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十字花科芸薹属包含许多蔬菜作物和油料作物,其中白菜（Brassica rapa）是代表性蔬菜作物,甘蓝型油菜（B.napus）是代表性油料作物。近年来,全球气候持续恶化,高温、干旱等非生物胁迫灾害频频发生,严重影响白菜和油菜的产量和品质。培育抗热和抗旱品种是缓解非生物胁迫,提升作物产量品质的主要途径。在模式植物拟南芥中,micro RNA398a（mi R398a）通过沉默靶基因CSD（COPPER/ZINC SUPEROXIDE DISMUTASE）家族的某些成员调控植物的耐热性,JAZ（JASMONATE ZIM-DOMAIN）家族基因则与植物抗旱性有关。然而,白菜的mi R398/CSD家族基因和油菜JAZ家族的基因是否分别参与抗热和抗旱反应?CSD家族或JAZ家族的成员是否有相同的功能?它们能否被用于白菜抗热育种和油菜抗旱育种?为回答上述科学问题,本研究鉴定分离了At MIR398a在白菜中的同源基因Bra-MIR398a和At JAZ5在油菜的同源基因Bn A.JAZ5,分别研究mi R398/CSD和JAZ5基因在调控白菜抗热和油菜抗旱中的分子功能,为白菜抗热育种和油菜抗旱育种提供科学依据和遗传改良材料,获得如下研究结果:1.拟南芥基因组中有3个MIR398位点,分别是MIR398a,MIR398b和MIR398c;有3个mi R398靶基因,分别是CSD1、CSD2和CCS。白菜基因组中有4个MIR398基因,它们的6个靶基因位点,分别命名为Bra CSD1-1、Bra CSD1-2、Bra CSD2-1、Bra CSD2-2、Bra CCS-1和Bra CCS-2。通过降解组数据分析、5’RACE和q RT-PCR实验,证明了Bra CSD1-1是Bra-mi R398a的靶基因。2.克隆了白菜mi R398a和靶基因CSD1,分别构建了Bra-mi R398a过表达（p35S::a Bra-mi R398a）,Bra CSD1-1过表达（p35S::Bra CSD1-1）和Bra-mi R398a低表达（p35S::Bra-MIM398a）的二元转基因载体,通过真空抽滤法转化结球白菜材料Bre,获得了相应的转基因株系。热胁迫下,过表达Bra-mi R398a转基因结球白菜株系叶片死亡的时间延迟、成活率增加,而低表达Bra-mi R398a和过表达靶基因Bra CSD1-1的株系叶片死亡加速、成活率降低。这表明,Bra-mi R398a过表达增强白菜的抗热作用,低表达Bra-mi R398a或过表达Bra CSD1-1基因都减弱白菜的抗热作用。3.q RT-PCR结果显示,p35S::a Bra-mi R398a转基因株系中胁迫相关基因Bra LEA76、Bra Ca M1、Bra PLC、Bra DREB2A和Bra P5CS的表达上调,p35S::Bra-MIM398a转基因株系中这些基因表达下调,表明Bra-mi R398a通过上调胁迫相关基因的表达,增强结球白菜抗热性。4.甘蓝型油菜中,拟南芥At JAZ5基因存在2个同源基因Bn A.JAZ5和Bn C.JAZ5。在干旱胁迫下,Bn A.JAZ5基因表达明显增强,Bn C.JAZ5基因表达无明显改变,表明Bn A.JAZ5是主要功能等位基因。5.克隆了甘蓝型油菜Bn A.JAZ5基因,通过下胚轴转化法,获得了Bn A.JAZ5基因过表达的转基因株系。在干旱条件下,Bn A.JAZ5基因过表达株系（p35S::Bn A.JAZ5）死亡率增加。在400 m M甘露醇模拟干旱胁迫下,p35S::Bn A.JAZ5转基因油菜株系萌发率、子叶张开比例、以及根伸长均低于野生型;在干旱胁迫下,p35S::Bn A.JAZ5转基因油菜株系幼苗干旱胁迫相关基因Bn P5CS、Bn PLC、Bn CYSTM1、Bn LEA76表达均低于野生型。并且,转基因油菜株系叶片表面气孔密度均高于野生型,在干旱胁迫下气孔关闭的比例低于野生型。此外,转基因油菜株系失水率高于野生型,在干旱胁迫下相对含水量低于野生型。这些结果表明,Bn A.JAZ5基因通过影响干旱胁迫相关基因的表达和叶片表面的气孔反应调控甘蓝型油菜的抗旱性。6.茉莉酸（jasmonic acid,JA）处理下,Bn A.JAZ5基因表达显著上调;脱落酸（abscisic acid,ABA）处理下,Bn A.JAZ5基因表达无明显变化。干旱胁迫下,过表达Bn A.JAZ5基因显著改变了JA途径特异响应基因Bn MYC2的表达水平,但没有显著改变脱落酸ABA途径特异响应基因Bn ABF3的表达水平。结果表明,Bn A.JAZ5基因参与JA信号传导途径,并以ABA依赖的方式调控油菜抗旱性。综上,本研究发现Bra-mi R398a/Bra CSD1-1调控单元在白菜抗热中发挥重要作用。在热胁迫条件下,过表达Bra-mi R398a延长叶片死亡时间,增强白菜抗热性,而过表达Bra CSD1-1基因则缩短叶片死亡时间,减弱白菜抗热性。过表达Bn A.JAZ5通过ABA依赖的途径降低了油菜抗旱性。研究结果丰富了芸薹属作物抗热、抗旱的理论基础,为培育抗热、抗旱的芸薹属作物提供了科学依据和候选基因。