中文摘要：

在植物中，多种醛脱氢酶（ALDH）参与了抗逆胁迫的反应过程。我们的前期工作初步证明了小麦的TaALDH7基因具有抗旱、耐盐功能。本项目拟在前期工作的基础上，从普通小麦及其祖先种中克隆来自不同基因组（A，B，D）的ALDH7等位基因编码序列和启动子序列；进行染色体和亚细胞定位；系统分析各等位基因的表达谱；通过转化酵母和拟南芥，以及VIGS实验来验证基因的抗旱和耐盐功能，筛选优异等位基因。利用缺失突变和GUS蛋白定量方法解析ALDH7基因启动子，鉴定相应干旱和盐胁迫的关键顺式作用元件。研究目标是克隆30个左右的麦类ALDH7家族的等位基因，阐明其在小麦抗旱、耐盐中的功能，筛选出2-3个优异等位基因；明确ALDH7基因启动子序列中响应干旱和盐胁迫反应的关键顺式作用元件。为深入认识植物抗旱、耐盐的遗传学基础和调控机制提供新的线索，为小麦品种的抗逆性改良提供理论依据和新的优异基因资源。

结论摘要：

醛脱氢酶（Aldehyde dehydrogenases，ALDHs）能够通过不可逆的氧化反应将醛类物质降解为相应的酸类物质，从而降低干旱对植物生长的影响。在之前的研究表明TraeALDH7B1基因受干旱和盐诱导表达。在本课题中，我们进一步在普通小麦的A、B、D三个基因组中克隆了TraeALDH7B1基因。利用中国春缺体-四体系统，将它们分别定位于小麦5A、5B和5D染色体上，进而将它们命名为TraeALDH7B1-5A、TraeALDH7B1-5B和TraeALDH7B1-5D。利用40份抗旱性不同的小麦品种、3份乌拉尔图小麦、3份拟斯卑尔脱山羊草和3份粗山羊草材料，我们得到了13个来自于A基因组上的TraeALDH7B1-5A等位基因、8个来自于B基因组上的等位基因和6个来自于D基因组上的等位基因。利用半定量RT-PCR方法检测了TraeALDH7B1基因的时空表达谱，发现三个基因组上的TraeALDH7B1基因在正常生长和受到干旱和盐胁迫时均呈现相似的表达模式。在正常生长状态下，TraeALDH7B1等位基因在小麦的根、茎秆、叶片和幼穗中表达量极少，当受干旱和盐胁迫时表达量均显著上调。利用酵母和拟南芥系统分别验证了各个TraeALDH7B1等位基因的抗旱性和抗盐性。实验证明三个TraeALDH7B1等位基因转基因植株在受到干旱胁迫时，叶绿素含量显著高于野生型植株，而MDA含量显著低于野生型。当受到严重干旱时，转基因株系存活率为43%-85%，而野生型拟南芥的存活率仅有不到10%。因此，实验证明来自A、B、D三个基因组的TraeALDH7B1等位基因A-401、B-102、D-203均能够显著提高转基因拟南芥的抗旱性。进一步的分子证据和生理学证据表明不同的等位基因在响应干旱和盐胁迫时可能参与了不同的信号通路。通过对40份小麦材料和9份二倍体材料中TraeALDH7B1基因启动子序列的多态性分析我们发现TraeALDH7B1基因启动子序列相似性高达99.5%-99.9%。利用生物信息学预测和GUS蛋白定量测定的方法证明位于TraeALDH7B1基因启动子-772 bp处的ABA结合应答原件（ABRE）可能对TraeALDH7B1基因响应干旱和盐胁迫起重要作用。本课题证明TraeALDH7B1等位基因可以作为提高小麦抗旱性和抗盐性的基因资源。