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干旱,高盐和低温等非生物胁迫是影响作物生长和产量的重要因素。当作物受到非生物胁迫时,为了减轻其对作物的伤害会诱导一些蛋白表达。植物胚胎发育晚期丰富蛋白(Late embryogenesis abundant protein,LEA)是一类与逆境胁迫相关的蛋白。LEA蛋白可分为7族,其中第3族LEA(LEA3)蛋白含有11个氨基酸串联重复序列。LEA3蛋白可以形成α-螺旋结构,在非生物胁迫中保护生物大分子,减轻对植物造成的伤害。然而LEA3蛋白的保护功能及其作用机制仍不清晰。本研究从小麦中克隆了1条新的LEA3族基因,通过亚细胞定位,体外保护乳酸脱氢酶活性、转基因在拟南芥中过表达验证以及对非生物胁迫的响应等评价该基因的耐旱功能;同时对2种不同耐旱小麦品种的4个生长时期(苗期、分蘖期、拔节期和开花期)进行不同程度的干旱胁迫和复水处理,从转录水平和翻译水平上研究该基因在小麦全生育期的变化规律以及对干旱的响应,主要研究结果如下:1.通过电子克隆和RT-PCR方法,从小麦陕合6号中克隆1条新的LEA3家族基因(命名为TaDlea3基因)和4条新的LEA3基因同源性较高TaWSI18基因。生物信息学分析表明,TaDlea3蛋白和4个TaWSI18蛋白均具有亲水性,定位于细胞质中,无跨膜结构域。小麦TaDlea3和TaWSI18蛋白与其他物种的LEA3蛋白有高度同源性。通过原核表达TaDlea3蛋白,纯化该蛋白并制备了特异性较高的多克隆抗体。2.通过农杆菌注射法将亚细胞定位载体注射到烟草叶片,并制备原生质体,结果表明,TaDlea3蛋白定位于细胞质中。在高温和低温胁迫下,TaDlea3蛋白对LDH均有一定的保护作用。不同逆境胁迫处理小麦陕合6号和郑引1号,结果表明2种小麦中TaDlea3基因对不同的逆境胁迫均有响应。陕合6号TaDlea3基因对干旱胁迫的响应较显著,而郑引1号TaDlea3基因对ABA胁迫的响应较显著。3.通过农杆菌介导法,获得转基因拟南芥植株。正常生长条件下,转基因和野生型的拟南芥在表型和生理指标上无差异,干旱胁迫后,转TaDlea3基因拟南芥的叶片保持正常,而野生型的拟南芥叶片有明显的萎焉现象。多种生理指标的变化结果表明,在干旱胁迫下,转基因拟南芥中丙二醛含量和相对电导率均低于野生型,而转基因拟南芥中的脯氨酸和三个氧化酶的含量均显著高于野生型,说明TaDlea3基因的过表达提高了转基因的拟南芥抗旱能力。4.对2种耐旱型不同品种的陕合6号(干旱耐受型)和郑引1号(干旱敏感型)小麦,分别在4个生长时期进行干旱胁迫和复水处理,实时定量RT-PCR和Western blot分析TaDlea3基因在转录和翻译水平上的表达。结果表明,4个不同的生长时期的TaDlea3基因在转录和翻译水平上的变化趋势一致,干旱程度越严重,该基因和蛋白的表达量越高,复水后该基因和蛋白的表达量下降。开花期的TaDlea3基因和蛋白的表达量均低于其它3个生长时期。干旱条件下,2个不同品种小麦的4个生长时期的生理指标丙二醛、相对电导率、脯氨酸和叶绿素含量的变化趋势基本一致。对产量的分析表明苗期和分蘖期干旱对小麦的产量影响较轻,而拔节期和开花期干旱则严重影响小麦产量。结果表明TaDlea3基因和蛋白表达和干旱胁迫有一定的相关性。