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植物进化出了复杂的信号转导机制产生旱胁迫响应。ABA作为关键调节因子,在旱胁迫下大量产生,激活ABA依赖的胁迫应答信号通路,提高抗旱能力。植物特有的NAC转录因子能调控植物的非生物胁迫抗性,但发现的特异性调控抗旱性的NAC转录因子还较少。另一方面,干旱等非生物胁迫会造成植物早衰。NAD+依赖的去乙酰化酶SIRTUIN在动物和酵母参与衰老等过程,但是它在植物中的作用还不清楚。本实验室利用不对称体细胞杂交渐渗技术培育耐盐抗旱渐渗系小麦山融3号(SR3)。本实验前期从SR3分离了一个NAC转录因子TaNAC3,本论文在此基础上发现TaNAC3能通过增强ABA通路特异性提高抗旱性。另一方面,本论文从SR3中分离了小麦Sirtuin基因TaSIRT6的三个拷贝,并初步分析它们在植物的衰老延迟中作用。1.小麦NAC转录因子TaNAC3特异性提高植物抗旱能力实验室前期从SR3中分离到了一个小麦NAC转录因子TaNAC3并构建了其过表达拟南芥株系。本论文发现,TaNAC3在PEG处理下上调表达,表明TaNAC3可能参与旱胁迫响应。TaNAC3在细胞核与细胞质中均有分布,而当外源ABA处理促使其向细胞核转移。TaNAC3过表达提高抗旱性；与野生型相比,TaNAC3过表达株系对甘露醇处理形成的渗透胁迫的抗性无显著变化,而离体叶片的失水率明显降低。结果暗示,TaNAC3可能不调控根系吸收水分能力,而通过促进气孔关闭、降低蒸腾速率,提高抗旱性。干旱胁迫下,植物通过大量合成ABA促进气孔关闭,降低蒸腾速率,减少水分丧失。结果显示,与野生型相比,TaNAC3过表达株系对ABA的敏感增强,ABA合成和ABA依赖的胁迫信号转导通路相关一些关键基因的表达量明显提高。这表明,TaNAC3可能通过增强ABA通路提高抗旱性。序列分析显示,TaNAC3过表达株系中这些表达变化的ABA通路相关基因的启动子区域均含有NAC转录因子结合的核心元件,暗示这些基因可能包括TaNAC3直接调控的靶基因。为了验证这一假设,我们构建了酵母单杂交相关载体,并获得了TaNAC3原核表达蛋白,用于后续的TaNAC3和基因启动子互作分析。另一方面,我们克隆了TaNAC3启动子,分析发现启动子区含有ABA响应元件ABRE和旱响应的MYB转录因子结合位点MBS。综上结果暗示,干旱和ABA诱导TaNAC3的表达,反过来进一步增强ABA通路,形成一个信号增强环路,提高抗旱性。2.小麦NAD+依赖的去乙酰化酶TaSIRT6延缓衰老为了分析NAD+依赖的去乙酰化酶在植物衰老中的作用,我们从SR3中克隆得了与酵母Sir2和哺乳动物SIRT6同源的Sirtuin基因TaSIRT6的三个拷贝SIRT6-1、SIRT6-2和SIRT6-3。结果发现,这三个拷贝存在一些SNP和Indel差异,导致编码蛋白间存在序列长度和氨基酸残基多态性差异。与哺乳动物SIRT6一样,TASIrt6的三个蛋白主要定位在细胞核中；然而TaSIRT6-2同时定位在细胞质中,暗示其功能的特殊性。TaSIRT6-1和TaSIRT6-2过表达不改变拟南芥幼苗对盐旱等非生物胁迫的响应。但是,与野生型相比,TaSIRT6-1和TaSIRT6-2过表达株系叶片衰老明显缓慢,黑暗处理下幼叶黄化程度明显下降。与野生型相比,TaSIRT6-1和TaSIRT6-2过表达系叶片中衰老相关基因sEN4、SAG12、SAG18、SAG20的表达量均明显下降,其中前两个基因下调了1000倍以上。这些结果表明,TaSIRT6在植物衰老过程中发挥重要作用。