植物呼吸代谢的多样性是其在进化过程中对多变环境的适应性表现。磷酸戊糖途径是除糖酵解外葡萄糖的另一降解途径，该途径广泛参与了植物生长发育调节和对逆境的响应；抗氰交替途径也与植物的抗逆性有关。本项目以大豆、水稻、青稞为材料，探讨了呼吸代谢在植物逆境（盐、干旱、重金属）适应性中的作用与调节机理。主要研究结果显示：(1) 磷酸戊糖途径参与了水稻对盐胁迫的耐受，H2O2在此过程中起信号调节作用；(2) 进一步研究发现，盐胁迫下磷酸戊糖途径的限速酶葡萄糖-6-磷酸脱氢酶（G6PDH ）在维持水稻悬浮细胞氧化还原平衡中具有双重调控作用，G6PDH 和 NADPH 氧化酶作为互作体系共同维持着水稻悬浮细胞的氧化还原平衡；（3）干旱胁迫下，提高的G6PDH水平稳定了大豆根中抗氧化小分子（GSH、Asc）的水平，参与了大豆对干旱胁迫的耐受，在此过程中，H2O2信号参与了对抗坏血酸-谷胱甘肽循环中酶的活性调节；（4）AlCl3胁迫下，内源腐胺(Put)通过影响细胞壁多糖含量进而增加大豆根的Al毒性；（5）交替途径参与了青稞对低氮胁迫的耐受。低氮胁迫导致叶绿体中还原力的大量积累，进而会导致活性氧累积和光抑制发生，降低光合效率。此时，苹果酸穿梭机制会被激活，其限速酶NADP-MDH活性显著增加，该途径可将叶绿体中过剩的还原力转移到线粒体中通过交替途径耗散，进而维持了青稞叶片的光合能力。该研究系统地探讨了呼吸代谢在植物逆境适应性中的作用与调节机理，可为分子遗传育种提供理论依据。