WRKY转录因子家族是植物体内最大的转录因子家族之一,在植物生长发育以及响应环境胁迫的过程中起到重要的调控作用。目前有大量的研究探索了WRKY转录因子家族的调控机理,然而关于WRKY转录因子家族中WRKY1和WRKY23蛋白的研究仍然很少,WRKY1和WRKY23蛋白在植物响应盐胁迫和生殖发育过程中发挥的生物学功能未见报道。长叶红砂(Reaumuria trigyna,R.trigyna)是一种具有泌盐盐生植物特征的濒危双子叶小灌木,生长于中国的东阿拉善-西鄂尔多斯地区。长叶红砂对盐渍化荒漠环境具有很好的适应性,是防风固沙、改良荒漠区域的优良资源植物。目前关于长叶红砂的研究多集中在其形态特征和生理特征方面,而关于长叶红砂适应盐渍化荒漠环境的分子机理的研究却较少。本研究分析了两个长叶红砂WRKY转录因子基因RtWRKY1和RtWRKY23在多种非生物胁迫和ABA处理条件下的表达模式,将RtWRKY1和RtWRKY23基因在拟南芥中进行过表达,探索了它们在植物响应盐胁迫过程中以及生长发育过程中所发挥的生物学功能。并利用qPCR、基因芯片分析、酵母单杂交等技术,对其调控机理进行了深入研究,发现RtWRKY1和RtWRKY23基因能够通过调控抗氧化系统、离子转运系统以及脯氨酸代谢相关基因的表达,增强了植物在盐胁迫条件下的抗氧化系统效率和渗透平衡调节能力,提高了植物的盐胁迫耐受性。另外,RtWRKY23基因不经能够调控植物的盐胁迫响应过程,而且还调控了植物的生殖发育过程。具体研究结果如下:1.经qPCR分析,RtWRKY1和RtWRKY23基因主要在长叶红砂的茎中表达,在叶中表达量次之,而在根的表达量低。RtWRKY1基因的表达受盐胁迫、冷胁迫和ABA处理诱导,而被热胁迫抑制。RtWRKY23基因的表达能够受到盐胁迫、干旱胁迫、冷胁迫、紫外胁迫和ABA处理诱导,而被热胁迫抑制。2.在拟南芥中过表达RtWRKY1和RtWRKY23基因,均能够提高转基因拟南芥对盐胁迫的耐受性。相对于野生型拟南芥,RtWRKY1和RtWRKY23转基因拟南芥在盐胁迫条件下具有更高的根长、鲜重和叶绿素含量。同时在正常的生长条件下,RtWRKY1转基因拟南芥的生长状况和鲜重同样显著高于野生型拟南芥。3.RtWRKY1转基因拟南芥在盐胁迫条件下的抗氧化酶SOD、POD、CAT和GSH-Px的活性以及脯氨酸含量显著高于野生型拟南芥植株,而Na~+和MDA含量显著低于野生型拟南芥植株。与野生型拟南芥相比,与抗氧化酶、离子转运和脯氨酸新陈代相关的基因AtAPX1、AtCAT1、AtSOD1、AtP5CS1、AtP5CS2、AtPRODH1、AtPRODH2和AtSOS1的表达量发生显著变化。4.RtWRKY23转基因拟南芥的基因芯片分析结果显示,在盐胁迫条件下,与野生型拟南芥相比,共有449条基因的表达量在RtWRKY23转基因拟南芥中发生显著变化,其中上调DEGs102条,下调DEGs347。GO和KEGG富集分析显示,这些DEGs富集到了多个与植物生长发育、植物激素以及响应环境胁迫相关的途径当中,例如“Plant hormone signal transduction”、“Peroxisome”、“Starch and sucrose metabolism”等KEGG途径,以及“Response to stress”、“Response to hormone”、“Response to abiotic stimulus”等GO分类。5.在Rt WRKY23转基因拟南芥的基因芯片分析结果中筛选到3条表达量显著升高的POD基因POD、POD22和POD23,1条表达量显著降低脯氨酸降解途径基因PRODH2。qPCR和酵母单杂交实验结果显示,RtWRKY23蛋白能够结合在POD22、POD23和PRODH2基因的启动子序列上,从而调控了这3个靶基因的表达量。RtWRKY23转基因拟南芥体内的超氧阴离子清除率、POD酶活性和脯氨酸含量在盐胁迫条件下显著高于野生型拟南芥,而过氧化氢含量显著低于野生型拟南芥。6.RtWRKY23转基因拟南芥的基因芯片分析、qPCR分析和酵母单杂交实验分析发现,RtWRKY23蛋白能够结合在MAF5、HAT1和ANT基因的启动子序列上,并调控了这3个靶基因的表达量。与野生型拟南芥相比,RtWRKY23转基因拟南芥出现了开花延迟、种荚数目和长度减小和种子产量降低的现象。