水稻耐鹽相關(guān)基因的克隆及轉(zhuǎn)化研究進(jìn)展解讀

1、0 引言水稻（Oryza sativa L.源于淡水沼澤植物，因此對(duì)鹽較為敏感。水稻作為 中國(guó)第一大糧食作物，現(xiàn)正面臨可耕種面積逐漸縮小的尷尬。一些因素導(dǎo)致的土壤 鹽堿化也是導(dǎo)致水稻耕種面積縮小的原因之一。在亞洲，2150hm 2 水稻受到鹽脅迫的危害，而且這種情況仍在不斷加劇。因此，研究、培育耐鹽水稻品種，提高土 地利用率，從而擴(kuò)大水稻種植面積，提高水稻產(chǎn)量已刻不容緩。目前，國(guó)內(nèi)外已克 隆了一些耐鹽相關(guān)基因，并轉(zhuǎn)化水稻，獲得了耐鹽性較高的轉(zhuǎn)基因水稻。此文就轉(zhuǎn) 耐鹽基因水稻及耐鹽相關(guān)新基因克隆的研究現(xiàn)狀做簡(jiǎn)要綜述。1 耐鹽轉(zhuǎn)基因水稻研究基因工程技術(shù)的誕生使得水稻育種變得容易，通過(guò)將耐鹽基因轉(zhuǎn)化

2、到鹽敏水稻 品種中提高了鹽敏水稻對(duì)鹽的耐受能力。1.1 滲透相關(guān)基因植物在鹽脅迫下，細(xì)胞會(huì)代償性地增加一些相容性物質(zhì)，降低細(xì)胞的滲透勢(shì)， 保護(hù)酶和細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，清除氧自由基1。這些物質(zhì)包括：脯氨酸、甜菜堿、果 糖、蔗糖、多胺等。它們具有較強(qiáng)的親水力，可以代替蛋白質(zhì)、蛋白復(fù)合物或膜表 面的水1?；痦?xiàng)目：福建農(nóng)林大學(xué)校青年教師基金（06B03。第一作者簡(jiǎn)介：陳煜，女，1977 年出生，四川瀘州人，講師，碩士，主要從 事植物分子生物學(xué)研究。通信地址：350002 福建福州金山福建農(nóng)林大學(xué)生命科學(xué) 學(xué)院，Tel E-mail : 。通訊作者：柯玉琴，女，1954 年出生

3、，福建莆田人，教授，大普，主要從事 植物逆境生理生化研究。通信地址：350002 福建福州金山福建農(nóng)林大學(xué)生命科學(xué) 學(xué)院，Tel E-mail : yuqin_。收稿日期：2010-01-06,修回日期：2010-02-27。水稻耐鹽相關(guān)基因的克隆及轉(zhuǎn)化研究進(jìn)展陳煜，楊燕凌，謝小芳，柯玉琴（福建農(nóng)林大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，福州 350002）摘要：鹽分是影響水稻生長(zhǎng)發(fā)育的重要環(huán)境因素之一。伴隨工業(yè)化進(jìn)程及淡水 資源的匱乏而出現(xiàn)的土壤鹽堿化是當(dāng)今水稻育種需要突破的一個(gè)難點(diǎn)。在此背景 下，克隆耐鹽基因和培育耐鹽轉(zhuǎn)基因水稻成為水稻育種的新的技術(shù)手段。作者在耐 鹽轉(zhuǎn)基因水稻研

4、究、耐鹽相關(guān)新基因的克隆兩個(gè)方面進(jìn)行了綜述，以期能使水稻育 種科技人員對(duì)該領(lǐng)域有較為全面的了解，同時(shí)能為他們的科研工作提供一些借鑒。 最后，對(duì)鹽脅迫下轉(zhuǎn)基因水稻的前景以及存在的問(wèn)題進(jìn)行了展望和討論。關(guān)鍵詞：水稻；耐鹽基因；基因克??；轉(zhuǎn)基因水稻；研究進(jìn)展中圖分類(lèi)號(hào)：S511 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 論文編號(hào)：2009-0053Research Progress on Clo ning and Tran slati on of the Salt Resista nee Genes inRiceChe n Yu, Yang Yan li ng, Xie Xiaofa ng, Ke Yuqi n （Colle

5、ge of Life Scie nee, Fujia nAgriculture and Forestry University , Fuzhou 350002 Abstract :Salinity is one of the factorswhich affect the growth and developme nt of rice. At prese nt,Soilsalinization, which followed with the industrialization progress and the lack of freshwater resource, became one d

