小麦TaNAC11基因耐旱功能研究及其优异等位基因型挖掘

The production of wheat (Triticum aestivum L.) is frequently threatened by drought stress. Thus, increasing drought tolerance is a priority target in wheat breeding programs. Exploiting favorable alleles is an important approach to improve drought tolerance of wheat. Previous studies identified and cloned an wheat drought stress responsive gene, TaNAC11. Overexpression of TaNAC11 in Arabidopsis enhanced the drought tolerance of transgenic plants, indicated that TaNAC11 is an important drought tolerant gene in wheat. In this project, we will further investigate the function and regulatory mechanism of TaNAC11 in drought tolerance through by silencing and overexpressing TaNAC11 in wheat. Furthermore, we will perform an association study between the genetic variations of TaNAC11 and drought tolerance for 300 wheat germplasms at the seedling stage. Functional variations and favorable allele of TaNAC11 will be identified and their potential relationship with drought tolerance variation in wheat seedlings will be investigated. Finally, we will assess the value of the favorable alleles in drought tolerance improvement in wheat production. The results will provide a valuable genetic resource for the improvement of wheat drought tolerance using molecular breeding.

小麦生产频繁受到干旱胁迫的威胁，所以小麦耐旱性遗传改良的研究尤为重要。发掘和利用耐旱优异等位基因是小麦耐旱性遗传改良的重要途径。我们前期在小麦中鉴定和克隆了一个干旱胁迫应答基因TaNAC11，在拟南芥中过表达该基因可显著提高过表达植株的耐旱性，表明TaNAC11是小麦中重要的耐旱基因。本项目拟进一步通过构建TaNAC11基因沉默及过表达小麦株系，鉴定该基因在小麦中的耐旱功能并研究其作用机制。此外，利用国内外300份遗传多样性丰富的小麦材料，对TaNAC11基因的遗传变异与小麦苗期耐旱性表型进行关联分析，鉴定该基因的功能变异位点及耐旱优异等位基因型，并初步阐明不同等位基因型与小麦苗期耐旱性差异之间的关系。最后，对TaNAC11基因优异等位基因型在改良小麦耐旱性实际生产中的应用价值进行评价。本研究成果将为小麦耐旱的分子育种提供新的基因资源和实践方案。

小麦是世界上干旱半干旱地区的主要粮食作物，但是其生产频繁受到干旱胁迫的威胁。因此，提高小麦耐旱性是小麦遗传改良的重要目标之一。已有研究表明，NAC转录因子在植物水分胁迫应答中起到重要调控作用。本研究中，我们通过在700份小麦材料中对胁迫应答NAC转录因子家族基因（SNACs）进行关联分析，鉴定和克隆了一个干旱胁迫应答基因TaSNAC8-6A（TaNAC11）。将该基因在小麦中过表达发现，其能够显著提高过表达小麦耐旱性。进一步，我们对该基因调控小麦耐旱性的作用机理进行了研究。此外，我们在300份小麦材料中对TaSNAC8-6A基因进行了重测序及候选基因关联分析，鉴定出了该基因的功能变异位点及耐旱优异等位基因型，并初步阐明不同等位基因型与小麦苗期耐旱性差异之间的关系。最后，在构建的F2:3群体中对TaSNAC8-6A基因优异等位基因型进行了评价。本研究成果将为小麦耐旱的分子育种提供新的基因资源和实践方案。