植物冷驯化转录调控的影响因素

植物在冷驯化过程中通过转录调控发生大量生理生化上的变化,遗传物质、光照、温度等是影响转录调控的关键因素。本文从遗传物质及环境因子方面对植物冷驯化转录调控的影响进行了概述,希望人们在设计实验时能对其重要性予以重视。     

采后黄瓜在冷驯化处理过程中的转录组变化

采后黄瓜是冷敏性果菜类蔬菜，在低温贮藏时易发生冷害。前期研究结果表明，冷驯化处理通过诱导采后黄瓜耐冷性，减少冷害发生。为探究冷驯化处理诱导的转录组学变化，以采后黄瓜为试材，分析冷驯化处理期间的转录组变化。与贮藏前（0 h）相比，在冷驯化处理12 h和72 h时，分别鉴定到1 870和3 550个差异表达基因。基因表达验证结果表明，RT-qPCR和转录组结果高度一致，证明转录组测序数据的准确性和可靠性。GO富集分析结果显示，冷驯化处理诱导的差异表达基因主要富集在氧化还原过程、细胞膜组分和转录因子活性3个GO途径中，表明冷驯化处理通过调节细胞膜组分、细胞内氧化还原状态，增强冷藏黄瓜耐冷性。进一步分析发现，104个转录因子基因响应冷驯化低温，差异表达的转录因子主要是ERF、bZIP、WRKY和HSF家族，表明转录因子介导的转录调控在冷驯化诱导的耐冷性中发挥重要作用。研究结果为采后黄瓜诱导耐冷性提供了新见解，有助于加深对冷驯化诱导耐冷性分子机理的认识，为耐冷黄瓜培育提供了重要基因资源。     

茶苗叶片低温诱导蛋白提取分离研究

本文研究冷驯化过程中茶苗叶片细胞膜相对透性和可溶性蛋白含量的变化,采用不同方法提取分离冷驯化茶苗叶片的低温诱导蛋白.结果表明:(①与高体叶片相比,冷驯化茶苗叶片更适宜用来分离茶树低温诱导蛋白,其表现为质膜相对透性变化不大,而且可溶性蛋白含量保持在较高水平.②与丙酮沉淀法、TCA/丙酮沉淀法、硫酸铵沉淀法和直接提取法相比,改良Tris-HCl法最适于冷驯化茶苗叶片低温诱导蛋白的分高提取,其特点是蛋白样品得率高、蛋白条带多且清晰、杂质干扰程度少、操作步骤简易.另外,在冷驯化蛋白提取样品中还发现了大小分别为25、35和90 KDa的蛋白差异条带.     

低温驯化对马铃薯半致死温度的影响

为了确定不同品种马铃薯的抗寒能力、比较不同品种马铃薯的抗寒性及低温驯化能力,以青薯9号、青引5号、夏波蒂、E107、DR-2、DR-9、T3、A1、S4等9个马铃薯品种的叶片为试验材料,研究在低温驯化前后,马铃薯叶片在低温胁迫下组织电解质外渗率的变化,同时配合Logistic方程测定各品种马铃薯的半致死温度(LT50)。结果表明:低温驯化前,DR-2的半致死温度最低,耐冻性极强,青薯9号的耐冻性最弱。经过低温驯化,DR-2的耐冻性最强,夏波蒂的耐冻性最弱。在9份材料中,没有驯化能力的材料是DR-9,冷驯化能力最强的是青薯9号,相应的冷驯化能力为3.6℃,表现出很强的冷驯化能力。     

金边卫矛冷驯化期间SOD和POD同工酶及蛋白的研究

采用凝胶电泳技术比较观察了金边卫矛冷驯化期间叶片超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）同工酶谱及总蛋白的动态变化，就其变化规律与抗寒性的关系作了探讨,并首次鉴定了叶片中SOD的类型.结果表明:冷驯化期间叶片SOD同工酶未发生谱带数目的变化，但有谱带的增强表达，其中Cu-ZnSOD的变化较FeSOD明显.POD同工酶不仅有酶带的增强表达，而且有一条新的弱酶带出现.SOD、POD同工酶谱带随着冷驯化时间的延长而增强表达，但到达一个高峰后逐渐回落到接近对照水平.这表明植株在冷驯化期间随着SOD、POD同工酶变化而形成的低温适应机制可能是提高植株抗寒力的一个重要原因.金边卫矛在冷驯化期间诱导出4种分子量分别为18.7、19.5、15.7和18 kD的酸性蛋白，脱锻炼后仍然存在，表达量基本维持在低温处理时的水平，推测它们可能是抗冻蛋白，与冷驯化后金边卫矛在冰冻温度下的抗冻性相关.同时发现，叶片中多种蛋白质的含量与未驯化苗相比都有所增加，其中分子量分别为17.7、15.8 kD的碱性蛋白B和C及分子量为15.5 kD的酸性蛋白D的增强表达趋势较为明显，这3种蛋白在脱锻炼后含量均下降到接近对照水平，推测与植物在低温条件下代谢途径的改变有关.      

