水稻抗旱基因研究進展報告人：翟開恩2012年3月20日引言

提高植物的抗旱能力已經成為現代植物研究工作中的關鍵問題之一，尤其是在抗旱育種中起著極其重要的作用。例如干旱脅迫是水稻產量的最主要的限制因素，全球每年水稻產量由于干旱而損失約1800萬噸。鹽堿地在中國分布廣泛現有鹽堿地面積約0.4億hm2，隨著我國人口增加，耕地減少，鹽堿地資源的開發利用有著極其重要的現實意義。而植物抗鹽堿、耐干旱能力的提高和適宜在鹽堿地上生長并具有較高經濟和生態價值的植物種或品系的選育，則是利用鹽堿地經濟有效的措施。隨著現代分子生物技術的飛速發展，克隆、鑒定目的基因，將目的基因轉化到目標植物中并獲得轉基因工程植株，使植物育種取得了突破性進展。耐旱基因工程研究已取得了長期的發展，已有較多研究將耐旱基因克隆后整合進目標植物中，從而開辟了選育耐旱植物品種的新途徑。研究進展一.植物抗干旱的機理1.滲透調節

在輕度的干旱脅迫時，植物能夠通過滲透調節降低水勢，保持膨壓。這些植物滲透調節物質主要有脯氨酸、甜菜堿等小分子親和性有機物。其次還可以通過離子和水分通道的變化來調節。2.脫水保護在嚴重干旱情況下，超出滲透調節范圍，有些植物能夠存活主要是由于植物體內有Lea蛋白和糖類（蔗糖、麥芽糖、海藻糖等）這些脫水保護物質它可以在水分嚴重缺乏是保護膜系統及其他生物大分子免受破壞。3.代謝調整

在長期干旱脅迫下，植物可以通過代謝途徑的轉變來適應環境。例如午時花就是一種在干旱脅迫時可以將光合作用從C3途徑變成景天酸代謝（CAM）途徑。4.轉基因技術

隨著轉基因技術不斷的成熟和抗干旱基因研究不斷的深入，根據不同的植物可以通過外源基因的轉化到植物體內，從而提高植物的抗旱的能力。植物保衛細胞中ABA、H2O2、NO信號網絡二.抗旱基因的研究1.Imt1基因

Imt1（inositolO-methltransferase)基因(肌醇甲基轉移酶基因)是從生長于南非沙漠中的冰葉午時花的cDNA文庫中分離得到的，該基因在鹽堿或干旱脅迫下誘導表達，以肌醇為底物生成一種多羥基糖醇化合物-芒柄醇，芒柄醇因含有多個羥基，親水能力強，能減少生理性干旱造成的損失而使植物得以耐鹽。2.mtlD基因和gutD基因

mtlD基因（1-磷酸甘露醇脫氫酶基因）和gutD基因（6-磷酸山梨醇脫氫酶基因），它是甘露醇和山梨醇合成的關鍵基因。多元醇因含多個羥基，親水性強，能有效地維持細胞的膨壓從而起到抗鹽的作用。

3.otsBA基因和TPS基因

海藻糖合成酶為一多酶體系，它們是受干旱、高鹽、高溫重金屬離子污染等脅迫誘導而表達的基因。otsBA基因是從大腸桿菌中克隆的大腸桿菌海藻糖-6-磷酸合成酶基因，otsBA基因編碼的海藻糖磷酸酯酶脫磷酸后生成海藻糖。

TPS基因是從釀酒酵母，擬南芥，復蘇植物等真核生物中分離得到的海藻糖-6-磷酸合成酶基因。

4.P5CS基因

脯氨酸(Proline)是植物中主要的滲透調節物質之一，它不僅是生物大分子的保護劑或羥基的清除劑，還是植物從脅迫條件回復正常過程中迅速、有效的氮源、碳源和還原劑。許多物種，包括細菌、真菌和植物等，在滲透脅迫條件下常通過積累脯氨酸來達到滲透調節的作用。P5CS基因是一個雙功能基因編碼γ-谷氨酰激酶和谷氨酸-5-半醛脫氫酶兩種酶催化從谷氨酸合成脯氨酸的最初兩步反應。P5CS基因在積累脯氨酸以降低滲透脅迫，在正常和脅迫條件下反饋調控植物中脯氨酸合成水平等方面均起著重要作用。5.bets基因和BADH基因

甜菜堿(betaine)是生物界廣泛存在的細胞相容性物質,同時也是公認的在微生物和植物細胞中起著無毒滲透保護劑作用的主要次生代謝積累物之一，其積累使許多代謝過程中的重要酶類在滲透脅迫下能繼續保持活性。Bets基因是從E.col