6、ifficult point in the ricebreed ing.In such situati on, cloning genes of sali nity resista nee and rais ingtran sge nic riceof sali nity resista nee are the newmethodsforrice breed ing. Tran sge nic rice with sali nityresista nee and new genes cloned rece ntly were reviewed as to support totallycomp

7、rehe nsion and advice forresearchers. At last, prosperity of transgenic rice with salt resistance was predicted andthe problems exist init were discussed. Key words :rice (Oryza sativa L.; salt resistance genes; gene clone;tran sge nic rice; research progress中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào) 2010,26(11:23-27Chin ese Agricultu

8、ral Scie nceBulletin中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào) http:/1.1.1 脯氨酸脯氨酸是水溶性最大的氨基酸，分布最廣的滲透調(diào)節(jié)劑。它不僅 作為滲透調(diào)節(jié)劑降低細(xì)胞質(zhì)的水勢(shì)，維持胞質(zhì)的水分狀況，還是一種保護(hù)劑，使胞 內(nèi)大分子物質(zhì)免受鹽離子的毒害2。而且還參與氮代謝和能量代謝3。P5CS（2-氫 吡咯-5-羧酸合成酶基因是一個(gè)雙功能基因，編碼Y谷氨酰激酶（-GK 和谷氨酸-5-半醛脫氫酶（GSA 兩種酶，催化從谷氨酸合成脯氨酸的最初兩步反應(yīng)。Anoop 等4成功地把 P5CS 基因轉(zhuǎn)入水稻中，并發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因水稻植株表現(xiàn)為較好的根生長(zhǎng)和較 高的生物量。1.1.2 甜菜堿甜菜堿（GB 是生物界廣泛存在

9、的細(xì)胞相容性物質(zhì)，作為細(xì)胞的滲透調(diào)節(jié)劑，發(fā)揮平衡液泡中水勢(shì)的功能，并對(duì)細(xì)胞內(nèi)大分子物質(zhì)起保護(hù)作 用，從而維持細(xì)胞正常的生理功能。鹽脅迫下，水稻細(xì)胞中會(huì)大量積累GB，以維持細(xì)胞內(nèi)外的滲透平衡，其積累水平與植物抗脅迫能力成正比。其合成途徑是由膽 堿經(jīng)由甜菜堿醛生成甜菜堿，需要膽堿單氧化酶（CMO 和甜菜堿醛脫氫酶（BADH催化。Shirasawa 6 用農(nóng)桿菌將菠菜（Spinacia oleracea 的 CMO 轉(zhuǎn)化水稻，結(jié)果 發(fā)現(xiàn)：轉(zhuǎn)基因水稻 GB 含量增加，而且提高了對(duì)鹽脅迫、溫度脅迫的耐受性。Su等7制備了幾種產(chǎn) GB 的轉(zhuǎn)基因水稻。在這些轉(zhuǎn)基因水稻中，分別使用了ABA-誘導(dǎo)的啟動(dòng)子（SI

10、P 和泛素蛋白（UBI 基因啟動(dòng)子，使膽堿氧化酶基因（COX 與葉綠體打 靶序列（TP 融合表達(dá)。發(fā)現(xiàn)應(yīng)用 SIP 的種系的 GB 水平（2.60 卩 mol/gDW 不如 UBI 種 系的高（3.12 卩 mol/gDW/因此，應(yīng)用 ABA-誘導(dǎo)啟動(dòng)子在 GB 的初始生產(chǎn)方面并不 合適。但是，SIP 種系在鹽生長(zhǎng)環(huán)境中提高了 GB 的積累達(dá) 89%,然而 UBI 種系只 有 44%。盡管 GB 濃度較低，但在統(tǒng)計(jì)學(xué)上發(fā)現(xiàn)，SIP 種系比 UBI 種系能夠產(chǎn)生更 強(qiáng)的脅迫耐受水平，暗示在 SIP種系中發(fā)現(xiàn)的脅迫保護(hù)不能完全用所增加的GB 含量來(lái)解釋。 而甜菜堿醛脫氫酶 （BADH 對(duì)植物細(xì)胞中

