沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus)是豆科(Leguminosae sp.)、沙冬青属(Ammopiptanthus Chengf)常绿灌木,分布于中国内蒙古、甘肃、宁夏及外蒙古。生于沙丘、河滩边台地,为良好的固沙植物,抗干旱、高盐、高温和冰冻胁迫,是研究木本植物抗逆机理的理想物种之一。开展沙冬青抗逆基因的研究具有重要的理论与实际意义。本研究运用分子生物学技术,筛选鉴定沙冬青防御素基因(Defensin,DE)家族成员,将防御素基因和冷休克蛋白基因(Cold Shock Domain Protein,CSDP)转化大肠杆菌和拟南芥,探究其非生物胁迫抗性功能。具体研究结果如下:1.在前期研究的基础上,从沙冬青花转录组数据中分析确定5个防御素基因家族成员,分别命名为AmDE1、AmDE2、AmDE3、AmDE4和AmDE5。序列比对表明,半胱氨酸数量和位置、保守结构域分析以及Logo图谱都证明这5个基因均编码典型的植物防御素,并且构建系统进化树后预测这5个基因为植物防御素中的第二类;qRT-PCR显示沙冬青防御素家族成员在盐、干旱和冷处理下根和叶中的表达量有明显差异,说明防御素基因在沙冬青抵御外界恶劣环境时可能分工明确、协同发挥作用。2.将AmDE1转化大肠杆菌以诱导纯化蛋白,抑菌实验证明AmDEl蛋白可以抑制大肠杆菌的生长;将AmDE1转化拟南芥,经荧光定位发现AmDEl定位于细胞核和细胞质;盐、渗透和冷冻胁迫处理野生型和转AmDE1基因拟南芥的种子和幼苗,结果显示转AmDE1基因拟南芥种子发芽率和幼苗存活率均高于野生型拟南芥,证明AmDE1基因增强拟南芥的盐、渗透胁迫和冷冻抗性。3.将AmCSDP转化大肠杆菌,经盐、渗透和冷冻胁迫后,转AmCSDP大肠杆菌菌落数均多于转空载菌落数;将AniCSDP基因成功转化拟南芥,渗透和冷冻胁迫处理后转AmCSDP基因拟南芥种子的发芽率和幼苗存活率均高于野生型拟南芥,但盐胁迫条件下的结果相反,证明AmCSDP基因可提高拟南芥的渗透和冷冻胁迫抗性,并且所测生理指标如相对电导率、脯氨酸含量和抗氧化酶活性等均能佐证前述结论。综上,沙冬青防御素和冷休克蛋白基因是重要的抗逆基因,本文研究结果为培育林木花卉或作物新种质提供了候选基因资源。