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干旱、盐碱、高温、低温及各种病虫害是制约作物产量提高及品质改良的重要因素。植物在长期进化过程中,自身体内形成了复杂的信号网络,以便及时应对各种非生物和生物胁迫,并作出一系列防御反应。植物对逆境胁迫的应答反应是一个涉及多基因、多信号传导途径及多基因表达产物的复杂过程,这一过程涉及植物对逆境胁迫信号的感知,传递,相对应受体对逆境胁迫信号的识别转导,抗逆相关基因的表达等四个阶段(裴丽丽等2012)。研究表明,植物凝集素类受体蛋白激酶是一类重要的蛋白质家族,通过胞外结构域(extracellular domain)接收外界环境信号,并通过胞内激酶域(cytoplasmic protein kinase domain)将信号传递到胞内,进而引起信号通路下游一些抗逆相关基因的表达,并启动相应的生理生化等适应性反应来降低或消除逆境对植物带来的危害(Vaid et al.2013)。凝集素类受体蛋白激酶(lectin receptor-like protein kinase)作为一类抗逆候选基因,在分子育种中的成功应用已有诸多报道。本研究从干旱胁迫处理的小麦转录表达谱中筛选到了一个凝集素类受体蛋白激酶基因,命名为TaLecRLK1,该基因受干旱胁迫诱导表达。通过亚细胞定位、基因表达特性分析、蛋白互作验证、抗性鉴定等一系列实验开展了小麦TaLecRLK1基因在多种非生物胁迫条件下的表达特性,并对其作用机制和可能参与的信号转导途径进行了初步研究,并得到以下结论:(1)小麦凝集素类受体蛋白激酶基因TaLecRLK1的克隆和表达特性分析:本研究从小麦cDNA中克隆到小麦凝集素类受体蛋白激酶基因TaLecRLK1,亚细胞定位显示该基因表达产物分布在细胞质、细胞核和细胞膜中。对小麦材料进行各种胁迫处理,提取RNA,并反转录,运用Real-time PCR技术分析该基因表达特性。结果显示,TaLecRLK1的表达既受到干旱、高盐、低温非生物胁迫的诱导,也受与生物胁迫相关的生物激素ABA、SA、BR的诱导。说明TaLecRLK1基因可能参与多种信号转导途径。(2)小麦凝集素类受体蛋白激酶基因TaLecRLK1的拟南芥转化及抗性鉴定:通过农杆菌介导的花序侵染法将TaLecRLK1基因转入拟南芥。对过表达拟南芥进行干旱及ABA胁迫处理,以发芽率和根长为指标分析其抗逆性。结果表明,TaLecRLK1基因在拟南芥中的的过表达并不能增加其耐旱性。但是过表达TaLecRLK1基因的拟南芥株系则表现出对ABA敏感的特性,在ABA胁迫条件下,转基因拟南芥株系的种子萌发受到抑制。这一结果初步证明了TaLecRLK1基因抗逆性的发挥可能依赖于ABA信号转导途(3)小麦凝集素类受体蛋白激酶TaLecRLK1作用机制的研究:本研究发现,在TaLecRLK1提高小麦抗逆性的过程中,还有另一蛋白TaARP1参与。双分子荧光互补实验(BiFC)以及Pull-down assay都显示TaLecRLK1与TaARP1发生了互作,这一结果表明Ta Lec RLK1和TaARP1共同参与调控某一信号途径,TaLecRLK1功能的发挥有赖于和其它蛋白的相互作用。