11、甜菜堿的合成和積累有直接的 作用。 1990年 Weretilnyk 等8從菠菜中首次克隆了 BADH 的 cDNA。郭巖等9應(yīng) 用基因槍法將含鹽生植物山菠菜 （Atriplex horte nsis BADH 基因的植物雙元表達(dá)載體 導(dǎo)入粳稻中花 8 號(hào)中，得到的轉(zhuǎn) BADH 基因水稻植株具有較高的耐鹽性。1.1.3 糖 醇糖醇作為相容性溶質(zhì)在滲透調(diào)節(jié)和滲透保護(hù)中起重要作用。王慧中等10通過(guò)農(nóng)桿菌介導(dǎo)法將 1-磷酸甘露醇脫氫酶（mtlD 基因，6-磷酸山梨醇脫氫酶（gutD 基因同 時(shí)整合進(jìn)水稻基因組并且在轉(zhuǎn)基因水稻中得到表達(dá)，氣相色譜分析證明轉(zhuǎn)基因水稻 合成并積累了甘露醇和山梨醇。與未轉(zhuǎn)基

12、因?qū)φ障啾?，轉(zhuǎn)基因植株耐鹽性明顯提1.2 功能蛋白相關(guān)基因LEA 基因是在種子成熟和發(fā)育階段表達(dá)的基因，稱(chēng)為晚期胚胎發(fā)生豐富蛋白基因，在種子發(fā)育過(guò)程中的胚胎晚期引起 LEA 蛋白的高度富集。在植物受到鹽脅迫后造成脫水的營(yíng)養(yǎng)組織中也有所表達(dá)。LEA 基因表達(dá)與植物的環(huán)境脅迫成正相關(guān)。在脅迫條件下，LEA 蛋白對(duì)植物細(xì)胞起保護(hù)作用。在 ABA 和鹽誘導(dǎo)下，LEA 蛋白在耐鹽的水稻根 部有積累而在鹽敏感品種中沒(méi)有積累11。Xu 等人12將大麥的 LEA-2 基因HV A1 轉(zhuǎn)入水稻，轉(zhuǎn)基因水稻獲得高耐鹽性。鈣依賴(lài)/鈣調(diào)素不依賴(lài)的蛋白激酶（0SCDPK7 是一種依賴(lài)于 Ca 2+的參與寒冷與 鹽脅迫的

13、正向調(diào)節(jié)因子。已有資料報(bào)道 OSCDPK7 在根的中柱和花冠維管束中大量 表達(dá)，同時(shí)，該基因也在花冠維管束鞘以及根的厚壁組織中表達(dá)。Saijo 等13制備了過(guò)量表達(dá) OSCDPK7 基因的轉(zhuǎn)化體，轉(zhuǎn)化體中加入了花椰菜病毒 35S 啟動(dòng)子，證 實(shí)了上述結(jié)果。OsbZIP23 是水稻亮氨酸拉鏈轉(zhuǎn)錄因子家族成員之一，為研究其功能和細(xì)胞內(nèi) 的定位，Xia ng 等14將其轉(zhuǎn)化酵母細(xì)胞，發(fā)現(xiàn) OsbZIP23 作為轉(zhuǎn)錄激活因子而發(fā)揮 功能。用OsbZIP23-綠色熒光蛋白在洋蔥 （Allium cepa細(xì)胞中的瞬時(shí)表達(dá)確定了該 蛋白在核內(nèi)的定位。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)，表達(dá) OsbZIP23 的轉(zhuǎn)基因水稻表現(xiàn)出對(duì)干

14、旱、高 鹽很強(qiáng)的耐受性以及對(duì) ABA的敏感性。而且，該基因的無(wú)效突變體對(duì)高濃度的 ABA、高鹽和干旱脅迫表現(xiàn)出明顯的敏感性降低及耐受性降低，該表型可通過(guò)將 OsbZIP23 轉(zhuǎn)導(dǎo)該突變體而得到彌補(bǔ)，暗示其在脅迫耐受的遺傳改良方面具有潛在 的應(yīng)用價(jià)值。質(zhì)外體蛋白在水稻鹽脅迫中也扮演了重要角色。Zha ng 等15用200mmol/L 的 NaCI 對(duì) 10 日齡的水稻進(jìn)行處理，然后用二維蛋白質(zhì)電泳對(duì)抽提的質(zhì) 外體進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)其中一個(gè)質(zhì)外體蛋白具有富含半胱氨酸功能域（DUF26 的胞外結(jié)構(gòu)域一一 OsRMC。該蛋白在鹽脅迫的初期對(duì)鹽脅迫的應(yīng)答提高非常明顯。應(yīng)用 RNAi 技術(shù)，確定了其在轉(zhuǎn)基因

