生物技术通报
ＢＩＯＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＢＵＬＬＥＴＩＮ
・综述与专论・
２００６年第４期
收稿日期：２００６－０５－２４
作者简介：李楠（１９８２－），女，首都师范大学，硕士研究生，研究方向：植物分子生物学通讯作者：赵琦，教授，博士生导师
大麦ＨＶＡ１基因和ＬＥＡ蛋白与植物抗旱性的研究
李楠１
赵玉锦２赵琦１黄静１张世煌２
（
１
首都师范大学，北京１０００３７；２中国农业科学院作物科学研究所，北京
１０００８１）
摘要：干旱胁迫下，植物体内会积累多种蛋白以保护细胞免受脱水伤害，其中包括Ｌｅａ蛋白。ＬＥＡ蛋白在植物耐
寒、耐盐碱、耐干旱性方面起重要作用。大麦ＨＶＡ１基因编码的蛋白即属于第三组ＬＥＡ蛋白，国内外学者对该基因的结构与功能进行了深入的研究。根据近年研究结果，本文对ＬＥＡ蛋白的结构与功能，大麦ＨＶＡ１基因的表达与调控，大麦ＨＶＡ１基因高同源性序列的克隆以及转基因植物对ＨＶＡ１基因抗旱性功能验证等方面进行综述。
关键词：
干旱胁迫
Ｌｅａ蛋白大麦ＨＶＡ１基因
ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＢａｒｌｅｙＨＶＡ１ＧｅｎｅａｎｄＬｅａＰｒｏｔｅｉｎｗｉｔｈＰｌａｎｔ
豆角饭ＤｒｏｕｇｈｔＴｏｌｅｒａｎｃｅ
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Ａｂｓｔｒａｃｔ：
Ａｓｅｔｏｆｐｒｏｔｅｉｎｓｉｎｔｈｅｐｌａｎｔｓｗｉｌｌｂｅａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄｉｎｏｒｄｅｒｔｏａｖｏｉｄｄｅｈｙｄｒａｔｉｏｎｄｉｓｓｅｒｖｉｃｅｏｆｐｌａｎｔ
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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＤｒｏｕｇｈｔｓｔｒｅｓｓＬｅａｐｒｏｔｅｉｎ
ＢａｒｌｅｙＨＶＡ１ｇｅｎｅ
近年，我国遭遇到５０多年来罕见的干旱，造成水位降低和作物减产或绝产。据统计，有５０００多万亩农作物严重受损。因此，利用植物基因工程辅助选育抗旱作物品系尤为重要。有关研究倍受国内外学者关注。
干旱、盐渍和低温都能引起植物水分亏缺，进而诱导植物体内积累一系列蛋白质保护细胞免受脱水伤害，其中Ｌｅａ蛋白的积累最为普遍。有人将番茄ＬＥＡ２５基因导入酿酒酵母，结果显示抗寒能力
显著提高；菠菜在冷害中容易脱水并诱导产生一种低温蛋白ＣＯＲ８５，属于第２组ＬＥＡ蛋白；正常生
长条件下给植株外加ＡＢＡ也能诱导ＬＥＡ蛋白产生。上述结果表明，Ｌｅａ蛋白积累与植物的耐寒、耐盐碱、耐干旱有密切关系。
