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盐害是生理干旱和离子毒害双重胁迫的叠加,严重制约农作物种子的发芽率以及植株正常生长,进而显著降低农作物的经济产量和食用品质。提高作物的耐盐能力是降低盐害的重点,而挖掘耐盐基因是关键。合成生物学是一个新兴的领域,该技术是把传统工程学与现代生物技术结合起来的一个新的途径。合成生物学不仅可以构建新的生物有机体或物种,同时可以将复杂的生物系统用简单的方式进行组装。本研究以植物LEAs(Late Embryogenesis Abundant,LEA)蛋白数据库中鉴定高亲水性短肽,优化短肽的组合方式,人工合成新型基因NLEA1(Novel LEA1),并发现通过转化NLEA1基因可以增强酵母菌、拟南芥以及小麦对盐的耐受性。通过对ABA和活性氧(ROS)含量的检测以及转录组测序分析,对NLEA1耐盐机理进行了解析,得到的主要研究结果如下。1.从LEA蛋白数据库中获取所有植物LEA蛋白序列,通过亲水性分析筛选具有强亲水性的氨基酸序列,进行组装拼接后,得到6条亲水短肽序列,并进行基因的密码子优化及合成。为验证其功能,构建了pYES2-NLEA系列载体,将其分别导入酵母中,进行盐和冷害胁迫处理。结果发现NLEA1、NLEA4可以提高酵母的耐盐和冷胁迫的能力,其中NLEA1最为明显。2.为了进一步验证该基因在植物上是否可提高耐盐性,将NLEA1基因分别导入拟南芥和小麦中进行功能鉴定。通过构建拟南芥表达载体pGWB14-NLEA1以及小麦双T-DNA植物表达载体p WMB-122-WNLEA1,将外源基因导入植物体内。发现NLEA1基因能明显提高拟南芥和小麦的抵抗盐胁迫的能力。3.为解析NLEA1的功能机制,检测了转基因拟南芥中ABA和ROS的含量,结果发现,转基因植物ABA含量显著高于对照,而ROS含量则低于对照。转录组测序分析发现包括转录因子基因在内的97个基因存在表达差异,且有大量基因与植物应答高渗透压胁迫有关。综上所述,本研究合成了亲水短肽基因NLEA1,解析了其耐盐机制,开辟了耐盐基因发掘的新途径,并获得了可用于无选择标记基因剔除的耐盐转基因小麦材料,具有重要的理论意义和应用价值。