15、水稻鹽脅迫應(yīng)答中的功能。結(jié)果表明，與非轉(zhuǎn)基因 水稻相比，在轉(zhuǎn)基因水稻中下調(diào) OsRMC 的表達(dá)水平能夠使種子發(fā)芽緩慢、生長(zhǎng)抑制情況得到緩解，同時(shí)提高了水稻對(duì) NaCl 鹽脅迫的耐受性。1.3Na +/H+反向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因Fukada 16 等首次從單子葉植物水稻中克隆得到了水稻液泡膜 Na +/H+逆向運(yùn)輸?shù)鞍谆?OsNHXI。為確定 OsNHXI 的產(chǎn)物在細(xì)胞內(nèi)的定位，F(xiàn)ukuda 等17利用 OsNHXI 產(chǎn)物的特異 性抗體對(duì)其具體定位進(jìn)行了分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)OsNHXI 的表達(dá)產(chǎn)物定位于液泡膜，結(jié)果暗示了 OsNHXI 基因編碼液泡（Na+、K +/H+反向轉(zhuǎn)運(yùn)體。高濃度的 NaCI 和

16、KCI 處理都可以提高 OsNHX1 在水稻根和地上部的 OsNHX1 的轉(zhuǎn)錄，OsNHX1 受 鹽和甘露醇處理誘導(dǎo)表達(dá)，過(guò)量表達(dá) OsNHX1 可以提高水稻的耐鹽性17。Ohta 18利用耐鹽植物野濱藜（Atriplex fera 的液泡膜逆向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白 AgNHX1 過(guò)量表達(dá)， 提高轉(zhuǎn)基因水稻的耐鹽性。液泡膜上的 OsNHX1 在將 Na +以及積累于細(xì)胞質(zhì)中的 K+運(yùn)送到液泡的區(qū)室化過(guò)程中扮演了重要的角色，說(shuō)明反向轉(zhuǎn)運(yùn)體的數(shù)量是決定 水稻鹽脅迫的重要因素。Kader 等19研究發(fā)現(xiàn) OsHKT2（K+/Na+共轉(zhuǎn)運(yùn)體 和 OsVHA（鹽脅迫下液泡 Na +/H+反向轉(zhuǎn)運(yùn)體的激發(fā)器的誘導(dǎo)多數(shù)

17、發(fā)生于韌皮部、韌 皮部到葉肉細(xì)胞的過(guò)渡部分和葉片的葉肉細(xì)胞。邱生平等20通過(guò) RT-PCR 技術(shù)從水稻幼苗組織中克隆了一個(gè)新的 Na +/H +逆向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因 OsNHX2，結(jié)果表 明，水稻 2個(gè)液泡膜 Na +/H+逆向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因 OsNHX2、OsNHX1 在鹽敏感程度 不同的水稻品種中表達(dá)有所不同，液泡膜Na +/H+逆向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控可能是決定水稻耐鹽能力的一個(gè)重要因素。1.4 其他基因 Katsuhara 21將大麥的 HvPIP2;1基因轉(zhuǎn)入水稻，得到轉(zhuǎn)基因水稻。HvPIP2;1 的過(guò)量表達(dá)提高了水稻根的 保水性達(dá) 140%，莖桿到根的達(dá)到 150%。使得生長(zhǎng)在 100

18、mmol/LNaCI 鹽脅迫下的 轉(zhuǎn)基因水稻，生長(zhǎng)速度大于非轉(zhuǎn)基因植株。Hu 22通過(guò)研究展示了脅迫應(yīng)答基因SNAC1 的過(guò)量表達(dá)明顯提高了轉(zhuǎn)基因水稻對(duì)干旱的耐受性（比對(duì)照組的發(fā)芽率高22%34%，這些水稻是生長(zhǎng)于大田、處于極度干旱脅迫的條件下，且處于發(fā)育階 段，沒(méi)有表型變化和產(chǎn)量上的損失。轉(zhuǎn)基因水稻在幼苗期表現(xiàn)出對(duì)干旱和鹽的耐受 性的明顯提高。SNAC1 主要在保衛(wèi)細(xì)胞中通過(guò)干旱誘導(dǎo)表達(dá)出來(lái)，編碼具有轉(zhuǎn)錄 激活活性的 NAM，ATAT和 CUC（NAC 轉(zhuǎn)錄因子。DNA 芯片分析顯示，在過(guò)量表達(dá) SNAC1 的水稻中，大量脅迫相關(guān)基因表現(xiàn)出上調(diào)。數(shù)據(jù)暗示SNAC1 在通過(guò)水稻對(duì)干旱和鹽的耐受

