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我国小麦主产区大多处于干旱缺水地区,每年都会发生不同程度的旱情,造成小麦减产。因此,培育抗旱性强的小麦品种是保持小麦高产、稳产的有效途径之一。随着转基因技术的发展,利用转基因技术创制抗旱转基因小麦可以大大加快小麦抗逆品种改良的进程,缩短育种周期,保证小麦生产安全。目前,植物抗旱功能基因组研究大多集中在模式植物,缺少作物特别是小麦抗旱转基因研究的报道。另外,转基因植物抗旱性试验大多数在室内进行,缺少田间试验的证据。课题组前期通过基因功能分析从耐盐大豆品种铁丰8号中鉴定克隆了抗旱相关转录因子基因GmDREB3,功能分析证明GmDREB3基因可以显著提高拟南芥抗旱性,进而通过基因枪最小表达框法将GmDREB3基因转化我国主栽小麦品种济麦22,得到一批转基因小麦新材料。本论文拟通过田间试验分析转基因后代的田间抗旱性,结合生理指标的测定分析转基因小麦抗旱性的生理机制。结果如下:(1)转基因后代的分子检测:PCR检测济麦22转GmDREB3基因T5代共8个株系,分别是 16SY 鉴 46、16SY 鉴 48、16SY 鉴 56、16SY 鉴 57、16SY 鉴 63、16SY 鉴211、16SY鉴217和16SY鉴318,检测结果显示,8个株系都能检测到目的基因,GmDREB3基因已整合到小麦基因组,并能稳定遗传;16SY鉴318株系为其中一个转基因株系,用于申请生产性试验项目,RT-PCR结果显示,在16SY鉴318株系中,GmDREB3基因能够转录表达;Southern Blot结果显示,在16SY鉴318株系中,GmDREB3基因有1个拷贝;ELISA结果显示,16SY鉴318株系中,GmDREB3蛋白在小麦根、茎、叶和籽粒中均有表达,并且根蛋白表达量最高。(2)转基因后代的产量表现:8个转GmDREB3基因株系,旱地处理条件下转基因株系增产1.31～15.73%,其中16SY鉴318株系增产15.73%;水地处理条件下转基因株系增产-1.21～8.41%,其中16SY鉴318株系增产5.68%。各转基因株系抗旱指数为1.01～1.27,抗旱性表现为中、强,其中16SY鉴318株系抗旱指数为1.27,抗旱性表现为强。(3)农艺性状调查结果:转GmDREB3基因各株系在旱地条件下,平均株高高于受体2.65%,其中16SY鉴48、16SY鉴63和16SY鉴318株系达到显著性差异;水地条件下,平均株高高于受体3.055%,其中16SY鉴63和16SY鉴318株系达到显著性差异。亩穗数方面,旱地条件下平均高于受体3.83%,其中16SY鉴56和16SY鉴318株系达到极显著性差异,16SY鉴46和16SY鉴217株系达到显著性差异;水地条件下平均高于受体5.1%,其中16SY鉴56和16SY鉴211株系达到极显著性差异,16SY鉴46和16SY鉴217株系达到显著性差异。穗粒数方面,旱地处理下转基因株系平均高于受体5.47%,其中16SY鉴48、16SY鉴63、16SY鉴217、16SY鉴318株系构成显著性差异,水地处理下平均高于受体2.65%,其中16SY鉴48和16SY鉴56株系构成显著性差异。千粒重方面,在旱地及水地条件下转基因株系分别高于受体0.01%、1.55%。结果证明,GmDREB3转基因小麦在干旱条件下产量增加主要来自于亩穗数及穗粒数的增加。(4)田间生理指标分析结果:在灌浆期,旱地处理下,16SY鉴46和16SY鉴318株系叶绿素含量高于受体对照,达到显著性差异,在水地处理下差异不显著;在旱地处理下,16SY鉴48、16SY鉴217和16SY鉴318株系叶绿素荧光动力学指数Fv/Fm高于受体对照,达到显著差异,在水地处理下,16SY鉴57和16SY鉴63株系高于受体达到显著差异;在旱地处理下,16SY鉴46、16SY鉴48、16SY鉴56、16SY鉴63、16SY鉴217和16SY鉴318株系气冠温差均高于受体对照,达到显著差异,在水地条件下,16SY鉴56、16SY鉴211、16SY鉴217和16SY鉴318株系高于受体达到显著差异。(5)模拟体内条件蛋白稳定性分析结果:GmDREB3蛋白在模拟胃液条件下极不稳定;GmDREB3蛋白在模拟肠液条件下极不稳定;GmDREB3蛋白在90℃热处理条件下稳定,并且热处理后GmDREB3蛋白依然具有活性。结果证明:GmDREB3蛋白在模拟胃肠条件下极不稳定,对热稳定。综上,GmDREB3转基因小麦在干旱条件下产量比受体不同程度增加,产量增加主要来自于亩穗数及穗粒数的增加。通过本研究不仅获得田间抗旱性显著增加的转基因小麦新材料,同时探讨了转基因小麦抗旱性提高的生理机制,为改良我国小麦抗旱性打下基础。