高温诱导的小麦TaGAST基因的功能鉴定及其调控机理研究

GAST家族基因在植物生长发育中起着重要作用。前期工作中通过热胁迫前后表达谱分析筛选出了一个受高温和GA诱导表达的小麦GAST家族基因TaGAST。将克隆的TaGAST基因过量表达转化拟南芥，转基因株系与野生型相比在外部形态上没有差异，但明显提高了植株对高温胁迫的耐受能力。因此，本项目在此基础上，进一步开展TaGAST部分同源基因的克隆和染色体定位工作，系统查明TaGAST部分同源基因在不同组织器官和热胁迫处理下的表达特性；通过超表达转小麦深入分析1个部分同源基因的功能。同时利用模式植物拟南芥的研究平台，从基因调控网络上进一步探讨小麦TaGAST基因在耐热性中的调控机理。

GAST家族基因在植物生长发育中起着重要作用。本研究对前期筛选到的热胁迫后诱导表达的小麦GAST基因进行了克隆。将克隆的TaGAST基因过量表达转化拟南芥，转基因株系与野生型相比在外部形态上没有差异，但明显提高了植株对高温胁迫的耐受能力。对TaGAST超表达拟南芥纯系中Bip和热激蛋白的表达模式进行了研究，结果显示小麦TaGAST基因具有耐热性与Hsp和BiP的关系不大。通过测定TaGAST转基因株系中ROS含量发现热胁迫后转基因株系中H2O2含量较野生型低，推测TaGAST可能通过减轻氧化胁迫伤害而在植物耐热中发挥作用的。. 为将TaGAST基因进行小麦耐热性的遗传改良，构建了TaGAST的小麦超表达载体，对扬麦158进行了遗传转化，获得了独立转化的纯系；对鉴定到的超表达TaGAST转基因纯系进行了表型观察和耐热性分析。在正常生长条件下，观察TaGAST基因超表达转化扬麦158的纯系植株，并未引起明显的表型变化。在小麦抽穗后覆盖大棚进行高温处理，对收获后的种子进行考种结果表明，转基因株系主要通过增加主穗粒数与主穗粒重使单株产量增加。以上研究结果表明超表达TaGAST基因对植株的耐热性具有一定的贡献。