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非生物胁迫是小麦减产的重要原因,严重威胁着我国粮食安全。研究小麦耐逆的调控机制,发掘并利用具有耐逆作用的基因资源,对小麦遗传改良具有重要意义。在拟南芥和水稻中研究已证明PYL家族基因是ABA信号通路的重要成员,能诱发一系列生理反应参与抵御非生物胁迫,相关成员在小麦中的研究较少,目前只有3个成员参与逆境调节的报道。本文采用比较基因组学、关联分析和分子生物学方法,在全基因组水平上鉴定了小麦PYL的家族成员,通过正选择分析、基因表达和转基因筛选重要功能成员;在此基础上,寻找重要成员的优异等位变异,并开发分子标记,为小麦抗逆分子育种提供新基因和新标记。主要研究结果如下:1.根据保守结构域在小麦基因组中鉴定出27个PYLs,除了第5和第6同源群外,其余各同源群均有分布。基因和蛋白结构分析表明,除TaPYL1和TaPYL8外,剩余成员均无内含子,且氨基酸序列高度保守。根据进化关系可分为6个亚组,GroupA和GroupB中12个TaPYLs均检测到快速进化,ω值分别为0.349和0.321,GroupA中3个位点的后验概率P>0.99,经历了正选择;TaPYLs启动子顺式元件主要有4类,分别参与非生物胁迫应答、光响应、激素响应和生长发育过程。RNA-seq表达谱发现TaPYL1、TaPYL2、TaPYL4和TaPYL7是组成型表达,其余基因为组织特异性表达。2.qPCR结果表明,在干旱和热胁迫下TaPYLs响应模式存在差异。在干旱胁迫下,TaPYL1、TaPYL3、TaPYL4、TaPYL5和TaPYL6的表达量在6 h达到最高,后逐渐恢复正常水平,而TaPYL2先下降,12 h后逐渐恢复。在热胁迫下,TaPYL1和TaPYL2在处理6 h后表达量最高,TaPYL3、TaPYL5、TaPYL6和TaPYL9在12 h时表达量最高,TaPYL7和TaPYL4表现为下调。TaPYL1转拟南芥抗旱和耐热鉴定表明,TaPYL1可增强拟南芥抵御高温和干旱的能力,过表达后干旱复水存活率增加了34%和43%,高温条件下转基因株系生长势明显强于对照。3.TaPYL4已被报道能够增强小麦抗旱能力,显著提高水分利用率,本文研究了TaPYL4在中国小麦微核心种质中的多样性和单元型分布。在开发InDel和dCAPS标记基础上,候选基因关联分析表明:TaPYL4-2AS在启动子区含有3种单元型,PYL4-2AS-Hap-2是优异单元型,在地方品种中可降低株高7~12 cm,增加有效分蘖数1~1.5个,增加千粒重2~5 g;在育成品种中降低株高1~4 cm;TaPYL4-2BL含有2种单元型,PYL4-2BL-Hap-1可增加穗粒数4~5粒,是优异单元型,在育种过程中受到人工选择。