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干旱是粮食生产和粮食安全面临的最严重的影响因素,在缺乏农业用水的地区尤其如此。据估计,中国每年由于干旱造成的国民经济损失高达250亿美元。全球变暖和干旱发生频率的增加,使形势更加严峻。从1981年到2002年,小麦、玉米和大麦这三种作物每年由于干旱造成的产量损失达四千万吨,价值50亿美元。水稻是世界上最重要的粮食作物,很多人以大米为生,大米是他们的直接能量来源。据估计,水稻生产耗费了中国总用水量的大约一半。然而,干旱胁迫仍然是水稻生长最严重的制约因素,最主要是由于降水模式的年际变化和水稻生长季节降水量分布不均造成的。总之,面临全球的水资源短缺,除了改善灌溉措施外,提高作物耐旱性在提高作物产量上也具有巨大的潜力。植物病原革兰氏阴性细菌三型泌出通道（Type III protein secretion system, TTSS）分泌的Harpin能普遍地激发病原菌在寄主植物上的毒性,诱导在非寄主植物上的过敏性细胞死亡（hypersensitive cell death, HCD）,并激发多种植物反应。外源喷施Harpin能够激发SA,诱导植物SAR,也能激发JA、ET介导的防卫反应通路。Harpin编码基因的超表达增强了烟草、水稻、油菜和棉花等作物的抗病性。Erwinia amylovora分泌的Harpin蛋白HrpNEa激活ABI2依赖的ABA信号通路,诱导拟南芥的耐旱性。然而,至今仍不知道内源表达Harpin编码基因是否也能增强植物耐旱性。邵等（2008）曾报道,超表达Harpin编码基因hrf1增强了水稻对稻瘟病的非小种特异性抗性。本研究证实,异源表达Harpin编码基因hrf1能激发水稻ABA信号通路,增强水稻植物耐旱性。内源表达hrf1诱导水稻植株ABA浓度的升高,促进气孔关闭。转基因系的保水能力显著增强,脯氨酸和可溶性糖水平显著升高,抗氧化胁迫和清除活性氧的能力显著增强,OsLEA3-1、OsP5CS、Mn-SOD和NM001074345等四个干旱相关基因在干旱条件下的表达水平比对照明显上升。这些结果证明,hrf1基因赋予了转基因系对干旱的抗性,表明Harpin蛋白为农作物耐旱性改良提供了新的契机。本研究采用57k水稻cDNA芯片分析了超表达hrf1基因水稻植株NJH12的表达谱,共找到了225个差异表达基因,其中包括多个与抗病性和耐旱性相关的基因,如防卫反应相关基因、抗逆信号传导相关基因、细胞程序性死亡相关基因等。另外,在NJH12的表达谱中,还有一些富含亮氨酸的蛋白激酶和MAPK等受体蛋白激酶编码基因和能量代谢相关基因的表达量也出现了上调。通过对这些差异表达基因的分析发现,异源表达hrf1基因在水稻中调控的耐旱性通路和抗病性通路可能存在交叉调控。