作物应答高盐低温胁迫的分子调控机理.docx

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作物应答高盐低温胁迫的分子调控机理

项目名称：

作物应答高盐、低温胁迫的分子调控机理

首席科学家：

武维华中国农业大学

起止年限：

2006.1至2010.12

依托部门：

教育部中国科学院

一、研究内容

下述6个方面分别为6个课题的主要研究内容：

1、植物细胞感受、传递、响应高盐、低温等胁迫的细胞信号转导分子机理：

包括探讨植物小分子与多肽激素、类受体激酶、胞内钙信使、细胞骨架、蛋白质可逆磷酸化等参与的逆境信号转导途径组分及其相互间的网络调控关系等。

具体研究内容包括：

（1）、介导高盐、低温逆境信号感受与传递的质外体多肽、类受体激酶及渗透敏感膜蛋白的分子鉴定与作用机制研究；

（2）钙、磷脂酶D/磷脂酸及H2O2等第二信使在植物响应高盐、低温胁迫信号转导中的分子作用机制；（3）钙信使上游的钙离子通道、下游的钙依赖型蛋白激酶（CDPK）和CBL/CIPK基因家族成员参与植物应答高盐、低温胁迫的的功能基因组研究；（4）细胞微管和微丝骨架感受或传递高盐、低温胁迫信号的分子机理；（5）蛋白激酶PKSs对H+-ATPase的分子调控机制及在植物耐碱性状表达中的功能。

2、作物响应高盐、低温等胁迫的基因转录调控机理：

包括对逆境诱导转录因子家族（如WRKY、NAC、MYB、bZIP等家族）成员及其作用的启动子调控元件的克隆和功能分析等。

本课题主要研究内容可概括为转录因子上游调控因子、转录因子、转录下游调控机制三个层次（见以下示意图），具体内容包括：

（1）ERFs类转录因子的上、下游基因的克隆及其编码蛋白的生化分析和其启动子区域调控元件的研究，分析此类转录因子在乙烯及ABA信号途径中的分子调控作用机制；

（2）依赖ABA的转录调控中的上游调节因子的鉴定及功能分析，研究其调控相应转录因子的机制及参与ABA和非生物胁迫信号转导的网络调控机制；（3）分析与植物响应高盐、低温胁迫密切相关的一些重要转录因子（如WRKY6、WRKY78、bZIP2、bMyb3、bHLH、Dof2）及转录因子结合蛋白（如TTG1等）的功能与作用机制，克隆与逆境应答相关的新的转录调控因子并对其功能和作用进行分析；（4）与课题1合作，分析研究WRKY、bZIP、bMyb和bHLH等家族部分成员活性受磷酸化调控的分子机制，鉴定并研究3-5个重要的转录因子蛋白激酶；（5）与课题3、4合作，鉴定所克隆的转录因子调控的、与逆境应答相关的靶基因，分析这些基因的产物所参与或调节的抗逆代谢过程（如细胞壁成分、色素等次生代谢途径及小分子渗透物质、无机离子等的积累与分配）。

3、模式植物和作物耐盐、耐低温性状和关键代谢途径相关的重要新基因的克隆和功能分析：

具体研究内容包括：

（1）利用已经获得的2个耐高盐（skc1和st1）、2个耐低温水稻突变体（qsct1和qsct5）、5个耐高盐拟南芥突变体（hst1hst5）和3个耐低温拟南芥突变体（ltt1,ltt2,lts1）克隆重要耐盐和耐低温相关基因，并研究这些基因的表达调控和生化功能；

（2）研究对渗透胁迫敏感、编码膜通道蛋白的OSR家族10个成员（OSR1OSR10）的功能；（3）通过对拟南芥和水稻在高盐、低温处理下的基因表达谱（基因芯片）的分析获得耐高盐、耐低温新基因信息（已完成盐胁迫诱导的拟南芥和水稻基因芯片分析），利用相应基因的T－DNA插入突变体进行耐盐、耐低温表型分析鉴定及相关的遗传学研究，详细分析研究其中显著影响植株耐盐、耐低温表型的基因的功能；（4）与课题1、2、4、5合作，分析研究并建立上述与耐盐、耐低温相关的基因之间的互作关系及调控网络。