19、方面具有良好的應(yīng)用前景。2 耐鹽相關(guān)新基因的克隆建立鹽脅迫下水稻的 cDNA 文庫(kù)是篩選鹽脅迫相關(guān)基因的最佳方法。Qian 等23構(gòu)建了鹽脅迫下和沒(méi)有鹽脅迫的水稻 cDNA 文庫(kù)， 通過(guò)差異篩選得到 3 個(gè)鹽脅迫應(yīng)答克 隆， Ts1、 Ts2、Ts3 這 3 個(gè)克隆分別定位于 1、3、7 號(hào)染色體上。Northern blotting 分析顯示在鹽脅迫 3h 內(nèi)Ts1 和 Ts2 轉(zhuǎn)錄水平提高，并在 24h 內(nèi)保持高水平，然而 Ts3 的轉(zhuǎn)錄水平在 3h 內(nèi)達(dá)到高峰。Rabba ni 24等利用干旱、寒冷、高鹽處理的水稻植株 cDNA 文庫(kù)，建立了cDNA 微陣列，微陣列中包含了 1700 種

20、 cDNA。最終他們鑒定了 73 個(gè)脅迫誘導(dǎo)基 因，其中包括了 58 個(gè)新的未見(jiàn)報(bào)道的基因。其中，第 36、62、57 和 43 號(hào)基因分別是由寒冷、干旱、高鹽和 ABA 誘導(dǎo)表達(dá)的。發(fā)現(xiàn)， 脅迫應(yīng)答基因的表達(dá)有很強(qiáng)的相關(guān)性，而且發(fā)現(xiàn)了對(duì)上述4 種處理而應(yīng)答的 15 個(gè)基因。分析發(fā)現(xiàn)，在因干旱、ABA 和高鹽脅迫而產(chǎn)生的信號(hào)路徑之間有很強(qiáng)的相 關(guān)性，該相關(guān)性比因寒冷、ABA 脅迫或寒冷與高鹽脅迫所引起的信號(hào)相關(guān)性強(qiáng)。 同時(shí)轉(zhuǎn)錄組分析顯示，水稻中存在與擬南芥中不同源的脅迫誘導(dǎo)基因。李子銀等25利用差異顯示 PCR（RT-PCR 技術(shù)從水稻中克隆了 2 個(gè)受鹽脅迫誘 導(dǎo)和 1 個(gè)受鹽脅迫抑制的 c

21、DNA 片段，分別代表了 S-腺苷蛋氨酸脫羧酶（SAMDC 基因、水稻翻譯延伸因子 1A 蛋白（eEF1A 基因家族中的新成員（稱(chēng)為 REF1A 以及一 個(gè)功能未知的新基因（命名為 SRG1。進(jìn)一步利用 RT-PCR 技術(shù)克隆了 SAMDC 基 因的全長(zhǎng) cDNA 序列（SAMDC1，發(fā)現(xiàn)該基因序列與其他植物及酵母、人類(lèi)的 SAMDC 基因均有一定的同源性。Northern 雜交結(jié)果顯示，SAMDC1 和 REF1A 基因的轉(zhuǎn)錄均 明顯受鹽脅迫誘導(dǎo)，而 SRG1 基因的轉(zhuǎn)錄在鹽脅迫 6h 后即受到抑制。Southern 雜 交分析表明SAMDC1 和 SRG1 基因在水稻基因組中均以單拷貝存在

22、，而REF1A 基因則檢測(cè)到多個(gè)拷貝。利用 ZYQ8/JX17 組合構(gòu)建的 DH 群體和 RFLP 圖譜將 REF1A , SAMDC1 和SRG1 基因分別定位在水稻第 3,第 4 和第 6 染色體上。Lin 等26通過(guò)用高度耐鹽水稻品種與感鹽品種構(gòu)建的群體和分子標(biāo)記進(jìn)行耐 鹽 QTL的定位分析， 共定位得到 11 個(gè)控制水稻耐鹽性狀的 QTL。 發(fā)現(xiàn)其中有 2 個(gè)是遺傳效果較大的主效 QTL，一個(gè)是位于第 1 號(hào)染色體、控制鹽脅迫下 K +含 量的 SKC1,它通過(guò)增加 K +（營(yíng)養(yǎng)元素 含量而有助于增加耐鹽性；另一個(gè)是位于 第 7 染色體、控制 Na +含量的 SNC7,它通過(guò)降低 Na

