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干旱严重影响小麦的生长和产量,是影响小麦生产的主要环境因素之一。发掘抗旱相关基因并通过分子育种的方法改良和提高小麦的抗旱性、培育抗旱新品种至关重要。已有研究表明蛋白激酶基因是重要的抗旱相关候选基因源。本实验室前期从干旱胁迫处理后的小麦c DNA文库中筛选克隆出蛋白激酶基因TaPK10、TaSTPK1,初步功能验证表明TaPK10和TaSTPK1受高盐、干旱胁迫的诱导,可以提高转基因拟南芥的抗旱性,并通过基因枪转化技术得到了转TaPK10和TaSTPK1基因的T5代转基因小麦材料。本研究通过对转TAPK10、TaSTPK1基因小麦株系的初步分子检测筛选出阳性率较高的转基因株系,在室内干旱胁迫和大田控水条件下进行了抗旱性鉴定,以期为抗旱转基因材料的后续利用提供依据。主要研究结果如下:1、对T5代转基因小麦PCR检测结果表明,转TaPK10基因小麦株系阳性率分别为41%、39%、83%、86%、90%;转TaSTPK1基因小麦的不同株系阳性率分别为84%、91%、86%、57%、49%;对转基因小麦株系的根、茎、叶、雌蕊、雄蕊、颖壳和种子等不同组织部位的相对表达量进行检测,结果表明TaPK10基因在根、茎、叶和种子中表达量较高,在雄蕊、雌蕊和颖壳中表达量较低;TaSTPK1基因在茎、叶和种子中表达量较高,在根、雄蕊、雌蕊和颖壳中表达量较低。2、以水处理为对照,分别在10%、15%、20%PEG模拟干旱胁迫条件下对转TaPK10、TaSTPK1基因小麦株系萌发期和苗期进行抗旱性鉴定,结果表明与受体相比,转基因株系种子的发芽势、发芽率、胚根数、胚芽鞘长度、苗期单株生物量和总根系长度都显著高于受体,而苗期离体叶片失水率则显著低于受体,表明外源基因的过表达可以提高转基因小麦在萌发期和苗期的抗旱性。3、在田间0水(干旱)处理下,三个转TaPK10基因小麦株系(25-0-1、25-0-3、25-11-0-3)的旗叶长和宽及株高略高于受体,但与受体差异不显著,其小穗数、有效分蘖数、亩穗数、穗粒数均高于受体,小穗数、有效分蘖数与受体相比差异显著,千粒重较受体材料分别高出14.05%、10.22%、13.03%,其粒长和粒宽较受体增大,折合亩产转基因株系分别较受体高出8.95%、8.21%、8.97%;在田间1水(冬灌1次)处理下,三个转基因小麦株系的旗叶长和宽及株高略高于受体,但与受体差异不显著,其株高、小穗数、有效分蘖数、亩穗数、穗粒数均高于受体,亩穗数、小穗数、有效分蘖数与受体相比差异显著。千粒重较受体材料分别高出11.29%、10.44%、11.93%,其粒长和粒宽较受体增大;折合亩产较受体分别高出5.7%、7.58%、6.98%。三个转基因株系的抗旱指数分别为1.12、1.09、1.11,由抗旱等级得知三个转基因株系抗旱性强;在田间0水处理下,转基因株系与受体相比小穗数、千粒重及折合亩产较1水处理下增幅更大,表明外源基因TaPK10的过表达可以提高转基因小麦的产量。4、在田间0水(干旱)处理下,三个转TaSTPK1基因小麦株系(18-11-7-1、18-36(1)-1-3、18-36(1)-1-7)的旗叶长和宽及株高略高于受体,但与受体差异不显著;其小穗数、有效分蘖数、亩穗数、穗粒数均高于受体,小穗数、有效分蘖数与受体相比差异显著,千粒重较受体材料分别高出8.34%、10.52%、9.11%,其粒长和粒宽较受体增加,折合亩产较受体分别高出9.3%、10.24%、9.19%;在田间1水(冬灌1次)处理下,三个转TaSTPK1基因小麦株系的旗叶长和宽及株高略高于受体,但与受体相比差异不显著,小穗数、有效分蘖数、亩穗数、穗粒数均高于受体,亩穗数、小穗数、有效分蘖数与受体相比差异显著,千粒重较受体材料分别高出13.94%、9.36%、15.05%,其粒长和粒宽高于受体,折合亩产较受体分别高出8.24%、6.95%、9.19%,通过计算得知三个转基因株系的抗旱指数分别为1.10、1.12、1.11,由抗旱等级得知三个转基因株系抗旱性强;在田间0水处理下,转基因株系与受体相比小穗数、千粒重及折合亩产较1水处理下增幅更大,表明外源基因TaSTPK1的过表达可以提高转基因小麦的产量。以上研究结果表明蛋白激酶TaPK10、TaSTPK1基因的过表达能够显著提高转基因小麦的抗旱性,供试转基因小麦株系的抗旱性均达到强抗旱等级,与受体对照相比转基因小麦的有效分蘖数和千粒重增高,折合亩产量也明显提高。这些结果为该抗旱转基因小麦的进一步利用提供了依据。