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土壤盐碱、干旱和低氮等非生物胁迫已成为影响植物生长和作物产量的潜在威胁。谷子(Setaria italic L.),俗称小米,是最古老的栽培作物。相对于其他作物,谷子基因组小、遗传多样性丰富、胁迫耐受性强,在作物抗逆性(土壤盐碱和干旱)研究中常被作为模式作物。然而,谷子基因的功能和抗逆性的机制尚不清楚。目前,谷子的全基因组测序已经完成,这将为其功能的验证提供很好的平台。本研究在谷子转录组测序的基础上,选择干旱表达上调的SiNAC110转录因子和低氮上调的SiMYB148转录因子,并对这两个基因序列进行分析,利用原生质体制备方法鉴定SiNAC110、SiMYB148的定位;利用实时荧光定量PCR分析SiNAC110、SiMYB148的表达。在干旱和高盐胁迫下对SiNAC110过表达拟南芥的表型进行分析,对萌发率、根长、根面积、鲜重、干重进行统计分析,利用实时荧光定量PCR的方法分析干旱和高盐胁迫相关的基因;最后在激素ABA处理下,验证谷子基因SiNAC110是否响应ABA信号途径。利用水培实验对SiMYB148转基因水稻在低氮和干旱胁迫下进行表型分析,分别对根长、根表面积、鲜重、株高、氮含量等进行统计分析。并对SiMYB148转基因水稻在高盐胁迫下萌发进行表型分析,最后在ABA处理下,验证SiNAC110转基因水稻是否响应ABA信号途径。1.谷子转录因子基因SiNAC110(1)对SiNAC110基因序列分析得到,SiNAC110全长1101 bp、编码366个氨基酸、分子量为40.808 KD、等电点为6.31。在11~139个氨基酸之间有保守的NAM结构域。进化树分析发现SiNAC110与SiNAC105同源性最高。(2)SiNAC110亚细胞定位结果显示该基因定位在细胞核里;(3)基因表达分析显示该基因对干旱、高盐等胁迫诱导表达上调;(4)对SiNAC110转基因拟南芥进行功能验证,结果显示,在不同浓度的高盐和PEG6000模拟干旱的处理下,转基因株系和野生型拟南芥相比,SiNAC110转基因株系显著比野生型拟南芥的鲜重、干重重,且根长、根表面积均比野生型的大,说明SiNAC110转基因拟南芥耐干旱和耐高盐。(5)下游基因检测发现,盐胁迫相关基因SOS1、NHX1、干旱胁迫相关基因CBF3、PIPA1和脯氨酸合成相关基因P5CS2、P5CR在过表达株系中的表达水平均比野生型拟南芥高。(6)验证SiNAC110转基因拟南芥对干旱和高盐胁迫的响应是否通过ABA信号途径来调控,结果显示ABA激素处理后,转基因拟南芥根长、根表面积与野生型拟南芥没有差异,证明SiNAC110基因通过ABA非依赖途径来响应干旱和高盐胁迫。2.谷子转录因子基因SiMYB148(1)SiMYB148基因序列分析得到,SiMYB148全长912bp、编码304个氨基酸、等电点为5.65、分子量大小为33452.8。对SiMYB148进行结构分析发现SiMYB148属于MYB-R2R3型的转录因子;(2)亚细胞分析结果显示SiMYB148基因定位在细胞核里;(3)基因表达分析显示该基因受干旱、高盐、低氮和ABA诱导表达上调;(4)在过表达水稻中对SiMYB148谷子基因进行功能验证,在低氮和干旱胁迫下,水稻过表达株系的根系、根表面积、鲜重、株高和侧根方面均比对照高;同时对SiMYB14过表达水稻进行氮含量测定,结果显示过表达株系地上部分和地下部分的氮含量均比对照高;在高盐胁迫处理下,过表达株系的萌发率极显著高于对照植株,说明SiMYB148转基因株系对高盐不敏感。(5)验证谷子基因对非生物胁迫响应是否依赖ABA信号途径,对ABA处理下的萌发速率统计显示,发现对照植株的萌发率显著高于过表达株系,说明SiMYB148转基因株系对ABA高度敏感,证明SiMYB148是通过ABA信号途径对低氮,干旱和盐胁迫有响应。