1、小麥(Triticum aestivum L.)是我國的三大糧食作物之一，在我國的糧食生產(chǎn)中具有至關(guān)重要的作用。隨著全球氣候的不斷變化，干旱、鹽漬、極端溫度等非生物脅迫嚴(yán)重制約著我國小麥的生產(chǎn)。為了滿足不斷增長的糧食需求，挖掘利用抗逆基因，培育抗逆高產(chǎn)新品種已經(jīng)成為提升小麥生產(chǎn)力的最有效途徑之一。泛素連接酶E3作用廣泛，在響應(yīng)非生物脅迫中具有重要作用。為研究小麥泛素連接酶基因TaPUB15(Plant U-box15)與抗逆性的關(guān)系，本

2、研究以小麥品種旱選10號為材料，克隆了泛素連接酶基因TaP UB15。通過分析其在各種非生物脅迫條件下的表達(dá)模式，以及轉(zhuǎn)基因擬南芥和水稻在高鹽條件下的表型，明確了TaPUB15在抵御鹽漬脅迫中的作用。主要研究結(jié)果如下:
　　1.克隆了小麥泛素連接酶基因TaPUB15，cDNA全長為2496 bp，編碼831個氨基酸，蛋白質(zhì)分子量為89.80kD。TaPUB15包含一個保守的U-box結(jié)構(gòu)域和一個ARM重復(fù)結(jié)構(gòu)域，屬于U-box類泛

3、素連接酶E3，定位于細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核中。TaPUB15的三個部分同源基因TaPUB15-A、TaPUB15-B和TaPUB15-D在32份多樣性小麥種質(zhì)資源中高度保守。
　　2.TaPUB15在小麥的根中表達(dá)量最高，受NaCl、ABA、低溫(4℃)和PEG誘導(dǎo)，但不同脅迫條件下的表達(dá)模式不盡相同。TaPUB15在NaCl、ABA和低溫(4℃)處理后都是首先呈現(xiàn)上調(diào)表達(dá)，隨后表達(dá)量逐漸降低，而在PEG處理后1h出現(xiàn)表達(dá)高峰，隨后其表達(dá)

4、水平基本穩(wěn)定在1.5倍左右。
　　3.TaPUB15-D轉(zhuǎn)基因水稻根系更發(fā)達(dá)，耐鹽性增強(qiáng)。與野生型水稻相比，在正常培養(yǎng)條件下，轉(zhuǎn)基因水稻在苗期和抽穗期的冠狀根數(shù)目較多，最大根長更長;在鹽脅迫條件下，無論是在水培還是土培條件下轉(zhuǎn)基因水稻的生長狀態(tài)均較好，表現(xiàn)較強(qiáng)的耐鹽性。轉(zhuǎn)基因水稻的生理指標(biāo)，如細(xì)胞膜穩(wěn)定性、葉綠素含量和滲透勢都優(yōu)于野生型。轉(zhuǎn)基因水稻中鹽脅迫相關(guān)基因OsSOS1、OsNHX1、OsNHX2、OsP5CS1、OsAKT

5、1和OsHKT1;1在受到鹽脅迫時的表達(dá)量顯著高于野生型。而且經(jīng)鹽脅迫處理后，轉(zhuǎn)基因水稻體內(nèi)的Na+含量較低，而K+含量與野生型的差異不顯著。這表明TaPUB15通過調(diào)控植物體內(nèi)鹽脅迫相關(guān)基因的表達(dá)，提高保K+排Na+能力，進(jìn)而保持植物體內(nèi)Na+和K+平衡，最終提高植物的耐鹽性。
　　4.TaPUB15-D轉(zhuǎn)基因擬南芥在萌發(fā)期和苗期的耐鹽性提高。與野生型擬南芥相比，在鹽脅迫條件下，轉(zhuǎn)基因擬南芥種子萌發(fā)率顯著提高，幼苗的細(xì)胞膜穩(wěn)定性

6、和生長狀態(tài)較好，耐鹽性增強(qiáng)。轉(zhuǎn)基因擬南芥中鹽脅迫相關(guān)基因AtSOS1、AtNHX1、AtP5CS1、AtCBF3、AtRD29A和AtKIN1在受到鹽脅迫時表達(dá)量顯著上調(diào)且高于野生型。而且經(jīng)鹽脅迫處理后，轉(zhuǎn)基因擬南芥體內(nèi)的Na+外排量顯著大于野生型，而K+外排量顯著較低，表明TaPUB15通過調(diào)控植物體內(nèi)鹽脅迫相關(guān)基因的表達(dá)，從而調(diào)節(jié)植物體內(nèi)Na和K+平衡，使植物體內(nèi)保持高K+低Na+水平，最終提高植物的耐鹽性。
　　5.自激活活