2022, Vol. 39 
RD2、RD17、RD19、RD20、RD21、RD22、RD26、RD28和RD29最初是在脱水处理10 h的模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)中筛选到的15个cDNA片段，依其特性将其分为9个RD[1]。经研究发现这类基因受脱水胁迫诱导，但是每个RD还有各自不同的特点，其中包括脱水胁迫诱导基因表达量响应的时间不同，以及受到诱导后的表达量不同等，初步认为RD基因的表达是由不同的信号转导途径诱导。植物的脱水响应可能导致激素水平的改变，促使脱落酸(abscisic acid，ABA)的合成，ABA在气孔关闭、种子成熟和休眠中起作用[2]。在这些RD基因中，RD22和RD29基因明显被ABA诱导，而RD19、RD21、RD28没有显著的诱导效应[1]。RD的功能虽然都与调节植物脱水有关，是一类均对植物脱水胁迫有响应的基因，但它们来自不同家族。从1992年发现至今，陆续有人对RD基因的功能进行研究和报道，其中，对RD22和RD29这2个基因在植物应对干旱、高盐及低温胁迫时发挥功能的研究相对较多[1-14]。
脱水胁迫信号与基因表达之间存在着依赖于ABA和不依赖于ABA的逆境胁迫信号转导途径：ABA依赖途径和非ABA依赖途径[2]。另外从基因在植物应对逆境胁迫时发挥的功能角度出发，RD基因分为功能基因和转录因子2种类型[3-14]。
ABA信号转导途径下对9个RD基因分类，发现RD2、RD17、RD20、RD22、RD26和RD29可被ABA诱导，而RD19、RD21及RD28则不能被ABA诱导，推测在干旱胁迫下这些基因的表达，至少存在3种独立的信号转导途径[3-14]。如图 1所示，其中2条ABA依赖途径，1条非ABA依赖途径，并且在ABA依赖的2条途径中有1条途径需要A. thaliana myeloblastosis 2(AtMYB2)和RD22 binding protein1(RD22BP1)2个蛋白质的合成，共同激活RD22基因的表达[2]。
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| 干旱胁迫下，植物接收信号后分为3种信号转导途径：2条ABA依赖途径；1条非ABA依赖途径 图 1 脱水胁迫与基因表达之间的3种信号转导途径[2] Fig. 1 Three signaling pathways between dehydration stress and gene expression[2] | |
目前对RD基因的研究，发现其中RD17、RD20、RD22、RD28和RD29作为功能基因在植物应对一些干旱、高盐和低温等非生物胁迫时使植物具有一定的耐受性；而RD19、RD21和RD26则作为转录因子，一方面也具有耐受一些干旱和高盐等非生物胁迫的能力，另一方面还对其下游的其他基因起到调控的作用[3-28]。
1 RD蛋白结构特性每个RD都具有调节植物脱水的作用，但其结构组成不同。对9个RD蛋白序列进行比对，发现RD19、RD21与硫醇蛋白酶(cysteine proteinase，CysP)具有显著的序列相似性，且在同一物种中RD19与RD21的相似性要高于不同物种中RD19之间或RD21之间的相似性，这或许与RD19和RD21这2个蛋白来自同一家族有关[3]。RD22与豆科植物种子蛋白(unidentified seed protein，USP)具有一定相似性；RD28编码一种膜蛋白，与大豆结节蛋白26具有局部相似性；RD17编码的蛋白质与ABA诱导相关蛋白(responsive to ABA，RAB)具有同源性[1]。RD20是Caleosin家族编码Ca2+的结合蛋白[12]；RD26是No Apical Meristem，ATAF1，2，和Cup-Shaped Cotyledon 2(NAC)蛋白家族的成员[21]；而RD29与胚胎发育晚期丰富蛋白(late embryogenesis abundant，LEA)具有一定的相似性[8]。
