擬南芥抗寒相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子CBF下游基因的篩選以及低溫對植物開花的影響.pdf

1、寒冷是植物經(jīng)常遇到的一種環(huán)境因素，植物在低溫條件下有許多復(fù)雜的生理反應(yīng)，其中，冷馴化作為植物在逆境條件下生存的保證顯得尤其重要．我們的研究旨在發(fā)現(xiàn)植物冷馴化過程中受調(diào)控的基因，并探索一種基于擬南芥基因組全序列分析的轉(zhuǎn)錄因子下游基因篩選新方法．在研究過程中，我們發(fā)現(xiàn)植物從營養(yǎng)生長向生殖生長的轉(zhuǎn)化在低溫條件下會受到抑制，而這種抑制與春化途徑相互獨(dú)立． 擬南芥通過冷馴化提高對低溫的抵抗能力，CBF/DREB1是一個在冷馴化過程中起關(guān)鍵

2、作用的轉(zhuǎn)錄因子家族，該轉(zhuǎn)錄因子操控很多抗逆相關(guān)基因的表達(dá)，是抗寒相關(guān)基因啟動表達(dá)的總開關(guān)．研究CBF下游基因?qū)Ψ治隼漶Z化機(jī)制有重要的作用． 我們試圖通過CBF結(jié)合元件DRE的搜索篩選CBF下游基因．經(jīng)軟件分析，擬南芥基因組中有80個基因在啟動子區(qū)含有DRE元件．利用基因芯片技術(shù)和RT-PCR技術(shù)對這些基因進(jìn)行分析的結(jié)果顯示，受CBF直接調(diào)控的基因占預(yù)測基因的16﹪以上，同時，許多低豐度基因得到了檢測．該方法彌補(bǔ)了傳統(tǒng)基因芯片方法

3、的缺陷，因此一些以往用基因芯片技術(shù)無法發(fā)現(xiàn)CBF下游基因在本研究中得以驗(yàn)證． 通過上述篩選試驗(yàn)，氨基氨酸滲透酶AtPPRC44被證明在CBF過表達(dá)植株以及低溫處理植株中上調(diào)表達(dá)，說明低溫條件可能通過CBF調(diào)控AtPPRC44基因的表達(dá)．氨基酸作為一種生物保護(hù)劑在植物抗逆過程中起關(guān)鍵作用．現(xiàn)已證明，CBF參與了調(diào)節(jié)脯氨酸低溫條件下合成的代謝途徑，但是合成后的氨基酸是如何在組織和細(xì)胞內(nèi)部分配，AtPPRC44很可能給出這個問題的答案

4、．目前，我們已對該基因進(jìn)行了的組織和細(xì)胞水平的定位分析，并初步證明該基因可能具有氨基酸外向轉(zhuǎn)運(yùn)功能． 人們對低溫影響植物從營養(yǎng)生長向生殖生長轉(zhuǎn)化的認(rèn)識由來已久，春化的分子生物學(xué)機(jī)制一直是植物分子生物學(xué)研究的重點(diǎn)問題．低溫作為春化的必要條件，常被認(rèn)為是開花的孕育者． 但是，本次研究結(jié)果顯示，低溫在打破對開花抑制的同時對開花也存在抑制作用．這一點(diǎn)體現(xiàn)在：開花時間隨溫度的降低不斷推遲，開花途徑整合因子Socl，Leafy，在低

5、溫條件下的表達(dá)受到抑制，CBF 過表達(dá)植株開花時間推遲．通過對低溫影響開花時間特點(diǎn)的分析我們認(rèn)為，溫度對開花延遲有累積效應(yīng)，隨溫度的降低抑制開花的因子會增加，這使得低溫對開花的影響比光周期和春化作用更復(fù)雜．CBt 家族在一定溫度條件下也參加抑花作用，對CBF1過表達(dá)植株的研究表明，CBF1通過抑制開花途徑整合因子Socl和Leafy調(diào)控植物從營養(yǎng)生長向生殖生長的轉(zhuǎn)化，CBF1表達(dá)與光周期途徑和春化途徑是相互獨(dú)立的． 低溫不利于植