土壤盐渍化是影响植物生长发育常见的非生物胁迫之一,也是导致常规农作物减产的重要原因。如何改良与利用盐渍化土壤、提高农作物产量是农业工作者们特别是作物育种和植物抗逆研究方向面临的重大挑战。较高的土壤盐分会干扰植物的水分及矿物质的吸收,并引起植物体内离子富集,扰乱植物体内代谢平衡,引起渗透胁迫、离子胁迫以及氧化胁迫等盐害,并在不同程度上影响植物根和地上部分的生长发育过程。在进化过程中,高等植物形成了多种对盐胁迫信号的生理生化和遗传应答机制,如植物表观适应、渗透调节、离子外排和离子区域化以及活性氧清除等耐盐策略来降低盐害。调节脯氨酸、甜菜碱、肌醇、甘露醇和山梨醇等有机渗透调节物质的合成是植物最为常见的应答高盐胁迫环境的耐盐策略,脯氨酸是一种多功能氨基酸,是参与植物体内渗透调节的、较为常见也极为重要的、有机小分子可溶性渗透调节物质。研究表明,在盐胁迫条件下,植物脯氨酸会大量积累,具有保护细胞内蛋白质代谢稳定、核酸分子结构完整性和调节质体内外渗透平衡的作用,以及清除活性氧的功能。在盐胁迫条件下,脯氨酸会缓解根部细胞受到的氧化损伤,降低盐胁迫对植物根系生长产生的不良影响。盐胁迫条件下,脯氨酸合成代谢以及脯氨酸参与植物根系发育调节的分子机制研究,对于诠释植物耐盐机理、培育适宜盐渍化土壤生长的耐盐作物,有效利用盐渍化土壤具有重要的意义。本实验以异源过表达SaP5CS转基因拟南芥为材料,筛选转基因拟南芥纯合株系并确定基因插入位点,结合转基因拟南芥在盐胁迫下生理表型和相关基因的表达分析等,对转基因拟南芥纯合子耐盐性以及盐胁迫下脯氨酸对根发育的基因表达和分子调控机制进行研究,主要实验结果如下:(1)异源过表达SaP5CS基因拟南芥纯合株系筛选和插入位点确定。利用转基因过表达载体中Bar标记基因,筛选出纯合转基因株系。通过TAILPCR技术确定纯合株系插入位点。共筛选出6个纯合株系,其中5个株系完成定位。(2)异源过表达SaP5CS基因拟南芥的耐盐性研究。用NaCl处理转基因株系拟南芥,并测得光合作用相关的叶绿素含量、叶绿素荧光参数;细胞渗透调节相关的脯氨酸含量、MDA含量、可溶性蛋白含量和细胞膜透性电导率;活性氧清除相关的APX酶活性、CAT酶活性、GSH含量。转基因拟南芥在NaCl胁迫下耐受性均有提高,并且与脯氨酸的积累有关。(3)分析异源过表达SaP5CS基因拟南芥植株在盐胁迫下脯氨酸影响根部发育的分子机制。依据转录组数据分析提供研究思路,用盐和外源脯氨酸分别处理突变体、野生型和转基因拟南芥,以处理后拟南芥的表观变化、生理生化特征和相关基因表达分析等实验结果为基础,探究脯氨酸对拟南芥根部发育影响的分子机制,推测出可能存在的基因表达调控模型。