抗旱相關(guān)基因及其遺傳工程

王瑞云，楊陽(yáng)，李潤(rùn)植，郭紅媛

（1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，山西 太谷030801；2.農(nóng)業(yè)部黃土高原作物基因資源與種質(zhì)創(chuàng)制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西 太原030031）

由于人口驟增及氣候變暖引起的水資源短缺是當(dāng)前世界范圍內(nèi)農(nóng)業(yè)面臨的極大挑戰(zhàn)。到本世紀(jì)末，高濃度溫室氣體引發(fā)的全球性干旱將成為農(nóng)作物生存面臨的巨大威脅［1］。全球性水資源缺乏影響種植業(yè)的可持續(xù)性，農(nóng)業(yè)用水約占人類(lèi)消費(fèi)水資源的75%，在許多發(fā)展中國(guó)家，灌溉用水則占到90%以上［2］。水稻是世界上最重要的糧食作物之一，養(yǎng)活著超過(guò)全球一半的人口，局域性干旱甚至可使水稻減產(chǎn)超過(guò)80%［3］。因其物種自身對(duì)水分缺失的敏感性，水稻的種植模式將會(huì)隨地下水資源的枯竭發(fā)生改變［4］。與水稻相比，玉米則比較耐旱，但在傳粉和胚胎發(fā)育期對(duì)干旱同樣敏感［5］。

與動(dòng)物可以通過(guò)運(yùn)動(dòng)尋找易居處所不同，植物由根系固著在土壤中，不能自主更換位置，但是經(jīng)過(guò)億萬(wàn)年的進(jìn)化，其可以通過(guò)改變形態(tài)及生理代謝來(lái)適應(yīng)環(huán)境。首先，植物抗旱力的高低主要決定于地下根系的吸水力、地上枝系的保水力、氣孔對(duì)水分的蒸騰力以及植株整體對(duì)季節(jié)性缺水的適應(yīng)力等方面［6］。第二，在分子水平上，植物利用信號(hào)分子（如脫落酸ABA）啟動(dòng)多種脅迫響應(yīng)基因以合成蛋白，這些蛋白可以通過(guò)減緩營(yíng)養(yǎng)及生殖發(fā)育、積累滲透保護(hù)劑及降低蒸騰等過(guò)程來(lái)增加植物耐旱性［7］。

已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了眾多干旱響應(yīng)基因及信號(hào)通道［8～10］，如 ABA、水通道蛋白等特定分子［11］、順式作用因子［12］、長(zhǎng)距離信號(hào)［13］、信號(hào)通道［14］。上述基因中有些已運(yùn)用到玉米、水稻、油菜、大豆等作物中，并初見(jiàn)成效［15～17］。下面就從脅迫應(yīng)答轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子、轉(zhuǎn)錄后RNA／蛋白修飾因子等抗旱相關(guān)基因的發(fā)掘和應(yīng)用方面作一綜述。

1 響應(yīng)干旱脅迫的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子（Transcription factor：TF）

干旱、高鹽等非生物脅迫通常會(huì)誘導(dǎo)編碼轉(zhuǎn)錄因子的基因表達(dá)，基因調(diào)控通道集中于轉(zhuǎn)錄水平，調(diào)控基因間的互作以及調(diào)控基因和靶基因間的互作引起基因的時(shí)空表達(dá)。目前在擬南芥轉(zhuǎn)錄因子數(shù)據(jù)庫(kù)中共有1690個(gè)TF，屬于50余個(gè)轉(zhuǎn)錄因子家族［18］；At Reg Net數(shù)據(jù)庫(kù)的66個(gè)TF中有些由干旱脅迫誘導(dǎo)。bZIP轉(zhuǎn)錄因子、AP2／EREBP、NA M （無(wú) 頂 端 分 生 組 織 ）、ATAF1－2、CUC2（NAC）、CCAAT綁定和鋅指等家族研究較多［18，19］，其在干旱脅迫響應(yīng)中起重要作用，其表達(dá)可以提高作物抗旱性。