4、重要耐逆资源植物重要耐盐、耐低温性状和关键代谢途径相关的重要新基因的克隆和功能分析：

课题拟开展的研究工作内容主要包括：

（1）利用野生稻和栽培稻杂交选育的渗入品系，从中筛选出一些具有明显耐低温、耐盐的材料；利用Affymetrix最新的水稻全基因组芯片对这些渗入品系进行表达谱分析，结合对亲本和杂交后代的基因型分析、验证，鉴别出与耐低温、耐盐等抗逆表型密切相关的基因，并对其中的重要新基因进行功能和表达调控分析；

（2）根据小盐芥与拟南芥基因表达谱的比较分析，克隆由盐胁迫特异诱导的、可能与小盐芥的特殊耐高盐性状密切相关的一些基因，如ATHB7和NAC等编码转录因子的基因及表达受这些转录因子调控的一些重要基因KIN1、KIN2、COR47、COR78（RD29A）、LTI65（RD29B）等（见附图）；（3）利用小盐芥和野生稻的EMS诱变或T-DNA插入突变体库筛选高度耐盐或对盐胁迫高度敏感、耐低温的突变体，并进行基因克隆与基因功能分析；（4）利用生活在不同极端生态环境条件下（低温、盐碱、高海拔）的不同生态型拟南芥及其杂交后代筛选高度耐盐或对盐胁迫高度敏感、耐低温的株系并进行基因的克隆与功能分析等；（4）、与课题5合作，通过基因表达谱比较分析，研究小盐芥与拟南芥、不同生态型拟南芥之间应答高盐、低温胁迫的分子调控网络机制。

5、基于生物信息学的不同作物和模式植物比较基因组及植物逆境信号转导与基因表达网络调控机理研究：

具体研究内容包括：

（1）基于基因芯片、cDNA微阵列及已发表文献的数据库，以模式植物拟南芥和水稻逆境相关基因表达谱数据和基因功能研究结果为重点，构建植物耐盐、耐低温等抗逆性状相关的基因数据库，通过对大规模基因表达谱的分析，寻找未知的与逆境反应相关的基因及其转录调控途径，运用系统方法（全基因组定位分析、转录因子调控网络等）和计算机算法（贝叶斯网络模型、基因调控模块等）建立植物应答高盐、低温等胁迫的信号转导和基因表达分子调控网络模型（目前已经构建的植物应答高盐、低温等胁迫的分子调控网络模型见以下附图，应用美国Stratagene的网络分析软件PathwayAssist分析得出的模型）；同时根据本项目及国内外他人的新研究进展对提出的网络模型不断修改、调整和补充；

（2）通过拓朴分析，筛选出处于上述网络模型中各子网络中心的节点和处于关键连接位置的节点以及与之相关的基因信息，建立新的信号传递途径工作模型，提出本项目课题1、2、3、4拟进一步进行生物学研究的方案；进而根据项目其它课题的研究结果不断完善植物应答高盐、低温的分子调控网络；（3）应用比较基因组研究分析手段，利用模式植物拟南芥和水稻的全基因组信息以及其它作物（小麦、玉米、棉花、大豆、油菜等）的已知信息，寻找不同作物种类中的同源抗逆基因，预测并验证植物抗逆关键基因在作物抗逆中的功能及生物学效应。

