水是植物生存所必需的物质,干旱限制植物的生长发育,严重时会导致植物死亡。干旱胁迫日益成为限制农业发展的主要因素,对植物干旱胁迫应答机制的研究,对农业发展有重要的意义。钙离子作为重要的第二信使,在植物感知到干旱胁迫后,胞内钙离子快速激增,进而将信号级联传导至下游,诱导胁迫相关基因应答。然而对于植物如何感受干旱胁迫的研究尚有诸多疑问,本课题利用正向遗传学的方法,筛选参与干旱响应相关的基因,对植物抗逆研究具有一定的借鉴意义。本课题对实验室前期从拟南芥EMS诱变库筛选到的突变体9f8进行研究,利用瞬时的高渗处理,实时检测植物体内钙信号的变化,挑选出高渗胁迫下钙信号缺失突变体的候选植株。突变体与野生型进行回交,进行多轮钙表型筛选以构建F3代图位克隆群体。高渗胁迫下,突变体相比野生型对高渗胁迫的响应存在缺陷,F3回交群体存在3:1亮暗的分离比例。说明是单基因突变导致钙信号的缺失。通过钙信号特异性实验分析,9f8对高渗胁迫的响应存在缺陷,但对NaCl和CaCl2等离子胁迫、氧化胁迫以及低温胁迫均能够正常响应,说明9f8是高渗特异性突变体。在低钙胁迫下和高渗胁迫下的生理实验中,9f8相比野生型对低钙和高渗更为敏感,表现出地下部分根长更短的表型,这说明突变体在响应低钙和高渗胁迫时,调控自身生长发育能力的缺失。在1/2MS培养基上,突变体的萌发速率也低于野生型,说明该基因可能在种子感知外界水分以及调控种子萌发上发挥作用。对F3群体进行二代基因组重测序,并绘制染色体的单核苷酸突变频率峰图。通过设计分子标记进行图位克隆,挑选出四个候选基因。通过测序或设计分子标记来验证是否发生突变,排除其中两个基因,将剩余的两个基因分别命名为osmo9f8a和osmo9f8b,并构建候选基因的表达载体,农杆菌侵染获得转基因互补材料。通过对两个候选基因T3纯合子进行钙成像实验,生理实验以及萌发实验,确定了突变体存在的缺陷是由osmo9f8a单个核苷酸突变导致的。对osmo9f8a进行组织定位分析,其在拟南芥幼苗的叶片以及种子的表达与生理功能相符。订购osmo9f8a的T-DNA材料,并鉴定到基因敲除的纯合子,可以后续用于对钙表型和长期生理分析,进一步对该基因的功能进行研究。综上所述,本实验通过正向遗传学筛选到一个能够参与拟南芥感受渗透胁迫信号途径相关的突变体,并完成了候选基因的互补试验。接下来研究清楚该基因如何调控钙信号的传导并参与植物抗逆响应,对提高作物的抗旱性具有重要的意义。