1.1 WRKY轉(zhuǎn)錄因子

WRKY轉(zhuǎn)錄因子是植物中最大的轉(zhuǎn)錄調(diào)控家族之一，含有WRKY結(jié)構(gòu)域（由高度保守的60個(gè)氨基酸組成），單個(gè)WRKY轉(zhuǎn)錄因子可以調(diào)控多個(gè)不同的生理代謝過(guò)程和響應(yīng)環(huán)境脅迫［20］。WRKY c DNA最先從紅薯（SPF）、野燕麥（ABF）、大麥（Pc WRKY）和擬南芥 （ZAP1）中克隆，隨后在擬南芥中發(fā)現(xiàn)至少有70個(gè)WRKY轉(zhuǎn)錄因子參與了植物生長(zhǎng)發(fā)育及對(duì)生物脅迫的調(diào)控［21］。Os WRKY11被高溫誘導(dǎo)的熱激蛋白（HSP）101啟動(dòng)子調(diào)控時(shí)，轉(zhuǎn)基因水稻抗旱性提高、葉片萎蔫度降低，熱脅迫7 d后對(duì)照只有13.4%存活，而轉(zhuǎn)基因株系35S∶DREB2A CA－a的存活率高達(dá)88%［22］。大豆Gm－WRKY54基因在擬南芥中過(guò)量表達(dá)可以誘導(dǎo)DREB2A的表達(dá)，增強(qiáng)植株抗旱性［23］。

1.2 鋅指蛋白（ZFP）轉(zhuǎn)錄因子

在擬南芥基因中約有134個(gè)C2 H2型ZFP，它們通過(guò)調(diào)節(jié)DNA－RNA及蛋白間互作而起作用［24］。研究發(fā)現(xiàn)，水稻中的ZFP（如 Os ZFP252、DST和ZAT1）為抗旱相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子，過(guò)表達(dá)的轉(zhuǎn)Os ZFP252基因水稻抗旱性增強(qiáng)［25～27］。干旱脅迫14 d后，轉(zhuǎn)基因植株與野生型相比存活率高出74%～79%［26］。其抗旱性與誘導(dǎo)Os DREB1 A 的過(guò)表達(dá)相關(guān)，OsZFP252可能是Os DREB1 A上游的一個(gè)調(diào)節(jié)子，可以累積較高濃度的游離脯氨酸和可溶性糖。另一方面，鋅指蛋白DST通過(guò)負(fù)調(diào)控保衛(wèi)細(xì)胞H2O2來(lái)調(diào)控氣孔關(guān)閉，DST敲除的水稻突變體（dst）抗旱性提高［27］。此外，EAR（ERF－相關(guān)的抑制）C2 H2 ZFP、ZAT10及胞質(zhì)ZFP（非轉(zhuǎn)錄因子）Osi SAP8均發(fā)現(xiàn)與水稻抗旱性有關(guān)［28］。ZAT10由DREB1 A／CBF3誘導(dǎo)，在水稻中過(guò)表達(dá)可增強(qiáng)抗旱性［29］。Osi SAP8由干旱等脅迫誘導(dǎo)，轉(zhuǎn)基因植物可以在缺水條件下存活23 d，而野生型則不能存活［28］。因?yàn)镃2 H2型ZFP與DREB1通道和H2O2介導(dǎo)的氣孔開(kāi)度均有關(guān)，所以C2 H2有望用于作物的抗旱性改良。

