植物抗寒基因研究进展

寒害严重影响植物的生存和分布,提高植物抗寒性,对农业具有十分重要的意义。文章从抗冻蛋白、冷诱导、脂肪酸去饱和、渗透调节物质等方面对植物抗寒基因进行归纳和总结,并对未来工作重点进行了展望。     

低温胁迫下东农冬麦1号分蘖节SSH文库的构建及文库中3个基因的表达模式

为揭示高抗寒冬小麦品种东农冬麦1号的抗寒分子机制,在北方寒地自然条件下,于越冬前(5℃)和越冬期(-25℃) 分别对分蘖节取样,利用抑制消减杂交技术构建该品种低温胁迫相关基因的cDNA文库。在cDNA文库中随机挑选300个阳性克隆测序,获得230条高质量的表达序列标签(EST)。对该序列进行BLAST比对及功能注释,发现文库中基因组成类型复杂多样,其中应对胁迫的基因(如热激蛋白、CS66、Wcor8等)以及参与编码60S和40S核糖体亚基的基因出现的频率较高,这些基因可能与东农冬麦1号的安全越冬有密切关系。对文库中筛选到的2种未知基因和Clp基因进行荧光定量PCR分析,发现其表达水平随着温度降低而不同程度升高;在弱抗寒性小麦品种济麦22中,这些基因则有不同的表达模式。推测这些基因在抗低温胁迫过程中发挥重要作用。     

低温下不同抗寒性冬小麦叶片组织结构比较

以强抗寒冬小麦品种东农冬麦1号和弱抗寒冬小麦品种济麦22为试材,应用光学显微镜和电子显微镜对不同低温下(5℃和-15℃)两个冬小麦品种的叶片显微、超微结构进行比较研究。结果表明,在5℃和-15℃低温下,东农冬麦1号和济麦22叶片的显微结构无明显差异,但超微结构差异较显著。东农冬麦1号类囊体基粒片层和基质片层跺叠整齐,沿叶绿体的长轴方向平行排列,而济麦22叶绿体内的类囊体排列方向无规则,与叶绿体长轴形成各种角度。在-15℃时,两个品种叶肉细胞的线粒体皆肿胀呈圆形,嵴的结构模糊,且济麦22有个别线粒体嵴消失现象。该研究结果可为冬小麦抗寒种质的选育提供理论依据。     

高寒地区冬小麦东农冬麦1号抗冻蛋白的研究

为探究小麦抗冻机理,以东农冬麦1号为试验材料,在田间自然降温条件下,分别在5、0、-10、-20和-25℃胁迫下取分蘖节、根和叶,提取全蛋白进行 SDS-PAGE分析并观察冰晶形态.结果表明,低温条件下东农冬麦1号分蘖节的全蛋白中出现7条特异蛋白带,其全蛋白对冰晶有修饰作用,并且随着气温的降低,抗冻能力逐渐增强.分蘖节和根中都在-20℃以后产生了分子量约为26 kD的特异条带;-25℃低温下分蘖节中产生了分子量约为17 kD的特异蛋白,推测其可能是产生修饰冰晶能力的抗冻蛋白.分蘖节和根为产生抗冻蛋白的重要部位.