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高盐、干旱等非生物胁迫限制了植物从土壤中正常吸收水分和养分,最终导致产量减少、品质下降,甚至植株死亡。谷子(Se tar iaitalic L.)具有抗旱、耐贫瘠的典型特性,其基因组(约490Mbp)比水稻(约373Mbp)大,但比玉米(约2300Mbp)和小麦(约17Gbp)小,而且全基因组测序已经完成。然而其耐逆机制还不清楚,因此在水稻中过表达谷子耐逆转录因子基因以研究其功能及作用机制,对于改良作物的抗逆性具有重要意义。本研究分析了谷子转录因子基因SiMYB1、SiMYB2、SiANT1的特性和功能,主要的实验内容及结果如下:(1)分析了SiMY1B1、siMYB2、SiANT1的基因特性、启动子元件、氨基酸保守结构域、进化树。SiMYB1、SiMYB2、SiANT1基因的 CDS 分别为 915bp、1392bp、1863bp,SiMYB1、SiMYB2基因的启动子都有参与干旱诱导的NMYB结合位点顺式作用元件MBS,其识别序列为T(C)AACTG,3个基因都有涉及脱落酸响应的顺式作用元件ABRE等,S i MYB1、S i MYB2、S i ANT1转录因子分别有2个SANT、1个SANT、2个AP2氨基酸保守结构域,进化树结果表明谷子与高粱、玉米的进化关系较近。(2)验证过表达SiMYB1、SiMYB2水稻的功能。分别经0.9%NaCl处理、10%PEG处理后,过表达SiMYB1水稻的地上部鲜重、干重除M23113-44株系外都显著高于野生型Kitaake,根部鲜重、干重与野生型无显著差异;10%PEG处理后,三个株系的MDA含量都显著低于野生型,即过表达SiMYB1基因可以提高水稻的耐盐性和耐旱性。经0.9%NaCl处理过表达SiMYB2水稻和野生型,过表达SiMYB2水稻地上部鲜重较野生型显著提高,地上部干重除M22943-07无显著差异外,都显著提高;10%PEG处理后,过表达SiMYB2水稻三个株系的MDA含量都显著低于野生型,水稻地上部和根部鲜重除M22943-02株系外,都显著高于野生型,然而,三个株系的地上部和根部干重都显著高于野生型。(3)克隆了 SiMYB1、SiMYB2基因,构建融合表达载体,亚细胞定位结果显示SiMYB1蛋白在细胞核和细胞质上,SiMYB2蛋白在细胞核上。验证SiMYB1转录因子具有自激活活性。(4)对0.9%NaCl胁迫处理过表达SiMYB1水稻及野生型Kitaake 0天、2天、4天的质谱进行分析,并对其下游基因表达的蛋白进行亚细胞定位,构建下游基因的CRISPR载体和过表达载体。质谱分析得到其下游蛋白质UCTH(泛素羧基末端水解酶),UCTH蛋白在单独细胞核或细胞核和细胞质。(5)分析SiANT1基因在豫谷一号幼苗期在高盐、低氮、PEG模拟干旱处理条件下的表达模式。豫谷一号中SiANT1的表达受高盐胁迫(100 mmol·L-1 NaCl)诱导。(6)分别用0.9%盐水和自来水浸泡过表达SiANT1水稻和野生型Kitaake的种子,观察其萌芽期的表型并统计发芽率;用含0.9%NaCl的Hogland营养液室内处理水稻幼苗10 d,65℃烘48h之后称量干重;同时将其种植在大田,在水稻孕穗前用0.9%盐水灌溉一次,统计成熟后过表达SiANT1水稻各株系和野生型的单株籽粒重、株高、单株分蘖数。自来水浸泡下,过表达SiANT1水稻种子萌发率和野生型相差不大,萌芽率为90%以上;0.9%盐水浸泡下,过表达SiANT1水稻种子萌发明显受到抑制,与野生型相比,过表达SiANT1水稻种子露白推迟,但最终(处理120h)萌芽率达到80%以上;室内水稻苗期用0.9%NaCl处理后,过表达SiANT1水稻的单株干重较受体Kitaake增重14.11%-37.42%,在1%水平上呈显著差异;大田水稻成熟后过表达SiANT1株系单株籽粒重较受体Kitaake增产56.12%-76.58%,在5%水平上呈显著差异,单株分蘖数增多、株高增加,但与野生型无显著差异。(7)检测过表达SiANT1水稻株系的DNA是否是阳性,使用半定量RT-PCR的方法检测过表达SiANT1水稻株系在RNA水平的表达,利用定量Real time-PCR方法,分析转基因水稻株系中SiANT1及其可能的下游基因的相对表达情况。结果表明,过表达SiANT1水稻的3个株系都在DNA和RNA水平上表达;定量Real t i me-PCR结果表明,过表达SiANT1水稻的3个株系间SiANNT1的相对表达量有所差异,但较受体而言,都极显著增加,并且其内源耐盐相关基因OsSOS1和OsZFP182的相对表达量分别较受体提高1.1-1.7倍和1.6-2.3倍。