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目前,全球超过20%的耕地受到不同程度的盐碱化的威胁,土壤盐碱化已成为全球范围内影响作物生产和粮食产量的重要因素。淀粉是植物体内碳水化合物最为广泛的贮藏形式,而环境的变化能影响植物体内的淀粉合成过程。许多研究表明植物的淀粉和可溶性糖含量会受到盐胁迫的影响而发生变化,并且在相关基因表达和相关酶的活性上也会对胁迫产生响应。我们利用不同大豆品种对盐胁迫下的转录组进行分析以及构建了相关基因的水稻突变体来研究基因功能,希望以此来解释两个品种大豆中淀粉积累情况和存在差异的原因。本论文的主要研究结果如下:(1)盐处理使大豆叶片加速叶绿体淀粉积累。对大豆叶片进行碘-碘化钾染色和透射电镜观察其叶绿体结构,发现未经盐胁迫处理的对照组中淀粉积累在两个品种无差异。但盐胁迫下淀粉积累情况在两个品种中存在显著差异。150 mM的盐胁迫处理4 h后,S111-9的淀粉粒无论是在数量还是在大小上都少于或小于Melrose,但处理2 d时差异变小,这说明盐胁迫条件下S111-9的淀粉积累较慢。(2)转录组分析表明不同盐耐性材料盐胁迫后基因表达有差异。通过对盐胁迫后大豆转录组进行分析,发现耐盐品种S111-9比盐敏感品种Melrose有更多的基因产生差异表达。GO富集结果表明盐胁迫下差异表达基因主要参与蛋白质磷酸化和氧化还原过程。两个品种处理组间的差异基因主要参与氧化还原等过程。KEGG富集结果表明差异表达基因主要富集在植物激素信号转导,MAPK信号通路(植物),淀粉和蔗糖代谢等过程。两个品种处理组间差异基因主要富集在苯丙酸合成和植物激素信号转导过程中。在植物激素信号转导通路中,GA信号通路在两个品种中表现出不同的上下调趋势。参与MAPK信号通路的基因大部分仅在S111-9中显著差异表达。淀粉合成的大部分基因在盐胁迫后下调,但1个GBSS基因的表达受到盐胁迫的诱导上调。1个PGI基因在两个品种中呈现差异的变化。淀粉降解的大部分基因受到盐胁迫诱导上调。S111-9中这些基因的上调程度高于Melrose。质体膜上的GPT2基因在Melrose中下调,在S111-9中上调。这些通路中基因的差异表达可能是两个大豆品种存在淀粉积累和耐盐性差异的重要原因。通过荧光定量验证了淀粉合成过程中主要基因的表达情况,大部分基因的变化情况与转录组数据一致。(3)PGI基因敲除影响淀粉在叶绿体中的积累。通过CRISPR-Cas9技术在水稻中构建了PGI基因敲除的突变体。PGI基因敲除的突变体种子千粒重显著低于野生型,胚乳呈白色不透明粉质状,幼苗矮小,叶片边缘白化。叶片淀粉积累减少,叶绿体中几乎没有淀粉粒,明确了PGI在植物淀粉积累中的功能。