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油菜Brassica napus L.属于十字花科芸薹属,是我国重要的油料作物,也是需水量大、耐旱性差的植物。在油菜的生长周期内,季节性干旱频繁发生,常导致出苗不齐、生长缓慢乃至产量下降。因此,通过基因工程培育抗旱型油菜对于降低干旱对其产量的影响有着重要的意义。海藻糖作为重要的细胞渗透保护剂,在非生物胁迫包括干旱、盐渍、冷冻等逆境中都发挥着重要的作用。前人研究发现将水稻中海藻糖合成途径基因OsTPP1在玉米中过表达,可以提高转基因玉米的抗旱性并显著增加其产量,这暗示TPP基因家族有可能响应干旱逆境。拟南芥作为十字花科的模式植物,可以为油菜抗旱功能基因的挖掘提供众多的候选基因。通过海藻糖合成基因在拟南芥抗旱响应的分子机制研究,还可以为揭示TPP基因在油菜干旱响应及其动态调控的分子机制提供理论指导。本文中,我们发现拟南芥海藻糖-6-磷酸磷酸酶基因(TPP)家族的成员AtTPPB基因功能缺失增加植株的干旱敏感,而过表达AtTPPB可以提高植株的耐旱能力。通过酵母单杂交实验表明,DREB1A能够直接结合AtTPPB基因启动子区的DRE/CRT元件,说明DREB1A可能通过结合于AtTPPB基因的启动子来调控AtTPPB基因的表达。为了探索AtTPPB基因响应干旱胁迫的分子机制,我们进一步对野生型、突变体和过表达纯合株系进行了RNA-seq数据分析。GO富集分析显示在干旱胁迫条件下,差异基因显著性富集在与氧化胁迫相关的通路中,表明AtTPPB可能参与干旱条件下活性氧含量的调控。进一步的DAB染色结果表明,与野生型相比,干旱诱导的活性氧在tppb突变体中明显积累,而在AtTPPB过表达植株中降低。这表明AtTPPB可能通过影响活性氧的清除来保护细胞膜的稳定性,从而参与植物的抗旱响应。同时,DAB染色结果显示拟南芥dreb1a突变体相对于野生型活性氧水平明显提高,而DREB1A过表达植株表现出较低的活性氧水平,说明TPPB和DREB1A对干旱条件活性氧水平的调控具有一致性。综上所述,本研究结果显示,干旱胁迫下拟南芥AtTPPB基因表达受DREB1A激活,并通过影响清除活性氧相关基因的表达来维持体内的活性氧平衡,从而正调控干旱胁迫响应。本课题的研究有助于揭示TPPB基因调控干旱胁迫的分子机制。基于TPPB基因在拟南芥中干旱表型及其机制的探索,我们将AtTPPB过表达载体遗传转化甘蓝型油菜并已得到转基因植株,以期培育出抗旱型油菜。这对于提高干旱条件下油菜的产量和品质,扩大其种植范围,以及以后油菜的抗旱性研究和生产都有着重要意义。