1.3 核因子（NF－Y）

NF－Y是植物中普遍存在的轉(zhuǎn)錄因子，可以與CCAAT盒結(jié)合，由3個(gè)亞基組成，擬南芥中分別對(duì)應(yīng)10、13、13個(gè)基因［30］。Li等［31］利用功能基因組學(xué)方法，在搜索提高植物抗旱性的轉(zhuǎn)錄因子及參與逆境響應(yīng)的小分子RNA時(shí)分離出擬南芥NF－Y的B亞基（At NF－YB1）和 A 亞基（At NF－YA5）。At NF－YB1和At NF－YA5均可提高擬南芥的抗旱性。At NF－YB1調(diào)節(jié)基因是否與 ABA響應(yīng)及DREB／CBF有關(guān)尚屬未知，但ABA和干旱均可誘導(dǎo)At NF－YA5在導(dǎo)管和保衛(wèi)細(xì)胞中的活性，以減小氣孔開(kāi)度并調(diào)控某些脅迫應(yīng)答基因。有趣的是，At NF－YA5是由 micro RNA169（mi R169）轉(zhuǎn)錄后加工進(jìn)行調(diào)控的，At NF－YA5功能的執(zhí)行可能存在復(fù)雜機(jī)制［31］。

在干旱條件下，玉米轉(zhuǎn)Zm NF－YB2（玉米中At NF－YB1的同源基因）基因植株抗旱性增強(qiáng)，表現(xiàn)為葉片卷曲度低、光合效率高、葉片溫度低和氣孔導(dǎo)度高。雖然在正常水分條件下，轉(zhuǎn)基因植物開(kāi)花提早、節(jié)間縮短，但是干旱條件下，可增產(chǎn)50%，該基因有望用于作物的抗旱性改良［32］。

1.4 脫水響應(yīng)轉(zhuǎn)錄因子

1.4.1 ABA誘導(dǎo)的 TF

ABA綁定蛋白響應(yīng)元件／ABA響應(yīng)因子（AREB／ABF）屬于植物bZIP轉(zhuǎn)錄因子家族，在植物脫水及種子成熟的ABA信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中起作用。在擬南芥中已發(fā)現(xiàn)75個(gè) AREB／ABF［33］。在對(duì)ABA的響應(yīng)中，活化的AREB／ABF結(jié)合到保守的調(diào)控順式元件序列（ACGTGT／GC）上誘導(dǎo)基因ABRE表達(dá)，ABA響應(yīng)元件（ABRE）存在于ABA誘導(dǎo)的基因啟動(dòng)子內(nèi)。

擬南芥中AREB1／ABF2、ABF3及AREB2／ABF4過(guò)量表達(dá)可增強(qiáng)植物對(duì)ABA的響應(yīng)、降低蒸騰，是抗旱相關(guān)因子［34］。擬南芥ABF3在水稻中過(guò)量表達(dá)可降低葉片卷曲及萎蔫度［35］。

NAC（NA M、ATAF1－2和CUC2）是植物中特有的轉(zhuǎn)錄因子家族，約有100個(gè)成員，具有高度保守且與DNA結(jié)合的NAC結(jié)構(gòu)域。擬南芥的三個(gè)NAC基因（ANAC019、ANAC055 和ANAC072）可由干旱及ABA誘導(dǎo)表達(dá)。序列分析發(fā)現(xiàn)水稻中有140個(gè)候選的NAC／類(lèi)NAC基因，其中有40個(gè)可能與干旱脅迫有關(guān)［36］。水稻中4個(gè)基因（SNAC1、SNAC2、Os NAC6 和ONAC045）、大豆中的GmNACS、油菜中的Bn NAC5基因均為抗旱相關(guān)基因［37～39］。

在干旱條件下，SNAC1基因產(chǎn)生于水稻保衛(wèi)細(xì)胞中，其過(guò)量表達(dá)可改變氣孔開(kāi)度。在干旱條件下，轉(zhuǎn)SNAC1基因水稻的小穗結(jié)實(shí)率和坐果率分別比非轉(zhuǎn)基因水稻高出17%～22%和22%～34%，抗旱性增強(qiáng)可能是由于保衛(wèi)細(xì)胞對(duì)ABA的敏感性增強(qiáng)而導(dǎo)致氣孔開(kāi)度減小產(chǎn)生［32］。

