耐冷功能基因及其在植物耐冷基因工程中的应用新进展（英文）

低温是影响植物生长发育及作物产量最主要的环境胁迫因子之一。从合成渗透调节物质基因、抗冻蛋白基因、脂肪酸去饱和代谢关键酶基因、抗氧化酶类基因等全面系统地概述了耐冷功能基因及其在植物耐冷基因工程中的应用新进展,以期为植物耐冷遗传改良及育种奠定基础。     

水稻耐冷基因研究进展

低温冷害是影响水稻高产、稳产的重要限制因素之一.鉴定优异的耐冷种质资源,采用合适的方法发掘其优异的基因源,通过分子育种等手段高效和精确地培育耐冷的水稻品种,是解决上述低温冷害的关键.加快耐冷性状的改良对促进水稻的高产、稳产具有重要意义.以水稻耐冷基因研究为核心,综合述评了水稻耐冷QTL定位、克隆和水稻耐冷转录因子调控,探讨了水稻耐冷相关基因研究存在的问题.由于以往耐冷QTL定位的精度有限,很难在分子育种中应用;且已克隆的耐冷相关基因由于其耐冷机制的复杂性,在育种中的应用也很少.联合连锁和关联分析可以提高QTL检测的效应和定位精度.因此,利用联合连锁和关联定位方法,挖掘耐冷基因,构建高效的水稻耐冷基因精细定位的策略,并应用于分子育种,值得深入研究.     

甘薯耐冷组学及分子生物学研究进展

甘薯为喜温短日照作物,起源于热带地区,对低温较敏感.低温冷害对甘薯的产量和品质都会产生显著影响,常造成巨大的经济损失.因此,开展甘薯的耐冷分子生物学研究具有重要的理论和实践价值.总结了低温对甘薯地上部分和地下部分的表观危害症状及对甘薯生理生化方面造成的影响;列举了近年来甘薯耐冷组学和耐冷microRNA方面取得的研究进展,研究结果为甘薯耐冷基因的挖掘及从分子层面揭示甘薯耐冷机理奠定了基础;介绍了目前基因工程在甘薯耐冷研究中的应用,有效加快了耐冷分子化育种进程.同时,文章提出以加强甘薯抗冷性的QTL分子标记定位研究、推进甘薯冷信号分子传导研究、深入开展利用基因工程技术3个方面为未来甘薯耐冷研究的重点方向,以期为甘薯耐冷研究及抗性育种提供理论参考和研究思路.     

水稻耐冷分子育种研究进展

冷害是水稻减产的主要原因之一,也是全世界普遍关注的问题.从水稻耐冷分子生理、耐冷相关基因的定位和克隆以及水稻耐冷分子育种等几个角度对水稻耐冷性研究作了阐述,并对今后水稻耐冷研究和育种工作提出了一些建议.     

玉米耐冷的生理与遗传机制研究进展

玉米是重要的粮饲、能源和工业原料作物,低温冷害是我国东北地区玉米生产中一种严重的自然灾害,对稳产造成了极大的威胁。为减少低温危害,选育和创造耐冷玉米种质是最经济有效的途径。从玉米耐冷的生理生化研究、遗传机制、基因定位以及耐冷相关候选基因的挖掘等方面简述了近年来有关研究进展,对玉米耐冷性今后的研究方向进行探讨。     

小白谷×大理早籼重组自交系耐冷性状遗传研究

以云南稻种昆明小白谷与大理早籼配制的杂种培育出的重组自交系(RILs)为材料进行耐冷性状遗传研究.结果表明(1)早籼与晚粳杂交培育出的RILs群体的耐冷性状的遗传多样性突出,并呈现广泛的遗传变异.(2)耐冷性状的差异既有主效基因也有微效基因,在长期的生态驯化过程中微效基因累积到一定程度可变为主效基因.(3)昆明小白谷耐冷性是受主效基因支配,冷驯化是水稻微效耐冷基因累积获得穗期耐冷性的途径之一.     

