非生物胁迫会对植物的生长发育造成不良影响,干旱胁迫和碱胁迫是影响西北苹果产区苹果果实产量和品质的主要因素。ALMT家族基因与苹果酸在植物体内的积累和转运有关,并参与植物抗逆反应。课题组前期研究发现ALMT13参与了苹果耐碱砧木资源富平楸子对碱胁迫的响应,其表达显著上调。本研究克隆了苹果MdALMT13基因,通过生物信息学方法对其进行分析;基于MdALMT13在不同逆境下的表达模式分析,发现其响应多种非生物胁迫。以苹果愈伤和平邑甜茶为材料,采用农杆菌介导的遗传转化和发根农杆菌转化技术获得了转基因苹果愈伤和根系过表达MdALMT13苹果植株,对其进行干旱和碱处理,通过膜伤害、光合特性、有机酸积累等方面的研究,解析了MdALMT13在苹果干旱和碱胁迫下的生物学功能,为揭示苹果耐碱机理奠定了基础。主要研究结果如下:1.MdALMT13基因的c DNA序列全长1302bp,编码蛋白质含433个氨基酸,含有5个跨膜结构域。蛋白序列与拟南芥At ALMT12蛋白亲缘关系最近,它们可能有相似的生物学功能。亚细胞定位发现MdALMT13定位在细胞质膜上。分析MdALMT13在不同逆境下的响应和组织表达特异性,发现MdALMT13在根中高度表达,响应盐、碱、冷、ABA等多种胁迫。2.利用农杆菌介导的遗传转化获得过表达MdALMT13转基因苹果愈伤,对其进行渗透胁迫处理,发现过表达MdALMT13的转基因苹果愈伤鲜重高于野生型愈伤,相对电导率降低,甘氨酸、精氨酸、丝氨酸等氨基酸含量上升。说明过表达MdALMT13可以增强转基因苹果愈伤对渗透胁迫的耐受性。3.以平邑甜茶为材料,通过发根农杆菌侵染的方法获得了根系过表达MdALMT13的转基因苹果植株。根系过表达植株在干旱胁迫下的净光合速率和甘氨酸、精氨酸、丝氨酸等氨基酸含量均高于野生型,并降低了相对电导率,其对干旱胁迫的抗性增强,并且脱落酸（ABA）含量也显著高于野生型植株,响应干旱胁迫及ABA通路的相关基因表达水平也更高。由此表明,MdALMT13参与了苹果对干旱胁迫的响应。4.碱胁迫后的MdALMT13转基因苹果愈伤鲜重显著高于野生型,且相对电导率显著低于野生型,表现出更强的抗逆性;对根系过表达MdALMT13的转基因苹果植株进行碱处理,试验结果显示转基因植株比野生型生长更好,保持更低的相对电导率和更高的净光合速率以及叶绿素含量,其耐碱性增强。并且在碱胁迫下,根部过表达MdALMT13的转基因苹果植株根中积累更多的苹果酸。由此表明,过表达MdALMT13可提高苹果的耐碱性,这一生物学功能可能是通过促进苹果酸的积累来实现的。综上所述,MdALMT13参与植物的耐旱性和耐碱性调节,过表达MdALMT13可以提高苹果的抗旱性和抗碱性。