周元成 董双全

(山西省农业科学院小麦研究所，山西 临汾 041000)

干旱胁迫是作物生产的主要非生物逆境之一，它严重影响农作物的品质、产量和栽培范围。通过挖掘作物自身的抗旱、耐旱机理，以科学的手段和方法培育优良的耐旱作物品种是从根本上解决这一问题的有效途径。大麦具有早熟、耐旱、耐盐碱、抗黄矮病等多种优良性状，本文主要介绍大麦耐旱基因即HVA1基因、HDCS1基因、脱水素 (DHNs)、角质层基因Eibi1的结构、功能及其诱导和表达，同时简述大麦抗旱基因在转基因育种工程中的应用，并对大麦抗旱遗传育种的发展提出建议。

1 大麦抗旱基因的结构和功能

1.1 脱水素 (DHNs)的结构和功能

LEA蛋白即高等植物胚胎发育晚期丰富蛋白(Late embryo.genesis abundant proteins，LEA proteins)是种子发育后期产生的一类小分子特异多肽。有研究表明，LEA蛋白可在细胞层面上保护植物免受干旱胁迫损伤。脱水素 (Dehydrins，DHNs)是一类水溶性脂质联合体蛋白，属于第2组LEA蛋白 (LEA D-11)，其共同特征是C-端富含赖氨酸，由15个氨基酸组成的保守序列，即EKKGIMDKIKEKLPG(也称K.片段);通常N端有一保守基序Y-片段，二者之间还有一可被磷酸化、由6个丝氨酸串联的S-片段。Egerton-Warburton LM等通过免疫学检测发现脱水素在细胞核和细胞质中都有分布，这与其他LEA蛋白是不同的。Danyluk等通过对小麦的膜系统的研究，认为脱水素对逆境胁迫保护膜系统稳定性至关重要［1］。Compbell［2-3］等总结前人经验，根据氨基酸序列特征推测了脱水素的生物学功能: (1)在非生物逆境胁迫细胞失水情况下，维持植物细胞内膜系统的结构稳定性，(2)细胞失水渗透压增高时，细胞内多余的游离离子将被吸附，减小离子对植物细胞的伤害;(3)和其他功能蛋白结合，在干旱胁迫下维持其他蛋白质的正常结构和功能，保证植物正常生理代谢功能的继续。……