23、 +含量而有助于增加耐鹽 性。Ren 等27成功克隆了與水稻耐鹽相關(guān)的數(shù)量性狀基因 SKC1，并闡明了該基 因的生物學(xué)功能和作用機(jī)理。發(fā)現(xiàn) SKC1 編碼的蛋白是鈉離子的特異性轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白而 不直接運(yùn)輸鉀離子，鉀離子含量的變化是由于鈉離子競(jìng)爭(zhēng)引起的；該蛋白定位于陳 煜等：水稻耐鹽相關(guān)基因的克隆及轉(zhuǎn)化研究進(jìn)展25中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào) http:/細(xì)胞膜上，在耐鹽水稻品種中其功能活性明顯強(qiáng)于感鹽品種。這對(duì)水稻耐鹽遺 傳育種研究有重要的學(xué)術(shù)意義和一定的應(yīng)用前景。HAL3 是前人在篩選酵母耐鹽基因的過(guò)程中分離克隆的抗逆相關(guān)基因，研究發(fā)現(xiàn)其編碼一種促進(jìn)細(xì)胞分裂以及提高 耐鹽性的核黃素蛋白，其過(guò)量表達(dá)不僅可以提高植物

24、的耐鹽性，還可以加速植物的 生長(zhǎng)。Sun 等28對(duì)水稻中 HAL3 同源基因 OsHAL3 開(kāi)展了功能和作用機(jī)理研究發(fā) 現(xiàn)，這一基因介導(dǎo)了一個(gè)與普通光受體模式不同的光控發(fā)育機(jī)制。這是第一次發(fā)現(xiàn) HAL3 扮演細(xì)胞分裂信號(hào)傳導(dǎo)的角色。Hua ng 等29通過(guò)圖位克隆方法分離克隆了 控制抗逆性狀的基因 DST，該基因編碼一個(gè)只含有一個(gè) C2H2 類(lèi)型鋅指結(jié)構(gòu)域的 蛋白。過(guò)氧化氫是一種重要的誘導(dǎo)氣孔關(guān)閉的信號(hào)分子。DST 作為抗逆性的負(fù)調(diào)控因子，當(dāng)其功能缺失 時(shí)可直接下調(diào)過(guò)氧化氫代謝相關(guān)基因（如過(guò)氧化物酶基因的表達(dá)，使清除過(guò)氧化氫 的能力下降，從而增加過(guò)氧化氫在保衛(wèi)細(xì)胞中的累積，促使葉片氣孔關(guān)閉，減

25、少水 分蒸發(fā)，最終提高水稻的抗旱耐鹽能力。3 問(wèn)題與展望水稻基因組測(cè)序的完成是水 稻研究的一個(gè)里程碑，使人類(lèi)在基因組水平上對(duì)水稻有了更深入地了解，使得一些 傳統(tǒng)的學(xué)說(shuō)、假說(shuō)受到挑戰(zhàn)，但這并不意味這所有問(wèn)題能夠迎刃而解。植物的耐鹽 機(jī)理較復(fù)雜，從植株水平到細(xì)胞水平、分子水平，涉及信號(hào)傳遞、基因調(diào)控、蛋白 質(zhì)翻譯與表達(dá)等一系列復(fù)雜的體系。至今尚未能完全弄清楚。國(guó)內(nèi)外學(xué)者從不同的 角度去研究、分析與水稻鹽脅迫有關(guān)的機(jī)理，已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步。近年來(lái)進(jìn)行 了植物耐鹽脅迫功能基因組的研究，即利用鹽脅迫特異性的表達(dá)序列標(biāo)簽（EST 和cDNA 微陣列（或基因芯片 技術(shù)篩選脅迫相關(guān)基因，然后在擬南芥中超量表

