盐碱地限制作物的生长发育,降低作物的产量,对农业生产的可持续增长带来严重的挑战。随着气候、环境的变化,土地的盐碱化程度会逐渐加深。利用基因工程手段对作物进行遗传改良,提高其抗盐能力是抵抗土地盐碱化危害的有效途径之一。为了在遗传改良过程中提高作物的耐盐能力,耐盐基因的获得与应用是重要环节之一。合成生物学是以分子生物学及生物信息学为基础,在分子层面对生物大分子的结构和功能进行透彻地分析,通过人工合成的手段创造一个全新的有生物活性的大分子物质。合成生物学手段为作物遗传工程化改良提供了一个新的思路。本研究以LEA蛋白为基础,以合成生物学为手段,得到耐盐基因NLEA4并进行植物耐盐性验证,同时筛选合成了大量的亲水短肽基因。主要研究结果如下:1.为了验证依赖合成生物学方法得到的NLEA4亲水短肽基因的耐盐性功能,遗传转化拟南芥进行功能验证。结果表明,NLEA4转基因拟南芥具有抵抗氯化钠胁迫及甘露醇胁迫的能力。通过对几个耐盐基因的定量分析结果表明,NLEA4转基因拟南芥可能参与依赖于ABA的盐胁迫信号响应途径,诱导ABA下游的胁迫响应基因大量表达,提高植物的耐盐能力。通过对转基因拟南芥进行生理指标分析,结果表明转基因拟南芥通过调节气孔开度或光合速率等一系列生理活动变化来响应并抵抗盐胁迫。2.为了在酵母中高通量、高效率的对外源目的基因进行克隆和表达,本研究以pYES2为载体骨架,在该载体的MCS处引入2个XcmⅠ限制性酶切位点,构建了pYES2-T酵母表达T载体。利用XcmⅠ酶切载体pYES2-T,使其产生两个突出的T末端,目的基因PCR产物通过末端加A后可直接进行TA克隆连接。目的基因插入在半乳糖诱导的GAL1启动子后,因此重组子转化酿酒酵母后可在半乳糖诱导下使目的基因表达,对在酵母中进行筛选或对其翻译的蛋白进行检测。3.为了验证人工合成亲水短肽NLEAs的可行性及获得更多耐盐亲水短肽基因,将10条亲水氨基酸合成单元进行一定排列方式的自由组合,得到了142条NLEAs。通过利用酵母表达T载体对人工合成亲水短肽基因库进行酿酒酵母筛选,得到了8条具有一定耐盐能力的亲水短肽,并对其耐盐机制进行了预测分析。综上所述,本研究通过合成、筛选、验证亲水短肽基因NLEAs,表明合成生物学及分子生物学方法在耐盐基因的挖掘及应用上具有一定的可行性和研究价值。