植物抗旱相关基因研究进展

麦类作物学报　2009,29(1):1662173JournalofTriticeaeCrops

植物抗旱相关基因研究进展

唐益苗1,赵昌平1,高世庆1,田立平1,单福华1,吴敬新2

(1.北京市农林科学院北京杂交小麦工程技术研究中心,北京100097;2.北京市延庆种子管理站,北京102100)

摘　要:干旱是限制植物生长和产量的重要因素之一。目前,随着现代分子生物学的发展揭示了干旱胁迫信号应答、信号传导及基因表达调控遗传机理。,一类是参与干旱胁迫的信号转导或基因表达调控,基因,在植物抗旱性中直接起保护作用。)功能基因、。

关键词:植物;抗旱性;信号因子;转录因子;()

中图分类号:S512.1;S330文章编号:100921041(2009)0120166208

RelatedtoPlantDroughtTolerance

TANGYi2,ZHAOChang2ping1,GAOShi2qing1,TIANLi2ping1,SHANFu2hua1,WUJin2xin2

(1.BeijingHybridWheatResearchCenter,BeijingAcademyofAgricultureandForestrySciences,Beijing100089,China;

2.YanqingCountySeedManagementCenterofBeijing,Beijing102100,China)

Abstract:Theabilityofplantstotolerantdroughtconditionsiscrucialfornormalplantgrowthandpro2ductivityworldwide.Recentprogresshasbeenmadeinunderstandingofgeneexpression,transcriptionalregulationandsignaltransductioninplantresponsestodroughtonthemolecularlevel.Droughtstress2re2latedgenesareclassifiedintotwomajorgroupsonthebasisoftheirfunctions.Onegroupincludingsingnalfactorsandtranscriptionfactors,isinvolvedinsignalingcascadesandintranscriptionalcontrol,whereasmembersoftheothergroupfunctionedinmembranceprotections.Inthisreview,recentadvancewassum2marizedinmolecularlevelofdrought,includingfunctionalprotein(genes),transcriptionfactorsandsigna2lingfactorsandtheirapplicationsindroughttolerancegeneticengineeringinplant(includingTriticeaecrop)werediscussed.

Keywords:Droughttolerance;Signalingfactors;Transcriptionfactors;Functionalprotein(genes)

　　干旱是限制植物生长发育和作物产量的主要因

素,每年导致作物减产达50%以上。植物耐旱性大多属于多基因控制的数量性状,利用常规育种方法改良作物的抗旱性受到周期长、优异种质资源缺乏的限制。近年来的转录组学、蛋白组学和基因表达调控的研究初步揭示了植物干旱胁迫的作用分子机理。目前,利用干旱胁迫相关基因提高植物的抗旱能力,已经成为植物抗逆分子生物学的研究热点和植物抗逆基因工程重要的研究方向。本文综述近几年植物(含麦类作物)抗旱的分子水平研究进展,主要涉及抗旱功能基因、转录因子和信号因子方面研究及其应用。

3收稿日期:2008202228　　　修回日期:2008210228

1　功能基因

近几年来,在植物中成功地发现一些抗旱胁迫

代谢过程中具有抗旱功能基因,如渗透调节基因、抗氧化保护剂和分子伴侣等。1.1　渗透调节基因

干旱胁迫下,植物体内会积累大量的代谢物质,调节并维持细胞内外渗透压平衡,保持体内水分,减轻或消除胁迫造成的伤害。参与渗透调节的物质主要有糖类、氨基酸及其衍生物等。

这些糖类包括棉籽糖、水苏糖、半乳糖、海藻糖和果聚糖等。过量表达半乳糖合成基因,造成了棉

基金项目:北京市科技计划项目(Z07070501770702);北京市科技新星项目(2007B056);北京农林科学院青年基金项目。作者简介:唐益苗(1973-),男,博士,主要从事小麦常规育种与生物技术研究。E2ail:tangyimiao@http://通讯作者:赵昌平(1962-),男,研究员,主要从事杂种优势利用与生物技术研究。E2mail:bjhwc2003@http://

第1期　　　　　　　　　　　　　　　　唐益苗等:植物抗旱相关基因研究进展 167

籽糖和半乳糖的积累,增强转基因植物的耐旱性[1]。转DREB1A基因植物积累了大量半乳糖和棉籽糖,它们在干旱胁迫期间起到了渗透保护剂的作用[1];转海藻糖合成基因植株提高了植物耐旱能力[2]。生物合成的细菌果聚糖基因在干旱胁迫时可保护细胞的膜结构[3]。

脯氨酸在植物的抗逆反应中起着多重的作用,它既是调节渗透的中介者、亚细胞结构的加固者、自由基的清除者,又是能量池、胁迫相关的信号物质[8]。脯氨酸能保护植物免受胁迫,但过量对植物有毒害作用[4]。甘氨酸甜菜碱是一种两性的四胺。它通过维持细胞与环境间的水分平衡、和活性来保护植物;,[5]1.2　干旱对植物生长发育具有多方面的影响,其中之一就是氧化损伤。植物体内抗氧化防御系统是由一些能够清除活性氧的酶系和抗氧化物质组成,如超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)等,它们协同抵抗活性氧对细胞的伤害。SOD和POD活性与干旱有密切的关系,干旱条件下,SOD活性降低[6]。将白骨壤的Sod1导入水稻后,增强了转基因水稻的抗旱能力[7]。1.3　分子伴侣

因家族,广泛存在于植物中。DREB与抗逆基因启

动子区域中的DRE顺式作用元件结合,参与干旱、高盐等胁迫应答反应,增强植物的抗逆性。在许多抗逆相关基因的调控区域发现了DRE顺式作用元

[10]

件,如拟南芥的rd10、rd17以及rd29A等。目前,DREB转录因子基因的克隆取得较大的进展。

[11]

DREB转录因子相继从各种作物如水稻、玉米[12]等中被克隆。通过对GenBank检索:类基因已经有

53,;主要集中于

,DREB。仅含27000个基5.6%的转录因子[13],其中,DREB亚族包括55个成员[14]。

DREB转录因子应答不同胁迫反应并起着重

要的作用。在拟南芥中,DREB1A/CBF3、DREB1B/CBF1和DREB1C/CBF被低温诱导;DREB1D/CBF4、DREB2A和DREB2B被盐和干旱诱导。最近报道,DREB2A通过调节热胁迫转录因子 …… 此处隐藏：20321字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……