6、根据逆境基因转录调控机理建立作物抗逆性状改良的遗传转化分子操控技术体系，对重要耐盐、耐低温基因的生物学整合效应进行分析研究：

主要研究内容包括：

（1）、逆境特异诱导型和组织特异表达型启动子的分析与构建：

（a）转录水平特异启动子的鉴定和分析：

通过对高盐和低温条件下拟南芥和水稻不同器官和特定细胞类型（包括幼苗、根、叶、幼穗、花粉和保卫细胞）中基因表达谱的DNA芯片分析，鉴定组织特异表达且受高盐和/或低温特异诱导的候选基因；通过生物信息学方法分析和鉴定控制这些基因表达的特异启动子。

（b）转译水平特异启动子的鉴定和分析：

用NASC（NottinghamArabidopsisStockCentre）的GUS启动子捕捉群体筛选组织特异及高盐和低温特异诱导的候选启动子，利用标签信息克隆这些启动子、并用信息学方法进行分析和鉴定。

通过以上两方面的鉴定，对部分拟南芥和水稻中的组织特异及高盐和低温特异诱导的启动子进行改造（如增强子的添加、组织特异及逆境特异诱导调控元件的融合等），然后用启动子功能高通量检测载体分析改造后启动子调控基因表达的效果。

（2）、多基因遗传转化方案及转基因作物生物学效应研究：

利用Gateway重组技术将多个（如3-5个）与耐盐、耐低温等抗逆性状密切相关的基因同时与上述鉴定的组织特异及高盐或低温特异诱导的启动子融合，转化水稻或拟南芥。

同时，分别将每个基因分别与各自特异的启动子融合，用构建的多个载体同时转化水稻或拟南芥。

对以上两种方法获得的转基因植株进行生物学效应（耐盐或耐低温性状）分析，并进一步在水稻、玉米、棉花或番茄等作物中进行验证，探讨作物抗逆性与基因协同效应的关系。

项目拟解决的关键科学问题包括：

1、“类受体激酶-钙-细胞骨架”（R-C-C）介导的作物响应高盐/碱、低温等环境胁迫的信号转导分子网络调控机制；

2、作物应答高盐/碱、低温等胁迫的部分重要功能基因的转录调控机理；

3、作物重要耐盐、耐低温等性状新基因的克隆与功能分析及抗逆基因分子互作机制；

4、作物应答高盐、低温与应答水分胁迫之间通过渗透调节交汇点的分子网络调控机制；

5、重要耐盐、耐低温基因的生物学整合效应分析（耐盐、耐低温相关基因的多基因表达合理操控方案研究）。

二、预期目标

总体目标：

克隆一批有自主知识产权、对改良作物耐盐、耐低温等抗逆性状有重要作用、可用于我国作物抗逆新品种培育的重要基因，提出我国作物耐盐、耐低温性状改良分子育种的设计方案，为我国利用分子设计育种方法培育作物抗逆新品种做出贡献。

阐明数个在植物响应盐碱、低温等逆境胁迫的信号转导、基因转录调控及代谢调控研究领域的重要科学问题，发表一些在国际科学界有影响的高水平研究论文。

培养一批能够独立从事相关领域高水平研究的优秀年轻人才，组织和形成一支具有团结协作精神、国内水平一流并在国际上有一定影响和积极参与国际竞争的研究队伍。

五年预期目标：

通过项目实施，克隆30个以上对植物抗逆性状表达有重要功能或调控作用的新基因并完成对其功能的解析；初步建立23个植物应答高盐、低温等环境胁迫的信号转导和基因表达分子调控网络途径，完成对其中关键调控因子的详尽分析；在国际学术期刊发表研究论文100篇以上（或论文累计SCI影响因子400以上）；获得20个以上对改良作物抗逆性状有应用价值的新基因发明专利。