辣椒应答冷信号转导机制研究进展

辣椒原产中南美洲热带地区,为喜温性蔬菜作物。冷害是辣椒生产中的主要逆境因子,严重影响辣椒的生长发育。遭受冷害胁迫时,包括辣椒在内的众多植物通过多个信号转导途径调节耐冷相关基因的表达,提高植物的耐冷性。本文从冷信号感知、冷信号转导途径中关键转录因子、耐冷基因表达等方面,综述了辣椒应答冷信号的研究进展,从而为辣椒耐冷分子机制研究提供参考。     

高山离子芥耐冷基因的挖掘

冰缘植物高山离子芥具有极强的抗寒能力,具葶离子芥为其同属近缘种,但抗寒性远不及高山离子芥。本试验以高山离子芥和具葶离子芥植株为材料,对这2种离子芥进行低温处理,并采用c DNA扩增片段长度多态性(c DNA-AFLP)技术对其进行耐冷相关基因筛选,共获得与耐冷相关的28条差异表达片段,其中7条来自具葶离子芥,21条来自高山离子芥,并对这28条差异表达的片段进行生物信息学分析。选取高山离子芥特有的5条差异表达片段(TDFs),采用Realtime RT-PCR进行低温诱导表达验证,结果表明确实是低温诱导的特异表达片段。本试验结果为高山离子芥特有耐冷基因的功能研究及其应用提供了依据。     

高粱耐冷基因全基因组鉴定及进化分析

利用公布的高粱全基因组数据，以及BLAST、Pfam、MEGA6.0等生物信息学软件对高粱相关耐冷基因数量、系统进化树进行分析。结果表明，在高粱全基因组中共有AP2 家族基因203个、ICE1基因252个、EIN3基因15个、SNAC2基因133个、AMP1基因3个、COLD1基因3个、qLTG3-1基因53个、ctb1基因90个。通过进化树分析，高粱中XP002457016.1、XP021-317625.1；XP002463411.2、XP002467935.1、XP021317527.1；XP002447111.1、XP021-315473.1、XP002447110.1、XP021318475.1、XP021318476.1；XP002449576.1、XP0024 59022.1；XP002466328.1；XP021317902.1；XP002446618.1、XP002452340.1和XP02 1314112.1基因与模式作物中AP2基因家族、AtEIN3、Osctb1、OsqLTG3-1、AtAMP1、OsCOLD1、OsSNAC2亲缘关系最近，主要分布在高粱1、2、3、4、5、6号染色体。综合分析，在高粱全基因组中耐冷转录因子(AP2 、EIN3、 ICE1 、SNAC2)拷贝数较多，与模式作物耐冷基因亲缘关系最近的基因主要分布在高粱1、3、5号染色体，耐冷功能基因(COLD1、qLTG3-1、ctb1、AMP1)拷贝数较少，与模式作物耐冷基因亲缘关系最近的基因主要分布在1、4、6号染色体。     

耐冷玉米自交系的筛选

耐冷玉米自交系是耐冷玉米品种选育的关键,为提供耐冷玉米品种的选育材料,以不同遗传背景的100份玉米自交系为试验材料,通过发芽期耐冷性筛选、幼苗期耐冷性筛选、低温下相对电导率测定、低温下抗氧化保护酶活性分析等试验,筛选得到相对耐冷性强的玉米自交系4份。     

烟草耐冷机理的研究进展

从膜脂过氧化、抗氧化系统、渗透代谢抗冷调控途径综述了烟草耐冷遗传机制研究进展,并对烟草耐冷研究方向进行了展望。     

水稻孕穗期耐冷基因的CAPs标记辅助选择

以孕穗期耐冷性极强的北海PL5为供体亲本,与综合农艺性状优良,但孕穗期不耐冷的晚稻品种湘晚籼29号、湘晚籼31号及台中101号杂交,在F3代进行了CAPs标记辅助选择.从3个F3群体中,分别选出携带纯合耐冷基因的个体4,2,6株,作为改良晚籼稻孕穗期耐冷性的重要中间材料,同时建立了简便、快速、准确的CAPs标记分析配套方法.     

水稻苗期耐冷性研究进展

低温冷害是影响水稻高产、稳产的重要限制因素之一,加快水稻耐冷性状的改良、选育耐冷品种对促进水稻高产、稳产具有重要的意义。本文综述了水稻苗期耐冷的生理变化、种质资源鉴定评价和基因QTL定位等方面研究的进展,对今后开展水稻耐冷性研究及水稻耐冷育种提供参考。     

