水稻抗旱基因研究进展

水稻抗旱基因研究进展报告人：翟开恩2012年3月20日引言

提高植物的抗旱能力已经成为现代植物研究工作中的关键问题之一，尤其是在抗旱育种中起着极其重要的作用。例如干旱胁迫是水稻产量的最主要的限制因素，全球每年水稻产量由于干旱而损失约1800万吨。盐碱地在中国分布广泛现有盐碱地面积约0.4亿hm2，随着我国人口增加，耕地减少，盐碱地资源的开发利用有着极其重要的现实意义。而植物抗盐碱、耐干旱能力的提高和适宜在盐碱地上生长并具有较高经济和生态价值的植物种或品系的选育，则是利用盐碱地经济有效的措施。随着现代分子生物技术的飞速发展，克隆、鉴定目的基因，将目的基因转化到目标植物中并获得转基因工程植株，使植物育种取得了突破性进展。耐旱基因工程研究已取得了长期的发展，已有较多研究将耐旱基因克隆后整合进目标植物中，从而开辟了选育耐旱植物品种的新途径。研究进展一.植物抗干旱的机理1.渗透调节

在轻度的干旱胁迫时，植物能够通过渗透调节降低水势，保持膨压。这些植物渗透调节物质主要有脯氨酸、甜菜碱等小分子亲和性有机物。其次还可以通过离子和水分通道的变化来调节。2.脱水保护在严重干旱情况下，超出渗透调节范围，有些植物能够存活主要是由于植物体内有Lea蛋白和糖类（蔗糖、麦芽糖、海藻糖等）这些脱水保护物质它可以在水分严重缺乏是保护膜系统及其他生物大分子免受破坏。3.代谢调整

在长期干旱胁迫下，植物可以通过代谢途径的转变来适应环境。例如午时花就是一种在干旱胁迫时可以将光合作用从C3途径变成景天酸代谢（CAM）途径。4.转基因技术

随着转基因技术不断的成熟和抗干旱基因研究不断的深入，根据不同的植物可以通过外源基因的转化到植物体内，从而提高植物的抗旱的能力。植物保卫细胞中ABA、H2O2、NO信号网络二.抗旱基因的研究1.Imt1基因

Imt1（inositolO-methltransferase)基因(肌醇甲基转移酶基因)是从生长于南非沙漠中的冰叶午时花的cDNA文库中分离得到的，该基因在盐碱或干旱胁迫下诱导表达，以肌醇为底物生成一种多羟基糖醇化合物-芒柄醇，芒柄醇因含有多个羟基，亲水能力强，能减少生理性干旱造成的损失而使植物得以耐盐。2.mtlD基因和gutD基因

mtlD基因（1-磷酸甘露醇脱氢酶基因）和gutD基因（6-磷酸山梨醇脱氢酶基因），它是甘露醇和山梨醇合成的关键基因。多元醇因含多个羟基，亲水性强，能有效地维持细胞的膨压从而起到抗盐的作用。

3.otsBA基因和TPS基因

海藻糖合成酶为一多酶体系，它们是受干旱、高盐、高温重金属离子污染等胁迫诱导而表达的基因。otsBA基因是从大肠杆菌中克隆的大肠杆菌海藻糖-6-磷酸合成酶基因，otsBA基因编码的海藻糖磷酸酯酶脱磷酸后生成海藻糖。

TPS基因是从酿酒酵母，拟南芥，复苏植物等真核生物中分离得到的海藻糖-6-磷酸合成酶基因。

4.P5CS基因

脯氨酸(Proline)是植物中主要的渗透调节物质之一，它不仅是生物大分子的保护剂或羟基的清除剂，还是植物从胁迫条件回复正常过程中迅速、有效的氮源、碳源和还原剂。许多物种，包括细菌、真菌和植物等，在渗透胁迫条件下常通过积累脯氨酸来达到渗透调节的作用。P5CS基因是一个双功能基因编码γ-谷氨酰激酶和谷氨酸-5-半醛脱氢酶两种酶催化从谷氨酸合成脯氨酸的最初两步反应。P5CS基因在积累脯氨酸以降低渗透胁迫，在正常和胁迫条件下反馈调控植物中脯氨酸合成水平等方面均起着重要作用。5.bets基因和BADH基因

甜菜碱(betaine)是生物界广泛存在的细胞相容性物质,同时也是公认的在微生物和植物细胞中起着无毒渗透保护剂作用的主要次生代谢积累物之一，其积累使许多代谢过程中的重要酶类在渗透胁迫下能继续保持活性。Bets基因是从E.col