初步完成23种主要农作物耐盐、耐低温性状改良的分子育种技术设计，并获得3-5个耐盐、耐低温作物新品系等。

培养具有博士和硕士学位的优秀年轻人才100人、博士后30人，使其中部分优秀年轻人才具有今后独立从事相关领域高水平研究的综合能力。

（各课题的详细目标分解见下述“研究方案”中各课题预期目标）。

三、研究方案

1、整体思路：

根据项目拟解决的关键科学问题和主要研究内容（见第三、六部分），项目整体上分为植物应答高盐和低温胁迫的“信号转导、转录调控、代谢调控”分子机制三个层次的实验研究（课题1、2、3、4）；同时利用生物信息学的理论与方法，结合国内外研究进展和本项目的研究结果，建立植物应答高盐、低温、高渗胁迫的分子调控“网络”机制模型（课题5）；并在上述工作基础上，通过构建“智慧型”（适时、适地、适量）基因表达启动子和多基因表达载体，应用多基因作物遗传转化方法，对重要耐盐、耐低温基因的生物学整合效应进行分析（课题6）。

2、整体技术方案（详细内容见下述各课题研究方案和技术路线）：

（1）、课题1、2、3、4拟利用项目组成员多年积累的耐盐、耐低温、耐高渗胁迫的拟南芥和水稻突变体及T-DNA插入突变体库，综合应用遗传分析、图位克隆、生物化学、细胞生物学、功能基因组和蛋白质组等研究方法，克隆一批新的重要逆境信号转导因子、转录调控因子和抗逆功能基因，详细解析这些新基因的生化功能及与其它相关基因的互作机制。

（2）、课题5则主要利用生物信息学和比较基因组学的理论与方法，分析课题1、2、3、4的研究结果，结合国内外研究进展进行进一步分析整合，利用PathwayAssist等网络分析方法，建立植物应答高盐、低温、高渗胁迫的分子调控“网络”机制工作模型。

通过数据和结果的整合与分析逐步完善分子调控网络模型，并根据模型随时对课题1、2、3、4的研究内容进行必要调整。

（3）、课题6则综合利用上述课题的研究结果（包括重要抗逆基因、转录调控因子、基因互作机制等），通过对基因表达启动子和多基因表达载体的改造或构建，建立能实现调控抗逆基因适时、适地、适量表达的作物遗传转化技术，对重要耐盐、耐低温基因的生物学整合效应进行分析。

3、项目的创新性和特色：

（1）从项目的整体思路上，提出了植物应答高盐和低温胁迫的“信号转导、转录调控、代谢调控”分子机制三个层次的研究方案。

提出的“植物应答高盐、低温胁迫的RCC信号转导途径”和以“转录因子和蛋白激酶”为中心的转录调控和代谢调控途径工作模型等包含了一些有明显创新性的研究内容。

整体研究方案有利于系统、全面地探讨植物应答高盐、低温胁迫的分子调控机理，也有助于逐步阐明植物应答逆境胁迫的信号转导、转录调控、代谢调控等之间的复杂网络机制。

（2）在研究方案中，特别注重充分利用最新的生物信息学和比较基因组学的理论与方法，综合植物抗逆生物学和功能基因组学研究的海量数据，进一步建立植物应答高盐、低温胁迫的分子调控“网络”机制模型，并随时根据研究进展不断完善相关的网络模型。

有可能在35个调控途径和23个网络调控机制方面获得有创新意义的重要进展或突破。

（3）获得一批对植物耐盐、耐低温性状表达有重要功能或调控作用、并有重要应用前景的新基因并完成对其功能的解析。

（4）提出作物耐盐、耐低温性状改良的分子育种设计方案，实现对重要耐盐、耐低温基因的生物学整合效应的分析研究。

4、课题设置、各课题主要研究内容、参加人员及单位等：

课题1、植物细胞响应高盐、低温胁迫的信号转导分子调控机理

本课题主要以模式植物（拟南芥、水稻）的重要细胞模型（如气孔保卫细胞、根毛等）为研究系统，探讨作物感受、传递、响应高盐、低温渗等非生物胁迫信号的跨膜及细胞内转导的分子机理。

