农作物的产量一直受到环境因素的破坏,例如盐碱胁迫。这些环境因素有来自天然的因素也有人为农业活动的影响,比如灌溉或某些类型肥料的使用。植物为了适应环境并存活下来,自身发展了一些生理代谢机制来防御和限制环境变化带来的损害。大豆基因组研究涉猎了众多的基因和蛋白质,包括钙调磷酸酶B样相互作用蛋白激酶(CIPKs),它们参与了大豆对非生物胁迫的响应。CIPK代谢途径在植物逆境胁迫适应性和植物营养吸收等方面发挥作用。但是,CIPKs的生理功能和分子机制仍然不很清楚,特别是在大豆的相关研究工作中。本论文在团队前期工作基础上,对大豆CIPK基因GmPKS4在盐碱胁迫下的功能进行深入研究。主要研究结果如下:1.为了进行GmPKS4基因的功能验证,通过浸花法获得了转GmPKS4拟南芥。利用q RT-PCR方法筛选T2代高表达纯合株系,用其对应的T3代植株进行盐碱胁迫分析。在盐碱胁迫下,转GmPKS4基因拟南芥株系比其野生型生长状态更好,相对含水量和叶绿素含量更高。2.为了确认GmPKS4基因对盐碱胁迫的响应情况,利用发根农杆菌转化法获得了转GmPKS4大豆发状根复合株系。采用q RT-PCR技术,筛选获得GmPKS4超表达株系。3.为了鉴定GmPKS4是否在植物中具有抗氧化作用和减轻渗透损伤,对脯氨酸和MDA含量以及抗氧化酶活性进行了检测。在盐碱胁迫下,转GmPKS4拟南芥株系和转GmPKS4大豆发状根复合株系与其野生型相比,均具有更高的脯氨酸含量和抗氧化酶活性,同时具有较低的丙二醛。这些结果表明,转GmPKS4植物因其活性氧系统的激活而减轻了氧化和渗透损伤。4.为了进一步阐明GmPKS4对离子转运蛋白和胁迫相关基因的影响,本研究对转GmPKS4大豆发状根复合株系中Gm NHX1,Gm CLC1,Gm CAX1,Gm CBL1和Gm SNF4基因的表达水平,以及转基因拟南芥中At NHX1,At CAT1,At CBL1和At SNF4的表达水平进行检测。在盐碱胁迫条件下,转基因株系中各基因的表达均高于其野生型。这些研究结果表明,在盐碱胁迫条件下,GmPKS4可以使逆境信号转导相关基因、离子通道蛋白基因和转运蛋白基因上调表达。