土地盐渍化已经成为影响作物生长的主要因素之一,如何提高植物耐盐性已成为当前研究的重要课题。甜菜作为一种主要的糖料作物,主要分布在我国的黑龙江、新疆、内蒙古等地,与高盐碱土壤区有部分重合,在这种土壤条件下更需要对提高其耐盐性进行深入研究。实验室对甜菜进行全转录组分析,发现ATP硫化酶（ATP-sulfurylase,ATPS）基因和生育酚环化酶（tocopherol cyclase,TC）基因在盐胁迫时响应积极,另外还发现与ATP硫化酶基因调控有关的两条micro RNA（miRNA）基因mtr-miR395a＿2ss1AC21CT和mtr-miR395k＿1ss1TC。基于以上信息,设计实验研究甜菜苗期这些基因在盐胁迫下的表现,通过生物信息学分析、生理实验及分子生物学实验等手段来探究其耐盐特征。结果如下:根据生物信息学分析,得到甜菜中存在两种ATP硫化酶亚型,其中对盐胁迫积极响应的ATP硫化酶基因位于叶绿体基因组上,也是本次研究的对象。对其进行生物信息学分析,包括理化性质、系统发育树构建、蛋白结构及性质。对甜菜幼苗进行不同时间盐胁迫处理,并对每个时段根和叶中的ATP硫化酶基因、生育酚环化酶基因和两条miRNA进行定量分析。结果显示,叶中的ATP硫化酶基因表达量随盐胁迫时长增加逐渐上调,表明叶中ATP硫化酶基因在受到盐胁迫时会上调表达响应。在叶中生育酚环化酶基因在2 h和24 h外明显上调,与叶中生育酚含量测定结果一致,在根中该基因在0.5 h、1 h、6 h、12 h明显上调。定量分析表明,两条miRNA在叶中上调表达量远远大于根中,且在同一时段的调节趋势完全相同。采用分子生物学手段对ATP硫化酶基因进行克隆,与数据库进行序列比对,结果与预计相符。构建原核表达载体,转化至大肠杆菌BL21中进行蛋白表达。菌体蛋白经SDS-PAGE电泳检测,结果表明该蛋白为可溶性蛋白,分子量大小为52.6 k Da,与生物信息学分析结果一致。进一步对蛋白诱导表达条件进行优化,得出最佳诱导条件为:16 h震荡、37℃培养、IPTG为0.7 mmol/L的条件下蛋白的表达量最高。最后对重组菌进行不同浓度盐浓度胁迫处理分析ATP硫化酶蛋白耐盐功能,结果显示ATP硫化酶对盐胁迫有明显响应。同样对生育酚环化酶基因进行了克隆、构建表达载体,将重组表达载体转化至农杆菌中,再通过农杆菌介导将表达载体转入烟草中进行表达,对转基因植株进行核酸和蛋白鉴定,结果显示生育酚环化酶基因已成功在烟草植株中表达。