26、達(dá)或通 過(guò)基因敲除等技術(shù)對(duì)初步篩選的基因進(jìn)行功能研究，再利用酵母雙雜交等技術(shù)對(duì)基 因間相互關(guān)系及基因產(chǎn)物間的相互作用做進(jìn)一步研究5。水稻耐鹽性狀是數(shù)量性狀，不僅僅是某個(gè)基因在單獨(dú)發(fā)揮作用，可能是幾個(gè)基因或更多基因起作用的結(jié) 果。因此，采用復(fù)合基因策略有利于獲取高度耐鹽轉(zhuǎn)基因植株。郭龍彪等30采用雙價(jià)基因共轉(zhuǎn)化和雜交選育的方法聚合了25 價(jià)的耐鹽基因，得到了不同耐鹽能力的轉(zhuǎn)基因植株。王慧中等10通過(guò)農(nóng)桿菌介導(dǎo)法將 mtlD、gutD 基因同時(shí)整合進(jìn)水 稻基因組并且在轉(zhuǎn)基因水稻中得到表達(dá)，與未轉(zhuǎn)基因?qū)φ障啾?，轉(zhuǎn)基因植株耐鹽性 明顯提高。盡管轉(zhuǎn)基因水稻的安全性仍頗具爭(zhēng)議，但是轉(zhuǎn)基因水稻將會(huì)在未來(lái)發(fā)揮

27、其巨大 作用。華中農(nóng)大作物遺傳改良國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的 2 個(gè)轉(zhuǎn)基因水稻品種 華恢 1 號(hào)”和“B 汕優(yōu) 63”，已獲得農(nóng)業(yè)部下發(fā)的轉(zhuǎn)基因水稻生產(chǎn)應(yīng)用安全證書(shū)。安全證書(shū)的有效期為 2009 年 8 月 17 日一2014 年 8 月 17 日，種植區(qū)域限定在湖北省31。這意味著未來(lái) 34 年間轉(zhuǎn)基因水稻將進(jìn)入商業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用，在未來(lái)加強(qiáng)轉(zhuǎn)基因的基礎(chǔ)研究工作、轉(zhuǎn)基因技術(shù)與常規(guī)育種技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，轉(zhuǎn)基因水稻的商業(yè)化生產(chǎn)。將來(lái)，一定能 克服并解決因土壤鹽堿化而帶來(lái)的水稻種植問(wèn)題甚至整個(gè)世界的糧食問(wèn)題，為人類(lèi)造福。參考文獻(xiàn)1 Bohnert H, Shen J. Transformation and c

28、ompatible solutes J.Sci Horticul, 1998,78(1-4:237-260.2 許祥明，葉和春,李國(guó)鳳.脯氨酸代謝與植物抗?jié)B透脅迫的研究進(jìn)展J.植物學(xué)通報(bào),2000,17(6:536-542.3Kishor KPB, San gam S, Amrutha RN, et al.Regulati on of proli nebiosynthesis, degradation, uptake and transport in higher plants:Its implications in pla ntgrowth and abiotic stress tolera

29、 nceJ.Curre ntScie nee, 2005, 88(3:424-438.4 A noop N, Gupta AK. Tran sge nic in dica rice CV IR-50over express ing vig na aeonitifolia-pyrroli ne-5-carboxylatelate syn thetasecDNA shows tolera nee to high saltJ.Jpla nt Biochem and Biotech,2003, 12(2:109-116.5 胡忠,曹軍,莊東紅.耐鹽性植物轉(zhuǎn)基因工程的研究進(jìn)展J.熱帶亞熱帶植物學(xué)報(bào),20

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31、tress-i nducible product ion ofcholi ne oxidase in tran sge nic rice as a strategy for produci ng the stress-protecta nt glyci nebetai neJ .J Exp Bot, 2006, 57(5:1129-1135.8 Wetil nyk EA, Han son AD. Molecular clo ning of a pla ntbeta in e-aldehyde dehydroge nase, an en zyme implicated inadaptation

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39、運(yùn)蛋白基因的克隆及表達(dá)特征J中國(guó) 水稻科學(xué),2006,20(2:119-124. 21Katsuhara M, Koshio K,Shibasaka M, et al. Over- expressi on of a barley aquapori n in creased the shoot/rootratioand raised saltsen sitivity in tran sge nic rice pla nts J.Pla nt Cell Physiol, 2003, 44(12:1378-1383.22 Hu H, Dai M, Yao J, et al. Over expressi ng a NAM, ATAF and CUC(NACtra nscriptio n factor enhan ces drought resista nce and salttolerance in riceJ.Proc Natl Ac