各种非生物逆境（干旱、冷害和高盐等）对植物尤其是作物的生长和发育有着非常重要的影响，干旱作为非生物逆境中最普遍的形式，在许多地区已成为农业发展的瓶颈。水稻是我国和全世界重要的粮食作物，而且耗水巨大。因此进行作物抗旱性研究，对提高作物的抗旱性、减少农业生产用水尤其水稻用水具有重要意义。本研究通过候选基因的策略将一批抗逆相关基因在水稻中组成型和诱导型超表达，然后在大田和PVC管两种环境下对转基因水稻进行抗旱性试验，从而鉴定出一批对抗旱育种有潜在利用价值的候选基因和启动子。主要结果如下：1．从旱稻品种IRAT109（Oryza sativa L.ssp.japonica cv IRAT109）中分离了一个的干旱诱导型启动子OsLEAP，并通过该启动子构建了报告基因GUS的表达载体1391Z-OsLEAP来研究该启动子逆境诱导活性，揭示出该启动子活性强烈地受干旱、高盐胁迫及激素ABA诱导，但不受冷胁迫诱导。2．在pCAMBIA1301载体基础上构建了三个用于水稻遗传转化的骨架载体：1301S（含组成型启动子CaMV35S），1301A（含组成型启动子Actin1），1301H（含干旱诱导型启动子OsLEAP）。3．在骨架载体1301S，1301A，1301H和pD1301S的基础上，主要构建了5个水稻内源基因（BI119L07，BI153M13，BI133C15，BI77H21，EI77D14）的13个超表达载体；在骨架载体pCB2005（含SalT启动子）、pCB2006（含Actin1启动子）、pCB2009（含OsHVA22启动子）的基础上，构建了7个外源抗旱候选基因（CBF3，NCED1，SOS2，LOS5，NHX1／2，NPK1，ZAT10）的17个超表达载体。以粳稻品种中花11（Oryza sativa L.ssp.japonica cv Zhonghua11，中花11）为受体材料，通过农杆菌介导的遗传转化法获得了4000多份转化株，平均每个基因表达载体得到100株以上的转基因植株。4．通过PCR，Southern和Northern杂交等技术对转基因植株进行了分子鉴定。PCR检测揭示出有约94.5％的转化植株为PCR阳性；Southern杂交分析表明，分别有约36.2％、44.0％的转基因植株为单拷贝、低拷贝（2-3）的转基因插入；Northern杂交检测到约56.0％的转基因植株为转基因超量或诱导表达。5．通过Northern杂交对水稻内源基因OsLEA3-1（BI133C15）在水稻品种IRAT109苗期中的逆境胁迫表达进行了分析，结果表明该基因受干旱、高盐、ABA等逆境胁迫诱导表达，但不受冷胁迫诱导，这与该基因启动子OsLEAP的诱导活性十分吻合。6．通过Real-time PCR对水稻内源基因OsPR4-1（EI77D14）在3个不同类型水稻品种（明恢63、中花11、IRAT109）中的逆境胁迫表达谱进行了全面分析，结果表明基因OsPR4-1在不同的水稻品种中的胁迫诱导表达趋势相同（均受干旱、高盐、ABA、低温等胁迫诱导），但诱导表达程度存在较大差异（在早稻品种IRAT109中该基因诱导表达最强，在籼稻品种明恢63中诱导表达次之，在粳稻品种中花11中诱导表达最弱）。7．对水稻内源基因OsGO20-1（BI119L07）在3个不同类型水稻品种（明恢63、中花11、IRAT109）中的逆境胁迫表达分析表明，该基因在这三个品种中均受干旱、高盐、ABA、低温等胁迫的诱导，但其在不同品种间的诱导表达量差异不如基因OsPR4-1明显，该基因在籼稻品种明恢63、旱稻品种IRAT109中的诱导表达稍强于在粳稻品种中花11中的诱导表达。8．调查了供试T₁代转基因家系在PVC管正常生长和干旱胁迫条件下的最大根长，结果显示来自于各转化载体的转基因材料与野生型中花11之间的最大根长无显著性差异。9．