小麦渐渗系耐盐新基因精细定位与作用机制研究

通过对小麦渐渗系耐盐新品种山融3号（SR3）的QTL分析，已将耐盐主效基因定位于5A染色体长臂的一个缺失区（Bin）中；开展了SR3应答盐、旱胁迫表达谱的分析和相关基因研究；鉴定出与抗逆相关的重要基因taceo1-1。该基因来自小麦亲本济南177（JN177）同源基因的等位变异，在盐胁迫下的SR3中表达上调。在小麦和拟南芥中过表达该基因主要表现出主根增长、侧根增多、叶面积增大等表型；ROS活性升高，对氧化、盐、旱胁迫的抗性明显增强，与SR3表型和抗性特征一致。本项目拟通过SR3的BC6F2 群体对耐盐主效QTL进行精细定位；结合该近等基因系与SR3和JN177应答盐、旱胁迫转录组的比较分析，找出基于主效QTL引起的表达谱变化；研究定位于5A的 taceo1-1与耐盐主效QTL的关系，探讨该基因在维持基因组稳定性中的作用及影响ROS活性、调控ROS信号途径、提高抗逆性的作用机制。

通过Infinium小麦90K SNP芯片对SR3与JN177的DH群体进行了基因型分析,在1B、1D、3D、4A、4B、5A、6D、7D上共筛选到8个耐盐相关QTL。定位于5A染色体上的Tasro1编码一个含多聚腺苷酸核糖基转移酶结构域的蛋白，通过转基因实验证实该蛋白与植物的旺盛生长和胁迫抗性相关。该蛋白与RCD1和其它拟南芥SRO蛋白不同，Tasro1具有PARP酶活性，且该酶活与植物保持基因组稳定性密切相关。另外，Tasro1在小麦和拟南芥中的过量表达均可以促进ROS的积累，其机制可能是通过促进NOX、NDB2的活性及抑制AOX酶活性实现的；Tasro1还可以通过调控APX循环及GPX相关酶活性调控体内氧化还原稳态。为研究TaSRO1的调控机制，我们利用酵母双杂交系统筛选了小麦根cDNA文库，结果找到1个强互作的蛋白TaSIP1 (TaSRO1 Interacting Protein 1)。该蛋白在多种非生物胁迫下被下调表达；在拟南芥原生质体中的蛋白共定位研究表明，全长的TaSIP1定位在内质网上，而膜结构缺失的蛋白则主要定位在细胞核中。拟南芥和小麦转基因研究表明，TaSIP1过量表达株系表现出氧化胁迫抗性和渗透胁迫敏感的表型，而TaSIP1 RNAi下调表达则表现出与过表达株系相反的性状。