转录因子CBF及其抗寒作用机制

从植物的抗寒方面综述了转录因子CBF（CRT／DRE-binding factor）的发现、分类、结构、在植物抗寒过程中发挥作用的分子机制,并介绍了调控CBF和受CBF调控的其他分子的信息,较为系统地归纳了CBF研究的最新进展。低温是影响植物生长、生产性能的重要因素之一。随着分子生物学的发展,植物抗逆分子机制成为当前植物学研究的一个热点。转录因子是转录起始过程中RNA聚合酶所需的辅助因子。真核生物RNA聚合酶自身无法启动基因转录,只有当转录因子结合在其识别的DNA序列上后,基因才开始转录。转录因子CBF广泛存在于各种植物中,可以识别COR基因中的CRT／DRE（C repeat/dehydration responsive element）元件,从而启动COR基因转录,是植物抗逆过程中一个重要的调节因子。     

侧金盏花CBF转录激活因子基因片段的克隆

[目的]探索CBF转录激活因子基因在侧金盏花中是否存在。[方法]以侧金盏花基因组DNA为模板,根据拟南芥CBF基因序列的保守区设计1对特异性引物,通过PCR扩增获得1个DNA片段,将其克隆到pUCm-T载体中,转化大肠杆菌TG1,筛选阳性克隆并对其进行测序鉴定。[结果]测序结果显示通过PCR扩增获得的基因片段长448 bp。在GenBank中检索,该序列与从拟南芥和其他作物中克隆的CBF同源基因序列同源性较低,说明是一个新的基因片段,初步认定该片段是侧金盏花CBF基因片段。[结论]该研究为进一步克隆侧金盏花CBF转录激活因子基因全长序列、鉴定其生物学意义奠定了基础。     

茉莉酸对马铃薯苗期低温胁迫耐性的影响

[目的]研究不同茉莉酸(JA)施用浓度对马铃薯叶片活性氧(ROS)含量及其清除酶活性以及抗寒关键基因CBF表达的影响,初步确定提升马铃薯抗寒性的最适施用浓度,为马铃薯产业的发展提供一定的理论基础.[方法]以马铃薯品种费乌瑞它为研究对象,采用叶面喷施JA的方法,探究正常和低温胁迫条件下,植株叶片的活性氧含量,活性氧清除酶过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶SOD活性,以及抗寒关键基因CBF的表达.[结果]随着JA浓度的增加,马铃薯苗期叶片的活性氧含量逐渐降低,低温胁迫后活性氧含量能维持在较低水平,适宜浓度范围为100～400μmol/L,以200μmol/L JA处理效果最好,ROS含量降低47.6％.JA能够提升活性氧清除酶CAT和POD活性,且随着JA浓度增加效果越显著,低温胁迫后200μmol/L JA处理分别显著提升1.30、2.53倍.正常条件下,JA处理抑制SOD活性最低达70.7％;低温胁迫条件下,JA又可能通过其他途径提升SOD活性,最高达2.11倍.外源JA能诱导CBF1-3基因的表达,而低温胁迫能促进内源JA的合成,诱导CBF1-3基因的表达,提升马铃薯的抗寒性.[结论]马铃薯苗期的抗寒性与外源施加JA的浓度具有明显的相关性,适宜的JA浓度能够促进抗寒关键基因CBF1-3的表达,显著提升CAT、POD、SOD的活性,抑制低温胁胁迫诱导的活性氧生成,提高马铃薯抗寒性.适宜施用JA浓度为100～400μmol/L,以200μmol/L效果最佳.     

高灌蓝莓CBF基因的单核苷酸多态性分析

本研究以21个高灌蓝莓品种为试材,克隆VcCBF基因,测序后分析其单核苷酸多态性(SNP),共克隆到123个非重复序列,发现120个SNP位点,单核苷酸多态性发生频率为1/695bp,核苷酸多态性值(Pi)为0.01251。在120个SNP位点中,单态突变位点62个;简约信息位点58个,其中双突变55个,三突变3个。对其碱基替换方式进行分析发现,转换91个,颠换26个,转换与颠换的发生比率为3.5∶1。通过单倍型分析发现,21个蓝莓品种的VcCBF基因存在5种单倍型。     

低温预贮对‘红阳’猕猴桃果实冷害及CBF转录因子表达的影响

以‘红阳’猕猴桃果实为试材,研究低温预贮[(5±1)℃3d]对‘红阳’猕猴桃果实冷害及转录因子CBF(C-repeat binding factor)表达的影响。结果表明,低温预贮处理可以有效地降低‘红阳’猕猴桃果实冷害率和冷害指数,显著减少膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)的积累和抑制脂氧合酶(LOX)活性的增加,有效地抑制果实呼吸速率和乙烯释放速率,保持较高的过氧化物酶(POD)活性,降低多酚氧化酶(PPO)活性,促进CBF转录因子的表达,在贮藏末期失水较少,保持较高的好果率。可见,低温预贮处理可以减轻‘红阳’猕猴桃果实在低温贮藏过程中的冷害发生,促进CBF转录因子的表达,对控制‘红阳’猕猴桃果实冷害有较好的作用。     

