土壤盐分是限制土地使用和作物生产的全球性问题。盐胁迫对植物的伤害,一方面是过多的钠离子对植物的毒害作用,另一方面是高盐引起的渗透胁迫。植物对盐胁迫的应答反应中,早期的信号包括磷脂信号组分的变化,其中最为显著的是多磷酸肌醇(如PIP2)、二酰甘油(DAG)和磷脂酸(PA)。PA是构成生物膜甘油磷脂类分子中最简单的磷脂,它既是关键的代谢中间体,也是调节许多细胞活动的植物特有的第二信使,其生成途径之一是在二酰甘油激酶(DGK)催化下以DAG为底物形成的。DAG还是构成叶绿体膜脂主要成分单半乳糖甘油脂(MGDG)和双半乳糖甘油脂(DGDG)的底物,因此催化MGDG和DGDG合成的单半乳糖二酰基甘油合成酶(MGD)和双半乳糖二酰基甘油合成酶(DGD)也是膜脂分子代谢的关键酶。本文以小麦TaDGK、TaMGD和TaDGD为研究目标,检测其响应盐胁迫刺激的功能,期待开发出参与小麦调节耐盐性能的基因成员。首先在小麦基因组数据库中,用水稻和拟南芥MGD和DGD基因进行比对,检索小麦TaMGD和TaDGD基因家族成员,发现在小麦基因组中,有9个TaMGD和14个TaDGD直系同源基因。小麦是异源六倍体,这9个TaMGD基因可以分成三组,分别分布在第4、5和6染色体上。14个TaDGD同源基因分别分布在第2、4染色体上,其中有3条基因未能确定染色体位置。按照染色体位置和基因间序列的同源程度分别对TaMGD和TaDGD进行了命名。根据在线蛋白结构域网站分析,所有TaMGDs均具有一个MGDG合酶结构域和一个半乳糖基转移酶家族28结构域,TaDGD具有糖基转移酶1结构域。进化分析显示,TaMGDs和TaDGDs与水稻、玉米等单子叶植物在同一个分支中。TaMGD和TaDGD各成员有类似的调控元件,包含多种与激素响应和应激响应有关的元件,通过qRT-PCR检测200 mM NaCl盐和20%PEG胁迫下TaMGD和TaDGD基因家族各成员的表达,显示盐胁迫下表达最显著的是TaMGD4A和TaDGD2B,分别比胁迫前提高42倍和38倍,PEG渗透胁迫下,TaMGD6D和aDGD4D1表达最为显著,分别比胁迫前提高41倍和29倍。因此,TaMGD4A、TaDGD2B和TaMGD6D、TaDGD4D1具有较高的提高小麦耐盐/干旱胁迫的潜能。其次,利用实验室前期获得的数据,对TaDGKs进一步进行了功能确认。本实验室前期证实小麦在盐和干旱胁迫下,TaDGK2/3/4/5的表达均显著上调,因此,本文利用病毒诱导的基因沉默(VIGS)技术成功沉默小麦TaDGK,在不施加胁迫的条件下小麦的生长没有明显的差异,施加盐胁迫后,小麦出现严重萎蔫现象,这表明小麦TaDGK参与了植物对盐胁迫的响应。在表达上调的TaDGKs成员中,TaDGK2A和TaDGK3A分别在盐和PEG处理下的表达水平最高,前期利用遗传转化技术获得了这两个基因在拟南芥中异源表达的转基因植株。本文进一步检测发现,TaDGK2A超表达植株在盐胁迫下和ABA激素处理下,种子萌发率显著高于野生型,OETaDGK3A则相反;TaDGK2A和TaDGK3A的超表达体在正常条件下出现早花现象,而当受到干旱胁迫后,超表达植株的早花表型消失。显示TaDGK2A和TaDGK3A在干旱胁迫下对开花时间进行了调控。超表达植株中,盐胁迫标记基因RD29B和MYB15在盐胁迫下表达变化异于在野生型植株中的表达,显示,TaDGK2A和TaDGK3A基因对RD29B和MYB15表达有影响。上述结果为TaDGK2A和TaDGK3A基因参与调节小麦耐盐特性的作用机理的澄清提供了基础。最后,我们还检测了两个株系中AtMGD和AtDGD的表达,探讨DGK和MGD、DGD在调节膜脂分子的代谢和转换中的相关性。发现正常条件和盐胁迫下,TaDGK2A和TaDGK3A过表达的植株中MGD的表达与野生型比较都发生了变化,而DGD的变化都不显著,说明在调节膜脂代谢过程中,DGK和MGD的表达是相关的。以上结果获得了膜脂分子代谢组分中,TaDGK2A/3A、TaMGD4A/4B、TaMGD6D和TaDGD2B/4D1等基因参与小麦盐和干旱应答反应的证据,可以作为通过基因工程改良小麦耐盐性能的候选基因。