棉花盐诱导的4个海藻糖6-磷酸合酶和6个LEA基因的生理功能及其应用研究

棉花是我国重要的经济作物，但其生育期长期低温造成棉花产量、品质下降；盐碱地种植棉花出苗难、保苗难、发育迟缓等问题突出，故开展棉花的耐盐和低温研究对棉花生产有特别重要的意义。通过表达谱和蛋白质谱分析，我们筛选到棉花盐和低温显著诱导的基因450个，分析发现有些基因的表达在棉花耐盐品种中高于盐敏感品种，例如液泡型Na/H运转体，TPSs，RD22，P5CS等，说明这些基因在棉花的耐盐和低温中有重要作用。本项目在此基础上，重点研究棉花中盐诱导的4个TPS和6个LEA基因的功能；并将高盐或者低温响应的关键TPSs和LEA基因与其他渗透调节基因P5CS和BADH、离子载体基因GhNHX1、酶促抗氧化系统SOD、APX以及低温诱导转录因子GhDREB1进行融合，利用能适时适地启动基因表达的"智慧型"启动子启动其在棉花或烟草中表达，研究其聚合效果及应用潜力，为棉花耐盐和低温性状遗传改良提供依据。

棉花是我国重要的经济作物，但其生育期长期低温造成棉花产量、品质下降；盐碱地种植棉花出苗难、保苗难、发育迟缓等问题突出，故开展棉花的耐盐和低温研究对棉花生产有特别重要的意义。本项目在棉花幼苗盐胁迫、ABA等表达谱分析的基础上，重点研究棉花盐诱导的TPS、LEA和RAV基因的表达模式和功能，同时研究了拟南芥功能未知基因AtSAG的功能和作用机理。研究结果表明一些TPS和LEA基因的表达受低温、高温、盐和ABA等诱导。GhTPS11转基因大肠杆菌的耐高盐和渗透胁迫的能力提高。超表达GhTPS11的拟南芥种子萌发时对低温敏感。在种子萌发时，超表达GhTPS11能提高CBF1和CBF2及下游基因COR15A和RD29A的表达。GhLea18，GhLea-4和GhDHN转基因酵母的耐高盐和渗透胁迫的能力也提高。但超表达GhLea18，GhLea4和GhDHN的拟南芥在盐、干旱、低温和高温条件下均未发现明显的表型。GhRAV过表达能提高转基因拟南芥种子在盐和甘露醇及ABA胁迫下的萌发率和子叶变绿。且能够降低ABI3，ABI4和ABI5及其下游靶基因RAB18和RD29A在盐和甘露醇条件下的表达，说明GhRAV超表达拟南芥种子萌发时的盐和渗透胁迫抗性由ABI3，ABI4和ABI5介导。另外，对拟南芥未知基因AtSAG的功能分析表明AtSAG介导了拟南芥种子萌发时对ABA、盐和甘露醇的响应。AtSAG不仅通过ABI3和ABI5介导了萌发时的ABA信号，而且还可能介导了ABA信号分子ABI3和ABI5及下游靶基因的转录后调控。因此本项目初步明确了GhTPS11、GhLea18，GhLea4和GhDHN的胁迫诱导表达模式和在植物抗逆育种中的应用价值，明确了GhRAV，AtSAG 和AtASR的功能。已经发表SCI论文4篇，授权发明专利1项。完成项目计划目标。