1.4.2 不依賴(lài)于ABA的TF

與AREB／ABF和SNAC對(duì)ABA產(chǎn)生響應(yīng)不同，不依賴(lài)于ABA的脫水響應(yīng)轉(zhuǎn)錄因子（DREB／CBF）可與干旱響應(yīng)元件（DRE）結(jié)合。DREB／CBF是植物特有的AP2／ERF轉(zhuǎn)錄因子家族，該家族有147個(gè)成員［40］。DRE最先在擬南芥RD29 A基因中發(fā)現(xiàn)，同時(shí)DRE（DREB）或CRT（CBF）結(jié)合因子在誘導(dǎo)抗旱基因表達(dá)中起重要作用［41］。

DREB1和DREB2均為DRE結(jié)合元件（DREB），其中DREB2基因的表達(dá)與干旱有關(guān)。將水稻的Os DREB1 A基因或者玉米的Zm－DREB1 A基因整合至擬南芥中并過(guò)量表達(dá)時(shí)，擬南芥抗旱性增強(qiáng)［42，43］。

在被子植物中DREB1／CBF通道及DREB1蛋白的功能是保守的。利用DREB1調(diào)節(jié)子可提高水稻的抗旱性，用35S、ZmUbi、Os Actin1及干旱誘導(dǎo)的Os HVA22p啟動(dòng)子過(guò)表達(dá)分析轉(zhuǎn)入到水稻的 Os DREB1 A、Os DREB1B、At DREB1 A、At－DREB1和At DREB1C基因，發(fā)現(xiàn)含有過(guò)表達(dá)兩種蛋白的株系在干旱脅迫9 d后仍然存活，而對(duì)照則全部死亡［25，35］。在干旱條件下，At DREB1A／CBF3在Os HVA22p啟動(dòng)子調(diào)控下可以使水稻單產(chǎn)提高11%。與非轉(zhuǎn)基因番茄相比，轉(zhuǎn)35S∶At－DREB1B基因番茄在水分脅迫21 d后，葉片卷曲度及植株萎蔫度均較對(duì)照輕，抗旱性增強(qiáng)［44］。與Os DREB1 A和Os DREB1B 不同，Os DREB1F 過(guò)量表達(dá)的轉(zhuǎn)基因水稻和擬南芥生長(zhǎng)正常，但抗旱性增高。通過(guò)激活依賴(lài)與不依賴(lài)ABA的下游基因表達(dá)，生長(zhǎng)在液體培養(yǎng)基中的轉(zhuǎn)Os DREB1F基因水稻幼苗在干旱脅迫5 h后葉片卷曲和萎蔫程度降低。Os DREB1F也可以由ABA誘導(dǎo)，但不能直接結(jié)合 ABRE元件，因此，Os DREB1F 可能是ABA依賴(lài)DREB及ABA不依賴(lài)AREB通道間的一個(gè)分子橋梁。

利用DREB1／CBF提高作物抗旱性的不足之處在于其組成性表達(dá)引起的生長(zhǎng)缺陷。為了消除該影響，將At DREB1A 基因與滲透誘導(dǎo)的RD29 A啟動(dòng)子相連后轉(zhuǎn)入到小麥中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因植株生長(zhǎng)正常且抗旱性提高，且在脫水情況下，轉(zhuǎn)基因小麥比正常幼苗推遲5 d萎蔫［45］。

擬南芥DREB2A是DREB／CBF家族第四組的成員，可由DREB2 A－CA經(jīng)過(guò)缺失特定殘基獲得組成性活性，通過(guò)泛素化修飾DREB2 A組成性激活或者阻斷DREB2的降解。在擬南芥中，DREB2 A－CA的過(guò)表達(dá)可以使抗旱性顯著提高［46］。另一方面，轉(zhuǎn)脅迫誘導(dǎo)型或組成性異位表達(dá)ZmDREB2 A玉米和轉(zhuǎn)GmDREB2大豆的抗旱性均顯著提高［47，48］。