大麦ＨＶＡ１是第３组Ｌｅａ蛋白。自１９８８年大麦ＨＶＡ１基因ｃＤＮＡ序列公布［１］以来，国内外众多学者对该基因的结构与功能进行了深入广泛的研究。主要对ＬＥＡ蛋白的结构与功能，大麦ＨＶＡ１基因的表达与调控，大麦ＨＶＡ１基因高同源性序列的克隆以及转基因植物对ＨＶＡ１基因抗旱性功能验证等四方面进行综述，以供相关研究者借鉴。
１ＬＥＡ蛋白的分子生物学研究
生物技术通报ＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｕｌｌｅｔｉｎ２００６年第４期
１．１ＬＥＡ蛋白的功能和分类
ＬＥＡ蛋白是胚胎发生后期种子中大量积累的一系列蛋白质。因此，称为晚期胚胎发生富集蛋白［２］。ＬＥＡ蛋白广泛存在于高等植物中。在植物个体发育的其它阶段，也会因ＡＢＡ或脱水诱导在其它组织中高水平表达［２］。ＬＥＡ蛋白通过以下三种方式保护植物细胞免受干旱胁迫下水势降
低的损伤：（１）脱水保护剂［３］；（２）作为一种调节蛋白参与植物渗透调节，对胚乳和生长组织的渗透胁迫有保护作用［３］；（３）通过与核酸结合而调节细胞内其它基因的表达［４￣７］。
ＬＥＡ蛋白以它普遍存在的氨基酸序列为基础，被分为６组［８］。第１组（Ｄ－１９ｆａｍｉｌｙ）ＬＥＡ蛋白有较多带电荷氨基酸和较强的亲水性。第２组ＬＥＡ蛋白Ｃ端的１５个氨基酸保守序列ＥＥＫＧＩＭＤＫＩＫＥＬＰＧ具有通道蛋白的作用。第３组（Ｄ－７ｆａｍｉｌｙ）ＬＥＡ蛋白有一保守的氨基酸基元：ＴＡＱＡＡＫＥＫＡＧＥ，在蛋白质结构中重复１３次。这个基元形成一个两性的!－螺旋，亲水的部分形成双聚体，外层带电荷的部分在细胞处于缺水状态下中和浓度过高的离子。根据ＬＥＡ蛋白的结构特征，推测第３组ＬＥＡ蛋白在种子成熟，干燥和渗透胁迫条件下可保护细胞免受水势降低的损伤［８］。第４组（Ｄ－１１３ｆａｍｉｌｙ）ＬＥＡ蛋白Ｎ端有保守的!－螺旋，具有保护细胞膜的功能。第５组（Ｄ－２９ｆａｍｉｌｙ）ＬＥＡ蛋白在结构和功能上与第３组ＬＥＡ蛋白相似，有一个１１氨基酸重复序列，具有中和离子的功能。
１．２第３组（Ｄ－７ｆａｍｉｌｙ）ＬＥＡ基因和ＬＥＡ蛋白的结构和功能
第３组（Ｄ－７ｆａｍｉｌｙ）ＬＥＡ蛋白中的保守氨基酸基元ＴＡＱＡＡＫＥＫＡＧＥ，可形成兼性!－螺旋结构，提供疏水区的亲水表面，螺旋的疏水面可形成同型二聚体，同型二聚体随着外部离子浓度增强而改变方向［９］，处在亲水表面的带电基团可螯合细胞脱水过程中浓缩的离子，如Ｎａ＋
和ＰＯ４３－［１０］。此外，该蛋白主要由碱性和亲水性氨基酸组成，无半胱氨酸和色氨酸，这些高电荷氨基酸残基可重新排布细胞内的水分子，结合盐离子，避免干旱胁迫时细胞内高浓度离子的累积引起的损伤，同时也防止组织过度脱水［１１，１２］。