如图 2所示，进化树分析发现每个RD蛋白序列之间的相似性不高。但不同物种中的同一蛋白彼此之间具有较高的相似性，说明每种蛋白特性显著。未发现与RD1、RD2、RD3、RD5和RD7相关的研究报道，而从RD蛋白进化关系也发现它们之间的特性可能没有明显的规律(图 2A)；同一物种拟南芥中RD19和RD21的相似性较高(图 2B)；不同物种的RD22和RD17表现出较高相似性(图 2C和2F)；同样地，不同物种的RD20亲缘关系较近(图 2D)；同一物种的2个蛋白RD19和RD21以及RD29A和RD29B之间的相似性较高(图 2C和2F)。
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| A表示未报道的RD蛋白：Sl, Solanum lycopersicum; Ss, Saccharum spontaneum; Gh, Gossypium hirsutum; St, Solanum tuberosum; Gm, Glycine max；B为同一物种中RD19和RD21蛋白：At, Arabidopsis thaliana；C为不同物种中的RD22蛋白：Ks, Knorringia sibirica; As, Apostasia shenzhenica; Eg, Elaeis guineensis; Br, Brassica rapa; Pd, Prunus dulcis; Vv, Vitis vinifera; Ga, Gossypium arboreum; Na, Nicotiana attenuata；D为2个物种中的RD20蛋白：Bj, Brassica juncea；E表示同一物种中的RD19和RD21：Bp, Bordetella pertussis；F不同物种中的RD17蛋白：Aa, Anthurium amnicola; Pxb, Pyrus x bretschneideri; Pa, Prunus avium; Mn, Morus notabilis; Nc, Nymphaea colorata; Gs, Glycine soja; Es, Eutrema salsugineum; Cr, Capsella rubella; Als, Arabidopsis lyrata subsp. lyrata；G：RD29A和RD29B组成的RD29蛋白；黄线是一个单独的RD26蛋白 图 2 不同物种RD蛋白系统进化关系 Fig. 2 Neighbor-joining phylogenetic relationships among RD1, RD2, RD3, RD5, RD7, RD17, RD19, RD20, RD21, RD22, RD26, RD28, and RD29 from some plant species | |
为进一步分析RD的蛋白序列组成，使用Multiple EM for Motif Elicitation(MEME)软件进行在线预测(http://meme-suite.org/)。9个RD的保守基序预测结果主要表现为3种类型(图 3)：1)由2个相似蛋白RD19和RD21组成，且含有3个共同的基序motif1、motif7和motif8；2)3个含有保守基序motif3的蛋白RD17、RD29A和RD29B；3)不含有保守基序的4个RD蛋白RD20、RD22、RD26以及RD28。我们以RD蛋白保守基序的这3种类型为主体，对RD蛋白的结构特征进行介绍。
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| 图 3 RD系统发育树分析及蛋白保守域预测 Fig. 3 RD phylogenetic tree analysis and protein conserved domain prediction | |
