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自然条件下,小麦的生长发育会受到多种环境胁迫因素的影响,从而导致产量和质量严重下降。因此,探索如何通过现代生物技术提高小麦的抗性及品质对于小麦遗传育种具有重要的指导意义。研究表明钙依赖蛋白激酶在植物受到干旱、高盐、低温等非生物胁迫时均有响应。植物钙依赖蛋白激酶的克隆以及功能的深入研究对于改善植物抗逆性具有重要作用。本实验室前期从普通小麦中克隆得到一个钙依赖蛋白激酶基因,并命名为TaCDPK1。为了研究TaCDPK1的功能,本论文主要从两方面对TaCDPK1开展研究。一方面通过对TaCDPK1进行生物信息学分析、亚细胞定位、启动子GUS染色分析以及非生物胁迫处理下的表达模式,对TaCDPK1结构和功能进行初步分析。另一方面主要是开展转TaCDPK1基因拟南芥的抗旱表型鉴定。此外,本文初步探索了TaCDPK1参与的ABA信号通路以及GA信号通路。主要研究结果如下:1、通过生物信息学分析网站获知TaCDPK1具有激酶区和4个EF-Hand结构域,其蛋白大小为59.3 kDa。通过亚细胞定位发现TaCDPK1主要定位在细胞膜和细胞核上。通过组织特异性分析发现TaCDPK1主要在茎和叶中表达。启动子GUS染色分析也表明TaCDPK1主要在茎、叶片、雄蕊中特异表达。不同胁迫处理下的表达模式分析发现TaCDPK1受干旱、ABA、GA诱导表达。此外,通过Pull-down和BiFC验证了TaCDPK1和候选蛋白TaRan1存在互作,互作部位发生在细胞膜和细胞核上。2、通过农杆菌介导的方法将TaCDPK1转化到拟南芥中发现:在干旱胁迫诱导下TaCDPK1促进了转基因拟南芥的萌发,转基因株系的根表面积也较野生型增多。同时还促进了转基因株系体内干旱胁迫相关基因(RD29A、COR47、DREB2A、RAB18、KIN1、KIN2)的表达。可推测TaCDPK1通过促进胁迫相关基因的表达来提高转基因拟南芥的抗旱性。3、在不同浓度ABA处理下发现转基因拟南芥的气孔开度较野生型小;在低浓度ABA处理下,过表达株系的萌发速率较WT缓慢。说明过表达株系对ABA敏感性增强。在干旱处理下转基因拟南芥中ABA合成关键酶NCED3表达量高于野生型。推测TaCDPK1可能参与了ABA信号传导通路。4、在PAC处理下,过表达株系的发芽率显著大于WT。在下胚轴实验中,过表达株系比WT在GA和PAC同时处理下的下胚轴要长,说明TaCDPK1过表达株系对PAC不敏感。实验中还发现在GA处理下,过表达株系中与GA合成相关的一些基因表达量降低了。例如KS、KAO1、KAO2等。表明TaCDPK1参与GA途径,且负向调控GA的合成。上述研究结果对进一步研究TaCDPK1基因提高植物抗逆性的作用机制提供理论依据。同时为开展小麦抗逆基因工程品种改良提供理论参考和实际指导作用。