六倍体小黑麦耐盐相关基因克隆及功能验证

土壤盐碱化是制约农业生产的主要非生物逆境之一，克隆植物与耐性相关基因、研究植物耐盐碱机理，对理解植物耐盐机制、改善植物对盐碱耐性，进而实现对盐碱土壤开发和利用具有重要意义。.小黑麦是人工将小黑麦和黑麦杂交、利用染色体工程合成的新作物。其继承了小麦高产、优质特性，也遗传了黑麦耐盐等耐逆性强、生物产量高特点，已成为一种粮、饲等多用途新兴作物。研究和实践证明小黑麦普遍较小麦具有较强耐盐能力，可在新垦荒地和因盐碱而弃耕的土地上种植。.本研究在已有通过对耐盐性不同的小黑麦基因型在盐胁迫条件下mRNA差异表达技术分离到的多个与耐盐性相关的cDNA片段基础上，拟选择与耐盐性相关基因具有同源性的cDNA片段，通过RACE技术，获取全长cDNA,并进行表达分析和分子标记开发，通过转化模式植物烟草验证其功能。.该研究对于丰富新耐盐基因或在小黑麦中挖掘已有耐盐基因具有重要意义。

本项目主要以从适应性较强的六倍体小黑麦中克隆发掘与耐盐碱性有关的基因并对其基因功能进行验证为主要内容。通过项目的实施，在继续探索小黑麦耐盐机理与耐盐小黑麦种质资源鉴定的基础上，克隆到了小黑麦碳酸酐酶基因和谷氨酰胺合成酶基因cDNA全长，分别在GEGEBANK中进行了注册，其注册号分别是GU145385和KC193248。并利用生物信息学手段对其预测蛋白质结构进行了分析，结合数量PCR技术对其在小黑麦植株中不同部位间的分布以及在盐胁迫下的表达特点进行了检测。通过农杆菌介导的方式转化了拟南芥与烟草，并对转化子中所转化基因的表达特点与表达产物进行了检测，证明所克隆的小黑麦碳酸酐酶基因与谷氨酰胺合成酶基因已转入受体植物，并使受体的耐盐性能有了一定的改善。在此研究的基础上，为进一步规模化筛选小黑麦在盐胁迫下的基因表达变化，利用高通量测序的手段，将盐胁迫前后两个小黑麦品种幼苗中基因表达谱进行了测序，共检测到差异表达基因片段2006个，其中盐胁迫表达增强的基因片段为1362个。在这2006个基因片段中，功能不确定基因有1130个，占56%；具多种功能基因片段303个，占15%；与代谢过程相关基因片段257个，占13%；其余分别为转运、蛋白修饰、调节基因、生物合成、应激反应、转录、信号通路、再生发育过程、翻译相关过程、RNA加工以及直接与胁迫反应相关的基因信息。但由于小黑麦本身的基因组测序未完成以及大量生物基因功能信息未知，因此有相当大部分差异表达基因片段功能待定。. 围绕本项目研究向GENEBANK中注册登记新基因2条，结合以往研究内容出版了专著一部，已公开发表论文6篇，1篇摘要被会议论文集收录，另有2篇论文准备投稿。