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(yán)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(jì)，中國(guó)每年由于干旱造成的國(guó)民經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)250億美元。全球變暖和干旱發(fā)生頻率的增加，使形勢(shì)更加嚴(yán)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(dá)四千萬(wàn)噸，價(jià)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(lái)源。據(jù)估計(jì)，水稻生產(chǎn)耗費(fèi)了中國(guó)總用水量的大約一半。然而，干旱脅迫仍然是水稻生長(zhǎng)最

2、嚴(yán)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(zhǎng)季節(jié)降水量分布不均造成的?？傊?，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(xì)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(dǎo)在非寄主植物上的過(guò)敏性細(xì)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(dǎo)植物SAR，也能激發(fā)JA、ET介導(dǎo)的防衛(wèi)反應(yīng)通路。Harpin編碼基因的超表達(dá)增強(qiáng)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A(yù)BI2依賴(lài)的ABA信號(hào)通路，誘導(dǎo)擬南芥的耐旱性。然而，至今仍不知道內(nèi)源表達(dá)Harpin編碼基因是否也能增強(qiáng)植物耐旱性。邵等(2008)曾報(bào)道，超表達(dá)Harpin編碼基因h

4、rfl增強(qiáng)了水稻對(duì)稻瘟病的非小種特異性抗性。本研究證實(shí)，異源表達(dá)Harpin編碼基因hrfl能激發(fā)水稻ABA信號(hào)通路，增強(qiáng)水稻植物耐旱性。內(nèi)源表達(dá)hrfl誘導(dǎo)水稻植株ABA濃度的升高，促進(jìn)氣孔關(guān)閉。轉(zhuǎn)基因系的保水能力顯著增強(qiáng)，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(qiáng)，OsLEA3-1、OsP5CS、Mn-SOD和NM001074345等四個(gè)干旱相關(guān)基因在干旱條件下的表達(dá)水平比對(duì)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(duì)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(jī)。
　　 本研究采用57 k水稻cDNA芯片分析了超表達(dá)hrfl基因水稻植株NJH12的表達(dá)譜，共找到了225個(gè)差異表達(dá)基因，其中包括多個(gè)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(hào)傳導(dǎo)相關(guān)基因、細(xì)胞程序性死亡相關(guān)基因等。另外，在NJH12的表達(dá)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(dá)