铭贤169是我国黄淮麦区小麦育种广泛应用的条锈病诱发材料,其休眠性极强,能避免种子发育成熟期间高温多雨天气带来的穗发芽现象的发生,减少农业生产损失,是研究作物抗穗发芽的理想材料。但种子休眠时间过长,又会影响播种后的快速均匀发芽和生长发育,延迟农业生产,收获时掉落籽粒也容易导致秋季育种田的生物学混杂,因此挖掘种子萌发相关基因,对铭贤169的休眠性进行改良,在实际育种和农业生产上都具有非常重要的现实意义。本试验通过筛选铭贤169萌发种子和休眠种子的转录组数据,克隆获得在萌发种子中高表达的茉莉酸信号通路基因:TaTIFY3B、TaTIFY10A、TaJAZ1,对其生物信息学特性、亚细胞定位、表达模式进行分析,过表达于水稻和拟南芥中并结合拟南芥T-DNA插入突变体对基因进行功能验证,以期为小麦遗传育种提供候选基因。主要结果如下:(1)克隆获得TaTIFY3B、TaTIFY10A、TaJAZ1基因的CDS序列。生物信息学分析显示,TaTIFY3B基因CDS序列长606bp,蛋白分子量为20k Da左右,由201个氨基酸组成,是不稳定的疏水性蛋白;TaTIFY10A基因CDS序列长696bp,蛋白分子量为24k Da左右,由231个氨基酸组成,是稳定的疏水性蛋白;TaJAZ1基因CDS序列长1230bp,蛋白分子量为43k Da左右,编码409个氨基酸,是不稳immunoglobulin A定的疏水蛋白;三个蛋白都不含跨膜区,都含有TIFY家族核心基序TIF[F/Y]XG和JAZ亚家族特有的Jas核心基序CCT-2,都在麦类作物中高度保守。三个基因的启动子区都含有茉莉酸甲酯、脱落酸等多种激素响应元件和多种非生物胁迫响应元件。(2)亚细胞定位分析发现,TaTIFY3B、TaTIFY10A、TaJAZ1连接荧光载体的融合蛋白在细胞膜和细胞核中都能检测到荧光。(3)表达模式分析显示,TaTIFY3B、TaTIFY10A、TaJAZ1在小麦整个生长阶段都有表达,但表达量各不相同,在小麦种子萌发期的表达量都显著高于种子发育到成熟时期的表达量。试验进一步验证了TaTIFY3B、TaTIFY10A、TaJAZ1在种子发育进入成熟休眠阶段(花后40d)时,表达量显著下降,推测可能是种子休眠的负调控因子。在小麦种子萌动初期,水、50μmol·L~(-1)脱落酸(ABA)和50μmol·L~(-1)茉莉酸甲酯(Me JA)处理都能诱导TaTIFY3B、TaTIFY10A、TaJAZ1的上调表达。(4)构建过表达载体,将TaTIFY3B、TaTIFY10A、TaJAZ1过表达于水稻日本晴中,共分别获得10株T_1代阳性植株,分别选取3个高表达的株系进行表型分析,结果发现:水、20μmol·L~(-1)ABA处理后,TaTIFY3B、TaTIFY10A、TaJAZ1过表达水稻的萌发率、根长以及种子中α-淀粉酶活性和可溶性糖含量都显著高于受体日本晴,并且ABA信号通路基因ABI5的诱导量显著低于受体日本晴,三个基因对ABA的敏感性较低;而在Me JA作用下过表达水稻与日本晴的萌发率无明显差异,但促进了水稻叶的生长;过表达水稻种子中α-淀粉酶活性和可溶性糖含量都显著高于日本晴。以上结果初步说明所选的三个茉莉酸信号通路基因具有促进种子萌发的作用。(5)将TaTIFY3B、TaTIFY10A、TaJAZ1过表达于拟南芥中,共分别获得5株阳性植株,分别随机选取2个高表达株系,结LY2835219体内合相应基因的拟南芥T-DNA插入突变体进行表型分析,结果发现:不同浓度ABA作用下TaTIFY3B过表达拟南芥的种子萌发率和根长都显著高于野生型(WT)拟南芥和tify3b突变体,而后二者无显著差异,0.75μmol·L~(-1)ABA处理后ABA信号通路基因ABI5的诱导量呈过表达>WT>突变体的趋势,差异显著;TaTIFY10A和TaJAZ1过表达拟南芥及相应拟南芥突变体(tify10a、jaz3)具有相似的表型,三个基因对ABA的敏感Alisertib研究购买性较低。Me JA作用下过表达TaTIFY3B、TaTIFY10A、TaJAZ1的拟南芥种子萌发率高于WT和相应突变体,而后二者差异不显著;TaTIFY3B、TaJAZ1过表达拟南芥的根长显著高于WT和突变体,而TaTIFY10A过表达拟南芥的根长短于WT和突变体。正常生长条件下,TaTIFY3B、TaTIFY10A、TaJAZ1过表达拟南芥的开花时间提前,而突变体的开花时间推迟。以上结果初步显示TaTIFY3B、TaTIFY10A、TaJAZ1在促进种子萌发和植株生长方面具有重要作用。综上所述,本研究初步表明所选的茉莉酸信号通路基因TaTIFY3B、TaTIFY10A、TaJAZ1在促进种子萌发和植株生长中发挥重要作用,并且在双子叶和单子叶中功能保守,这为改良休眠性强而延迟农业生产的作物提供了参考。