植物中I型酪蛋白激酶响应低温胁迫的研究进展

低温是植物生长过程中遇到的主要环境胁迫因子之一,而植物响应低温胁迫的机制是一个较复杂的调控网络。综述了I型酪蛋白激酶在低温信号转导过程中发挥的作用并提出了展望,以期完善人们对植物体内低温信号调控网络的认识,为植物耐冷及冷适应提供理论指导。     

冷驯化草莓组培苗DNA甲基化水平及模式的变化

DNA甲基化是植物表观遗传的重要方式之一,非生物胁迫会引起植物DNA甲基化水平及模式的改变。为探讨草莓的低温响应与DNA甲基化的关系,本文以章姬组培苗为材料,利用甲基化敏感多态性技术(MSAP)检测冷驯化(4℃)不同时间及恢复后的植株DNA甲基化水平及模式变化。结果表明,14对选择性引物在冷驯化过程中共检测出2499个基因位点;冷驯化过程中,DNA总甲基化水平整体呈下降趋势,0 d、1 d、3 d、5 d、7 d和10 d,基因组MSAP比率分别为27.17%、20.73%、25.77%、22.69%、22.69%和22.41%,恢复5 d后MSAP比率上升为26.05%;在DNA甲基化模式变化方面,有甲基化和去甲基化现象发生,且以去甲基化现象为主。回收、克隆并测序某些草莓基因组的甲基化修饰位点,分离得到5条存在甲基化修饰的基因组DNA序列。BLAST比对分析表明,在这些序列中都存在明显的"CCGG"二核苷酸成簇富集现象,与MSAP结果一致。     

植物耐低温机制研究进展

低温是植物生命周期中极易遭受的主要非生物胁迫之一,而植物响应低温胁迫是一个多因素协同作用的过程,涉及到复杂的生理及基因表达调控网络。从生理生化和分子机制两个方面综述了低温胁迫对植物的影响,包括植物细胞膜、光合作用、渗透调节、抗氧化系统的改变,冷诱导的信号转导途径和冷响应相关基因的分子机制。提出低温信号的识别、转导、信号级联放大、响应等方面对植物低温信号传递网络进行更加深入的剖析和结合多组学联合分析等技术更全面解析调控机理是今后的研究方向。     

三叶斑潜蝇对冷驯化的响应及不同种群耐寒性差异

【目的】研究重大入侵害虫三叶斑潜蝇（Liriomyza trifolii）对快速冷驯化和长时冷驯化的响应以及3个地理种群（湖北省武汉市、海南省海口市和安徽省安庆市）的耐寒性,为明确该虫在我国高纬度地区定殖的潜在可能性提供参考。【方法】将海南三叶斑潜蝇种群蛹和成虫在-12、-14、-16、-18、-20、-22和-24℃低温暴露30 min,选择存活率为15%—30%的温度为识别温度。设置5℃为快速冷驯化的驯化温度,12℃为长时冷驯化的驯化温度,将三叶斑潜蝇蛹和成虫置于5℃下1—6 h或置于12℃下1—6 d,再置于识别温度下30 min检测存活率,未驯化的蛹和成虫也置于识别温度下30 min作为对照,比较其冷驯化后低温存活率的差异。另外,设置5个靶标温度,分别为0、-5、-10、-15和-20℃,将3个地理种群的三叶斑潜蝇蛹在靶标温度下冷暴露2 h,比较其存活率差异。最后,利用过冷却点测定仪对3个地理种群蛹的过冷却点（supercooling point,SCP）进行测定。【结果】三叶斑潜蝇蛹和成虫暴露于-20℃下30 min后,其存活率分别为15.0%、19.6%、21.0% (介于15%—30%),因此将-20℃确定为三叶斑潜蝇的冷驯化识别温度。短时间的5℃低温暴露提高了三叶斑潜蝇蛹和成虫的耐寒性,成虫对快速冷驯化的响应更加积极。1 h和2 h的冷驯化效果最好,随着暴露时间的延长,其驯化效果会逐渐减弱直至消失。在6 d内,不同时长的12℃低温暴露均会提高三叶斑潜蝇蛹和成虫的耐寒性且经历不同时长冷驯化后其耐寒性差异较小。在5、0、-5℃的低温暴露下,海南种群与安徽、湖北种群蛹的存活率差异不显著,在-10、-15、-20℃的低温暴露下,海南种群蛹的存活率显著低于安徽和湖北种群。安徽(-22.19℃)和湖北(-22.19℃) 种群蛹的过冷却点显著低于海南种群(-21.06℃)。【结论】三叶斑潜蝇的耐寒性可以通过快速冷驯化或长时冷驯化获得增强,这可能是三叶斑潜蝇逐步向我国高纬度地区扩散的原因之一。湖北和安徽种群表现出的耐寒性较海南种群强。研究结果有助于预测三叶斑潜蝇在我国的越冬分布区域,指导其监测预警及防控。     

