干旱是主要的环境胁迫因子之一，它严重影响着植物生长及作物产量。在干旱条件下，许多基因参与了植物对干旱胁迫的响应，然而，目前只有为数不多的基因的详尽功能得到阐明，并且这方面的大部分工作是在一年生草本模式植物如拟南芥、烟草及水稻上完成的，对林木相关的研究较少。 霸王(Zygopphllumxanthoxylum(Buage)Maxim.)属蒺藜科，为非洲起源的旱生植物，主要分布于北非，中亚及北美部分荒漠区，在我国主要分布于西北部荒漠地区和荒漠化草原地带。霸王是一种强旱生型小灌木，其自然分布区年降水量一般在50-200mm左右，300mm以上降水量很难见到霸王天然分布群落。为了研究旱生植物的抗旱机理，发掘抗旱基因，本研究以强旱生木本植物霸王为材料，通过抑制差减杂交(SSH)的方法，对霸王在干旱条件下的特异转录组进行研究，结合霸王的叶片结构和霸王在干旱条件下的生理变化，对霸王的抗旱机理进行了分析探讨；同时利用差减文库中的差异表达基因片段，采用RACE方法，克隆出5个干旱胁迫相关基因，并进行了初步的功能验证。主要研究结果如下： 1.构建了霸王在干旱条件下的差减文库并对部分基因进行了表达谱分析。以经过干旱胁迫处理的霸王叶片为目标组(Tester)，正常生长条件下的霸王叶片为对照组(Driver)，通过抑制差减杂交(SSH)的方法，构建了一个含有约4000个克隆的差减文库，从中挑选出经过差示筛选为阳性的400个克隆进行测序。生物信息学分析表明，所选取的400个阳性克隆大部分与已经发现的其它物种干旱胁迫相关基因在蛋白水平上有较高的相似性，还有许多功能未知的EST，根据比对结果将有显著同源性的EST根据其功能分为13个功能组。采用定量PCR的方法对部分序列所代表的基因在干旱条件下的表达谱进行了分析，结果表明干旱条件下，霸王一方面提高了合成渗透调节物质相关酶基因的转录水平，如多糖，多胺，甜菜碱等；另一方面提高了抗氧化、解毒相关酶基因(如SOD，CAT，GST等)的表达水平，这说明霸王通过提高自身的渗透调节能力与抗氧化、解毒能力来增强自身对于干旱胁迫的适应能力。 2.对霸王在干旱胁迫条件下的分子生物学及生理学研究表明，霸王在干旱条件下具有C4碳同化途径。定量PCR结果显示，在干旱条件下，霸王提高了与C4途径相关的酶如PEPC、PPT、TPT及NaDC基因的转录水平，对C4碳同化途径关键酶PEPC活性变化检测也表明干旱条件下其活性急剧升高，表明霸王在干旱条件下具有C4碳同化途径。对PEPC所做的蛋白质分子进化分析表明霸王的PEPC蛋白与景天酸代谢途径植物芦荟(Aloevera)同源性较高，但对霸王叶片微管束切片观察显示霸王叶片不具有C4植物特有的Kranz结构。 3.克隆出与抗旱相关全长基因5个。从所得到的EST中选取了与锌指蛋白(Znfinger)、丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶(SOS2)、无机焦磷酸酶(AVP)、钠/二羧酸转运蛋白(NaDC)以及水通道蛋白基因(AQP)有较高同源性的片段进行全长分离。这几个基因分别代表了转录调控、信号转导、渗透平衡、离子转运以及水分运输等几个不同的方面，而且处于不同的水平。 4.对分离出的转录因子锌指蛋白基因进行了功能验证。从霸王中分离出的锌指蛋白基因进行生物信息学分析表明，其所翻译的锌指蛋白含有一个核定位信号(NLS)，三个类锌指区，这说明该蛋白存在于细胞核中，且能和DNA结合，属于转录因子类蛋白。检索结果表明，该基因为首次分离，目前尚未见到有关其克隆的研究报道。从转化拟南芥的结果来看，在模拟干旱的高渗培养基上，转基因植株与野生型差异明显，发芽率与根生长量都明显高于野生型，表明转基因植株对渗透胁迫的抗性提高，这说明我们所克隆的基因能够显著提高植物的抗旱性。