近年来土壤盐碱化程度的不断增加对植物生长、农业生产以及粮食供应等方面造成严重的影响。土壤中盐与碱往往是相伴而生的,盐胁迫一般会给植物造成渗透胁迫与离子损伤,而碱胁迫除了导致上述胁迫外,还会严重影响土壤的pH,阻碍植物对离子的正常吸收并扰乱细胞内离子平衡,使细胞膜、植物根系与光合系统等受损,对植物的正常生长造成极大伤害。所以人们需要对盐胁迫响应机制与碱胁迫响应机制进行深入研究,从而解决盐、碱胁迫对植物造成的损伤。实验室前期利用普通小麦济南177(JN177)和长穗偃麦草通过不对称体细胞杂交的技术,获得了一系列小麦渐渗系,并从中选育了耐盐的小麦渐渗系新品种—山融3号(SR3)与耐盐碱的小麦渐渗系新品系—山融4号(SR4)。田间种植与实验鉴定表明SR3与SR4具有很强的耐盐碱能力,其中SR3耐盐性更强,而SR4耐碱性突出。利用第二代高通量测序技术对SR3盐处理与SR4碱处理后的转录组进行分析,挑选出一个在SR3根中受盐胁迫诱导表达变化较大的WRKY家族转录因子TaWRKY46基因,一个在SR4根中受碱胁迫诱导上调表达的硝酸盐转运蛋白TaNRT1.2基因,进一步研究它们在盐碱胁迫中的功能及作用机制。1.小麦盐胁迫应答基因TaWRKY46的功能探究我们从SR3中克隆到一个约669 bp的TaWRKY46开放阅读框。对其保守结构域分析后发现它是一个WRKY类转录因子,在多种非生物胁迫处理下呈现了不同的表达模式。TaWRK46主要定位于细胞核,在酵母系统中验证了其具有体外转录激活活性。利用农杆菌介导的方法将TaWRKY46转化野生型拟南芥(Col-0),获得了两个TaWRKY46异源过量表达的纯合株系(OE)。在正常生长条件下,TaWRKY46 OE系的生长与野生型植株无明显差异,但是在盐胁迫条件下,TaWRKY46OE系的叶片面积明显小于野生型拟南芥,表现出对盐胁迫的敏感性;氧化胁迫条件下,TaWRKY46OE系的叶片面积显著大于对照,表现了对氧化胁迫的显著抗性。DAB和NBT染色结果显示TaWRKY46 OE系积累的ROS含量明显低于野生型,ROS清除酶活性也有显著提升,检测过表达系与野生型的ROS信号通路中的marker gene发现ROS清除相关的基因CAT2、FeSOD1 FeSOD3、CuZnSOD3表达上调,ROS合成相关的基因rbohC、rbohD、rbohE的表达下调,因此我们推测ROS信号通路在TaWRKY46介导的盐胁迫、氧化胁迫响应机制中发挥重要作用。此外,在施加外源ABA的条件下,OE系较野生型的生长总是被抑制的,表现出对ABA的敏感性。荧光实时定量PCR分析结果显示,TaWRKY46OE系ABA信号通路中的marker gene ABA1,ABA2,ABI5的表达量明显高于野生型,我们推测,ABA信号通路可能在TaWRKY46介导的盐胁迫响应机制中发挥重要作用。2.小麦碱胁迫应答基因TaNRT1.2功能探究我们从SR4中克隆到一个约471 bp的开放阅读框。它是一个硝酸盐转运蛋白,非生物胁迫分析显示TaNRT1.2参与到了小麦对多种胁迫环境的响应。TaNRT1.2定位于细胞膜。将TaNRT1.2转化野生型拟南芥(Col-0),获得了两个拟南芥过表达的纯合株系(OE)。在正常生长条件下,TaNRT1.2拟南芥OE系的生长发育相较于野生型拟南芥无明显差异,在碱胁迫与氧化胁迫条件下,TaNRT1.2过表达系的叶片面积显著小于对照,主根根长明显短于对照,展现了对碱胁迫与氧化胁迫的显著敏感性。DAB和NBT染色结果显示TaNRT1.2 OE系的ROS含量明显高于野生型,且实时荧光定量PCR结果显示,ROS合成相关的基因rbohC,rbohD,rbohE,brohF和rbohG表达发生明显上调,ROS清除相关的Cu/ZnSOD2,CAT2,GPX2基因的表达发生下调。此外,在施加外源ABA的条件下,OE系较野生型的生长总是被促进的,表现出对ABA的不敏感性,对ABA信号通路中的marker gene分析发现ABI1,ABI2,ABI5的表达上调。我们推测,ROS信号通路与ABA信号通路可能在TaNRT1.2介导的碱胁迫响应的机制中发挥重要作用。