第３组（Ｄ－７ｆａｍｉｌｙ）ＬＥＡ蛋白按基元序列的羧基端有无特定的氨基酸延伸区段分为两种类型，一类是１１个氨基酸组成的重复序列被相似的序列分隔，称为第３组（Ｄ－７ｆａｍｉｌｙ）ＬＥＡ蛋白（Ｉ），包括大麦的ＨＶＡ１、小麦的ＰＭＡ２００５、胡萝卜的ＤＣ３和棉花的Ｄ７。大麦的ＨＶＡ１与小麦的ＰＭＡ２００５在核苷酸水平和氨基酸水平上均有很高的同源性，分别达到９１％和９５％［１３，１４］；另一类是在羧基末端被特定的氨基酸延伸区段所分隔，称为第３组（Ｄ－７ｆａｍｉｌｙ）ＬＥＡ蛋白（ＩＩ）［１５］，包括小麦的ＰＭＡ１９４９、胡萝卜Ｄｃ８和大豆的ｐＧｍＰＭ２等［１４，１６，１７］，小麦ＰＭＡ１９４９的ｃＤＮＡ序列显示，它含有９９１ｂｐ，编码３１７个氨基酸，其蛋白质结构为亲水的!螺旋，包含１１个ｍｅｒｓ串联氨基酸的重复序列，羧基端还存在氨基酸扩展序列［１６］。２大麦ＨＶＡ１基因的研究
大麦ＨＶＡ１基因的表达可能与植物的渗透胁迫抗性呈正相关［１０］。自１９８８年Ｈｏｎｇ等人发表大麦ＨＶＡ１基因ｃＤＮＡ序列的文章［１］以来，国内外众多学者根据大麦ＨＶＡ１基因的ｃＤＮＡ序列克隆出其它作物中与其同源性较强的序列，或者把大麦ＨＶＡ１基因转入其它作物，获得抗旱的转基因植株。
２．１ＨＶＡ１基因与环境胁迫
起初，ＨＶＡ１蛋白是在大麦糊粉层里发现的［６］。在种子发育期间，ＨＶＡ１基因的ｍＲＮＡ在糊粉层及开花２５ｄ的胚中积累，并且一直在干种子的糊粉层中保持较高的水平，但在淀粉质胚乳细胞里未检测到它的存在［１８］。
ＨＶＡ１ｍＲＮＡ的水平在休眠和未休眠的大麦种子干胚里相同，但吸胀后，休眠胚ＨＶＡ１ｍＲＮＡ下降的速度比未休眠的要慢［１８］。对吸胀５ｄ的大麦种子施用ＧＡ３后，打破了种子休眠，导致ＨＶＡ１ｍＲＮＡ的消失［１８］。
在对三日龄的大麦幼苗进行ＡＢＡ处理后发现，幼苗所有器官中，包括根尖、根上部、胚芽鞘和叶，均可大量诱导和表达ＨＶＡ１ｍＲＮＡ及其蛋白。在叶片中，ＨＶＡ１ｍＲＮＡ及其蛋白主要在叶基部诱导表达。但是，对七日龄的幼苗进行ＡＢＡ处理后发现，叶片中的ｍＲＮＡ表达量要比三日龄幼苗的少十分之一［１８］。这些研究显示，ＨＶＡ１基因的表达受发育
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水平的调节［１８］。
ＨＶＡ１ｍＲＮＡ还可以被干旱、ＮａＣｌ、寒冷或热处理诱导表达。干旱处理２４ｈ或冷处理４ｄ后ＨＶＡ１的转录有很大的提高，但热处理４ｈ或１％ＮａＣｌ处理３ｄ后转录水平仅有少量增强［１８］。与ＡＢＡ处理的结果相似，干旱处理三日龄幼苗可诱导ＨＶＡ１在所有组织中表达，但在七日龄幼苗的叶片中，诱导表达的水平却大大降低。由于ＨＶＡ１不能对厌氧处理进行应答，所以ＨＶＡ１不是一种综合压力基因［１８］。
干旱等胁迫环境可以导致内源性ＡＢＡ的积累增加，由于没有实际测量在各种压力处理下内源性ＡＢＡ的浓度变化，所以不能确定ＨＶＡ１表达的各种变化是否能真实的反映对不同压力或ＡＢＡ浓度变化的应答［１８］。
２．２ＨＶＡ１基因的分子生物学研究
