轉(zhuǎn)hrf1基因水稻耐旱性及其轉(zhuǎn)錄譜分析.pdf

1、干旱是糧食生產(chǎn)和糧食安全面臨的最嚴重的影響因素，在缺乏農(nóng)業(yè)用水的地區(qū)尤其如此。據(jù)估計，中國每年由于干旱造成的國民經(jīng)濟損失高達250億美元。全球變暖和干旱發(fā)生頻率的增加，使形勢更加嚴峻。從1981年到2002年，小麥、玉米和大麥這三種作物每年由于干旱造成的產(chǎn)量損失達四千萬噸，價值50億美元。水稻是世界上最重要的糧食作物，很多人以大米為生，大米是他們的直接能量來源。據(jù)估計，水稻生產(chǎn)耗費了中國總用水量的大約一半。然而，干旱脅迫仍然是水稻生長最

2、嚴重的制約因素，最主要是由于降水模式的年際變化和水稻生長季節(jié)降水量分布不均造成的。總之，面臨全球的水資源短缺，除了改善灌溉措施外，提高作物耐旱性在提高作物產(chǎn)量上也具有巨大的潛力。
　　 植物病原革蘭氏陰性細菌三型泌出通道(TypeⅢ protein secretion system，TTSS)分泌的Harpin能普遍地激發(fā)病原菌在寄主植物上的毒性，誘導在非寄主植物上的過敏性細胞死亡(hypersensitive cell dea

3、th，HCD)，并激發(fā)多種植物反應(yīng).外源噴施Harpin能夠激發(fā)SA，誘導植物SAR，也能激發(fā)JA、ET介導的防衛(wèi)反應(yīng)通路。Harpin編碼基因的超表達增強了煙草、水稻、油菜和棉花等作物的抗病性。Erwinia amylovora分泌的Harpin蛋白HrpNEa激活ABI2依賴的ABA信號通路，誘導擬南芥的耐旱性。然而，至今仍不知道內(nèi)源表達Harpin編碼基因是否也能增強植物耐旱性。邵等(2008)曾報道，超表達Harpin編碼基因h

4、rfl增強了水稻對稻瘟病的非小種特異性抗性。本研究證實，異源表達Harpin編碼基因hrfl能激發(fā)水稻ABA信號通路，增強水稻植物耐旱性。內(nèi)源表達hrfl誘導水稻植株ABA濃度的升高，促進氣孔關(guān)閉。轉(zhuǎn)基因系的保水能力顯著增強，脯氨酸和可溶性糖水平顯著升高，抗氧化脅迫和清除活性氧的能力顯著增強，OsLEA3-1、OsP5CS、Mn-SOD和NM001074345等四個干旱相關(guān)基因在干旱條件下的表達水平比對照明顯上升。這些結(jié)果證明，hrfl

5、基因賦予了轉(zhuǎn)基因系對干旱的抗性，表明Harpin蛋白為農(nóng)作物耐旱性改良提供了新的契機。
　　 本研究采用57 k水稻cDNA芯片分析了超表達hrfl基因水稻植株NJH12的表達譜，共找到了225個差異表達基因，其中包括多個與抗病性和耐旱性相關(guān)的基因，如防衛(wèi)反應(yīng)相關(guān)基因、抗逆信號傳導相關(guān)基因、細胞程序性死亡相關(guān)基因等。另外，在NJH12的表達譜中，還有一些富含亮氨酸的蛋白激酶和MAPK等受體蛋白激酶編碼基因和能量代謝相關(guān)基因的表達