胡杨(Populus euphratica)是典型的抗旱耐盐树种,广泛用于干旱盐碱地带的造林绿化。本实验室研究表明,在盐胁迫下,胡杨腺苷三磷酸双磷酸水解酶(Apyrase)基因(PeAPY)的转录水平明显上调,表明该基因可能在胡杨的抗盐性功能上发挥作用。已有研究证明APY是水解eATP的关键酶,而eATP是植物细胞重要的信使分子,调控植物的生长发育及抗性反应。本文通过原核表达体系合成并纯化得到具有生物活性的PeAPY1蛋白,测定该蛋白特异性底物为ATP,且F-型ATPase的抑制剂NaN3的对其抑制作用最为显著,得到PeAPY蛋白的理化性质背景。在此基础上,本研究通过比较拟南芥的PeAPYl和PeAPY2过表达株系、拟南芥APY基因缺失突变体apy1、apy2和野生型拟南芥在胁迫处理下的生理表型,探究了Apyrase在提高植物抗旱耐盐性上的作用。实验结果表明,PeAPYl和PeAPY2转基因株系的耐盐能力有所提高：在盐胁迫条件下,转基因株系的种子萌发率、生长状态和成活率明显高于突变体apyl、apy2和野生型拟南芥(NaCl处理的浓度分别为0,50,100,150,200mM),这应是在盐处理条件下,PeAPY降低了盐诱导的eATP浓度,阻止了eATP诱导的细胞凋亡。另外,本研究发现PeAP和PeAPY2转基因株系的抗旱性明显提高,且对ABA更加敏感：在同样浓度ABA处理下,P’eAPY1和PeAPY2转基因株系的生长发育和萌发受到的影响更大,且PeAPY转基因株系叶片的气孔比野生型和突变体的气孔闭合得更紧,这应是由于PeAPY的过表达促进了ABA诱导的气孔关闭,减少了气孔密度,从而降低了叶片的失水速率,提高了植株的保水能力。综上,胡杨PeAPY过表达能够提高植物对盐胁迫、干旱胁迫的耐受性,而PeAPY对eATP浓度调控及其在ABA信号传导网络中的作用机理还有待进一步研究。