植物抗冻机理研究新进展：抗冻基因表达及其功能

综述了迄今业已分离和鉴定的低温诱导表达的抗冻基因,以及通过染色体基因制图方法褐示和证实的抗冻性基因,并着重地介绍了这些抗冻基因在提高植物抗冻能力上的功能。这些抗冻基因表达合成的新多肽具3有高度的亲水性,起着保护和稳定细胞膜结构的作用,从而防止冰冻伤害,提高植物的抗冻能力,同时还介绍了抗冻基因表达中的某些调节因子,其中尤其值得注意的是,CBF基因似乎有可能作为抗冻基因表达的“主开关”,以及Ca^2 作为植物细胞的第二信使在传递低温信号,启动和调节抗冻基因表达中可能的重要作用,这些研究结果,不仅为阐明植物的抗冻机理提供了新的证据,而且为改良农作物的抗寒性提供了新的启示。     

植物抗寒研究进展

随着拟南芥作为抗寒研究模型的发展 ,在抗寒中起作用的基因已经识别出来 ,并且已经了解这些基因的作用方式。植物在寒冷气候中作出反应的低温信号和调节途径开始研究 ,并且已经用于改良植物的耐胁迫能力。植物抗寒机制研究和在实际应用中如何提高农作物的耐寒性是今后研究的重点。1 .ＣＢＦ/ＤＲＥＢ1蛋白调节抗寒基因的表达Ｇｕｙ等[1] 认为 ,植物遇到冷胁迫时 ,基因表达会发生变化 ,通过研究这些基因的调节作用和功能 ,能进一步了解抗寒的过程。通过研究拟南芥中抗寒调节基因的表达 ,发现了转录活动因子家族 ,并且发现ＣＢＦ/ＤＲＥＢ1调…     

磷脂酶Dβ在拟南芥低温信号中的转导作用

磷脂酶D(PLD)不仅是植物中一类主要的磷脂水解酶,而且是一类重要的跨膜信号转导酶类.PLD的磷脂降解功能和信号转导功能均影响植物的抗冻性.本研究以PLDβ基因被敲除的拟南芥突变体及其野生型植株为材料,进行低温驯化和冻害胁迫处理,并分析其作用途径.结果表明,PLDβ基因介导低温信号转导作用,参与渗透调节途径中脯氨酸的调控和抗氧化系统中过氧化氢酶(CAT)活性的调控,并且与低温信号激素ABA不在同一条信号转导途径.本研究为探索通过调控PLD的活性提高植物抗冻性提供了新的途径,并为深入揭示植物的抗冻机理以及磷脂信号转导机制提供实验支持.     

植物抗冻基因工程研究进展

提高作物的抗冻性对于提高作物产量有着非常重要的意义。目前,对冷诱导基因、CBF、ICE、抗冻蛋白基因、脂肪酸去饱和酶基因、脯氨酸基因、SOD基因与抗冻的关系进行了广泛的研究,研究表明对这些抗冻相关基因进行转基因,可以提高植物的抗冻性。而一些抗冻基因应用到作物上,也可以提高作物的抗冻性。     

植物抗冻基因研究进展

低温是作物生长一大限制因素,许多作物不能在低温下生长或者容易受到冻害,所以通过基因工程的方法,转入抗冻基因,是扩大作物生长区域,稳定作物产量的有效办法。目前通过对植物抗冻基因在抗冻机理、研究技术、应用等方面的研究,已经取得了一定的成果。综述抗冻基因的来源、抗冻机理、研究技术,并做适度的展望。     

植物抗冻基因

介绍植物抗寒冻基因研究中一些已分离和鉴定出的低温诱导表达基因及其抗寒功能、低温信号转导以及调控方式的研究进展.     

拟南芥CBF1与植物对低温和干旱的抗性

对冷驯化过程中基因表达差异的认识,使抗冻基因(COR)的克隆及其功能的分析成为研究冷驯化过程的主要目标。在拟南芥和其他抗冻植物中,分离了许多COR基因,这些基因对植物抗冻起着非常重要的作用。在拟南芥COR调控的研究中,发现了CBF转录因子的基因家族,其中CBF1能调控一组COR基因的表达。近年来,在冷敏植物如番茄和玉米中也发现了CBF类似基因,拟南芥CBF1基因在转基因番茄中的过量表达提高了植株的抗寒和抗旱性。这一研究结果展示了拟南芥CBF1类似基因的应用可能为冷敏植物抗寒和抗旱性的品种改良提供一条新的途径。     

