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草坪草在园林绿化、生态治理、水土保持中占有重要地位。狗牙根一种暖季型草坪草,比较耐高温和干旱胁迫。但在炎热干燥的夏季,狗牙根仍会出现枯黄现象,降低草坪的观赏效果。本研究对狗牙根在干旱、高温单一胁迫及干旱高温双重胁迫下的生理指标进行了测定。基于前期狗牙根的干旱、高温单一胁迫和干旱高温双重胁迫的转录组数据,挑选受到干旱、高温及干旱高温双重胁迫诱导表达的Cd PAO1和Cd HSP18.2基因,进行了克隆和功能分析,以探讨狗牙根在干旱高温双重胁迫下的分子机理。研究主要结果如下:1.探讨了干旱、高温及干旱高温双重胁迫对狗牙根生理指标的影响。分别在干旱、高温(42℃)和干旱高温双重胁迫下处理0 d,3 d,7 d,取样测定各项生理指标。结果表明,双重胁迫处理7 d时,叶片相对含水量显著降低,电导率极显著上升。双重胁迫处理3 d和7 d时,可溶性糖含量显著上升。脯氨酸的含量在干旱处理3 d和双重胁迫处理3 d和7 d时显著上升。SOD和POD酶活性没有显著的变化。2.狗牙根HSP家族分析和Cd HSP18.2基因功能解析:根据狗牙根在干旱、高温及干旱高温双重胁迫的转录组数据,发现Cd HSP基因家族在表达水平受到显著诱导,尤其是HSP70家族基因表达水平显著提高。利用狗牙根转录组数据的unigene序列,克隆了Cd HSP18.2基因并测序验证。Cd HSP18.2基因共有456个核苷酸,编码151个氨基酸。q RT-PCR结果验证了Cd HSP18.2基因在三种胁迫条件下表达水平提高,尤其是高温干旱双重胁迫诱导415倍变化。系统进化树分析表明,狗牙根Cd HSP18.2基因与禾本科其他植物HSP基因亲缘关系较近。转基因拟南芥的结果表明,过表达Cd HSP18.2株系在甘露醇模拟干旱胁迫下,根长较野生型更长,种子萌发和子叶变绿的情况优于野生型。这些结果显示过表达Cd HSP18.2可以提高植物抗旱性。同时对多年生黑麦草的遗传转化体系进行探索,成功转化Cd HSP18.2基因到多年生黑麦草。3.狗牙根PAO家族分析和Cd PAO1基因功能解析:狗牙根PAO1基因受干旱胁迫诱导表达,但是在高温及高温干旱下,表达水平显著下降。PAO4基因受3种胁迫的抑制,而PAO2基因受到3种胁迫的诱导。q RT-PCR结果验证了Cd PAO1基因受干旱的诱导,但被高温及高温干旱抑制。通过狗牙根转录组数据的unigene序列克隆了Cd PAO1基因。该基因共有1497个核苷酸,编码498个氨基酸。与禾本科玉米、水稻、二穗短柄草等植物的PAO1基因的氨基酸序列相近。在拟南芥中过表达Cd PAO1基因发现,转基因株系对高温敏感,叶片伤害比野生型严重。此外对Cd PAO1的启动子区域进行了克隆和motif分析。Cd PAO1基因启动子1744个核苷酸。Motif分析发现,Cd PAO1的启动子区域有厌氧诱导元件ARE、赤霉素响应元件GARE、干旱诱导的MYB结合位点MBS、光响应元件LAMP等元件。说明Cd PAO1可能受到植物胁迫应答和激素的调控。