小麦耐旱、耐盐相关基因的克隆、分析与功能研究

逆境胁迫，干旱、高盐、低温等是影响植物生长发育的主要环境因素，严重影响农作物的产量，目前解决这以问题的方法之一是培育出优良的耐逆作物。应用分子生物学、分子遗传学等方法研究作物抗逆机制，寻找耐逆基因，并通过基因工程培育耐逆作物品种已成为现代农业研究的重要内容。本研究在总结当前植物对逆境胁迫应答的生理、生化及分子生物学研究进展的基础上，以农作物小麦作为主要实验材料，开展了植物耐逆分子机制和相关基因工程研究，得到了如下结果： 1．从小麦中克隆到三个新的第3组Lea蛋白基因，TaLEA1，TaLEA2，TaLEA3。TaLEA主要定位于细胞质，通过与其他蛋白结合可能也可出现在细胞膜上。干旱胁迫下小麦品种抗旱性的高低与该基因的表达量呈正相关。高盐、低温和外源激素ABA也可诱导该基因的表达，一般根中表达量高于叶中，且在不同胁迫下该基因表达模式存在差异。利用酵母过表达TaLEA2、TaLEA3，能有效提高转基因酵母在离子胁迫、渗透胁迫下的生长状态或存活率，但TaLEA2可能更侧重于渗透胁迫下起作用，而TaLEA3可能在离子束缚方面占优势。通过构建全长及部分植物表达载体pBI121-TaLEA1及pBI121-TaLEA1-1，对拟南芥进行了农杆菌介导的真空渗透法转化，获得了T0代转基因种子。相关的验证及耐逆性实验正在进行。 2．利用筛选小麦盐胁迫cDNA文库及5′-RACE技术，从小麦cDNA文库中克隆到一个液泡膜Na+／H+反向运转蛋白基因，命名为TaNHX2。该基因受盐胁迫诱导大量表达，但在抗性品种HD和敏感性品种LD中的表达模式不同。同时TaNHX2也可受外源激素ABA、PEG、4℃冷胁迫诱导表达，表达模式显示可能有不同的信号传导途径影响该基因的转录。TaNHX2在酵母突变体（nhx1）表达后，能有效恢复酵母突变体在含潮霉素培养基上的生长受抑现象，在特定条件下能恢复酵母突变体在NaCl胁迫下的敏感性。在酵母中过表达TaNHX2基因能有效改进酵母突变体在各种胁迫下的生长状况和存活率，表明TaNHX2有望作为一种新的基因资源用于改善作物耐逆性。