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小麦是世界上最重要的粮食作物之一，盐胁迫使小麦产生一系列复杂的生理生化反应，造成小麦大幅度减产，研究并阐明小麦适应盐胁迫的机制是改良小麦耐盐性的基础。本论文以耐盐小麦为材料，研究小麦耐盐的生理分子机制，为小麦遗传育种提供理论基础。
主要研究内容和结果如下：室内检测实验室搜集的50份育成耐盐小麦品种和2份敏盐小麦品种苗期茎叶和根中K+、Na+离子含量及高盐浓度下(300 mM NaCl)的存活率。统计结果显示小麦茎叶的K+/Na+比与茎叶和根中的K+浓度正相关，与Na+离子浓度负相关；茎叶K+/Na+比与小麦存活率之间没有明显的相关性，但是高K+/Na+比(>50)对应高存活率，低K+/Na+比对应存活率变异范围很大。推测小麦存在两种不同耐盐机制，一种是小麦受盐胁迫后排Na+能力强，另一种将Na+区隔化到液泡能力强。根据生理实验结果遴选出济南18、沧麦2007-H12(低K+/Na+比，高存活率)，沧麦2007-140、A92(高K+/Na+比，高存活率)代表两种耐盐机制的4个小麦品种。用非损伤微测技术检测4个小麦品种根成熟区K+、Na+离子流，结果发现沧麦2007-140、A92较济南18、沧麦2007-H12具有较强排Na+保K+能力；用激光共聚焦显微镜检测CoroNa荧光染料预处理的小麦根部，发现济南18、沧麦2007-H12较沧麦2007-140、A92具有较强的将Na+区隔化到液泡的能力。将苗期存活率高，但耐盐机制不同(排Na+和区隔化Na+)的小麦配制杂交组合，并获得F1代植株。对Na+运输机制上有差异的小麦品种中的耐盐相关基因进行表达分析，发现SOS1基因在排Na+能力强的沧麦2007-140、A92小麦中表达水平也高。克隆了小麦SOS1基因的三个拷贝并对其功能进行研究，通过酵母互补实验，拟南芥转化实验发现TaSOS1-A1转运Na+能力远远高于TaSOS1-B1和TaSOS1-D1；用病毒介导的基因沉默技术降低小麦体内TaSOS1-A1的表达，该基因的部分沉默导致小麦叶片积累较多的Na+，而TaSOS1-B1和Ta SOS1-D1基因沉默对叶片Na+含量没有显著影响，结果说明小麦来自不同亚基因组的同源基因在功能上存在差异。用上述52个品种和另外38个普通小麦品种，共计90个品种进行田间盐池耐盐性评价，考察的主要农艺性状包括株高(PH)、主茎穗长(MSL)、主茎穗粒数(GMS)、主茎小穗数(MSN)、有效穗数(SNP)、基部不育小穗数(ss)、单株产量(GY)和千粒重(TGW)等主要农艺性状，结果显示盐害显著降低了PH、MSL、GMS、SNP、GY和TGW。以这6个农艺性状参数对田间盐池小麦耐盐性进行评价，鉴定出32份高抗和中高抗的小麦品种。相关分析发现田间盐池主要农艺性状和室内苗期K+/Na+生理指标没有相关性，这说明不能用室内检测K+/Na+比及K+、Na+离子浓度预测小麦田间耐盐性；同时发现存活率和千粒重、单株产量出现负相关，推测小麦不同发育期耐盐机理不同，或者盐害在植株生长的中后期对产量影响大于苗期。对田间播种的90份小麦材料进行全基因组DArT标记扫描并进行关联分析，新发现33个耐盐相关的DArT标记与特定农艺性状显著关联。