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本研究利用根癌农杆菌介导的甘薯遗传转化体系,对本实验室克隆的IbP5CR.IbERD3、 IbELT和IbNFU1基因进行了功能验证,获得了耐盐转基因甘薯新材料,初步解析了过表达相关基因甘薯植株的耐盐分子机制。主要结果如下：1.将IbP5CR基因导入甘薯品种高系14号中,过表达IbP5CR基因的甘薯植株的耐盐性比野生型显著提高。转基因植株脯氨酸含量、SOD活性和光合活性显著增加,丙二醛和H202含量显著降低。实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析表明,在盐胁迫下,IbP5CR基因的过表达上调了P5CS基因的表达,下调了PDH和P5CDH基因的表达。研究还发现转基因植株光合作用相关基因psbA和PRK上调表达,ROS清除系统相关基因系统性上调表达。这些结果表明,IbP5CR基因的过表达通过增加转基因植株脯氨酸含量,以维持细胞渗透平衡、保护膜完整性和光合活性、激活活性氧清除系统,从而显著提高了转基因甘薯植株的耐盐性。2.将IbERD3基因导入甘薯品种商薯19中,过表达IbERD3基因的甘薯植株的耐盐性比野生型显著提高。转基因植株脯氨酸含量、SOD活性和光合活性显著增加,丙二醛含量显著降低。qRT-PCR分析表明,在盐胁迫下,转基因植株与野生型植株相比上调了P5CS、P5CR、SOD、 psbA和PRK基因的表达。这些结果显示,IbERD3基因的过表达通过增加转基因植株脯氨酸含量,提高SOD活性,保护膜完整性和光合活性,从而显著增强了转基因甘薯植株的耐盐性。3.将IbELT基因导入甘薯品种商薯19中,过表达IbELT基因的甘薯植株的耐盐性比野生型显著提高。转基因植株脯氨酸含量、SOD活性和光合活性显著增加,丙二醛含量显著降低。qRT-PCR分析表明,与野生型植株相比,转基因植株在盐胁迫下,上调了P5CS、P5CR、SOD. psbA和PRK基因的表达。这些结果显示IbELT基因的过表达通过增加转基因植株脯氨酸积累量,提高SOD活性,保护膜完整性和光合活性,从而改良了转基因甘薯植株的耐盐性。4.用本实验室刘承龙(2012)获得的4个过表达IBNFU1基因的耐盐甘薯株系为材料,对其耐盐性进行了系统评价。发现这4个转基因株系在200mM NaCl胁迫下,耐盐性显著高于野生型植株,光合活性和还原型抗坏血酸盐积累量显著高于野生型植株,H202积累量显著低于野生型植株。qRT-PCR分析表明,在盐胁迫下,iBNFU1基因的过表达上调了P5Cs、P5CR.psBA和PRK基因的表达。研究还发现,抗坏血酸盐介导的ROS清除相关基因系统性上调,而CMo, BADH基因没有明显差异。本研究认为,IbNFU1基因的过表达通过增加转基因植株脯氨酸的积累量,保护膜完整性和光合活性,激活抗坏血酸盐介导的活性氧清除系统,从而显著提高了转基因甘薯植株的耐盐性。