Ｈｏｎｇ等人（１９８８）［１］分离和鉴定了由ＡＢＡ诱导的ｃＤＮＡ克隆，ｐＨＶＡ１。用这个ｃＤＮＡ克隆从ＡＢＡ处理的大麦糊粉层中杂交出一条大约１．１ｋｂ的ＲＮＡ条带，它包括一个含有６４２个核苷酸的开放阅读框，推测编码含有２１３个氨基酸残基的多肽。这个多肽含Ｌｙｓ（１３．６％），Ｔｈｒ（１６．４％），Ａｌａ（２２．１％），这三种氨基酸占多肽组成的５２％。在这个多肽中，没有发现Ｃｙｓ，Ｐｈｅ，Ｐｒｏ和Ｔｒｐ。这个多肽还包含９个不完整的１１个氨基酸组成的基元序列，Ｔｈｒ－Ｇｌｕ－Ａｌａ－Ｌｙｓ－Ｇｌｎ－Ｌｙｓ－Ａｌａ－Ａｌａ－Ｇｌｕ－Ｔｈｒ。
Ｓｔｒａｕｂ等人（１９９４）［１４］分离了一个ＨＶＡ１基因的大麦基因组克隆，它包含大约４００ｂｐ的５＇上游序列，一个１０９ｂｐ的内含子和整个的编码序列。
ＨＶＡ１基因的上游启动子区域含有在ＡＢＡ诱导基因中保守的序列元件：三个ｐＡＢＲＥ［１９，２０］（ｐｕｔａ－ｔｉｖｅＡＢＡｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅｅｌｅｍｅｎｔ）序列和Ｃ盒。有人通过诱变和瞬时表达研究了这四个启动子元件的功能。研究发现，Ｃ盒和ｐＡＢＲＥ１（包含一个ＡＣＧＴ核心）突变不会影响ＨＶＡ１基因的转录水平。相反，如果突变另外两个元件ｐＡＢＲＥ２和ｐＡＢＲＥ３，则会引起转录水平下降到野生型启动子的１０％￣２０％。所以认为，高水平ＨＶＡ１基因的表达依赖于ｐＡＢＲＥ２和ｐＡＢＲＥ３。有趣的是，尽管转录水平很低，但突变的启动子依旧可以应答ＡＢＡ的处理。因此推测，ＨＶＡ１基因的ＡＢＡ诱导是受由ｐＡＢＲＥ２和ｐＡＢＲＥ３组成的复合体控制的，它们协同调节ＨＶＡ１基因的表达水平，或许两个元件二者择一，或者有第三个元件均可调节ＡＢＡ的诱导能力［１４］。
这三个ｐＡＢＲＥｓ都有一个ＡＣＧＴ的核心，这个核心在所有的ＡＢＲＥＳ中都是保守的。研究发现，取代ｐＡＢＲＥ１中包括ＡＣＧＴ核心的１０个碱基，对ＨＶＡ１的启动子没有影响。由此看来，启动子区域中单独的ＡＣＧＴ核心在ＡＢＡ应答中不是必须的。｀但其它周围的序列则在ＡＢＡ应答中起一定的作用，它们和Ｇ盒元件（含有ＡＣＧＴ核心）联合作用对发育及环境的诸多应答中能区分出ＡＢＡ的应答［１４］。研究显示，以ＡＣＧＴ为核心的核苷酸序列决定了特异性核苷酸结合
蛋白的亲和力以及结合力度［２１］。可以认为，ＡＣＧＴ核心周围的序列决定了Ｇ盒的特异功能［１４］。
利用大麦－小麦染色体附加系［２２］，已经有人初步将ＨＶＡ１基因定位在大麦的第５条染色体上（Ｂ．ＨｏｎｇａｎｄＴ．Ｄ．Ｈｏ，ｕｎｐｕｂｌｉｓｈｅｄ．）［１４］。
２．３ＨＶＡ１基因高同源性序列的克隆
２．３．１二棱大麦ＨＤＣＳ１基因郭卫东等人［２３］用ＡＢＡ处理二棱大麦（ＨｏｒｄｅｕｍｄｉｓｔｉｃｈｏｎＬｉｎｎ．）幼苗，然后提取茎叶组织的总ＲＮＡ。再以总ＲＮＡ为反应底物，采用根据ＨＶＡ１的ｃＤＮＡ序列［１］合成的一对引物，通过ＲＴ－ＰＣＲ获得了目的片段ＨＤＣＳ１。
