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油菜（Brassica napus L.）是重要的油料作物之一,地位仅次于大豆,中国是最大的油菜生产国。我国油菜主产区长江中下游地区由于降水不均、季节性干旱造成油菜矮化、不实,是油菜减产和含油量下降的最主要因素。挖掘油菜抗旱基因是研究油菜抗逆育种的基础。基因转录表达水平调节是植物从分子水平上响应干旱胁迫的重要机制,因此通过转录水平上的表达差异来筛选和鉴定抗旱相关的基因,是挖掘抗旱基因、研究抗旱机理、提高抗旱育种的重要手段。甘蓝型油菜Q2是具有较强抗性的自交品系,在干旱条件下表现较高的相对含水量（RWC）、抗旱指数（DRI）以及相对较低的电解质渗漏率。利用Q2应对干旱胁迫,研究干旱胁迫的分子机理,挖掘重要的抗旱相关基因以及转录调控元件,为抗旱育种提供理论依据和技术支持。本研究以抗旱型甘蓝型油菜Q2为实验材料,对空气干旱24h和对照条件下的根和叶片分别提取RNA,进行Illumina第二代高通量测序,经过序列比对、分析,筛选干旱胁迫条件下的差异表达基因,并通过突变体抗旱性筛选抗旱基因,挑选了5个候选基因,并对部分基因进行转基因验证,主要结果如下:1.甘蓝型油菜根和叶片干旱胁迫条件下的转录组分析以抗旱型甘蓝型油菜Q2为材料,基于Illumina第二代高通量测序RNA-seq技术,获得Q2响应干旱胁迫转录本序列信息,根和叶片空气干旱24h和对照处理总共4个样本分别得到12,308,861、11,763,435、11,905,805、12,168,994条clean reads。测序质量评估结果表明,测序深度达到10M,而且70%序列比对到参考基因组,测序质量良好。以白菜基因组数据库为参考,对以上两组转录组数据库进行比对,根和叶片中分别获得31,240和31,118个基因。以FDR≤0.001和|log2Ratio|≥1为标准,根和叶片中分别筛选得到6018和5377个差异表达基因。其中,根中上调基因2448个,下调基因3570个;叶片中上调基因3770个,下调基因1607个。根中下调基因数目是叶片中的两倍,初步显示了根和叶片干旱胁迫下的调控模式存在差异。GO功能富集分析发现,大部分差异表达基因跟胁迫响应、刺激响应相关;Blast2GO分析表明,根中12条显著富集的基因功能中,上调基因富集主要跟胁迫、刺激相关,而下调基因主要跟细胞、功能相关;相反地,叶片中上调基因主要富集在细胞结构功能,下调基因主要富集胁迫、刺激功能,显示了干旱胁迫条件下根和叶片分工应答胁迫的模式。KEGG富集结果表明,差异表达基因主要富集于植物激素信号转导路径和苯丙素合成路径。根和叶片中大量转录因子应激表达,包括MYB、b HLH、C2H2、AP2/EREBP、NAC等。其中,AP2/EREBP和WRKY在根和叶片相反调控模式中发挥作用。转录因子结合下游干旱诱导基因启动子区顺式作用元件,诱导下游一些基因表达,包括ERD1、RAB18、RD29B、RD20A、JA-related基因,最终调控细胞中Cl-、NO3-、K+、Ca2+等离子水平,改变细胞膨压,增加根中细胞吸水,关闭气孔减少叶片蒸腾失水。2.候选基因筛选根据转录组结果log2Ratio和RPKM值,从差异表达基因中挑选出与干旱相关的5个候选基因TMA7（Bra026774）、BAM3（Bra012676）、SERPIN1（Bra015607）、Peroxidase（Bra009221）、Unknown（Bra009013）,功能分别为翻译相关、B-淀粉酶、丝氨酸蛋白酶抑制剂、过氧化物酶以及功能未知蛋白。将候选基因CDS序列比对到甘蓝型油菜数据库,通过序列比对、测序、克隆,最终确定在甘蓝型油菜Q2中的拷贝数:TMA7有6个拷贝,BAM3有2个拷贝,SERPIN1有2个拷贝,Peroxidase有6个拷贝,Unknown基因1个拷贝。3.突变体干旱胁迫条件下的表型观察根据5个候选基因与拟南芥同源基因的信息购买突变体tma7（SALK044092C）、bam3（SALK041214C）、serpin1（SALK019150C）、peroxidase（SALK124744）、un-2（SALK121527C）,观察干旱条件下突变体表型发现,相比较野生型拟南芥（Col）,突变体离体叶片失水率更高、花期提前,表现较强的干旱敏感性,干旱复水后提早结实;un-2突变体尤其突出,苗子离体失水后快速皱缩萎蔫。4.候选基因的表达和功能研究将与白菜候选基因同源性最相近的甘蓝型油菜基因TMA7其中一个拷贝Bna TMA7,BAM3的2个拷贝Bna BAM3-C1和Bna BAM3-C2,SERPIN1的2个拷贝Bna SERPIN1-C1和Bna SERPIN1-C2,Peroxidase其中1个拷贝Bna Peroxidase,unknown基因1个拷贝Bnaunknown的特异序列位点设计引物,q RT-PCR结果分析表明,随着干旱时间延长,根中7个基因都应激上调表达;而在叶片中表达趋势不尽相同,部分基因下调表达。甘蓝型油菜SERPIN1基因启动子GUS染色结果表明,正常条件下GUS信号较微弱,主要在子叶叶尖和表皮毛基部、下胚轴、真叶叶尖、以及根中表达,逆境处理后GUS信号增强,开始在叶片维管组织中表达以及根毛生长点处的表达量增强。5.Bam3基因的功能研究Bam3是一种编码β淀粉酶的基因。本研究分别克隆了油菜和拟南芥的Bam3-Bna Bam3-C1、Bna Bam3-C2和Ara Bam3基因,并对3个基因在野生型拟南芥中超表达,进行初步的功能验证。Bna Bam3-C1-OE和Ara Bam3-OE超表达植株表现开花期提前抽苔期莲座叶减少,渗透胁迫条件下敏感性增强,干旱条件下生育期缩短、生物量较大,表现一定的避旱性。