考虑到T₁代转基因植株普遍存在产量降低的现象，因此以相对产量（指某个家系在干旱胁迫条件下的产量与其在正常灌溉条件下的产量之间的比值）作为抗旱评价指标，分别在大田和PVC管种植条件下对供试材料进行抗旱性初筛。在大田条件下，供试的30个转化载体中有19个转化载体（CaMV35S∷OsLEA3-1，OsLEAP∷OsLEA3-1，D35S∷OsLEA3-1，CaMV35S∷OsHVA22-1，OsLEAP∷OsHVA22-1，CaMV35S∷OsPR4-1，OsLEAP∷OsPR4-1，SalT∷CBF3，Actin1∷CBF3，Actin1∷SOS2，OsHVA22P∷SOS2，SalT∷NCED1，OsHVA22P∷NCED1，Actin1∷LOS5，Actin1∷NHX1／2，Actin1∷ZAT10，OsHVA22P∷LOS5，OsHVA22P∷NPK1，OsHVA22P∷ZAT10）的相对产量显著高于野生型中花11（P＜0.05）；在PVC管环境条件下，在供试的20个转化载体中有15个转化载体（CaMV35S∷OsLEA3-1，OsLEAP∷OsLEA3-1，SalT∷CBF3，Actin1∷CBF3，SalT∷SOS2，Actin1∷SOS2，OsHVA22P∷SOS2，OsHVA22P∷NCED1，Actin1∷LOS5，Actin1∷NHX1／2，Actin1∷NPK1，Actin1∷ZAT10，OsHVA22P∷LOS5，OsHVA22P∷NPK1，OsHVA22P∷ZAT10）的相对产量显著地高于野生型中花11（P＜0.05）。10．根据抗旱初筛结果从各个转化载体中挑取理想转基因家系（形态表型正常、正常生长条件下产量潜力不受影响、单拷贝、超表达）单株收种，海南加代繁殖后在大田环境下进行T₃代转基因家系抗旱复筛，以绝对单株产量作为抗旱评价指标。供试的30个转化载体中有13个转化载体（D35S∷OsGO20-1，CaMV35S∷OsLEA3-1，OsLEAP∷OsLEA3-1，D35S∷OsLEA3-1，CaMV35S∷OsHVA22-1，Actin1∷CBF3，OsHVA22P∷CBF3，Actin1∷LOS5，Actin1∷NHX1／2，Actin1∷ZAT10，OsHVA22P∷LOS5，OsHVA22P∷NPK1，OsHVA22P∷ZAT10）的单株产量显著地高于野生型中花11（P＜0.05）。11．对这30个供试转化载体在抗旱初筛和复筛中的结果综合分析表明，有11个转化载体（CaMV35S∷OsLEA3-1，OsLEAP∷OsLEA3-1，D35S∷OsLEA3-1，CaMV35S∷OsHVA22-1，Actin1∷CBF3，Actin1∷LOS5，Actin1∷NHX1／2，Actin1∷ZAT10，OsHVA22P∷LOS5，OsHVA22P∷NPK1，OsHVA22P∷ZAT10）在抗旱初筛（以相对产量作为抗旱评价指标）和复筛（以绝对单株产量作为抗旱评价指标）中均表现出显著优于野生型中花11的抗旱效果，另外分别有10个转化载体（OsLEAP∷OsHVA22-1，CaMV35S∷OsPR4-1，OsLEAP∷OsPR4-1，SalT∷CBF3，SalT∷SOS2，Actin1∷SOS2，OsHVA22P∷SOS2，SalT∷NCED1，OsHVA22P∷NCED1，Actin1∷NPK1）及2个转化载体（D35S∷OsGO20-1，OsHVA22P∷CBF3）的转基因材料仅在抗旱初筛、复筛试验中检测到抗旱效果。此外也有7个转化载体（OsLEAP∷OsGO20-1，D35S∷OsWSI724，OsLEAP∷OsWSI724，Actin1∷OsLEA3-1，Actin1∷OsPR4-1，Actin1∷NCED1，OsHVA22P∷NHX1／2）的转基因材料在初筛和复筛中均未检测到抗旱效果。