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小麦(Triticum aestivum L.)是我国的三大粮食作物之一,在我国的粮食生产中具有至关重要的作用。随着全球气候的不断变化,干旱、盐渍、极端温度等非生物胁迫严重制约着我国小麦的生产。为了满足不断增长的粮食需求,挖掘利用抗逆基因,培育抗逆高产新品种已经成为提升小麦生产力的最有效途径之一。泛素连接酶E3作用广泛,在响应非生物胁迫中具有重要作用。为研究小麦泛素连接酶基因TaPUB15(Plant U-box 15)与抗逆性的关系,本研究以小麦品种旱选10号为材料,克隆了泛素连接酶基因TaPUB15。通过分析其在各种非生物胁迫条件下的表达模式,以及转基因拟南芥和水稻在高盐条件下的表型,明确了TaPUB15在抵御盐渍胁迫中的作用。主要研究结果如下:1.克隆了小麦泛素连接酶基因TaPUB15,c DNA全长为2496 bp,编码831个氨基酸,蛋白质分子量为89.80 k D。TaPUB15包含一个保守的U-box结构域和一个ARM重复结构域,属于U-box类泛素连接酶E3,定位于细胞质和细胞核中。TaPUB15的三个部分同源基因TaPUB15-A、TaPUB15-B和TaPUB15-D在32份多样性小麦种质资源中高度保守。2.TaPUB15在小麦的根中表达量最高,受Na Cl、ABA、低温(4℃)和PEG诱导,但不同胁迫条件下的表达模式不尽相同。TaPUB15在Na Cl、ABA和低温(4℃)处理后都是首先呈现上调表达,随后表达量逐渐降低,而在PEG处理后1 h出现表达高峰,随后其表达水平基本稳定在1.5倍左右。3.TaPUB15-D转基因水稻根系更发达,耐盐性增强。与野生型水稻相比,在正常培养条件下,转基因水稻在苗期和抽穗期的冠状根数目较多,最大根长更长;在盐胁迫条件下,无论是在水培还是土培条件下转基因水稻的生长状态均较好,表现较强的耐盐性。转基因水稻的生理指标,如细胞膜稳定性、叶绿素含量和渗透势都优于野生型。转基因水稻中盐胁迫相关基因Os SOS1、Os NHX1、Os NHX2、Os P5CS1、Os AKT1和Os HKT1;1在受到盐胁迫时的表达量显著高于野生型。而且经盐胁迫处理后,转基因水稻体内的Na~+含量较低,而K~+含量与野生型的差异不显著。这表明TaPUB15通过调控植物体内盐胁迫相关基因的表达,提高保K~+排Na~+能力,进而保持植物体内Na~+和K~+平衡,最终提高植物的耐盐性。4.TaPUB15-D转基因拟南芥在萌发期和苗期的耐盐性提高。与野生型拟南芥相比,在盐胁迫条件下,转基因拟南芥种子萌发率显著提高,幼苗的细胞膜稳定性和生长状态较好,耐盐性增强。转基因拟南芥中盐胁迫相关基因At SOS1、At NHX1、At P5CS1、At CBF3、At RD29A和At KIN1在受到盐胁迫时表达量显著上调且高于野生型。而且经盐胁迫处理后,转基因拟南芥体内的Na~+外排量显著大于野生型,而K~+外排量显著较低,表明TaPUB15通过调控植物体内盐胁迫相关基因的表达,从而调节植物体内Na~+和K~+平衡,使植物体内保持高K~+低Na~+水平,最终提高植物的耐盐性。5.自激活活性检测显示TaPUB15-D不存在自激活活性,通过筛选酵母cDNA文库,共得到6个可能与TaPUB15-D发生相互作用的候选蛋白。综合以上结果,小麦泛素连接酶基因TaPUB15不仅能够参与植物根系发育,使植物根系更加发达,还能够通过调节植物体内多种盐胁迫相关基因的表达,调控体内的Na~+、K~+平衡,最终提高植物的耐盐性,研究结果为培育抗盐小麦品种提供了理论依据和基因资源。