土壤盐渍化是制约全球农业可持续发展与威胁粮食安全的一种重要非生物逆境。揭示作物耐盐机理是当前作物科学的研究热点，对于培育耐盐作物品种、促进盐碱地的高效利用具有重要的理论与实践意义。植物种间耐盐性存在显著的差异，在禾谷类作物中，水稻（Oryza sativa）较弱，而大麦（Hordeum vulgare）较强，但两者耐盐性差异的分子机制迄今仍不清楚。本论文首先从离子组、代谢组、转录组和可变剪切水平上比较了大麦和水稻盐胁迫响应的差异，初步明确了大麦耐盐性强的特异机制。其次，从水稻中克隆了盐胁迫响应基因OsNAC10，通过CRISPR/Cas9技术，获得突变体水稻植株，对其进行耐盐性和产量评价，并解析了OsNAC10的生物学功能。最后，从大麦中克隆了盐胁迫响应关键基因HvHVP10，并将其导入水稻，探索用于水稻耐盐性改良的潜力。本研究取得的主要结果如下：
　　1.大麦和水稻耐盐性差异的生理与分子机制
　　供试材料为4个大麦基因型（花30、浙大9号、XZ26和XZ169）和4个水稻基因型（日本晴、02428、9311和金航丝苗），在苗期分别用0（对照）、100（中盐）、150（高盐）mM NaCl水培处理9d。大麦耐盐性明显强于水稻，具体表现为盐胁迫下生长受抑制程度较小，从根部往地上部转运的Na+较少，地上部Na+浓度较低，整株K+浓度较高和各种生理代谢较稳定。相关基因表达量分析显示，大麦和水稻耐盐性的差异与Na+和K+转运蛋白基因（SOS，HKT，NHX基因家族）的表达水平有关。
　　2.大麦和水稻耐盐性差异的转录组和可变剪切分析
　　以大麦（XZ26）和水稻（Nipponbare）为研究对象，在苗期用100mM NaCl处理7d。与Nipponbare相比，盐胁迫下XZ26生长受抑制较小，地上部Na+浓度较低。通过转录组和可变剪切综合分析，发现XZ26比Nipponbare耐盐性强的主要原因有：（1）较强的活性氧清除能力和抗氧化作用；（2）较强的K+/Na+平衡和解毒能力；（3）较少的能量消耗。
　　3.水稻OsNAC10调控耐盐性的分子机制
　　从水稻Nipponbare（日本晴）中克隆到根系盐响应基因OsNAC10，它编码一个转录因子，其特征为：（1）全长2125bp，含3个外显子和2个内含子，编码区长1176bp，编码391个氨基酸；（2）编码蛋白主要在中柱鞘细胞的核中表达；（3）具有转录激活能力。利用CRISPR基因编辑技术，获得了突变体水稻株系。基因表达分析表明，盐胁迫条件下OsNAC10调控耐盐关键基因OsHKT1;5和OsHKT2;1的表达，进而负调控水稻的耐盐性。水培和土培试验表明，敲除OsNAC10基因后，幼苗和成株水稻的耐盐性增强，单株穗数多于野生型，从而减少产量损失。
　　4.大麦基因HvHVP10改良水稻耐盐性的潜力
　　从栽培大麦Golden Promise（黄金希望）中克隆到盐胁迫响应关键基因HvHVP10，它编码液泡焦磷酸酶，其特征为：（1）全长4369bp，含8个外显子和7个内含子，编码区长2289bp，编码762个氨基酸；（2）编码蛋白定位在液泡膜上；（3）盐处理后该基因在大麦根部显著上调表达，可以促进液泡对Na+吸收。利用遗传转化手段获得HvHVP10的转基因水稻株系。水培和土培试验表明，在水稻中异源表达HvHVP10能提高幼苗和成株水稻的耐盐性，单株穗数和结实率均大于野生型，从而减少了产量损失。