昆虫抗冻耐寒能力的测定与分析方法

昆虫抗冻耐寒能力因其理论意义和实践价值成为当前生物学和生态学的重要研究内容。尤其昆虫抗冻耐寒能力的测定与分析是昆虫低温生物学的热点问题。本文从昆虫生态,及生理生化层面阐述了昆虫抗冻策略和耐寒机制类型。进一步介绍了昆虫抗冻耐寒能力的测定与分析方法:一方面,以昆虫种群为对象,分析低温对种群存活的胁迫作用,如低温实验中种群的存活率,致死中温度或致死中时间,冷伤害上限温度,冷害低温总和,以及低温冷伤害的死亡速率等。另一方面,以昆虫个体为对象,测定个体为适应低温环境而采取响应机制,如昆虫个体过冷却点、含水量、能量物质、抗冻小分子物质和抗冻蛋白含量等。在未来,从微观上看随着低温生物学拓展到基因组、转录组、蛋白质组及代谢组层次的研究,从宏观上看随着越冬代昆虫种群数量动态及其迁飞转移行为规律与栖息地微环境气候和区域性景观格局特征等的关系研究,有利于更全面地和深入地了解昆虫类群的抗冻策略或耐寒机制,从而为更系统地建立昆虫抗冻耐寒能力的测定与分析方法体系提供可靠指标。     

植物抗冻蛋白及抗冻性分子改良

概述了植物抗冻蛋白及其相关基因的研究现状,主要包括植物低温诱导蛋白、具有热滞活性的植物抗冻蛋白及其相关基因的分离、鉴定与表达调控,以及植物抗冻性基因工程研究动态.在此基础上,讨论了该领域研究中的主要问题、发展趋势及近期研究热点.     

拟南芥中CBF对COR基因表达的调控1

拟南芥中COR基因的启动子含有CRT/DRE元件,转录激活因子CBF蛋白与之结合,促进COR基因的表达.CBF基因超表达不需要低温刺激就能促进COR基因的表达而增加植物的抗寒性,显示其调节COR基因表达的能力.作者对CBF基因和CBF蛋白的特性、CBF基因表达与植物抗寒性之间的关系以及CBF调节COR基因表达的机理进行了介绍.     

拟南芥中CBF对COR基因表达的调控

拟南芥中COR基因的启动子含有CRT／DRE元件,转录激活因子CBF蛋白与之结合,促进COR基因的表达,CBF基因超表达不需要低温刺激就能促进COR基因的表达而增加植物的抗寒性,显示其调节COR基因表达的能力,作者对CBF基因和CBF蛋白的特性,CBF基因表达与植物抗寒性之间的关系以及CBF调节COR基因表达的机理进行了介绍。     

植物存在抗冻基因

严冬来临之际,没有活动能力的植物经常会被冻死。研究已经表明,植物被冻死的原因是由于植物细胞内的水结晶,致使植物无法正常活动而导致死亡。近日,澳大利亚科学家从能存活于南极洲半岛零下30℃低温的南极洲发草中发现了一种可以抑制水结晶的基因。研究小组将这种基因导入到另一株实验植物中后,发现转入该基因的植物显示出较好的抗冻特性。进     

植物抗冻性测定技术的原理和比较

植物抗冻性是植物忍耐冰点以下低温的能力。通过田间生长试验能测定植物的越冬性,但越冬性不等于抗冻性。冰冻处理结合活力测定才是测定抗冻性的可靠方法。 Dexter等首先提出用电导法测定植物的抗冻性。五十多年来,植物抗冻性测定技术已经有了很大发展。这些方法大致分为测定冰冻处理后植株或器官恢复生长的能力;细胞膜特性的改变和膜结构功能的变化引起细胞代谢的改变等三类,兹分述如下。至于具体方法,请参阅表1所列资料。     

植物酸性转化酶基因及其表达调控

酸性转化酶是蔗糖代谢的关键酶,在植物体中具有重要的生理作用。近十几年来,许多植物酸性转化酶基因已经克隆,其基因表达调控的研究也取得了很大的进展。本文综述了植物酸性转化酶﹑ 基因及其蛋白结构、基因表达的器官和发育特异性以及糖、受伤、病原胁迫和激素对基因表达的调节和蛋白抑制因子对酶活性的影响,并讨论了当前在该研究领域存在的问题。     

