贵州喀斯特山地火龙果高抗旱种质应答干旱胁迫的分子基础

火龙果（Hylocereus undatus）是贵州喀斯特高温旱区正在培育的新、特、优产业，当地也有丰富的野生资源，申请小组从中选育出对干旱有极强抗性的优良株系-黔龙4号。本项目拟以该珍贵种质组培苗为对象，利用抑制性差减杂交（SSH）与cDNA 芯片（Microarray）相结合的策略，获得干旱胁迫下火龙果的差异表达基因，克隆差异表达EST，根据其功能筛选可能的抗旱相关EST；揭示干旱胁迫下抗旱相关EST的时空表达，结合相关酶活性的变化，建立抗旱相关基因的表达谱，在转录水平上解析高抗株系应答干旱胁迫的分子机制；最终克隆出重要抗旱相关基因的全长序列。项目的开展，不仅对揭示这一珍贵种质高抗旱性的机制有重要理论意义，也将为全面揭示仙人掌科植物高抗逆性的机理提供重要信息；抗旱相关基因的克隆，为通过遗传工程创造抗旱新种质奠定基础；同时，项目的实施也能直接为充分、合理利用这一种质提供新思路。

火龙果是贵州喀斯特高温旱区正在培育的新、特、优产业，本项目探讨了火龙果抗旱种质应答干旱胁迫的分子机制。主要结果如下：干旱胁迫下，火龙果SOD、POD和CAT等保护酶的活性都显著增强；将生根组培苗在含10%PEG的液体培养基里，进行8个时期的干旱胁迫处理，构建了SSH文库；随机挑选2112个克隆制成cDNA 芯片，经芯片杂交，获得137条无重复可用序列，有117个ESTs找到与之同源的已知基因；基于Gene Ontology对差异表达基因进行注释，97个ESTs可被GO注释，其中注释到细胞组分73个，分子功能86个，生物过程89个；利用KEGG代谢途径数据库分析差异表达基因归属的代谢通路，53个基因归属于49个代谢途径；采用半定量和定量RT-PCR对15个已知基因和5个未知基因的分析表明，10个已知基因，包括转录因子和功能基因，以及3个未知基因基因与抗旱相关；通过RACE克隆了过氧化氢酶(HuCAT，序列号：KF887150)、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(HuPEPC，序列号：KF887151)和木葡聚糖内转糖苷酶/水解酶（HuXTE）的全长序列，并对其结构进行了预测；构建了植物表达载体，并转化烟草进行功能的进一步验证，目前该工作尚在继续进行中。项目还建立了9种基因型火龙果的组培快繁技术，并对体细胞遗传变异进行了研究；克隆并分析了23条火龙果Ty1-copia类反转录转座子的反转录酶（RT）基因序列，采用半定量和定量RT-PCR 检测表明，干旱、激素（2,4-D, GA）、SA、UV等逆境处理，能激活组培苗反转录转座子转录的效应；分析了火龙果种质的亲缘关系，筛选出耐经-3°C48 h的种质；通过离体培养，创制能耐pH 4.0-4.5的突变体1个，矮化突变体3个。资助研究生12人，其中博士2人，硕士10，有3人获国家奖学金；已发表相关论文7篇，其中SCI收录2篇。