玉米是全球第一大作物,、我國第二大作物，而干旱是影響其產(chǎn)量的重要限制因素,。山東大學生命科學院張舉仁教授的課題組利用基因芯片技術(shù)研究了開花期玉米頂葉干旱脅迫下基因的表達,。
開花期是玉米需水臨界期，對干旱脅迫反應(yīng)最敏感,，此時逢干旱會使產(chǎn)量下降幅度最大,。張教授的課題組以開花期玉米為材料，分別對其進行短期和長期的干旱脅迫,，采用全基因組芯片研究了頂葉中基因的表達情況,。
分析的結(jié)果表明，有197個基因在短期脅迫下差異表達（53％上調(diào)）,，而在長期脅迫下,，則有1009個基因差異表達（32％上調(diào)）。分離得到的差異表達基因中約有一半的基因功能未知,，其他基因按功能則可分為：代謝相關(guān),；細胞信號轉(zhuǎn)導；轉(zhuǎn)錄相關(guān)；蛋白質(zhì)合成,；細胞防御,；細胞運輸；亞細胞定位等幾大類,。
分析實驗表明，在短期脅迫下上調(diào)表達的基因中,，約有1/3的已知功能基因?qū)儆谛盘栟D(zhuǎn)導功能的分類范疇,，參與細胞內(nèi)不同的信號轉(zhuǎn)導途徑，這表明信號轉(zhuǎn)導相關(guān)基因在玉米對干旱的早期反應(yīng)中起重要作用,。而在長期干旱條件下,，頂葉中大量的代謝相關(guān)基因差異表達。
研究人員指出,，特別值得注意的是滲透因子代謝相關(guān)基因的表達變化：脯氨酸合成途徑中的兩個基因P5CS和P5CR表達上調(diào)而其降解途徑的關(guān)鍵酶基因ProDH表達下調(diào)：海藻糖合成途徑中的TPS和TPP表達下調(diào)而其降解途徑的酶基因Trehalase表達上調(diào),。另外，棉子糖合成途徑中的關(guān)鍵基因的表達也大都受誘導上調(diào),。
張教授課題組的這項研究分離得到眾多開花期玉米干旱脅迫誘導差異表達的基因,，為下一步鑒定其功能、明確其在植物抗旱方面的作用,，和開展玉米抗旱基因工程研究提供依據(jù),。
張舉仁，男,，漢族,，1955年2月出生。博士,，山東大學生命科學學院教授,，博導。1975年9月進入甘肅農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學系農(nóng)學專業(yè)學習,，1978年考取蘭州大學細胞生物學專業(yè)研究生,，師從鄭國錩院士。研究方向為細胞工程,。1982年1月獲碩士學位,，1985年3月獲理學博士學位。1987年晉升為副教授,， 1992年底晉升為教授,。1987年榮獲中科院青年獎勵基金。 1991年被國家教委和國務(wù)院學位委員會授予做出突出貢獻的中國博士學位獲得者證書,。1993年10月起享受政府特殊津貼?，F(xiàn)任山東省細胞生物學會理事長等職。他長期從事植物細胞工程和基因工程研究，發(fā)表論文60余篇,，獲得國家發(fā)明專利3項,；獲得省部級成果獎3項，其中二等獎兩項,，排名第一,。
附：張舉仁教授代表性研究成果和論文
主要代表性工作有：
1、探索出植物遺傳轉(zhuǎn)化的新方法,，為從多種難于轉(zhuǎn)化的植物獲得大批轉(zhuǎn)基因植株開辟了新途徑,。采用該方法已批量獲得了玉米,、小麥和棉花等作物的轉(zhuǎn)基因植株,。并將多個有用基因分別轉(zhuǎn)入玉米骨干自交系，獲得了抗除草劑,、抗蟲,、或耐鹽及耐旱性大幅度提高的轉(zhuǎn)基因植株及其后代，并培育出轉(zhuǎn)基因玉米自交系,。
2,、 攻克了我國玉米骨干自交系組織培養(yǎng)難度大的難關(guān)，建立起玉米細胞工程育種的成套技術(shù),，獲得了多種突變體,。并從突變體后代中培育出耐鹽、抗病或耐低磷玉米自交系及單交種,，有2個品種已通過省級審定并廣泛推廣,。
3、構(gòu)建出玉米高質(zhì)量的cDNA文庫,，從中篩選出肌醇磷酸合成酶基因和磷酸肌醇激酶基因等20多個與植物抗逆相關(guān)的基因,，并對其中6個基因進行了功能分析和基因表達研究。利用抑制性差減雜交技術(shù)構(gòu)建了兩個干旱脅迫下開花期玉米消減文庫,。對兩個文庫部分克隆進行測序,，獲得了940條cDNA序列，確定了370條單一的ESTs在干旱脅迫處理中顯著上調(diào),，并對部分感興趣的cDNA進行了實時定量RT-PCR分析和全長cDNA克隆,，并設(shè)計RNAi干擾體進行基因功能分析。
4,、以鹽生植物鹽芥為材料進行耐鹽相關(guān)基因及其啟動子的克隆,，獲得了10條耐鹽相關(guān)基因和3個基因的啟動子區(qū)域，發(fā)現(xiàn)鹽芥耐鹽相關(guān)基因的功能與擬南芥中直向同源基因的功能基本相同,，但表達譜可有很大差別,，基因啟動子區(qū)域序列相似程度很低,，為植物耐鹽機制的認識提供了重要資料。
5,、在玉米分子育種和基因克隆方面取得了較大突破,。構(gòu)建出我國玉米“掖478 ×90110” 的RFLP 圖譜；確定了玉米粗縮病抗性是由多基因決定的,，并將其中一個抗性位點定位在6號染色體上,，找到了與其緊密連鎖的分子標記，為玉米抗粗縮病育種提供快速有效的途徑,；尋找到與大斑病抗性基因Ht2緊密連鎖的分子標記,，克隆Ht2基因的工作取得了初步成果。
6,、建立起先進的甜菜、草坪草細胞工程和基因工程育種體系,，獲得了一批具有重要價值的材料,。采用細胞工程技術(shù)培育出的生長迅速高產(chǎn)耐鹽的飼用甜菜新品系在濱海鹽堿地種植顯示出良好的抗性和高產(chǎn)性。在基因工程研究中,，已將能夠提高植物耐鹽性或耐熱性的基因轉(zhuǎn)入黑麥草,、早熟禾、高羊茅和多個甜菜優(yōu)良品種中,，通過耐鹽性篩選,，獲得了一批耐鹽耐旱的黑麥草、早熟禾,、高羊茅和甜菜新種質(zhì),。
7、研制出高效花生增產(chǎn)劑等產(chǎn)品,，獲得了農(nóng)業(yè)新技術(shù)新產(chǎn)品推廣許可證,，并大面積推廣。
8,、較系統(tǒng)研究了亞麻培養(yǎng)細胞脫分化過程及影響因素,，提出了植物細胞脫分化階段的新劃分。
9,、誘導玉米未預處理芽尖直接產(chǎn)生雌,、雄花序，并研究了基因型和外源因素的影響,，對經(jīng)典的植物發(fā)育階段理論提出了修正,。