将ＨＤＣＳ１和大麦（ＨｏｒｄｅｕｍｖｕｌｇａｒｅＬ．）ＨＶＡ１的核苷酸序列及其所编码的蛋白质氨基酸序列进行同源性分析。结果显示，ＨＤＣＳ１的６６４个核苷酸残基均与ＨＶＡ１相同，只是与ＨＶＡ１相比，ＨＤＣＳ１缺少了Ｃ３３９－Ｃ４３１的３３个核苷酸。ＨＤＣＳ１编码的２０２个氨基酸也均与ＨＶＡ１相同，同样也缺少相应的Ｔｈｒ１２２－Ａｌａ１３２的１１个氨基酸残基，这１１个氨基酸是一个完整的基元序列，可以说ＨＤＣＳ１比ＨＶＡ１仅缺少一个基元序列，其他部分完全相同［２３］。
ＨＤＣＳ１含有８个由１１个氨基酸残基组成的基元序列，也属于第三组ＬＥＡ蛋白［２３］。
在克隆抗旱基因ＨＤＣＳ１的基础上，郭卫东等人将其连接于ｐＢＩ１２１的ＣａＭＶ３５Ｓ启动子和ＮＯＳ终止子之间，构建了ＨＤＣＳ１的植物表达载体ｐＢ－ＨＣ，为植物抗旱基因工程创造了条件［７］。
李楠等：大麦ＨＶＡ１基因和ＬＥＡ蛋白与植物抗旱性的研究２７
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２．３．２草地早熟禾ＨＶＡ１基因部分序列陈雅君等人［２４］提取了干旱胁迫下草地早熟禾叶片中的ＲＮＡ，以反转录的ｃＤＮＡ为模板，采用根据大麦（Ｈｏｒｄｅｕｍｖａｌｇａｒｅ）ＨＶＡ１抗旱基因的ｍＲＮＡ序列（ＡｃｃｅｓｓｉｏｎＮｕｍｂｅｒ：Ｘ７８２０５）设计的引物，进行ＰＣＲ反应，扩增出的片段长度为３２４ｂｐ。
将所获得的序列与Ｇｅｎｅｂａｎｋ（ＡｃｃｅｓｓｉｏｎＮｏ：Ｘ７８２０５）的大麦ＨＶＡ１基因ｃｄｓ进行ＢＬＡＳＴ比较，发现两者的同源性达７９．２７％，表明所克隆的基因序列为草地早熟禾ＨＶＡ１基因部分序列。２．３．３抗旱基因ＨＶＡ１的片段在羊草ＤＮＡ中的新发现从ＧＥＡＮＢＡＮＫ中查找已知的ＨＶＡ１蛋白序列并比较其同源性，再根据ＨＶＡ１基因的保守序列，参考
国内外报道的兼并引物设计原则［２５￣２７］，设计出兼并引物。在羊草的ＤＮＡ基因组中，扩增出了两条目的条带：５００ｂｐ和８００ｂｐ。经测序分析，５００ｂｐ的克隆为羊草ＨＶＡ１基因。该序列含２个外显子和一个内含子，编码１３７个氨基酸多肽，有１２个氨基酸有差异，与大麦的同源性为９１．２４％，它们在结构上的差异仅在于该基因比大麦的ＨＶＡ１缺少１个含有１１个氨基酸残基的基元序列，其它部分完全相同［２８］。
该序列氨基酸的组成中不含有色氨酸和半胱氨酸［２８，２９］。对该序列编码的氨基酸序列的亲水性也进行了预测，发现１３７个氨基酸在亲水性方面呈现一定的周期性，形成几个亲水性高峰，有利于形成兼性的α－螺旋结构，从而达到结合水分子以保护细胞免受脱水伤害，这与前人的研究结果一致［３０］。该多肽序列形成的二级结构可能也与ＬＥＡ蛋白的抗旱功能相关［２８］。
大麦（Ｈ．ｖｕｌｇａｒｅＬ．）与羊草同为禾本科植物，因而具有几乎相同的第３组ＬＥＡ基因［２８］。２．３．４水稻第三组ＬＥＡ基因的克隆根据ＨＶＡ１ｃＤＮＡ序列合成一对引物，以水稻总ＲＮＡ反转录成的ｃＤＮＡ为模板进行ＰＣＲ扩增，得到了７６６ｂｐ的目的片段。该片段包含一个开放读码框，开放读码框中共含６０３个核苷酸，除去终止子３个碱基外，可翻译成２００个氨基酸［２８］。
