自然界中不良的生长环境会对植物的生长和发育产生有害的影响,严重时还会导致植物的死亡。干旱是最常见的逆境之一,也是限制农业生产的一个重要的环境因素。小麦(Triticum aestivum L.)是世界上最重要的粮食作物,每年由于干旱造成大量的减产,对人类的生存产生很大的影响。因此,国内外对小麦的抗旱研究都投入很大的力度,旨在解决这个限制农业生产的“瓶颈”问题,提高粮食的产量与质量,提高国民生活的水平。脱水素是植物在逆境胁迫下表达的一类蛋白质,它在植物应答逆境胁迫时有着很重要的作用。目前,国内外对脱水素的结构、定位、功能以及基因表达调控的研究都有很大的进展,但是对于小麦中脱水素的研究较少,而且,许多研究都是采取短期胁迫实验,实际应用意义有限。鉴于此,本研究通过4种耐旱性不同的小麦在不同的发育时期内、不同的干旱胁迫程度下脱水素的表达规律,旨在找出脱水素的表达与品种、发育期、胁迫程度的关系,为探究脱水素在小麦干旱胁迫应答中的作用以及它的抗旱机制研究提供理论依据,这对小麦的转基因分子育种和改良作物抗旱性有着很重要的意义。实验以4种耐旱性不同小麦为材料(干旱敏感型小麦:郑引1#和低抗7532;干旱耐受型小麦:陕合6#和高抗86211),通过土壤盆栽自然干旱胁迫和复水条件下处理小麦,采用SDS-PAGE和Western blot方法,研究小麦生长的4个关键期:苗期、分蘖期、拔节期、开花期的不同程度干旱胁迫下,脱水素(Dehydrin)表达的规律。获得以下结果:(1)4种不同基因型小麦在土壤干旱条件下均可以诱导脱水素的表达,并且在复水后表达都会下降,表明这几种脱水素与干旱胁迫密切相关。(2)4种基因型小麦中表达的脱水素,有些是有品种特异性的,有些却在这四种小麦中都表达。45KDa、37KDa脱水素在4种小麦中都有表达,49KDa脱水素只在高抗中表达,40KDa脱水素只在低抗中表达。(3)在同等土壤干旱程度下脱水素在一种小麦的不同生育期表达不同。不同发育期内干旱胁迫都可以表达45KDa、37KDa脱水素,28KDa脱水素在各个小麦品种的特定发育时期表达。(4)干旱耐受型小麦和干旱敏感型小麦表达的脱水素有差异,表现在随着干旱胁迫程度加剧和复水,脱水素的表达量和表达规律都有差异。干旱耐受型的小麦在相同的胁迫水平下表达的脱水素较干旱敏感型的多,前者的脱水素对重度干旱胁迫敏感,干旱复水恢复能力强,后者的脱水素对干旱胁迫敏感,大量表达的较前者早,而且干旱复水恢复能力弱。脱水素在耐旱性不同的小麦中表达的具体的规律是:在干旱耐受型的小麦中是胁迫初期开始少量表达,随着胁迫程度加剧,表达量急剧增加,在重度干旱胁迫下表达量达到峰值,小麦叶片中脱水素的量迅速下降;在干旱敏感型的小麦中是胁迫初期开始大量表达,随着胁迫程度增加,表达量会有一个小幅度的回落,此后会逐渐小幅度增加,在复水第1d表达量并没有下降,而是达到峰值,此后随着复水时间增加,小麦叶片中脱水素的量逐渐下降。
