【摘 要】
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小麦是我国重要的粮食作物。非生物胁迫如干旱、高盐和极端温度等是引起小麦产量降低的主要环境因素。因此,深入研究小麦耐受非生物胁迫的分子机制对选育抗逆小麦品种、保证我国粮食安全具有重要意义。植物在非生物胁迫下细胞内会产生大量的活性氧（Reactive oxygen species,ROS）,过量的ROS会抑制作物的生长和产量。因此,提高非生物胁迫下小麦的抗氧化能力将有助于改良小麦对胁迫的耐受性。ABA
【基金项目】
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国家转基因生物新品种培育重大专项; 国家自然科学基金
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小麦是我国重要的粮食作物。非生物胁迫如干旱、高盐和极端温度等是引起小麦产量降低的主要环境因素。因此,深入研究小麦耐受非生物胁迫的分子机制对选育抗逆小麦品种、保证我国粮食安全具有重要意义。植物在非生物胁迫下细胞内会产生大量的活性氧（Reactive oxygen species,ROS）,过量的ROS会抑制作物的生长和产量。因此,提高非生物胁迫下小麦的抗氧化能力将有助于改良小麦对胁迫的耐受性。ABA-胁迫-成熟应答蛋白（Abscisic acid-stress-ripening induced protein,ASR）是一类受逆境诱导表达的转录因子家族。已有的研究表明,ASR可以调节植物在胁迫环境下ROS的水平和抗氧化酶活性,但有关ASR调节植物胁迫耐受性的分子机制仍不清楚。本研究在六倍体小麦及近缘物种全基因组水平对ASR家族鉴定和分析的基础上,对Ta ASR1-D基因在小麦中的生物学功能进行了深入研究。主要研究成果如下:（1）六倍体小麦及其近缘物种中ASR家族主要通过串联复制的方式扩张;六倍体小麦中Ta ASR1基因的表达水平最高,且能响应多种非生物逆境胁迫。进化分析结果表明,其他植物物种中与小麦Ta ASR1基因亲缘关系较近的ASR基因具有调节多种胁迫耐受性的能力。（2）在主栽小麦品种郑麦9023中过表达Ta ASR1-D基因,可显著提高转基因小麦对氧化胁迫的耐受性。生理指标分析结果表明,转基因小麦与野生型小麦相比,在胁迫条件下的ROS水平较低,且抗氧化酶活性较高,表明Ta ASR1-D降低了小麦在非生物胁迫环境下所受到的氧化损伤。对转基因小麦在渗透、干旱和高盐胁迫环境下的生长速率和表型进行分析发现,过表达Ta ASR1-D基因提高了小麦对非生物胁迫的耐受性。对转基因小麦株系农艺性状的分析发现,与对照相比,过表达Ta ASR1-D基因提高了小麦在高盐胁迫下的产量。（3）Ta ASR1-D转基因小麦的生长对外源ABA处理表现出更高的敏感性,其内源ABA含量也有所提高。Ta ASR1-D过表达小麦株系中参与ABA合成的Ta NCED1和Ta ABA1基因的表达水平也高于野生型植株,这表明Ta ASR1-D参与了小麦ABA信号的调节过程。（4）原位杂交实验结果表明,Ta ASR1-D基因的组织特异性表达模式与植物中ABA生物合成的主要部位一致。酵母单杂交和凝胶迁移阻滞实验证实Ta ASR1-D可以直接结合Ta NCED1和Ta GPx1-D基因的启动子从而上调它们的表达。以上结果表明,Ta ASR1-D通过增强抗氧化能力和ABA信号提高小麦的非生物胁迫耐受性,Ta ASR1-D可作为培育具有多种非生物胁迫耐受性小麦新品种的候选基因。
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