山葡萄VaCBF1转录因子基因的克隆与表达分析

【目的】克隆山葡萄(Vitis amurensis)CBF1转录因子基因(VaCBF1),为其功能的深入研究及其在植物抗寒基因工程中的应用奠定基础。【方法】根据植物CBF基因AP2/EREBP保守区设计1对简并引物,利用PCR法从山葡萄cDNA中扩增VaCBF1基因的中间片段。再根据中间片段区域设计2对特异引物,采用反向PCR法扩增VaCBF1基因的5′端和3′端序列。将中间片段与5′端和3′端序列拼接后得到山葡萄VaCBF1基因的cDNA全长序列,据此设计1对特异引物,PCR扩增VaCBF1基因编码区的全长序列,并对其进行生物信息学分析。同时,利用荧光定量PCR分析山葡萄VaCBF1基因在不同逆境胁迫(干旱、低温、盐胁迫)下的表达情况。【结果】成功地从山葡萄中克隆得到VaCBF1基因cDNA全长序列,其长度为762bp,编码253个氨基酸,在GenBank注册号为DQ517296。同源性分析证实,VaCBF1属于CBF转录因子家族。荧光定量PCR分析发现,低温胁迫可以诱导山葡萄VaCBF1基因高表达,而该基因的表达不受盐及干旱处理诱导。【结论】首次从山葡萄中克隆了VaCBF1基因,并证实该基因参与了植物对低温胁迫的应答。     

冷诱导基因转录因子CBF1的组成型表达对植物的抗寒性及生长发育的影响

通过农杆菌介导法将玉米泛素启动子(Pubi)调控的CBF1基因以及CaMV35启动子调控的GUS基因一起转化烟草,研究了冷诱导基因的转录因子CBF1(CRT/DRE binding factor 1)对植物抗寒性及生长发育的影响。结果表明:CBF1的组成型表达增强了冷敏感植物的抗寒性;在表型上使植株矮壮,叶片着生密集,叶色深绿,叶厚度增加;促进侧枝生长,延长营养生长期,推迟花期;对植株的结实性无明显影响。植株抗寒能力以及表型变化程度与CBF1的表达强度相关。因此,利用CBF1基因进行植物遗传改良时应根据物种的应用特点采用合适的表达调控策略。     

Effect of hot water treatments on chilling injury and expression of a new C-repeat binding factor (CBF) in ‘Hongyang’ kiwifruit during low temperature storage

Kiwifruit is cold-sensitive and very susceptible to chilling injury (CI) during low temperature storage. In this study, kiwifruit (Actinidia chinensis cv. Hongyang) were pre-treated by water dip for 10 min at 20 (control) or 35, 45, or 55 °C (heat pretreatments) and then stored at 0 °C for 90 days to investigate the effect of hot water treatments (HWT) on chilling injury tolerance. Results showed that 35 °C and 45 °C HWT alleviated but did not completely prevent chilling injury development. By contrast, 55 °C HWT increased symptoms of chilling injury. The 45 °C HWT was the most effective at reducing chilling injury index and incidence. Compared with the other HWT, fruit treated at 45 °C exhibited higher firmness and soluble solids content (SSC), and lower malondialdehyde (MDA) content, lipoxygenase (LOX) activity and ethylene production rate. C-repeat/dehydration-responsive element binding factors (CBFs) are key regulators in cold response. To investigate the molecular regulation of HWT on chilling tolerance of kiwifruit, a 637 bp CBF gene was identified and the relative expression of AcCBF was measured by RT-qPCR. In accordance with the effects of HWT on physiological parameters of chilling injury, AcCBF expression level was highest in the 45 °C HWT. These results indicate that HWT at 45 °C for 10 min prior to low temperature storage is effective for alleviating symptoms of chilling injury in ‘Hongyang’ kiwifruit.     

转CBF1基因增强水稻的耐逆性

为改良水稻(Oryza sativaL.)的耐逆性,以来源于成熟种子的胚性愈伤组织为受体材料,通过农杆菌介导法将拟南芥(Arabidopsis thaliana)耐逆相关CBF1基因导入粳稻品种秀水11基因组,经GUS组织化学染色、PCR检测和Southern杂交分析验证,获得一批转基因植株。T1代检测结果显示,所转基因已遗传给后代,且大多数株系的分离比符合3∶1。试验表明,在高盐与高渗胁迫下,转基因株系较非转化对照具有显著或极显著生长优势,表现苗高负增长率较小,长出的根数较多,根长较长;经低温胁迫处理后,转基因株系的叶片相对电导率显著或极显著低于对照。这些结果证明水稻转基因株系的耐逆性得到了增强。