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盐胁迫是威胁植物生长发育并且影响农作物产量的重要因素。如何提高植物的耐盐性成为当今世界各国亟待解决的问题。盐芥由于具有植株体积小、基因组小、生长周期短和种子数量多等优点而成为研究植物耐逆反应的模式植物之一,并且成为进行盐胁迫耐受研究的最好材料。在长期的进化过程中,盐芥积累了很多与盐胁迫等非生物胁迫相关的基因,对植物耐盐性的研究具有重要的意义。 基因组学研究包括结构基因组学研究和功能基因组学研究。盐芥全基因组测序的完成,使功能基因组学研究成为盐芥研究的重点,而构建盐芥的突变体库是盐芥功能基因组学研究的最有效方法之一。构建盐生植物突变体库并筛选盐生植物突变体,从不同的方面研究盐生植物的耐盐机制,克隆盐生植物耐盐基因,用基因工程手段改良作物品种,提高农作物的耐盐性,从而充分利用盐渍化土壤,提高农作物的产量和质量,保证粮食安全,对于整个人类持续发展来说具有重要的意义。在构建突变体库中用到的方法主要有自发突变、理化诱变和T-DNA插入等。 本实验主要目的是用EMS诱变和T-DNA插入的方法分别构建盐芥突变体库,筛选盐芥形态变异、耐盐和盐敏感等突变体,为盐芥后续功能基因组学的研究奠定基础。本实验的研究结果主要包括以下几个方面。 1.EMS诱变突变体库的构建及突变体的筛选 (1)将从山东东营盐碱地采集的盐芥野生型种子,用0.4mol/L的EMS处理24小时获得M1代种子,冲洗晾干后均匀播撒于塑料大棚中,构建盐芥EMS突变体库; (2)M1代盐芥突变体经过整个冬天的生长和自然春化抽薹,共得到M2代盐芥约20,000个株系; (3)用水培法种植M2代盐芥种子,在盐芥萌发之后,每天进行表型观察,及时发现形态变异突变体;盐处理后,每天观察,及时筛选盐敏感突变体和盐处理后的形态变异突变体;长时间高盐处理后,筛选耐盐突变体。从M2代盐芥约6,000个株系中筛选出具有表型变化的盐芥84个株系,其中包括黄化突变体株系17个,肉质化突变体株系11个,形态变异突变体株系(包括三叶生,白化,叶细长,叶变形等)29个,疑似盐敏感突变体株系9个,疑似耐盐突变体株系18个; (4)种植17个黄化突变体,29个形态变异突变体和9个疑似盐敏感突变体的M3代种子,进行表型验证,发现再次出现明显突变表型的突变体8个(黄化突变体2个,形态变异突变体4个,疑似盐敏感突变体2个)。 2.T-DNA插入突变体库的构建和突变体的筛选 (1)采自山东东营盐碱地的盐芥野生型种子生长至即将开花时,用携带GV3101 pSKI015质粒的农杆菌对盐芥进行遗传转化,构建盐芥T-DNA插入突变体库; (2)T1代盐芥长出第二对真叶时,用除草剂筛选,获得除草剂抗性苗约240株。