荒漠旱生无芒隐子草抗旱功能基因的鉴定及共转化植物抗旱性的研究

我国草地近年来退化严重，而缺乏广泛适应这一地区的主栽品种是改良退化草地的主要限制因素，挖掘行之有效的抗逆境胁迫相关功能基因是创建突破性种质的快捷之途。甜菜碱是植物受干旱、盐碱等渗透胁迫下在细胞中合成积累的渗透保护剂，其生物合成中最重要三个酶分别是PEAMT、CMO和BADH。无芒隐子草为旱生性多年生草类，以其极端抗旱性为目标，可挖掘潜在的抗旱等逆境胁迫特异基因。本项目将以已经获得的无芒隐子草CsBADH、CsPEAMT基因EST序列为基础，利用RACE法克隆CsBADH、CsCMO、CsPEAMT基因全序列，进一步克隆各自的特异启动子区域，构建诱导型表达模式启动子，研究特异性启动子在CsBADH、CsCMO和CsPEAMT基因共转化中对提高植物抗旱性的调控作用。为最终通过基因工程手段培育抗逆草类作物品种做理论及物质上的积累和储备。

无芒隐子草为荒漠旱生性植物，兼具驯化选育为抗旱草坪草和荒漠草原生态草的潜力，研究其抗旱的分子基础非常迫切。在前期构建的无芒隐子草抗旱诱导cDNA文库的基础上，本项目分别克隆获得CsSAMS1，CsSAMDC，CsSAMDC2，CsLTI6B，CsPEAMT，CsCMO，CsALDH，CsLEA，CsDREB2A等9个抗旱相关基因cDNA基因全长序列，及LEA基因的上游启动子区域，并研究了抗旱相关基因在干旱胁迫下的表达模式。构建了超表达启动子和胁迫诱导表达启动子与相关抗旱基因的载体，通过转基因拟南芥后代系的评价验证了CsALDH和CsLEA的功能；将抗除草剂Bar基因与CsALDH和CsLEA基因共转化紫花苜蓿，获得抗旱抗除草剂的紫花苜蓿转基因植株12株，为最终通过基因工程培育抗旱紫花苜蓿新品种做了积累和储备。利用国际合作优势，通过整合全基因组测序、RNA-seq和sRNA-seq测序揭示无芒隐子草抗旱分子基础；构建完成全基因组553bp KAPA 文库1个，RNA-seq文库89个，sRNA-seq文库13个，为进一步深入揭示无芒隐子草的抗旱分子基础奠定基础。