Koizumi等[3]预测转录因子RD19和RD21分别含有368和462个氨基酸，二者序列相似性较高，且均与CysP蛋白具有同源性，分别具有表现为Cys161-His297-Asn317和Cys158-His302-Asn329的催化三元组，这2个催化三元组是CysP家族的典型特征，也是RD19和RD21蛋白各自的催化位点。另外，发现RD19基因序列中含111 bp和281 bp的2个内含子；与RD19不同，RD21则含有4个内含子(表 1)。RD19和RD21所包含的内含子数目不同，且对应的位置也有差异，推测它们可能是CysP家族中不同类型的2个成员[3]。观察RD19和RD21 2个蛋白的基序组成也发现，预测的2个蛋白结构域相似性很高。如图 3所示，motif1、motif7和motif8均存在于RD19和RD21蛋白中。
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表 1 RD蛋白家族功能特点及结构示意图 Table 1 Functional characteristics and structural diagram of RD protein family |
进一步研究发现，拟南芥RD21由5个结构域组成：信号肽、自抑制前体蛋白、蛋白酶结构域、富含脯氨酸结构域和颗粒蛋白结构域[4]。而CysP家族的其他成员结构不含有2个结构域组成的C末端延伸序列、富含脯氨酸的结构域和颗粒蛋白结构域[5]。
1.2 亲水性蛋白脱水诱导蛋白RD17也被叫做冷调节蛋白cold-regulated 47(COR47)，含有1 073个核苷酸，编码一个47 kDa的亲水性多肽(亲水指数为-1.1)，富含谷氨酸(占20%)和赖氨酸(占14%)(表 1)。其多肽不仅与RAB具有较高的同源性，同时还与LEA蛋白序列相近：它具有丝氨酸簇(称为S段)和富含赖氨酸(称为K段)的重复序列，但不含半胱氨酸和色氨酸，RD17是一种酸性蛋白质[6-7]。
Yamaguchi-Shinozaki和Shinozaki[8]通过基因组结构分析发现，在RD29上8 kb区域存在2个串联的蛋白，将其分别命名为RD29A和RD29B(表 1)。RD29A也称为脱水素(low-temperature-induced，LTI78)蛋白或COR78[9]，而RD29B被称为LTI65[10]，且2个基因均含有3个相近位置的内含子。RD29A由711个氨基酸组成，RD29B含604个氨基酸，在RD29A中有一个112个氨基酸组成的2个重复序列(GFGDESGAELE KDFPTRSHD…GNFPVRSHELDLKNESDIDK)，而RD29B中未发现这段序列[8]。RD29A和RD29B蛋白都具有极强的亲水性，并且2个蛋白结构均与LEA蛋白具有一定的相似性，说明RD29的2个蛋白可能参与低温胁迫诱导[8]。
RD29B对低温胁迫的耐受性低于RD29A[10]，而RD17对植物类囊体膜具有低温保护作用[23]。如图 3所示，RD17、RD29A和RD29B均含有motif3。此外，2个RD29还含有motif2、motif5和motif6，且2个RD29蛋白的主要区别是motif2基序的数量不同，而RD17蛋白仅含有motif3基序。
1.3 不含有保守基序的蛋白RD蛋白结构域预测结果显示，RD20、RD22、RD26和RD28这4个蛋白中未发现保守结构域。拟南芥RD20是能与Ca2+结合的蛋白，其cDNA包含一个708 bp的开放阅读框，并编码一个由236个氨基酸残基组成的蛋白质，预测分子量为26.6 kDa[11]。尽管暂时未有报道与RD20同源的其他蛋白，但是如表 1所示，Takahashi等发现它的氨基酸序列包含一个与钙结合域(EF-hand motif)高度同源的序列[11]，并有研究发现RD20编码的蛋白质属于钙蛋白(Caleosin)家族，是油脂体(oil body，OB)相关蛋白[12]。RD20也被叫做钙依赖(A. thaliana caleosin 3，AtCLO3)蛋白，具有作为过氧化酶所需的所有生化特性[13]。