植物DNA甲基化与低温胁迫研究进展及展望

非生物胁迫中能够影响植物产量和生长的因素包括高盐、干旱、低温等。过低的环境温度对植物造成低温胁迫,进而影响植物的生长、发育、产量以及种子品质。在调控表达真核生物基因的过程中,DNA的甲基化起到了关键性的作用,并且是参与构成表观遗传学的主要成分。为使植物更好地适应冷胁迫,创造抗寒性新种质,通过对国内外植物NDA甲基化以及低温胁迫的研究进展进行综述,对应对低温胁迫,开展表观遗传研究提出展望。     

低温胁迫下油棕WRKY转录因子基因的表达特性分析

[目的]研究低温胁迫下WRKY转录因子基因表达特性,并分析其与油棕抗寒性的相关性,为阐明WRKY转录因子在油棕生长和低温响应机制中的功能和作用提供理论参考.[方法]以油棕品种XJS30和SJ64为材料,对其进行低温驯化处理(0h、1d和7d)及冷处理(10℃4h、8℃4h、6℃4h、4℃4h和2℃4h),利用实时荧光定量PCR(qPCR)检测不同处理时间的WRKY1、WRKY7、WRKY22、WRKY40和WRKY55基因表达特性,并分析其与油棕抗寒性的相关性.[结果]WRKY1和WRKY7基因在低温驯化结束时的表达量较冷处理结束时高,说明其在低温驯化过程中对XJS30的抗寒性构成发挥调控作用.WRKY22、WRKY40和WRKY55基因均在XJS30冷处理中表达量最高,说明其在冷处理过程中对XJS30的抗寒性发挥调控作用.WRKY1基因在低温驯化结束时的表达量较冷处理结束时低,说明其在冷处理过程中对SJ64的抗寒性发挥调控作用.WRKY7基因在低温驯化结束时的相对表达量较冷处理结束时高,说明其在低温驯化过程中对SJ64的抗寒性构成发挥调控作用.[结论]油棕的WRKY1、WRKY7、WRKY22、WRKY40和WRKY55基因均属于低温应激反应型基因.     

甜杨PsG6PDH基因超表达对提高烟草抗寒冻性的影响

【目的】研究甜杨葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(PsG6PDH)基因超表达对烟草抗寒冻性的影响,为烟草的抗寒冻育种提供理论依据。【方法】构建甜杨PsG6PDH基因的植物表达载体pBGⅠ,采用叶盘转化法转化烟草,对转化烟草植株低温驯化后的形态、生理生化指标进行测定与分析。【结果】PCR检测及Southern杂交结果显示,甜杨PsG6PDH基因已整合到转基因烟草的基因组中。低温试验表明,未经冷驯化的对照烟草较转基因烟草早出现萎蔫,恢复正常生长也较晚;经过冷驯化在接近0℃处理24h的对照烟草叶片基本萎蔫,而转基因烟草仍然正常。在0℃及更低温度胁迫下,转基因烟草的相对电导率一直保持在35%左右,而对照烟草的相对电导率则从35%上升到90%;随着胁迫时间的延长,转基因烟草的SOD、POD活性升高,而MDA含量下降。【结论】甜杨PsG6PDH基因能够提高植物的抗寒冻性,可以作为改良植物抗寒冻性的新的外源基因。     

冷锻炼诱导甜椒抗冷力的生化机理研究

以喜温植物甜椒抗冷品种1141和不抗冷品种0004为试验材料,研究了冷锻炼对两品种叶片膜质过氧化作用及活性氧清除系统的影响。结果表明:冷锻炼明显提高了甜椒幼苗叶片细胞膜的稳定性及膜保护系统功能。与未锻炼苗相比较,锻炼苗在低温胁迫过程中表现出更高的超氧化物歧化酶(SOD)活性和抗坏血酸(AsA)含量,以及较低的膜质过氧化水平。冷锻炼提高了两品种抵御低温破坏的能力,但对抗冷品种抗冷力的提高作用更大一些。     

CBF转录因子在植物抗冷育种中的应用

CBF转录因子能调控一系列低温诱导基因的表达,是目前植物抗低温分子生物学领域研究的热点之一。本文对CBF转录因子的结构、功能及其在植物抗冷育种中的应用等进行了综述。     