2 脅迫應(yīng)答中蛋白的翻譯后修飾

2.1 蛋白磷酸化

AREB1等轉(zhuǎn)錄因子需要由蛋白激酶磷酸化才具有活性，擬南芥604受體蛋白激酶等需要通過(guò)轉(zhuǎn)錄來(lái)參與植物的環(huán)境脅迫應(yīng)答［49，50］。因?yàn)?Hogl信號(hào)傳遞途徑的關(guān)鍵元件MAPK激酶在高滲信號(hào)下的級(jí)聯(lián)反應(yīng)，促分裂素原活化蛋白激酶（MAPKs）成為研究不同環(huán)境對(duì)植物刺激的熱點(diǎn)話題。與滲透適應(yīng)相關(guān)的蛋白激酶還包括鈣依賴(lài)蛋白激酶（CDPKs）和CBL相互作用蛋白激酶等。

MAPK級(jí)聯(lián)途徑，由三個(gè)相互關(guān)聯(lián)的蛋白激酶組成（MAPKKK、MAPKK和 MAPK），在干旱條件下可被激活，在許多信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中執(zhí)行功能［14］。擬南芥 MAPK級(jí)聯(lián)途徑中約有90個(gè)基因，其在玉米和水稻中有多個(gè)同系物［51］。在玉米中NPK1的激酶結(jié)構(gòu)域持續(xù)活化可使過(guò)表達(dá)株系抗旱性增強(qiáng)［52］。干旱脅迫下的轉(zhuǎn)基因植株的產(chǎn)量與水分充足條件下的產(chǎn)量相同。其耐旱機(jī)制可能是活化的NPK1在干旱脅迫起始時(shí)調(diào)控了氧化的脅迫應(yīng)答信號(hào)級(jí)聯(lián)，保護(hù)光合器官免遭氧化。水稻中有4個(gè)NPK1類(lèi)似基因（Os NPKLs）由干旱脅迫誘導(dǎo)，與染色體1上的抗旱性QTL處于同一個(gè)位置［51］。在干旱條件下，干旱誘導(dǎo)的Os HVA22 P啟動(dòng)子和Os Actin1啟動(dòng)子操控的轉(zhuǎn)NPK1基因水稻分別增產(chǎn)28%和11%［25］。

CDPK是植物對(duì)環(huán)境誘導(dǎo)Ca2＋通道的重要感應(yīng)器，調(diào)控大多數(shù)Ca2＋應(yīng)激蛋白的磷酸化。水稻的OsCDPK7基因在正常條件下保持非活性狀態(tài)，受到脅迫時(shí)被Ca2＋迅速激活，在轉(zhuǎn)基因水稻中持續(xù)過(guò)表達(dá)時(shí)，幼苗的抗旱性增強(qiáng)，干旱脅迫3 d后，轉(zhuǎn)基因苗的萎蔫率比非轉(zhuǎn)基因苗減少一半［53］。CIPK是脅迫信號(hào)的Ca2＋傳感蛋白激酶，在ABA脅迫應(yīng)答中被Ca2＋與Ca2＋結(jié)合蛋白CBL的互作激活［54］?；罨腃IPK通過(guò)磷酸化下游蛋白組分來(lái)完成對(duì)Ca2＋信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)［55］。擬南芥中至少有10個(gè)CBL和25個(gè)CIPK，豐富了CBL－CIPK互作的多樣性。在水稻和玉米中也發(fā)現(xiàn)了CIPK介導(dǎo)的信號(hào)途徑［56，57］。OsCIPK12 在水稻幼苗中過(guò)表達(dá)時(shí)，水稻抗旱性增強(qiáng)［58］。干旱脅迫后脯氨酸和可溶性糖含量的增加是由OsCI PK12表達(dá)而使抗旱性增強(qiáng)的生理表現(xiàn)。其結(jié)果是，轉(zhuǎn)基因植株葉卷曲較弱、干旱一周復(fù)水后恢復(fù)率高于對(duì)照33%～57%。CIPK的活性還取決于其與CBL的互作，單獨(dú)操控CIPK并不一定能提高抗旱性。然而，通過(guò)催化激酶結(jié)構(gòu)域的突變或者去除激酶中的自動(dòng)抑制FISL功能使CIPK保持活化可以改良作物的抗旱性。