RD22蛋白在很多物种中均被研究，如：拟南芥[14]、西伯利亚蓼(Polygonum sibiricum Laxm)[15]、柽柳(Tamarix chinensis Lour)16]、秋茄(Kandelia candel (Linn.) Druce)[17]以及玉米(Zea mays L.)等[18]。RD22的氨基酸序列数目大约为375~455[14-18]。其结构主要包括4个区域(表 1)：1)N端疏水区；2)简短的保守区域；3)重复序列区域；4)保守的BURP(BNM2、USP、RD22和PG1β)结构域，即C端含有一个由200多个氨基酸组成的保守区域X5-CH-X10-CH-X23-27-CH-X8-W[8, 18]。RD22的N端疏水区序列(前20个左右的氨基酸)因不同物种而存在较大差异，接下来约20个氨基酸序列较保守，其下游一般存在3~5个长度约19个氨基酸的重复序列(T-V-VG-GGV--)[15]。虽然这个重复序列因物种的不同而有所差异，但这7个固定的氨基酸残基可能在维持BURP类蛋白质的结构和功能上起重要作用[19]。
转录因子RD26是植物特异性NAC家族成员，又名ANAC072，编码297个氨基酸，分子质量为32.7 kDa，如表 1所示，其N-末端NAC结构域分别包含一12个氨基酸和一66个氨基酸的预测核定位信号(nuclear localization signals，NLS)序列[20-21]。
拟南芥RD28编码质膜水通道蛋白(aquaporin)，最初是在拟南芥中发现的一种脱水胁迫诱导蛋白，其氨基酸序列包含2段高度保守的膜间序列[1]。如表 1所示，该基因编码主要内源性蛋白(major intrinsic protein，MIP)家族成员，其成员在促进小分子在膜上的扩散方面具有一定功能[22]。
RD蛋白保守结构域的预测结果显示，RD20、RD22、RD26和RD28这4个蛋白中不含保守基序，且其他5个RD蛋白的保守基序也存在差异，这可能与RD基因功能的差异性有关。
2 基因功能研究目前对RD基因研究，发现其主要受干旱、高盐以及低温等非生物胁迫的影响；除非生物胁迫，RD基因还受到一些生物胁迫的影响，包括参与植物的免疫、衰老等。
2.1 非生物胁迫 2.1.1 干旱、高盐、低温诱导响应基因9个RD基因中，RD17、RD29A和RD29B受干旱、高盐和低温胁迫诱导，但其表达和信号转导途径不同。有研究发现RD17受ABA和干旱胁迫诱导[7]，且对低温胁迫也有一定的响应[6]。随后的研究发现，RD17对类囊体膜具有低温保护作用[23]，且能提高植物的抗冻性，推测RD17可能在低温胁迫下作为一种膜稳定剂发挥功能[24]。
Msanne等[25]研究证实低温能够诱导RD29A基因的表达，此外，在干旱和高盐胁迫下，RD29A也受到较强的诱导。其启动子中包含的顺势作用元件，在植物应对干旱、高盐或低温条件时能够调控RD29A的表达，其中一个脱水反应元件dehydration-responsive element(DRE)在RD29A对环境信号的第一次快速响应中起作用[26]。Nakashima等[27]发现，当去除RD29A启动子中的ABA应答元件ABA-responsive element(ABRE)而只保留DRE元件，在干旱、高盐或低温胁迫条件下同样也能诱导RD29A基因的表达，表明这一过程不受ABA的调控。随后进一步发现ABRE结合蛋白acid-responsive element binding 1(AREB1)和AREB2能与RD29A启动子中的ABRE结合，而2个独立的DRE结合蛋白DER-biding 1(DREB1)和DREB2在2种不同的信号转导途径中起着不同作用：DREB1受低温胁迫诱导，而DREB2对干旱和高盐胁迫有响应[28]。此外，DRE在ABA诱导途径中也作为ABRE的偶联因子发挥作用，即DREB蛋白可能与AREB蛋白在RD29A的ABA依赖性基因表达中起协同作用[28]。这表明，RD29A的上游启动子序列中DRE和ABRE元件可以通过分别驱动调控胁迫转录因子DREB1A、DREB2A以及AREB1、AREB2的表达，在植物应对非生物胁迫时发挥重要作用[25]。也有研究将RD29A的启动子与GUS基因融合后转入拟南芥，发现与对照相比，脱水和冷处理后GUS基因在拟南芥的所有器官中表达[9, 26]。
