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矮沙冬青（Ammopiptanthus nanus）是豆科（Leguminosae）沙冬青属（Ammopiptanthus）的两个物种之一。它分布区狭窄,仅分布在新疆乌恰县境内,并且是荒漠中唯一的常绿阔叶灌木。是国家一级保护植物,对于研究新疆西南荒漠区系的发生与发展具有重要的科学价值。矮沙冬青长期适应干旱、高温、低温等恶劣的自然环境,使其成为挖掘抗逆基因的较好材料。本研究以矮沙冬青为材料,首先研究干旱胁迫对种子活力及生理生化指标的影响;其次对矮沙冬青幼苗进行不同时间的干旱胁迫,对其根系进行转录组测序及差异表达基因分析,进一步明晰干旱胁迫过程中幼苗的分子响应机制;最后根据转录组测序的结果,筛选出与抗逆相关的扩展蛋白基因,对表达有差异的两个基因AnEXPA1和AnEXPA2进行功能研究,并将其转入拟南芥（Arabidopsis thaliana）植株,分析转基因植株对寒冷和干旱胁迫的耐受性。主要的研究结果如下:1、对矮沙冬青种子采用硅胶脱水的方法进行干旱胁迫处理,获得不同含水量（9.0%、5.4%、4%、4.3%、3.3%、2.6%）的种子,对不同含水量的种子进行种子发芽率、发芽指数和活力指数的测定。种子含水量高于3%-4%时种子的活力、种子内SOD、POD、CAT活性和MDA含量均和对照无显著差异,含水量低于3%-4%时,SOD、POD、CAT活性明显降低,MDA含量增加。种子内可溶性糖和可溶性蛋白的含量在不同含水量种子中的变化不显著。结果表明,种子含水量高于临界值时（3%-4%）,种子发芽率、发芽指数和活力指数与对照相比相差较小。种子含水量低于临界值时,则种子的活力及抗氧化酶活性都急剧下降。2、对不同时间（0h、1h、6h、12h）干旱胁迫的矮沙冬青种子进行转录组测序,经过对原始测序数据进行质量控制筛选后,各个处理的碱基数均大于61.28Gb。经过组装,共得到 Contig 186078959bp,Transcript 175397492bp,Unigene57118941bp。这些Unigene经NCBI数据进行比对注释到的植物中大豆（Glycine max）注释到10.77%,花生（Arachis ipaensis）注释到3.39%。通过GO数据库进行比对,矮沙冬青共有40607条Unigene被注释到,这些Unigene共分为46类。通过eggNOG数据库对Unigene进行比对和分类,共有64946条Unigene分为25类。经过KEGG数据库进行比对,共比对到6173条Unigene,分为 38 类。3、采用DESeq（version 1.18.0）分析表达差异Unigene,按照表达量倍数变化（|fold change|＞2）和表达量变化显著性（p-value＜0.05）筛选出差异Unigene。差异表达Unigene数目最多的是D0（对照）和D1（干旱胁迫1h）,共有6699个,其中上调表达5547个,下调表达的1152个。最少的是D0（对照）与D2（干旱胁迫6h）,差异表达的Unigene为6006个占Unigene的9.38%,其中上调表达的3655个占Unigene的5.38%,下调表达的2717个,占Unigene的4%。对差异表达的Unigene在GO数据库进行对比,D0（对照）和D1（干旱胁迫1h）相比共有3561个Unigene被注释到,D0（对照）和D2（干旱胁迫6h）相比共有3593个Unigene被注释到,D0（对照）和D3（干旱胁迫12h）相比有3599个Unigene被注释。对显著富集的前30个差异表达Unigene GO进行分析,差异表达Unigene主要富集在生物过程、细胞组分、分子功能三个方面。在KEGG通路中,D0（对照）和D1（干旱胁迫1h）对比中共有832个Unigene富集在191个途径中。D0（对照）和D2（干旱胁迫6h）对比中共有1361个Unigene富集在214个途径中。D0（对照）和D3（干旱胁迫12h）对比中共有1102个Unigene富集在212个途径中。对矮沙冬青根系干旱胁迫后共有的异黄酮类生物合成途径、淀粉和蔗糖合成途径、激素信号转导途径差异表达基因的代谢通路进行分析,在异黄酮类生物合成途径、淀粉和蔗糖途径、乙烯合成途径中基因均上调表达,说明这些物质在抗干旱胁迫过程中起着重要的作用。筛选出和抗逆相关的扩展蛋白基因9条,其中两种α扩展蛋白基因表达量变化明显,值得进一步研究。4、根据矮沙冬青根系干旱胁迫RNA-Seq数据筛选出和抗逆相关的扩展蛋白基因9条,其中两种α扩展蛋白基因表达量变化明显,作为进一步研究对象,并分别命名为AnEXPA1和AnEXPA2。对这两个基因进行序列分析,发现都有一个含有747 bp的CDS序列,并编码248个氨基酸的多肽,预测分子量分别约为26.53 kD和26.69 kD,它们对不同的非生物胁迫和激素诱导均有响应,表明这两个基因在应对非生物胁迫中可能起重要作用。利用AnEXPA1和AnEXPA2启动子融合葡萄糖醛酸酶（GUS）的瞬时转化烟草叶片进行分析,结果表明AnEXPA1启动子仅在低温胁迫下诱导,而AnEXPA2对激素诱导有响应。相对于野生型拟南芥,超表达AnEXPA1和AnEXPA2基因的拟南芥表现出较强抗寒性和抗旱性,说明AnEXPA1和AnEXPA2在应对非生物胁迫过程中起着重要作用。这也为进一步开发常绿阔叶灌木矮沙冬青在西北沙漠治理提供新的思路,为沙漠化的防治和分子育种提供实验基础。