课题组人员已经获得了一系列重要的前期研究结果，包括：

Ca2+/CaM可能参与逆境信号途径中转录因子活性调节、盐胁迫下水稻类受体激酶WAK的转录增加、盐胁迫诱导质外体多肽类受体激酶DUF26转译增加、细胞骨架对离子通道有广泛的调控作用、获得了与耐盐碱胁迫相关的拟南芥PKS5突变体、证明了细胞质膜钾和钙离子通道受细胞骨架和蛋白激酶调控、证明了至少有2个CDPKs参与盐胁迫信号转导、发现了一个可能作为渗透胁迫感受器（osmo-sensors）的包括10个成员的基因家族等等。

根据这些研究结果，提出了RCC途径作为进一步研究的工作模型（见以下RCC途径示意图），其中重点研究胞外多肽和植物激素（乙烯和ABA）、类受体激酶、钙信使、磷酯酶D和磷酯酸（PLD/PA）、细胞骨架、蛋白激酶（CDPK/CIPK/PKS等）、离子通道等参与的逆境信号转导途径中上、下游信号组分的作用及相互间的网络调控关系。

具体研究内容包括：

（1）、介导高盐、低温逆境信号感受与传递的质外体多肽、类受体激酶及渗透敏感膜蛋白的分子鉴定与作用机制研究；

（2）钙、磷脂酶D/磷脂酸及H2O2等第二信使在植物响应高盐、低温胁迫信号转导中的分子作用机制；（3）钙信使上游的钙离子通道、下游的钙依赖型蛋白激酶（CDPK）和CBL/CIPK基因家族成员参与植物应答高盐、低温胁迫的的功能基因组研究；（4）细胞微管和微丝骨架感受或传递高盐、低温胁迫信号的分子机理；（5）蛋白激酶PKSs对H+-ATPase的分子调控机制及在植物耐碱性状表达中的功能。

课题研究内容的创新性和预期的可能突破点：

上述研究内容中涉及的信号转导因子在植物响应高盐、低温胁迫过程中的作用和分子互作机理均属未知，而我们尚未发表的前期研究结果已初步证明它们在植物的逆境信号转导中有重要作用，因此具有明显的创新性。

预期的可能突破点有：

明确鉴定2-3种在植物感受和传递高盐、低温胁迫信号中有重要功能的受体激酶并阐明其分子作用机理；阐明细胞骨架动态变化与植物细胞感受和传递逆境胁迫信号的关系；明确鉴定3-5种在植物感受和传递高盐、低温胁迫信号中有重要功能的CDPK、CBL/CIPK等钙依赖型蛋白激酶并阐明其分子作用机理；阐明通过CBL/CIPK、蛋白激酶PKSs和H+-ATPase响应碱性环境胁迫的信号途径。

课题预期目标：

完成对植物响应逆境信号转导途径中10个以上新关键组分的鉴定、功能和调控机制分析，包括：

明确35个与逆境信号转导相关的质外体多肽及其作用的类受体激酶的分子作用机制，鉴定并分析23个对植物耐盐、耐低温信号转导相关的CDPKs和CBL/CIPKs在逆境信号转导中的生化调控功能；完成对与PSK5相互作用并在盐胁迫信号中发挥作用的新细胞因子的鉴定；鉴定受２３个磷脂酶D和磷脂酸作用的下游靶分子，阐明磷脂对靶分子的分子调控作用机理。