虽然RD29A和RD29B均受到这3种非生物胁迫的诱导，但它们对这些刺激的响应和信号转导途径不同。RD29B启动子的-169到-51区域是诱导该基因脱水表达的调控区，还发现2个ABRE-like序列以及1个MYB(PyAACT/GG)序列[26]。随后的研究发现，在植物脱水条件下这2个ABRE在RD29B的表达中起正调控作用[29]。RD29B基因的表达同样依赖于ABA的诱导，逆境胁迫会促使细胞内ABA含量增加，激活basic leucine zipper(bZIP)转录因子，调控bZIP与ABRE的相互作用，促进RD29B基因的表达[30]。与RD29A基因不同，RD29B主要受干旱和ABA诱导，对低温胁迫响应不明显，且这种低温胁迫不是由ABA本身诱导完成，而是由ABA合成途径中代谢物参与诱导[10, 26]。
RD22是脱水诱导基因RD中的典型成员。最初，RD22是一个在ABA信号通路下受干旱胁迫诱导表达的基因[1]。随着研究的深入，发现RD22是一种多因子诱导型基因，受低温、高盐、干旱等胁迫的诱导表达[15-19]。拟南芥RD22基因侧翼区-207到-141的67 bp区域内包含2个myelocytomatosis(MYC)识别位点和1个myeloblastosis(MYB)识别位点，对位点进行碱基替换，发现第2个MYC位点可能是RD22启动子的负调控因子，而第1个MYC位点和MYB位点在RD22基因的脱水反应表达中都起正调控作用[31]。此外，ABA响应元件(RYACGTGGYR)也与RD22基因参与干旱诱导及ABA应答有关[32]。由此可知，拟南芥RD22的诱导表达是由ABA介导。RD22对ABA依赖性表达需要蛋白质的生物合成[14]，其第1个MYC识别位点特异性结合的转录因子RD22BP1能被干旱、高盐和ABA诱导，并能与MYB识别位点结合的AtMYB2基因协同激活RD22基因的转录[33]。目前在除拟南芥的其他植物中有研究报道，将柽柳和秋茄的RD22转入烟草中均提高了烟草的耐盐性[10, 17]。大豆GmRD22的表达在渗透胁迫下能参与植物细胞的防护，并能减少NaCl和PEG处理对转基因拟南芥根系伸长的负面影响，且提高转基因水稻在NaCl和干旱胁迫下的存活率；另外在盐胁迫下，GmRD22转基因植株的木质素含量还会明显高于野生型，推测木质素含量增加，会提高细胞壁对水分的固定，从而提高耐盐胁迫能力[34]。但是研究发现西伯利亚蓼RD22的过表达并没有提高烟草的耐盐碱性[15]。葡萄中3个RD22基因对不同胁迫的耐受性也不尽相同，VvRD22b和VvRD22c基因均受ABA调控，但是在近期的研究中发现VvRD22a不受ABA诱导表达[35]。3个葡萄VvRD22基因在盐处理下均有响应，但表达量不同[36]。这些结果表明RD22基因在不同物种中对非生物胁迫的耐受性存在一定的差异，且在同一物种的多个RD22基因对某些胁迫处理也会表现出不同的耐受性。
2.1.2 同一途径RD20和RD26的胁迫应答同样受ABA信号诱导的2个基因RD20和RD26在应对非生物胁迫时也表现不同。研究发现，在拟南芥RD20的1-kbp 5′侧翼启动子区，存在3个ABRE序列，表明RD20可能受ABA依赖的信号转导途径调控，随后还发现有DRE的存在，所以推测RD20是一种由ABA诱导的干旱胁迫相关基因[11-12, 37]。拟南芥RD20在植株的角果、茎、花和叶中表达，但在根和成熟种子中未检测到[11]。在脱水条件下，RD20基因在花和叶中被强烈诱导[11]。这些结果表明，RD20可能在拟南芥脱水胁迫下的气生组织中发挥作用，特别是在叶片和花中[11]。