Sn RK2／SRK2屬于植物特有的激酶家族成員，其活化需要通過(guò)ABA或滲透脅迫誘導(dǎo)。Sn RK2.6／SRK2E／OST最先在擬南芥中被注釋為由ABA活化的參與氣孔開(kāi)閉調(diào)節(jié)的蛋白激酶。ABA通過(guò)激活特定陰離子通道（如緩慢型陰離子通道：SLAC1）誘導(dǎo)氣孔關(guān)閉。Sn RK2.6 與SLAC1間物理層面上的互作及磷酸化可將SLAC1活化；相反，SLAC1的活性可能由蛋白磷酸酶2C家族（PP2C）中的特定成員負(fù)調(diào)控，如ABA不敏感的ABI1的磷酸化作用［59，60］。因此，保衛(wèi)細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)可能是由一對(duì)特定的激酶－磷酸酶的活化／非活化來(lái)控制的。

Sn RK2可以磷酸化bZIP轉(zhuǎn)錄因子（AREB1、AREB2及 ABI5）的基序，使它們轉(zhuǎn)錄活躍。SRK2E（Sn RK2.6）調(diào)節(jié)擬南芥氣孔的關(guān)閉［60］，而根尖含量豐富的SRK2C（Sn RK2.8）則介導(dǎo)根中的干旱脅迫信號(hào)。擬南芥中SRK2C（Sn RK2.8）的過(guò)表達(dá)通過(guò)上調(diào)DREB1等干旱脅迫應(yīng)答基因以提高抗旱性［61］?；谥参镏袘?yīng)激激活Sn RK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的高度保守特性，操縱Sn RK在擬南芥中的表達(dá)有望對(duì)糧食作物進(jìn)行抗旱遺傳改良。

ABA感應(yīng)過(guò)程的關(guān)鍵包括兩類(lèi)蛋白：PYR1／PYL 和 蛋 白 磷 酸 酶 （如 ABI1 and ABI2）［62］。ABI1是對(duì)ABA響應(yīng)的負(fù)調(diào)節(jié)物，當(dāng)ABA結(jié)合在ABI1和PYR1上時(shí)被抑制。擬南芥多種ABI1功能同系物失活可以提高對(duì)ABA的敏感度及水分利用率［63］。當(dāng)然，ABA受體蛋白是提高作物耐旱性的最直接方式。然而，由于不同作物中這些受體的高度冗余，以及它們?cè)贏BA信號(hào)通道下游互作的復(fù)雜性，利用這些互作來(lái)達(dá)到穩(wěn)產(chǎn)并提高作物的抗旱性程度還需要用精確的網(wǎng)絡(luò)化工程方法來(lái)解決。

2.2 蛋白的聚ADP核糖基化作用

許多非生物脅迫可使細(xì)胞中積累活性氧、激活Pol y（ADP－ribose）聚合酶（PARP）和降低 PARP活性，限制 NAD＋的消耗，提高植物抗性。用PARP發(fā)夾（hp PARP）結(jié)構(gòu)改造過(guò)的PARP活性降低，含有該結(jié)構(gòu)的擬南芥和油菜耐旱性提高，這種抗逆性由NAD＋消耗減少導(dǎo)致［64］。缺乏PARP的植物ABA水平高且過(guò)表達(dá)ABA應(yīng)答基因，如參與淀粉代謝和類(lèi)黃酮生物合成的基因ABF3和RD29A。在干旱條件下，油菜和玉米的轉(zhuǎn)hp－PARP基因植株具有增產(chǎn)效應(yīng)［65］。由于PARP可能修飾轉(zhuǎn)錄調(diào)控中的某些染色質(zhì)相關(guān)蛋白和功能，因此有必要對(duì)由PARP活性參與的ABA相關(guān)基因表達(dá)的染色體控制進(jìn)行深入剖析。