水稻秧苗期耐冷种质资源筛选

为了发掘水稻尤其是籼稻耐冷基因资源,促进水稻耐冷育种,以‘丽江新团黑谷’为耐冷对照,以‘桂99’为冷敏感对照,从“广东省水稻种质资源库”以及南方稻区收集的150份材料中初步筛选出18份作为本试验的供试材料,采取人工气候箱低温胁迫法（PGV-36,日均温8.5℃）,进行水稻苗期耐冷种质资源筛选研究。结果显示：①秧苗期日均8.5℃的人工气候箱低温胁迫会导致水稻秧苗生长发育明显减缓受阻,随着时间的推进,供试材料的生长发育停止。②经人工气候箱低温胁迫后,不论是处理3天(d)还是6天(d),各供试材料幼苗死亡率差异达到极显著水平;总体上粳稻的耐冷性强于籼稻。③以低温胁迫3d和6d后各供试材料自然气候条件下恢复生长10d的幼苗死亡率为指标评价鉴定其耐冷能力,丽江新团黑谷、粳44耐冷性强,8.5℃人工低温胁迫6d后死亡率在25%以下;其次是苗110、2-319和华占;源宝占、苗108耐冷能力中等,318、R2168、创丰1号、耐寒2号、R55、金昌B、湘中籼3号、R308、穗1225、2-358、合美占、创香5号、桂99等耐冷性弱;其中华占、2-319为籼稻,苗110为籼粳交后代,可应用于籼稻耐冷育种。     

耐冷菌的适冷机制及其在污水处理中的应用

对耐冷菌的概念、分布与种类进行了介绍,主要从细胞结构、代谢水平和调控机制等方面阐述了耐冷菌的适冷机制,并对耐冷菌在污水处理中的应用现状进行了综述。     

水稻耐冷生理和遗传机制研究进展

冷胁迫条件下,水稻将发生一系列生理变化以减小冷胁迫对其伤害.从膜脂过氧化、抗氧化系统、光合作用和抗冷调控途径;水稻耐冷性生理指标评价鉴定,水稻耐冷性QTL定位等方面综述了水稻耐冷生理和遗传机制研究进展,并对今后水稻耐冷研究方向进行了探讨.     

东乡野生稻耐冷片断导入系基因表达谱的比较分析

通过对东乡野生稻的渗入系群体进行低温筛选,获得了5个耐冷性较强的株系。通过对耐冷株系IL732和轮回亲本赣香B常温和低温下基因表达谱(DEG)差异的分析,筛选得到22个在IL732中特异响应冷胁迫的基因,其中存在多个参与糖类代谢的酶。这些酶基因的特异表达表明东野的耐冷机制可能与东野独特的能量代谢或多糖类物质代谢调控过程有关。     

东乡野生稻耐冷片断导入系基因表达谱的比较分析

通过对东乡野生稻的渗入系群体进行低温筛选,获得了5个耐冷性较强的株系。通过对耐冷株系IL732和轮回亲本赣香B常温和低温下基因表达谱(DEG)差异的分析,筛选得到22个在IL732中特异响应冷胁迫的基因,其中存在多个参与糖类代谢的酶。这些酶基因的特异表达表明东野的耐冷机制可能与东野独特的能量代谢或多糖类物质代谢调控过程有关。     

稻孕穗期耐冷型初步鉴定分析

在控温条件下对１５份栽培稻材料的孕穗期耐冷性进行了鉴定，提出了“耐冷型”这一用语。根据这１５份材料的孕穗期耐冷性特性，将它们的耐冷型划分成６类，其中，第２耐冷型和第５耐冷型的特征明显不同于以往所报道的，鉴定分析材料的耐冷型对耐冷性育种有一定的指导作用。     

番茄AFLP遗传连锁图谱的构建及耐冷性状的QTL定位

[目的]构建冷敏感和抗冷番茄的F2代分离群体,对番茄耐冷抗性基因进行QTL定位.[方法]通过将番茄耐冷品种O-33-1与冷敏感品种耐运2000杂交,得到的F1代番茄自交获得用于构建图谱的F2分离群体.测定O-33-1、耐运2000以及F2代番茄分离群体的生理指标,确定其抗寒性;利用AFLP技术构建连锁遗传图谱,对番茄耐冷性基因进行QTL定位.[结果]番茄耐冷品种O-33-1的抗寒性显著高于冷敏感品种耐运2000,F2代分离群体的抗寒性高于耐运2000而低于O-33-1,介于两亲本之间.本试验构建的番茄遗传图谱共包括连锁群16个,共包含155个标记,整个图谱总的长度为686 cM,标记间平均图距为4.42 cM.平均间距最小的连锁群为16,为1.75cM.并且检测到1个抗冷性的QTL位点.[结论]通过对番茄耐冷性状QTL分析发现了1个QTL,被定位于连锁群4上11E/M619和9E/M330之间.