Fujita等[20]发现RD26是一个由4个ABREs、1个DRE、2个MYB和1个MYC调节的ABA依赖性表达基因。另外在NaCl处理的ABA突变体中，仍然观察到RD26受诱导显著，意味着存在一种与ABA无关的NaCl信号通路涉及RD26的表达[20]。研究表明干旱、ABA和高盐均可以诱导RD26基因的表达。此外，RD26还对茉莉酸甲酯、H2O2和玫瑰红这类能产生活性氧(reactive oxygen species，ROS)的物质敏感；过表达RD26还诱导许多应激相关基因表达，如对干旱和高盐胁迫有耐受性的RAFL06-15-P15、RAFL05-02-O17、RAFL06-13-E03以及RD20等[20-21]。GUS染色后的组织定位结果发现，RD26启动子在脱水后拟南芥植株的所有营养组织中都有表达[20]，ABA处理时，启动子调控GUS不仅在叶片中表达，而且在转基因植株的根中也有较低水平的作用[21]。
2.1.3 非ABA途径响应基因此外，RD相关基因中有3个基因的表达不受ABA信号通路的调控，这3个基因分别是RD19、RD21和RD28。研究发现RD19和RD21受干旱和高盐胁迫诱导后表达量提高，但不受低温、高温和ABA诱导[3]。此外，水通道蛋白能够增加细胞膜的渗透性，拟南芥质膜水通道蛋白RD28的表达可使非洲爪蟾卵母细胞的吸水率提高10~15倍[38]。同样，在盘基网柄菌的营养细胞中过表达RD28，当细胞悬浮在蒸馏水中时，蒸馏水能够快速的被营养细胞吸收[39]。Huang等[40]发现RD28蛋白主要作用在保卫细胞质膜上且与气孔运动有关，在植物受到干旱胁迫时，RD28能够抑制气孔开放，减少水分散失，保护植物正常生长。综上，当植物处于缺水状态时，RD28可以通过增加细胞的吸水能力，或者关闭气孔减少水分输出，进一步缓解植物的缺水状况。
2.2 生物胁迫除非生物胁迫外，有些RD蛋白还受一些生物胁迫诱导。RD20的表达被某些病原体诱导，过表达RD20的植株主要还表现在叶片角质层蜡质组分的改变(含有更多的烷烃和醛)和对病菌(油菜链格孢菌和丁香假单胞菌)的抗性增强[41]。它的主要功能是产生调节氧化状态和细胞死亡的脂蛋白[41]。Bernoux等[42]发现，拟南芥RD19能作为阳性转录因子，同时作为效应器青枯菌Ⅲ型无毒效应子蛋白(Pseudomonas outer protein P2，PopP2)引发青枯菌resistant to ralstonia solanacearum 1-R(RRS1-R)产生抗性的关键宿主因子，从而缓解青枯病对农作物的损害。
CysP家族的成员RD21除参与非生物胁迫外，还参与到植物免疫、衰老等各种生物胁迫中。RD21能够促进细胞死亡，AtSerpin1作为一种拟南芥蛋白酶抑制剂，通过确定控制RD21活性的位点以及限制细胞死亡过程中所引起的损伤，进一步控制RD21的活性，从而阻止RD21的促死亡功能，保护植物正常生长[43-44]。此外，Shindo等发现RD21对坏死营养性病原菌产生免疫[45]，另有研究者发现RD21是伏马菌素(fumonisin B1，FB1)诱导细胞死亡的负调控因子[46]。同样地，RD26也被认为在植物的防御和衰老中起关键作用[20]。比如在植物衰老过程中：1)RD26可以直接激活叶绿体囊泡，编码一种对叶绿体蛋白降解至关重要的酪蛋白分解蛋白酶(caseinolytic protease D，ClpD)，伴随着RD26在植物衰老时期的过度表达，导致大量酪蛋白损失；相比较而言，RD26敲除突变体中蛋白质的损失较少[47]。2)RD26还直接激活参与赖氨酸分解代谢的赖氨酸酮戊二酸还原酶/酵母氨酸脱氢酶(lys ketoglutaratereductase/saccharopine dehydrogenase，LKR/SDH)以及对植物降解重要的pescadillo 1(PES1)蛋白，通过诱导LKR/SDH表达在植物衰老过程中促进赖氨酸降解和加速植物醇分解代谢，帮助植物在衰老过程中维持线粒体呼吸[47]；代谢图谱显示RD26过表达导致γ-氨基丁酸(Gamma aminobutyric acid，GABA)减少，同时相应的分解代谢基因也被诱导，而GABA的降解也有助于维持衰老过程中的线粒体呼吸[47]。3)RD26还能直接参与碳水化合物代谢和增强转运的amylase 1(AMY1)、superfamily protein 1(SFP1)和SWEET15的表达，促进淀粉降解和衰老过程中单糖和双糖的累积[47]。总之，在衰老过程中，RD26通过调控细胞降解层次谱中基因的表达发挥作用[47]。