在上述工作基础上与课题5密切合作，分析不同因子间的分子互作关系，建立植物响应高盐、低温等逆境胁迫的信号转导网络途径模型。

发表SCI论文30篇（其中影响因子大于5的论文8篇以上）。

培养博士后6人、博士及硕士研究生20人。

课题负责人：

孙大业

主要承担单位：

河北师范大学，北京生命科学研究所，南京农业大学

主要学术骨干：

孙大业、郭岩、章文华

专项经费比例：

18.83%

课题2、植物响应高盐、低温胁迫的基因转录调控：

本课题围绕植物应答高盐、低温胁迫过程中基因的转录调控网络机理的重要科学问题开展研究。

重点研究一些项目组成员前期工作中已取得重要结果的、在响应高盐或低温信号中有重要作用的转录因子及其作用的启动子调控元件，并分析它们所调控的基因表达种类和模式等。

本课题主要研究内容可概括为转录因子上游调控因子、转录因子、转录下游调控机制三个层次（见以下示意图），具体内容包括：

（1）ERFs类转录因子的上、下游基因的克隆及其编码蛋白的生化分析和其启动子区域调控元件的研究，分析此类转录因子在乙烯及ABA信号途径中的分子调控作用机制；

（2）依赖ABA的转录调控中的上游调节因子的鉴定及功能分析，研究其调控相应转录因子的机制及参与ABA和非生物胁迫信号转导的网络调控机制；（3）分析与植物响应高盐、低温胁迫密切相关的一些重要转录因子（如WRKY6、WRKY78、bZIP2、bMyb3、bHLH、Dof2）及转录因子结合蛋白（如TTG1等）的功能与作用机制，克隆与逆境应答相关的新的转录调控因子并对其功能和作用进行分析；（4）与课题1合作，分析研究WRKY、bZIP、bMyb和bHLH等家族部分成员活性受磷酸化调控的分子机制，鉴定并研究3-5个重要的转录因子蛋白激酶；（5）与课题3、4合作，鉴定所克隆的转录因子调控的、与逆境应答相关的靶基因，分析这些基因的产物所参与或调节的抗逆代谢过程（如细胞壁成分、色素等次生代谢途径及小分子渗透物质、无机离子等的积累与分配）。

课题预期目标：

克隆参与耐盐、耐低温逆境应答的重要的新转录因子及相关的蛋白激酶基因8－10个，完成对ERF、ABP、Myb、WRKY、bHLH等转录因子家族中参与植物耐盐、耐低温等转录调控过程的部分关键因子的分子作用机制研究。

通过与课题1、3、5的合作，初步建立植物响应及适应高盐、低温等逆境胁迫的转录调控网络模型，为今后作物抗逆性状的分子改良设计提供理论模型。

申请发明专利810项；发表SCI论文20篇（其中影响因子大于5的论文8篇以上）。

培养博士后6人、博士及硕士研究生20人。

课题负责人：

陈受宜

承担单位：

中科院遗传与发育研究所，中国农科院生物技术所

主要学术骨干：

陈受宜，黄荣峰，周奕华

专项经费比例：

18.83%

课题3、重要耐盐、耐低温新基因的克隆与功能研究

充分利用拟南芥、水稻的耐盐、耐低温突变体克隆与耐逆性状（重要表型和关键代谢途径）相关的重要新功能基因，并进行其表达调控和功能调控机理的研究。

具体研究内容包括：

（1）利用已经获得的2个耐高盐（skc1和st1）、2个耐低温水稻突变体（qsct1和qsct5）、5个耐高盐拟南芥突变体（hst1hst5）和3个耐低温拟南芥突变体（ltt1,ltt2,lts1）克隆重要耐盐和耐低温相关基因，并研究这些基因的表达调控和生化功能；

（2）研究对渗透胁迫敏感、编码膜通道蛋白的OSR家族10个成员（OSR1OSR10）的功能；（3）通过对拟南芥和水稻在高盐、低温处理下的基因表达谱（基因芯片）的分析获得耐高盐、耐低温新基因信息（已完成盐胁迫诱导的拟南芥和水稻基因芯片分析），利用相应基因的T－DNA插入突变体进行耐盐、耐低温表型分析鉴定及相关的遗传学研究，详细分析研究其中显著影响植株耐盐、耐低温表型的基因的功能；（4）与课题1、2、4、5合作，分析研究并建立上述与耐盐、耐低温相关的基因之间的互作关系及调控网络。

课题预期目标：

完成对植物耐盐、耐低温等胁迫性状表达有重要作用的10个以上新功能基因的克隆、表达调控及功能分析，为今后应用基因工程技术进行作物抗逆性改良的分子设计育种提供有自主知识产权的重要功能基因。

