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盐胁迫是植物在自然环境中面临的主要非生物胁迫之一,严重制约着农业生产。植物在长期的进化过程中,形成了多种自我保护机制。植物可以通过感受盐胁迫刺激并传递信号,进而启动下游一系列基因去适应盐胁迫。细胞壁是植物细胞外围的厚壁,控制着细胞的生长,具有保护和支持作用。然而,关于植物在受到外界胁迫时细胞壁作用的研究却非常少。虽然有研究表明,纤维素在植物响应盐胁迫中起到非常重要的作用,但是半纤维素、果胶等其他组分是否参与盐胁迫应答还都不清楚。本文分析研究了拟南芥植株细胞壁多糖和单糖组分在盐胁迫处理下的变化,并对其响应盐胁迫的作用机制进行了研究,主要结果如下:为了研究细胞壁是否响应盐胁迫,我们首先测定了盐胁迫下拟南芥细胞壁单糖组分的含量,我们发现盐胁迫可以显著提高细胞壁中D-半乳糖含量,且D-半乳糖含量的提高主要来源于β-1,4-半乳聚糖含量增加,合成β-1,4-半乳聚糖的基因β-半乳糖基转移酶-GALS1表达在NaCl处理条件下显著上升。GALS1缺失突变后显著增强了拟南芥对盐胁迫的耐性,将GALS1对gals1-1突变体进行回补后,其对盐胁迫的耐性恢复到野生型水平:而过表达GALS1则使得拟南芥对盐胁迫非常敏感。外源添加D-半乳糖可以提高细胞壁中β-1,4-半乳聚糖含量,并加重植物对盐胁迫的敏感性,表明β-1,4-半乳聚糖含量的升高会导致拟南芥对盐胁迫敏感。为了探究GALS1如何响应盐胁迫,我们选用了纤维素合酶抑制剂isozaben和微管特异性抑制剂oryzalin,药理学结果显示:过表达GALS1增强了拟南芥下胚轴对纤维素合酶抑制剂isozaben以及微管特异性抑制剂oryzalin的敏感性,以及盐胁迫对纤维素合成的抑制程度。这些结果表明,盐胁迫可以诱导GALS1基因表达水平的升高,合成β-1,4-半乳聚糖,进而通过影响纤维素的合成以及微管的解聚过程,最终导致植物对盐胁迫非常敏感。为了筛选GALS1的上游调控因子,我们将不同片段的GALS1启动子与荧光素酶基因融合,并构建了转基因拟南芥植株。通过观察其荧光素酶活性以及实时定量PCR分析,我们发现了盐胁迫调控GALS1基因的关键启动子区域（Pro/1-600 of GALS1）,并以GALS1的启动子区域（Pro/93-600 of GALS1）为诱饵筛选拟南芥叶片cDNA文库,共筛选出14个蛋白。酵母单杂交实验结果表明,CBF2可以在体外与GALS1启动子直接结合,且识别位点位于启动子区域（Pro/93-200 of GALS1）。为了研究CBF2是否可以在体内调控GALS1的表达,我们构建了地塞米松诱导型过表达系统,结果发现:过表达CbF2可以显著抑制GALS1的表达,进而提高拟南芥对盐胁迫的抗性。然而,CBF2的缺失却没有影响拟南芥对盐胁迫的响应,我们推测可能有其他CBF2同源基因互补其功能。接下来,在酵母系统中的研究结果显示CBF1和CBF3也可以直接与GALs1启动子结合。综上所述,我们提出了一个机制:盐胁迫可以诱导GALS1基因表达水平的升高,合成β-1,4-半乳聚糖,进而影响纤维素含量的变化以及微管的解聚过程,最终导致植物对盐胁迫非常敏感。在这一过程中,CBF1、CBF2和CBF3通过直接结合GALS1的启动子,以抑制其基因表达来拮抗β-1,4-半乳聚糖对植物造成的毒害。XTH30编码一个木葡聚糖内源转糖基酶/水解酶,参与调控木葡聚糖的合成和降解。为了研究木葡聚糖是否参与响应盐胁迫,我们以XTH30的T-DNA插入缺失突变体为材料,研究了木葡聚糖在响应盐胁迫中的作用。研究发现,XTH30缺失突变后显著增强了拟南芥对盐胁迫的耐性,而过表达XTH30则使得拟南芥对盐胁迫更敏感。然而,分析盐胁迫下木葡聚糖总量变化的结果发现:盐胁迫并不影响细胞壁中木葡聚糖总量。因此,我们推测,XTH30可能影响盐胁迫下木葡聚糖的结构组成。MALDI-TOF MS分析表明,盐胁迫可以显著诱导木葡聚糖寡糖XLFG相对丰度升高,但是XTH30缺失后,XLFG增加幅度远远小于野生型。为了探究木葡聚糖寡糖结构的改变是否会影响纤维素合成以及微管的解聚和再聚合行为进而响应盐胁迫,我们选用了纤维素合酶抑制剂isozaben和微管特异性抑制剂oryzalin,药理学结果显示:XTH30缺失后增强了拟南芥下胚轴对纤维素合酶抑制剂isozaben的敏感性,减弱盐胁迫对纤维素合成的抑制程度,降低了拟南芥下胚轴对微管特异性抑制剂oryzalin的敏感性。综上结果表明,XTH30通过改变木葡聚糖寡糖XLFG的相对丰度而影响木葡聚糖的结构,进而影响拟南芥细胞壁纤维素的合成,最终参与对盐胁迫的应答反应。为了研究果胶甲酯酶（PMEs）是否也参与响应盐胁迫,我们以PME31 T-DNA插入的缺失突变体为材料,研究了其在响应盐胁迫中的功能。我们发现,NaCl可以显著诱导PME31基因表达的上调。组织特异性表达分析显示,PME31在成熟种子中含量最高。PME31突变后显著降低了拟南芥在种子萌发以及萌发后生长时期对盐胁迫的耐性。荧光定量PCR结果表明,pme31-2突变体中盐胁迫应答基因DREB2A、RD29A和RD29B受盐胁迫诱导的程度明显低于野生型。综上所述,PME31可以正调控拟南芥对盐胁迫的响应。