3 展望通过对RD调查研究，发现RD相关基因既具有典型的功能特征，又表现多元化的功能特点，了解RD参与的信号通路，有助于掌握RD基因的功能，我们将其总结如下(图 4)。RD19、RD21和RD28基因受干旱胁迫下非ABA信号通路诱导，它们通过第二信使，如蛋白激酶的作用与脱水响应元件结合，激活基因表达[2]，其余6个RD基因均受ABA信号的诱导，其中RD20、RD26和RD29B主要受ABRE元件的调控在ABA通路下发挥作用[20, 29, 37]，而RD20和RD26作为转录因子还与DRE元件结合，诱导基因表达[12, 21]。在ABA信号通路下RD22基因比较特殊，在干旱和盐胁迫下MYB与AtMYB2蛋白结合后，同与RD22BP1蛋白质结合的MYC元件共同激活RD22发挥作用[31, 33]。此外，RD17和RD29A基因同属于COR家族，这是由于冷诱导转录因子DREB1与DRE元件结合，使它们对冷胁迫产生一定的耐受性[7, 26]；另一个受干旱和盐胁迫诱导的DREB2转录因子与AREB2相互作用，使RD17和RD29A对低温、干旱和盐胁迫均表现出耐受性[25, 27-28]。
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| 图 4 9个RD基因应对非生物胁迫的表达调控网路 Fig. 4 Gene expression regulation network of 9 RD in response to abiotic stress | |
RD29A启动子作为一种诱导型启动子，在提高作物抗逆性的基因工程研究中起作用。研究基因的功能，是为了更好地利用基因，在分子或生理水平应对人们不同的需求，调控不同植物在抗逆性上更好地发挥其功能。比如：1)目前RD29对非生物胁迫的响应已被用作监测植物胁迫响应途径的分子标记，利用RD29A作为标记基因，用于识别与应激信号转导有关的新分子[48]。Cheong等[49]检测到钙调神经磷酸酶B亚基蛋白(calcineurin B-like 5，CBL5)的过表达能改变胁迫基因的表达(如RD29A，RD29B和Kin1)，并证明CBL5可能是植物盐或干旱响应的调节因子。2)RD29A启动子还可以提高植物的抗逆性，并整合了许多应激信号[48]。例如，有研究发现利用RD29A启动子，可以最大限度地减少35 S启动的膨大蛋白基因(Tobacco β-expansion 23，TaEXPB23)这种组成性基因表达的负面影响，还能提高植物的抗旱性[50-51]。利用RD29A启动子具有抗逆性这一特点，可以整合不同基因，丰富基因功能。
过表达RD26能诱导应激相关基因RD20表达[21]，但有关2个基因的诱导路径还不清楚，探究2个基因之间的关联对进一步了解RD基因的调控网络有帮助。RD19和RD21均来自CysP家族[3]，如图 2所示，同一物种中2个蛋白的相似性高于同一蛋白在不同物种中，进一步研究2个基因在同一物种中的关联，有助于了解CysP家族功能。此外，RD22基因在拟南芥[14]、西伯利亚蓼[15]、柽柳[16]、秋茄[17]以及玉米等[18]多个植物中的功能已经有很多研究，发现在每种植物中该基因对非生物胁迫的耐受性不同，研究更多物种中RD22基因功能有助于分析基因对非生物胁迫耐受性与物种的关系。
RD相关基因研究开展较早，但由于其基因功能较为显著，后期对RD基因的研究较少。但是还有很多RD没有被研究，仍然有很多疑问等待解决。比如RD基因结构和功能之间的关联，亚细胞定位与时空表达的特性等问题，对于是否存在其他诱导路径下的基因表达，以及每个基因之间的关联都需要进一步的研究来证实。
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