2.3 蛋白的法尼基化（far nesylation）

脂質(zhì)附著到蛋白上可以促進(jìn)信號(hào)分子和膜脂／蛋白間的疏水性互作，最常見(jiàn)的膜脂修飾包括脂肪酸、類(lèi)異戊二烯 （如法尼醇far nesol）和糖基磷脂酰肌醇錨。其中，法尼基化最受關(guān)注，因?yàn)榻湍鸽s交蛋白（如異源三聚體G－蛋白的γ－亞基蛋白R(shí)AS超家族成員）需要法尼基化后才能發(fā)生作用。法尼基化是在ABA介導(dǎo)下對(duì)靶蛋白增加法尼基的蛋白翻譯后修飾，法尼基化的蛋白可調(diào)節(jié)特定的生理和發(fā)育過(guò)程［66］。法尼基轉(zhuǎn)移酶（FTase）由a和β兩個(gè)亞基（FTA和FTB）組成。擬南芥FTB功能缺失突變體（era1）可提高對(duì) ABA的響應(yīng)［67］。ERA1參與調(diào)控氣孔開(kāi)度，是ABA響應(yīng)的負(fù)調(diào)控產(chǎn)物，說(shuō)明干旱響應(yīng)中蛋白法尼基化的潛在作用［68］。利用反義技術(shù)和RNAi技術(shù)分別下調(diào)FTB和沉默F(xiàn)TA可以降低轉(zhuǎn)基因油菜的蒸騰作用并且提高產(chǎn)量（由對(duì)照的2440 kg·h m－2顯著提高到3086 kg·hm－2）［69］。因?yàn)閑ra1 突變體表現(xiàn)出異常的多效性發(fā)育，通過(guò)使用干旱誘導(dǎo)的RD29A啟動(dòng)子來(lái)抑制內(nèi)源FTA和FTB使其依賴(lài)水分脅迫表達(dá)。

3 展望

抗旱性是復(fù)雜的植物耐受性性狀，本文側(cè)重闡述了抗旱相關(guān)基因的兩種類(lèi)型及其在作物耐旱性改良中的應(yīng)用。水稻、玉米和油菜等作物抗旱性遺傳改良的成功實(shí)施，加之應(yīng)激代謝物譜［70］、功能基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)等分子遺傳工具的使用，可望發(fā)掘更多的干旱脅迫響應(yīng)調(diào)控因子，并使其在抗旱性遺傳改良中發(fā)揮重要作用。

基于各種應(yīng)激反應(yīng)通道間存在串?dāng)_效應(yīng)，干旱最終應(yīng)該與其他逆境（高溫、鹽和寒冷）進(jìn)行關(guān)聯(lián)評(píng)估，才能獲得可靠而有意義的結(jié)論。然而，隨著全球環(huán)境日趨炎熱少雨，篩選和培育耐旱作物是適應(yīng)全球生態(tài)環(huán)境的需求［71］。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)耐旱作物的非編碼調(diào)控RNA（包括si RNA和mi RNA）、干旱響應(yīng)的代謝物和滲透保護(hù)劑（磷脂信號(hào)、熱／冷激蛋白的分子伴侶、胚胎發(fā)育晚期富含蛋白、甘氨酸甜菜堿、多胺等）在非生物脅迫響應(yīng)和耐受性中起重要作用，蛋白調(diào)控與RNA調(diào)控互作可在應(yīng)激響應(yīng)中精細(xì)調(diào)控基因的時(shí)空表達(dá)［3，72］，抗旱性信號(hào)網(wǎng)絡(luò)有待深入了解，信號(hào)通道中的信號(hào)元件尚需逐個(gè)摸清，通路間的各種串?dāng)_亟待剖析，以上種種均是當(dāng)前乃至今后相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間面臨的巨大挑戰(zhàn)。

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