申请发明专利810项；发表SCI论文25篇（其中影响因子大于5的论文8篇以上）。

培养博士后6人、博士及硕士研究生20人。

课题负责人：

武维华

承担单位：

中国农业大学，中科院上海植生所，中科院植物研究所

主要学术骨干：

武维华，高继平，李香花

专项经费比例：

18.33%

课题4、特殊生境资源植物中重要耐盐、耐低温基因的克隆与功能研究

本课题拟选择有代表性耐盐或耐低温性状、与模式植物有一定可比性、便于做遗传转化、生长发育周期较短的资源植物种类，利用理化诱变和T-DNA插入等方法建立突变体库，通过筛选耐盐或耐低温突变体，克隆与耐盐或耐低温性状相关的重要新功能基因，探讨植物在特殊生境下适应高盐或低温逆境的分子调控途径。

拟选择的资源植物材料主要包括：

以我国特有的野生稻资源（如江西东乡野生稻等）作为禾本科植物的野生代表材料，以生长在我国沿海盐碱滩涂和新疆戈壁滩的小盐芥（Thellungiellahalophila）及我国特有的分布在西藏和新疆等特殊生境条件下的不同生态型拟南芥（Arabidopsisthaliana）作为双子叶植物的野生代表材料。

小盐芥是与模式植物拟南芥同属十字花科的高度耐盐（300mMNaCl）野生植物，具有基因组小（仅是拟南芥基因组的约2倍）、生活周期短等与拟南芥极为相似的特点。

而采集自我国西藏、新疆等地的拟南芥生态型则由于其生活环境的特殊，很可能具有一些特别重要的抗逆基因资源。

我国江西东乡的野生稻具有特别耐寒的优良性状，是克隆重要耐寒基因及研究植物应答低温胁迫的很好野生植物资源。

课题组成员已经取得的前期研究结果主要有：

（1）已经完成了对不同生态型小盐芥（山东、新疆、加拿大）的收集与生长、发育及逆境应答特性的观测和评估。

其中，山东生态型小盐芥（2个）主要表现耐盐性状；新疆生态型小盐芥主要表现耐干旱性状；加拿大生态型小盐芥主要表现耐低温和干旱的性状。

已获得不同生态型小盐芥的杂交后代分离群体；建立了小盐芥的基因转化技术方法。

构建了小盐芥cDNA文库并进行了随机克隆测序，已完成5000余条盐诱导EST的测序及获得了数百条受盐胁迫诱导的基因的全长cDNA。

应用化学诱变（EMS）和T-DNA插入方法分别获得一批突变体。

还利用小盐芥完成了其基因表达谱（利用拟南芥基因芯片）的分析，发现了一些可能与其高度耐盐性状相关的基因表达谱信息，并利用PathwayAssist网络分析软件构建了小盐芥响应高盐胁迫的部分基因表达调控网络工作模型（见附图）等。

（2）已搜集了十多个分布在我国新疆、西藏等特殊生态环境下的拟南芥生态型，并已开展了与经典拟南芥生态型（Col）的比较基因组研究及耐盐、耐低温表型比较分析等。

（3）利用江西东乡野生稻与栽培稻杂交获得的基因渗入品系，对其基因表达谱与栽培稻进行比较分析，已获得了一些有意义的结果。

例如：

对一表现显著耐低温性状的基因渗入材料的基因表达谱与栽培稻基因表达谱的生物信息学比较分析结果表明，可能杂交渗入品系的耐低温性状与一个与氧化胁迫相关基因的可变剪切表达型式发生变化相关。

课题拟开展的研究工作内容主要包括：

（1）利用野生稻和栽培稻杂交选育的渗入品系，从中筛选出一些具有明显耐低温、耐盐的材料；利用Affymetrix最新的水稻全基因组芯片对这些渗入品系进行表达谱