当前全球土壤盐碱化问题日益严峻,严重影响了农作物的产量。碱化土壤具有较高的pH值,所以它对农作物产量的影响往往要比盐渍化土壤更严重。目前植物对盐胁迫响应机制的研究已经较为深入,但植物对碱胁迫的响应机制的报道则非常少。因此,阐明植物耐碱胁迫的分子机制,培育耐碱作物新品种已成为缓解全球粮食安全问题的重要途径。实验室早期以普通小麦济南177和长穗偃麦草为亲本,借助非对称体细胞杂交技术获得了一系列小麦渐渗系,并从中选育了一个耐盐碱的小麦渐渗系新品系SR4。田间种植和表型实验表明SR4具有很强的耐碱能力。分析SR4碱处理后的转录组数据,我们发现了一个在SR4根中受碱胁迫诱导上调表达的基因TaNTL5,深入研究其功能及作用机制。之前已有报道称NTLs可以响应多种非生物胁迫。我们将TaNTL5和两种部分结构域缺失型拷贝TaNTL5-△TM,T△C转化拟南芥,在对照条件及多种非生物胁迫条件下观察Col-0及转基因拟南芥的表型,探究TaNTL5在应对非生物胁迫时的功能及作用机制。TaNTL5-△TM OE系在对照条件、盐碱胁迫、氧化胁迫以及ABA胁迫下的表型均与Col-0无显著差异,暗示仅去除跨膜结构域的TaNTL5在植物生长发育以及应对非生物胁迫过程中并不发挥作用。在碱胁迫处理下TaNTL5 OE系及TaNTL5-△COE系叶片均呈现出显著的抗碱性,盐胁迫处理下均呈现出显著的盐敏感表型,而在ABA及ROS胁迫处理下两种转基因拟南芥纯系展现出完全相反的表型趋势。这些现象初步表明TaNTL5可以参与植物应对多种非生物胁迫,同时也暗示了 TaNTL5在发挥功能时的作用机制比较复杂。TaNTL5是一类膜结合转录因子,膜释放入核对于TaNTL5的核定位以及转录激活活性的展现是必不可少的。亚细胞定位及酵母单杂交实验结果显示:全长TaNTL5蛋白主要定位在内质网膜上,不会展现转录激活活性;而去除跨膜结构域(TM)以后,TaNTL5从内质网膜释放转移进入细胞核,但因受到位于该蛋白中部的一段NAC转录活性负调控域S100的调控而不能展现转录激活活性。而进一步切除S100,TaNTL5虽然已展现转录激活活性但其定位又有向细胞膜上转移的趋势,即TaNTL5-AC同时定位于细胞核和细胞膜上。进一步分析显示这可能与S100中的前半部分S53密切相关,暗示了 S100是TaNTL5核定位及展现转录激活活性的关键。对转基因拟南芥中ABA及ROS信号通路相关Marker基因的表达情况进行分析,我们发现TaNTL5及TaNTL5-AC可以上调ABA信号通路下游转录因子基因ABI5以及ROS合成关键基因RbohC的表达,染色质免疫共沉淀(ChIP)、凝胶迁移(EMSA)以及GUS报告基因实验均进一步证实了这一调控关系。在拟南芥中过表达AtABI5能够显著增强拟南芥对盐胁迫的敏感性,暗示TaNTL5可能通过影响ABi5的表达增强植物的盐敏感性。TaNTL5能显著增强拟南芥叶片对碱胁迫的抗性,并且碱处理过后,TaNTL5OE系体内超氧阴离子含量较Col-0以及未处理时都要高,这与TaNTL5上调ROS合成相关基因RbohC的表达水平是一致的,暗示RbohC可能在TaNTL5介导的植物碱胁迫应答过程中发挥重要作用。