植物春化作用的研究进展

春化作用是近代植物科学领域的一大发现,对其进行深入的研究有助于农业生产的发展。故文章从植物对低温的反应类型、进行春化的条件以及春化作用在农业生产上的应用,总结分析了春化作用研究的进展情况。     

低温驯化对菊花品种抗寒性的影响

【目的】明确低温驯化的对于菊花耐冷性的积极作用,以期为菊花耐低温的深入研究和菊花抗寒品质的进一步挖掘提供理论参考。【方法】以姹紫嫣红和金龙腾云2个菊花品种为试验材料,分别设低温处理（-4℃下24 h）和低温驯化（先4℃下24 h即低温驯化过程,然后-4℃处理24 h）,以常温（25℃）为对照,测定并分析叶片中叶绿素含量、抗氧化酶活性、相对电导率（REC）、丙二醛（MDA）、脯氨酸（Pro）及活性氧等生理指标变化,分析各生理指标的相关性,并运用隶属函数法进行2个菊花品种的耐低冷性综合评价。【结果】低温驯化和低温处理后,2个菊花品种叶片的叶绿素含量和抗氧化酶活性均表现出逐渐降低的趋势;而叶片的REC及MDA和Pro含量则表现出逐渐上升的趋势。经过低温驯化的2个品种叶片中的过氧化物酶（POD）活性、REC及MDA、Pro、过氧化氢（H₂O₂）和超氧阴离子（O-₂）含量均显著低于低温处理（P<0.05,下同）。其中,金龙腾云品种在POD活性、REC及Pro和O-₂含量表现明显,MDA和H₂O₂含量则在姹紫嫣红品种上表现明显;叶绿素含量和POD活性则显著高于低温处理;在金龙腾云品种上叶绿素a、叶绿素b含量及POD活性分别比低温处理提高38%、54%和18%,类胡萝卜素含量在姹紫嫣红品种中比低温处理增长一倍。相关分析显示,金龙腾云的耐冷性大于姹紫嫣红。在未经低温驯化条件下,金龙腾云的耐冷性表现优于低温驯化;而姹紫嫣红的耐冷性表现劣于低温驯化。【结论】低温驯化后,2个菊花品种生理特性均优于低温处理,金龙腾云比姹紫嫣红更耐冷,低温驯化对菊花叶片的机械损伤能起到一定的保护作用,降低了菊花细胞质膜受伤害的程度,进而提高菊花对低温的抵御能力。     

植物的冷调节蛋白及诱导其基因表达的条件

人们发现植物在低温锻炼过程中产生的特异性蛋白——冷调节蛋白(cold regulated proteins，CORPs)与植物的抗寒力密切相关，冷调节基因是一些诱导型表达基因，它们除受低温诱导外，还能接受诸如外源ABA、水分胁迫等外界条件的诱导，在综述这些诱导冷调节基因表达条件的基础上，提出了在低温寒害来临之前有目的地诱导大田植物冷调节基因表达，合成冷调节蛋白，可提高植物抗寒力的新思路，这在农业生产以及园艺植物南树北移工作中具有重要的现实意义。     

植物在低温胁迫下的糖代谢研究进展

糖在植物中不仅用于能量代谢,也对植物生长发育、代谢调控及抵抗胁迫等具有重要调节作用。文章对植物在低温胁迫中糖积累的作用、影响糖积累的相关酶变化、外源ABA对低温胁迫下糖代谢影响等研究进展进行综述。展望植物抗寒研究,从基因、转录、蛋白及代谢等组学整体水平上探讨糖代谢应答低温胁迫及糖作为信号分子参与调控机制。     

bHLH转录因子在植物抗非生物胁迫基因工程中的应用进展

植物在生长发育过程中,经常会遭遇干旱、高盐和低温等非生物胁迫的伤害,从而影响其生长发育和地理分布,对于作物而言会降低产量和品质,危害农业生产发展,因此植物抗逆育种研究已经成为保障农业生产的一个重要内容。利用基因工程技术提高植物的抗逆性是一条优于传统育种途径的快捷有效的途径。bHLH转录因子家族是植物中最大的转录因子家族之一,在植物生长发育及抵御多种非生物胁迫反应(干旱、高盐、低温、缺铁等)中具有重要的调控作用。有研究者发现,很多bHLH转录因子可以提高植物的抗逆性。本文全面系统阐述了植物bHLH转录因子的基本结构特征及其在植物抗旱、耐盐、耐冷、耐缺铁基因工程中的应用进展,以期为bHLH转录因子的利用及植物抗旱遗传改良和育种提供参考。