棉花CBF調(diào)控因子在逆境條件下的表達(dá)調(diào)控及沙冬青CBF基因的克隆.pdf

1、低溫和干旱是嚴(yán)重影響植物生長(zhǎng)和作物產(chǎn)量的環(huán)境限制因子，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上每年都發(fā)生因?yàn)榈蜏馗珊祵?dǎo)致的大面積減產(chǎn)。作物的抗寒性狀是由多基因控制的，只有成簇抗性相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄激活，才能有效提高作物的抗寒能力。CBF(C-repeat binding factors)轉(zhuǎn)錄因子可以同時(shí)調(diào)控多個(gè)逆境誘導(dǎo)基因的表達(dá)，通過促使多個(gè)功能基因發(fā)揮作用，廣泛地參與耐逆的生理生化過程，從而提高植物耐逆性。因此CBF轉(zhuǎn)錄因子在逆境脅迫應(yīng)答機(jī)制中處于中心地位。在模式植物

2、擬南芥中，CBF轉(zhuǎn)錄因子通過與CRT/DRE元件結(jié)合，激活COR基因(Cold-regulated genes)表達(dá)，促進(jìn)逆境脅迫相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄，從而增強(qiáng)植物體的耐逆性。CBF基因在高等植物中廣泛存在，不同植物中CBF基因的表達(dá)模式各不相同。我國(guó)是產(chǎn)棉大國(guó)，低溫寒害在我國(guó)北方棉區(qū)特別是新疆棉區(qū)的危害十分嚴(yán)重。前期低溫可導(dǎo)致播種期推遲；后期低溫會(huì)影響纖維品質(zhì)。低溫和干旱是棉花生產(chǎn)品質(zhì)和產(chǎn)量的制約因素，十分有必要開展針對(duì)棉花CBF及其耐逆性研

3、究。沙冬青是我國(guó)荒漠地區(qū)獨(dú)有的常綠灌木，具有極強(qiáng)的耐寒和耐旱能力，是進(jìn)行植物耐逆性研究和耐逆植物基因工程的理想材料。 本研究用實(shí)驗(yàn)室已克隆的源于海島棉7124的GbCBF1基因?yàn)檠芯繉?duì)象，對(duì)它在棉花中的表達(dá)譜研究表明，該基因受寒冷、干旱、鹽和ABA誘導(dǎo)表達(dá)。將GbCBF1基因分別構(gòu)建劍CaMV35S強(qiáng)啟動(dòng)子和NOS弱啟動(dòng)子驅(qū)動(dòng)的植物表達(dá)載體，以葉盤法轉(zhuǎn)化煙草，對(duì)轉(zhuǎn)基因煙草中GbCBF1檢測(cè)表明，GbCBF1基因在煙草中能夠表達(dá)。

4、對(duì)轉(zhuǎn)基因煙草的生理指標(biāo)進(jìn)行了研究，與野生型煙草相比，在冷處理后轉(zhuǎn)基因煙草葉片的電解質(zhì)滲漏率明顯降低，脯氨酸含量、可溶性糖含量都有明顯提高，證明耐寒性增強(qiáng)。同時(shí)耐旱性實(shí)驗(yàn)表明轉(zhuǎn)基因煙草的干旱耐受能力也有很大提高。這表明在煙草中GbCBF1能夠響應(yīng)逆境信號(hào)并發(fā)揮作用。 采用RACE策略，我們克隆并鑒定了一個(gè)沙冬青CBF全長(zhǎng)基因(AmCBF)，半定量RT-PCR實(shí)驗(yàn)證明該基因受低溫誘導(dǎo)，在冷處理1h開始有表達(dá)，2h后表達(dá)量達(dá)最高。經(jīng)過