拟南芥CBF/DREB途径的研究进展及其在植物基因工程中的应用

细胞膜感知低温环境信号,通过信号转导激活以CBF/DREB信号途径为主、兼与其他途径交谈和交叠所构成的信号网络,继而调控下游相应功能蛋白的表达,赋予植物低温抗性。文章重点介绍了拟南芥CBF/DREB信号传导途径的研究进展、CBF基因在高等植物中的保守性,以及构建CBF转基因抗冻植物所取得的成果,包括CBF的表达调控与作用的分子机制、影响CBF途径的一些重要蛋白和环境因子、组成性启动子以及冷诱导特异性启动子驱动CBF基因表达所获得的抗冻转基因植物的研究进展。同时,对该研究领域未来可能的发展方向进行了展望。     

植物酸性转化酶基因及其表达调控

酸性转化酶是蔗糖代谢的关键酶,在植物体中具有重要的生理作用.近十几年来,许多植物酸性转化酶基因已经克隆,其基因表达调控的研究也取得了很大的进展.本文综述了植物酸性转化酶基因及其蛋白结构、基因表达的器官和发育特异性以及糖、受伤、病原、胁迫和激素对基因表达的调节和蛋白抑制因子对酶活性的影响,并讨论了当前在该研究领域存在的问题.     

植物抗寒及其基因表达研究进展

植物经过逐渐降低的温度从而提高抗寒能力 ,这个过程被人们称为低温驯化。植物低温驯化过程是一个复杂的生理、生化和能量代谢变化过程 ,这些变化主要包括膜系统的稳定性、可溶性蛋白的积累和小分子渗透物质 ,比如脯氨酸、糖等 ,这些变化中的一些是植物抗寒必需的 ,而另外一些变化不是必需的。主要对冷害和低温生理生化变化、低温诱导表达基因的功能和作用、低温驯化的调节机制及其信号转导方面进行了综述。通过差别筛选 c DNA文库的方法已经鉴定了许多低温诱导表达、进而提高植物抗寒能力的基因 ,其中有脱水素、COR基因和 CBF1转录因子等。低温信号的感受、转导和调节表达是低温驯化的关键环节 ,低温信号的转导过程与干旱胁迫之间具有一定的交叉 ,这为利用 ABA等来提高植物抗寒能力成为可能 ,相信不久的将来人们可以通过提高植物抗寒能力从而增加经济产量成为现实。     

提高植物抗寒性的机理研究进展

低温胁迫是世界范围内影响植物产量和品质的主要非生物胁迫.植物抗寒生理生态研究是比较活跃和发展很快的领域.文章综述了提高植物抗寒性机理的研究进展.大量科学研究和生产实践表明,气象因素与植物自身因素是影响植物抗寒性的关键因素,前者主要是温度、光周期和水分,后者主要是植物的遗传学基础、生长时期、发育水平以及低温胁迫下细胞的抗氧化能力.保证植物抗寒基因充分表达对提高植物抗寒性有重要意义.植物抗寒性的遗传机制与调控主要通过5条路径实现:丰富多样的植物低温诱导蛋白,低温转录因子DREB/CBF可同时调控多个植物低温诱导基因的表达,DREB/CBF与辅助因子相互作用调控下游基因表达,Ca2+、ABA及蛋白质磷酸化上游调控低温诱导基因表达,以及不饱和脂肪酸酶基因的表达.基因工程改良植物抗寒性已获重要进展,但距产业化尚有许多开创性的工作要做,目前主要通过导入抗寒调控基因和抗寒功能基因而实现,后者主要是导入抗渗透胁迫相关基因、抗冻蛋白基因、脂肪酸去饱和代谢关键酶基因、SOD等抗氧化系统的基因以及与植物激素调节有关的基因.农林技术对提高植物抗寒性有重大实用价值,其中的不少技术蕴涵着深刻的科学机理,重点评述了抗寒育种、抗砧嫁接、抗寒锻炼、水肥耦合及化学诱导五大技术提高植物抗寒性的作用机理.展望了提高植物抗寒性的研究.     

钙与钙调素对柑橘原生质体抗冻性的影响

钙与钙调素对柑橘原生质体低温锻炼过程中抗冻力的获得有影响。加钙残余螯合剂或钙调素（ChM）拮抗剂TFP,能明显抑制柑橘原生质体抗冻性的表达。钙离子载体A23187可提高未经低温锻炼的原生质体抗冻力,但该作用在钙调素拮抗剂TFP参入下则减弱,表明原生质体抗冻力的表达受钙和钙调素的调节。     

Myo D1：一种重要的生肌转录调节因子

肌肉发生的每个阶段均受到特异生肌转录调节因子的控制。这些因子按一定时空方式激活生肌过程的特异基因。随着这些因子的结构、功能以及作用机理的阐明,为研究真核细胞基因表达调控提供了理想的模型。Myo D1即为这些生肌转录调节因子中的重要成员之一。