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干旱是影响植物生长发育和正常代谢最主要的非生物胁迫因子之一,严重影响作物产量,所以研究和探索植物对干旱胁迫的响应和适应机制、提高作物的抗逆性、实现有限水资源的高效利用和作物丰产成为学术研究的热点领域。近年来,利用转基因技术向作物导入与耐旱相关的目的基因,已发展成为改良作物耐旱性、培育抗旱新品种的新途径。果糖-l,6-二磷酸醛缩酶是生物体内碳代谢及糖代谢途径中的关键酶之一,也是卡尔文循环的重要限速酶之一,它催化3-磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮的醇醛缩合反应可逆的生成果糖-1,6-二磷酸。因此该酶既参与了糖酵解和糖异生过程,同时又参与了磷酸戊糖途径和卡尔文循环,直接影响植物体内蔗糖和淀粉的积累,为生物体物质合成代谢提供能量ATP和底物,因此果糖-1,6-二磷酸醛缩酶对细胞生命活动起到至关重要的作用。但植物中关于果糖-1,6-二磷酸醛缩酶的研究相对较落后。目前的研究发现主要集中于果糖-1,6-二磷酸醛缩酶能够影响植株的生长和生物量的积累,并参与植物体逆境胁迫下的响应,但其对逆境的具体抗逆机理还不清楚。基于此,本研究以3个超表达高粱果糖-1,6-二磷酸醛缩酶基因(SbFBA)拟南芥株系和野生型Col及转空载体株系Col-Vec拟南芥为材料,研究该基因在干旱胁迫下引起植物体内的生理生化指标的变化,并推测其可能的抗旱机理。本研究结果显示:1.种子萌发实验表明,在干旱胁迫条件下,与对照株系的种子萌发率相比,转基因株系的种子萌发率、发芽势和抗旱指数都相对提高了,这表明超表达(SbFBA)拟南芥株系种子对干旱胁迫有更强的适应能力。2.从生长情况来看,在正常生长条件下,对照株系Col和Col-Vec与超表达(SbFBA)拟南芥之间没有明显差异,但在干旱胁迫下,超表达(SbFBA)拟南芥的生长情况明显比对照株系Col和Col-Vec好。且在干旱胁迫下,超表达(SbFBA)拟南芥的相对生物量也明显大于对照株系Col和Col-Vec。3.随着干旱胁迫程度的加重,Col和Col-Vec的相对叶绿素a含量、相对叶绿素b含量和相对总叶绿素含量都呈下降趋势,而3个转基因株系的相对叶绿素a含量有轻微的下降趋势,相对叶绿素b含量和相对总叶绿素含量基本保持不变。说明干旱胁迫对野生型和转空载体株系叶绿素的影响较大,而对转基因拟南芥株系的影响较小,转基因株系在干旱胁迫下仍然能够维持较高的叶绿素含量。4.在正常生长条件下,对照株系Col和Col-Vec的MDA含量与超表达(SbFBA)拟南芥MDA含量没有明显差别,随着干旱胁迫程度的增大,Col和Col-Vec的MDA含量出现升高的趋势早于超表达(SbFBA)株系,说明干旱胁迫处理引发了拟南芥植株的膜质过氧化作用,且野生型拟南芥的氧化伤害大于转基因拟南芥。5.在正常生长条件下,Col和Col-Vec的渗透势比超表达(SbFBA)拟南芥的渗透势低,但在干旱胁迫下,超表达(SbFBA)拟南芥的渗透势反而比对照株系Col和Col-Vec的渗透势低。且不同浓度的甘露醇胁迫处理后,超表达(SbFBA)拟南芥的可溶性糖含量明显提高了,尤其是蔗糖含量。综上所述,在干旱胁迫下,相比于对照株系Col和Col-Vec,超表达(SbFBA)株系能减轻叶片的氧化伤害,促进可溶性糖积累,有效降低叶片渗透势,增加水分吸收,维持细胞膜的稳定,促进叶绿素合成,从而提高其抗旱性。