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小麦是人类主要的粮食作物之一。干旱是限制小麦生长发育最重要的非生物胁迫因子,小麦抗旱品种的鉴定和培育是减少小麦生育期的耗水量、提高小麦的水分利用效率、节约资源和改善环境、减少干旱带来的生产损失的有效途径之一。 本研究验证了来自长穗偃麦草的EeAP2-1.1及EeAP2.2在抗旱方面的功能,及其在小麦中的垂直同源基因于非生物胁迫下的表达丰度;研究了北部冬麦区种植的30个小麦品种,在正常供水和PEG模拟渗透胁迫下,萌发期和苗期的形态指标、生理指标及分子指标,利用综合指标鉴定评价小麦品种的抗旱性。主要结果如下: 1.利用本实验室从长穗偃麦草克隆得到的2个AP2/ERF家族的抗逆高丰度表达基因EeAP2-1.1、EeAP2.2,成功构建了pBI-EeAP2.2-GUS真核表达载体,并转化烟草,获得转基因阳性植株,转基因烟草的抗旱性明显优于野生型烟草。长穗偃麦草的2个AP2/ERF家族基因EeAP2-1.1、EeAP2.2具有较好的抗旱能力,通过转基因可以增强植物的抗旱能力。 2.通过NCBI查询了小麦中与长穗偃麦草EeAP2.2的垂直同源基因DREB1(登录号AF303376)及与长穗偃麦草EeAP2-1.1的垂直同源基因ERF5a(登录号AFP49824.1),通过半定量RT-PCR分析了在干旱胁迫、低温胁迫、高盐胁迫、重金属胁迫、及正常情况(非胁迫)下,小麦DREB1及ERF5a在萌发期的表达丰度及苗期小麦ERF5a在苗期的表达丰度。小麦萌发期,DREBl(EeAP2.2垂直同源基因)在根部仅响应干旱胁迫,ERF5a在根部响应干旱和低温胁迫;在小麦苗期,ERF5a(EeAP2-1.1垂直同源基因)在根部响应重金属胁迫,在叶部响应干旱和低温胁迫。 3.将pBI-EeAP2.2-GUS载体转化根癌农杆菌C58,并转染幼穗期小麦品种河农822,已获得了转基因小麦。利用农杆菌转染幼穗期小麦是可以获得转基因植株的。 4.以正常供水为对照,利用5% PEG-6000渗透溶液、10% PEG-6000渗透溶液、15% PEG-6000渗透溶液模拟不同程度的干旱胁迫,对北方冬麦区的30个小麦品种萌发期的发芽率、发芽势、萌发指数等指标进行测定。结果表明,在10%PEG-6000渗透溶液胁迫处理下,各项检测指标在品种之间的差异均达到极显著水平,各指标受品种、处理及品种与处理的互作效应更显著。选用10% PEG-6000渗透胁迫模拟小麦萌发期及苗期的干旱处理是可行的,品种间萌发期和幼苗期的抗旱性存在显著差异。 5.在10% PEG-6000渗透胁迫下,于小麦萌发期测定了30个下麦品种的贮藏物质转运率、初生根数、芽长、主胚根长、发芽率、发芽势、萌发指数7项指标,以各项指标的抗旱系数作为衡量品种的抗旱性指标,采用主成分分析法,将7项指标综合成2个相互独立的综合指标,并计算出每个品种的各综合指标值;利用隶属函数法综合评价小麦品种的抗旱性,通过聚类分析将其分为5类:抗旱性强、抗旱性较强、抗旱性中等、抗旱性较弱、抗旱性弱。 6在10% PEG-6000渗透胁迫下,于小麦苗期测定了30个小麦品种的叶片自由水含量、根可溶性蛋白含量、根POD活性、根SOD活性、叶片CAT活性、叶片MDA活性、叶片可溶性蛋白含量、叶片SOD活性、叶片POD活性等指标,采用主成分分析法,将16项指标综合成5个相互独立的综合指标,并计算出每个品种的各综合指标值;利用隶属函数法综合评价小麦品种的抗旱性,通过聚类分析同样将其分为5类:抗旱性强、抗旱性较强、抗旱性中等、抗旱性较弱、抗旱性较弱。