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    作物应答高盐、低温胁迫的分子调控机理

 

         我国的基本国情决定了我国21世纪农业可持续发展必将受到由土地资源严重短缺和环境恶化所造成的粮食安全的严峻挑战。我国农作物生产中的淡水、土地等资源严重匮乏已严重制约着我国农业的可持续发展,而愈来愈多的耕地的大面积盐渍化和荒漠化、淡水资源短缺问题的加剧等又使作物生产中的环境胁迫问题更加严峻。我国的可耕地中有近三分之一面积的土地受到不同程度盐渍化的影响,而且盐渍化耕地面积还在逐年增加。此外,我国还有15亿亩以上的荒地和滩涂是盐碱地。土地盐渍化是造成我国西部等许多地区及沿海滩涂中、低产田和大面积土地资源难以被有效利用的直接原因。我国北方大部分地区和南方的早春、晚秋季节的农作物生产频繁地遭受低温冷害。据保守估计,盐碱、低温等环境胁迫造成的我国主要农作物减产每年高达总产的15%以上。过去半个多世纪的研究表明,同种作物的不同基因型品种或不同种类作物的耐盐、耐低温等抗逆性状是不同的,表明植物的抗逆性状是受遗传基因控制的。因此,通过培育适宜于在盐碱、荒漠化、易受低温侵害地区栽培的农作物抗逆新品种将不仅能够有效增加我国农作物产量,而且还能通过有效利用部分盐渍化土地而大大地缓解我国土地资源匮乏的问题。如何尽快通过利用现代作物分子育种技术培育 耐盐、耐低温作物品种首先依赖于对植物适应盐碱、低温胁迫的分子调控机理和抗逆性状表达的分子遗传机制的认识。因此,尽快开展本项研究是我国农业可持续发展的重大需求。 

 

    本项目拟围绕作物响应高盐、低温等环境胁迫的信号转导及基因表达调控机理和植物耐盐、耐低温性状重要新基因的克隆与功能分析开展研究,课题设置和主要研究内容包括:(1)模式植物和农作物细胞感受、传递、响应盐碱、低温等胁迫的细胞信号转导分子机理,包括探讨植物激素、受体激酶、钙信使、细胞骨架、蛋白激酶等参与的逆境信号转导分子调控途径及其相互间的网络调控关系;(2)作物响应盐碱、低温等胁迫的基因表达调控机理,包括逆境诱导转录因子及其作用的启动子调控元件的克隆和功能分析及重要耐逆基因的转录调控模式和机制;(3)作物重要抗逆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;(4)重要耐盐、耐低温资源植物的特殊耐盐、耐低温重要新基因的克隆和功能分析;(5)不同作物和模式植物比较基因组及植物耐盐、耐低温信号转导与基因表达网络调控机理研究;(6)作物耐盐、耐低温性状的分子调控技术研究,包括:逆境特异诱导型和组织特异表达型启动子的分析与构建、多基因遗传转化技术体系的建立及转基因作物的生物学效应研究。

   通过项目实施,克隆30个以上对植物耐盐、耐低温性状表达有重要功能的新基因并完成对其功能的解析,初步阐明23个植物适应高盐、低温、高渗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10个左右关键调控因子的详尽分析;初步完成2 3种主要农作物的耐盐、耐低温抗逆性状的分子育种技术设计等。

 

 

附表:课题设置

子课题编号 子课题名称
01 植物细胞响应高盐、低温胁迫的信号转导分子调控机理
02 植物响应高盐、低温胁迫的基因转录调控
03 重要耐盐、耐低温新基因的克隆与功能研究
04 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
05 植物应答高盐、低温胁迫的分子调控网络机制研究
06 重要耐盐、耐低温基因的生物学整合效应分析研究

 

 
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