水稻第三组ＬＥＡ蛋白与大麦的ＨＶＡ１有很强的同源性，但没有羊草和大麦的同源性高［２８］。浪费时间的英语
２．４利用ＨＶＡ１基因获得抗旱转基因植株ＤｅｐｉｎｇＸｕ等人（１９９６）［３１］利用基因枪法将大麦的ＨＶＡＩ基因转入水稻的悬浮细胞系，获得了大量的转基因水稻植株，在水稻Ａｃｔ１强启动子的作用下，该基因在转基因水稻的营养组织中得到高水平的表达。转基因植株与对照均表现正常形态，说明ＨＶＡ１蛋白对水稻植株的生长和发育没有危害作用。第二代转基因水稻显示出对水分缺乏和盐胁迫耐受性的增强。在水份胁迫下，转基因水稻比对照植株有较强的生长优势，尤其是根的生长。在盐胁迫下，转基因植株也比对照植株有更高的生长速率，这种抗性的增强还表现在胁迫损伤症状的延迟发生和去胁迫植株恢复状况的改善。同时还发现，转基因水稻抗胁迫能力与ＨＶＡ１蛋白积累的水平呈正相关。
Ｓｉｖａｍａｎｉ等人（２０００）［３２］将ＨＶＡ１基因的ｃＤＮＡ导入到春小麦（ＴｒｉｔｉｃｕｍａｅｓｔｉｖｕｍＬ．）ｃｖ．Ｈｉ－Ｌｉｎｅ中，获得了在缺水条件下生物量和水分利用效率俱佳的转基因小麦。该基因在玉米ｕｂｉ１启动子的作用下，在转基因小麦的叶和根中大量表达，并遗传给后代。
王健萱（２０００）［３３］用基因枪将含有ＨＶＡ１的质粒ｐＢＹ５２０转化玉米（ＺｅａｍａｙｓＬ．）愈伤组织。经两年的遗传转化，得到玉米植株２０株（Ｔ０代），自交后，有１１株收获种子；对Ｔ１代的四个家系分别自交授粉，得到Ｔ２代种子。通过以ｂａｒ基因为探针的杂交结果推测，Ｔ０代各基因型转化再生植株和Ｚ３ＸＨＢ的Ｔ１代两个家系中，外源ＨＶＡ１基因已经整合到
玉米基因组中，并稳定遗传至后代。结果表明，Ｔ１代家系的叶片保水力、叶片相对电导率均优于对照；表明通过外源ＨＶＡ１基因的转化，可以提高玉米植株的抗旱性。
冀俊丽等人（２００２）［３４］通过负压花粉管法，利用携带单子叶植物启动子及ＨＶＡ１基因的质粒载体转化小麦，对Ｔ１代幼苗早期形态进行观察时发现，转化植株长势远好于对照植株，表现为叶片大、分蘖早，但后期与未转化植株形态差别不大。冀俊丽［３５］还将ＨＶＡ１基因构建到含双子叶植物启动子的双元载体中，并转化农杆菌，再以转化的农杆菌侵染双子叶植物杨树的愈伤组织以期获得耐盐性强
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口水战
的转化子。通过ＰＣＲ检测，证明ＨＶＡ１基因已转入双元载体及农杆菌。
王俊丽等（２００３）人［３６］用基因枪法将ＨＶＡ１基因导入草莓（ＦｒａｇａｒｉａａｎａｎａｓｓａＤｕｃｈ．）‘Ｄａｒｓｌｅｃｔ’花药诱导的愈伤组织中，经过除草剂ＰＰＴ的４次筛选培养，获得了抗性愈伤组织及再生植株。用地高辛标记的探针进行Ｓｏｕｔｈｅｒｎ杂交分析，检测到了杂交带，表明ＨＶＡ１基因整合到草莓染色体基因组中；但外源基因能否转录和表达，尚需进一步
