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干旱胁迫下,植物体内会大量积累活性氧,从而导致氧化胁迫损伤,影响自身正常生长,严重时甚至可导致植物死亡。作为苹果的主产区,西北地区是典型的干旱地区,水分供应不足严重影响了苹果产量及品质。因此,研究苹果抗旱中的关键基因及抗旱机制,对于提高苹果的抗旱性,具有十分重要的意义。ABA作为植物应激激素,在应对干旱胁迫方面起着重要作用。本课题组前期研究发现,在长期干旱胁迫条件下,ABA受体家族成员MdPYL9的基因表达量显著上调,推测MdPYL9可能通过影响ABA信号,调节植株的抗旱性。为了深入鉴定MdPYL9的功能,本研究对MdPYL9过表达转基因苹果植株分别进行了短期干旱处理及长期干旱处理,通过比较转基因与野生型植株的光合速率、叶绿素含量、电导率、丙二醛含量、抗氧化酶活性、叶片相对含水量等抗旱相关指标,证明在干旱胁迫条件下,MdPYL9基因过量表达可以显著提高苹果植株的抗旱性。主要研究结果如下:1.在短期干旱胁迫下,MdPYL9过表达苹果植株的气孔导度、叶绿素含量高于野生型,植株能够保持较高的光合作用。此外,转基因植株的抗氧化酶活性也较高于野生型,清除活性氧的能力较强,与之相应,转基因植株的H2O2、O2-含量低于野生型植株,活性氧化学组织染色结果也与之相符。转基因植株的MDA含量、电导率也略低于野生型,表明转基因植株的细胞膜系统受到的损伤较小。转基因植株的叶片相对含水量高于野生型,表明转基因植株在干旱胁迫下的保水能力优于野生型。这些结果表明MdPYL9过表达能够增强植株应对短期干旱胁迫的能力,提高植株的抗旱性。另外,本试验还检测了干旱处理6 d时的ABA通路相关基因表达量,发现转基因植株中ABI2、HAB1的表达量显著低于野生型植株,表明MdPYL9参与了植株应答干旱胁迫的ABA信号途径。2.在长期干旱处理条件下,MdPYL9过表达转基因株系保持较好的生长状况,且转基因株系的光合值、叶绿素含量、叶片相对含水量等高于野生型,MDA含量则低于野生型。NBT化学组织染色结果表明转基因植株积累的O2-含量低于野生型,并且在干旱处理期间,转基因植株的H2O2含量略低于野生型,而相应的抗氧化酶活性高于野生型。以上结果表明MdPYL9转基因植株清除活性氧的能力优于野生型,在干旱下能够积累更多的生物量,具有更强的抗旱性。长期干旱处理过程中,转基因株系的WUEi显著高于野生型。长期干旱处理后,处理组转基因植株的气孔长度、宽度均高于野生型植株,且气孔密度略大于野生型,表明MdPYL9转基因株系能够调节气孔大小及密度,从而提高干旱下植株的WUEi,增强植株应对长期干旱胁迫的能力,提高植株的抗旱性。基因表达量检测结果表明,转基因株系中SnRK2.4、SnRK2.6的基因表达量显著上调,表明MdPYL9通过与ABA互作调控下游基因的表达量,从而提高植株的抗旱性。