的分子生物学检测和胁迫处理加以印证。如果ＨＶＡ１基因导入草莓，并获得转基因草莓植株，不但能提高草莓的抗旱耐盐碱能力，而且能为草莓抗旱耐盐新品种的培育开辟一条新途径。
陈火英等（２００４）［３７］利用自花授粉形成的花粉管通道分别将番茄耐盐野生近缘种的总ＤＮＡ及含ＨＶＡ１基因的ｐＢＹ５２０质粒ＤＮＡ导入栽培番茄‘鲜丰’及‘矮黄’，获得了较为广泛的变异，经过对后代的选择培育获得了一批农艺性状优良的耐盐新品种。
刘祥久等（２００５）［３８］用开苞导入法将抗旱耐盐基因ＨＶＡ１和碱蓬、芦苇的ＤＮＡ导入到稳定的玉米自交系中，通过对其后代进行抗旱鉴定，发现各自交系的抗旱性能都有所提高。
国外也有人将ＨＶＡ１基因的ｃＤＮＡ导入到燕麦中，从而获得了耐旱、耐盐的转基因燕麦［３９］。
３结语
干旱胁迫是目前制约农业生产的全球性问题，全球约有４３％的耕地为干旱、半干旱地区。干旱胁迫严重影响植物的生长发育，直接造成了农作物减产，并使生态环境日益恶化。在我国，仅２００１年华北、西北和东北地区的４６６．７万平方公里的水稻种植面积就因缺水减少了５３．３万平方公里。因此，提高作物的抗旱能力已成为我国农业发展急待解决的关键问题之一。
石蜡密度
利用转基因技术获得抗旱转基因植株，能够改善植物对环境不利因素的耐受性，使其可以在干旱的环境下良好地生长。随着近些年的研究进展相继克隆出一些重要的抗旱基因，迄今，已有数十种植物被转化，获得了不同程度的抗旱转基因植株［４０］。
同时，利用已知基因序列的信息，克隆出在其它作物中与其同源性较高的序列，将有利于获得新的更强的抗旱基因。例如，羊草的抗旱、耐盐碱程度优于大麦，目前已经在羊草中克隆出了与ＨＶＡ１同源性较高的片段，它可能具有比ＨＶＡ１蛋白更强的抗旱能力。通过这些研究，可以壮大抗旱基因的库存，为抗旱基因工程的研究提供有力的平台。
随着植物抗旱分子机制的研究和生物技术的日臻完善，必将为获得高效的抗旱植株、解决干旱胁迫等问题迎来曙光［４１］。
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２０ＭｕｎｄｙＪ，Ｙａｍａｇｕｃｈｉ－ＳｈｉｎｏｚａｋｉＫ，ＣｈｕａＮＨ．ＰｒｏｃＮａｔｌＡｃａｄＳｃｉＵＳＡ，１９９０，８７：１４０６￣１４１０．
２１ＷｉｌｌｉａｍｓＭＥ，ＦｏｓｔｅｒＲ，ＣｈｕａＮＨ．ＰｌａｎｔＣｅｌｌ，１９９２，４：４８５￣４９６．
２２ＩｓｌａｍＡＫＭＲ，ＳｈｅｐｈｅｒｄＫＷ，Ｓｐａｒｒｏｗ．Ｈｅｒｅｄｉｔｙ，１９８１，４６：１６１￣１７４．２３郭卫东，饶景萍，李嘉瑞，郑学勤．西北农业大学学报，２０００，２８（２）：８￣１２．
２４陈雅君，王洪宝，冯淑华，李炜．东北农业大学学报，２００５，３６（２）：１６６￣１６９．（下转第３４页）
李楠等：大麦ＨＶＡ１基因和ＬＥＡ蛋白与植物抗旱性的研究２９
