低温胁迫下拟南芥CBF1 超表达突变体胞质中Ca2+ 浓度的变化

低温严重影响植物的生长, 低温刺激可引起植物细胞中Ca²⁺浓度迅速升高。以拟南芥(Arabidopsis thaliana) CBF1 超表达突变体为材料, 研究了低温处理时CBF1基因的表达情况及胞质Ca²⁺的浓度变化。结果表明, CBF1本身可受低温诱导。同时将水母发光蛋白基因转入该拟南芥突变体中并检测Ca²⁺的浓度变化, 发现低温刺激时突变体细胞质中Ca²⁺的浓度变化幅度明显高于野生型, 但液泡的胞质面两侧Ca²⁺的浓度变化相似。用EGTA和LaCl₃处理拟南芥后, 胞质Ca²⁺的浓度升高被抑制, 并且CBF1突变体及对照胞质中的Ca²⁺浓度下降到同一水平。上述结果表明, Ca²⁺参与了CBF1应答低温信号的转导过程, 并且CBF1超表达突变体可能是通过提高胞质Ca²⁺浓度来提高植物的抗低温胁迫能力。     

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。     

ICE1 CBF信号通路在植物抵御低温胁迫和调控发育过程中的作用研究进展

低温作为重要的环境因子影响着植物的地理分布和物种多样性,并且对农业可持续发展造成了严重的威胁。ICE1(INDUCER OF CBF EXPRESSION1) CBF(C REPEAT BINDING FACTOR)信号通路不仅在植物抵御低温胁迫的过程中发挥着关键作用,也在植物调控生长发育的过程中也扮演着重要角色,对ICE1 CBF调控机理的了解有助于深入认识植物如何在逆境条件下平衡生长与生存之间的关系。该文对近年来国内外有关ICE1 CBF通路在低温信号转导中的精细调控过程的研究进展进行了综述,并重点对ICE1 CBF在调控植物发育中的作用进行了讨论。     

过量表达棉花CBF2基因提高转基因拟南芥抗旱耐盐能力

CBF/DREB是一类植物中特有的转录因子,在植物抵抗逆境胁迫过程中发挥重要功能。本研究从陆地棉(Gossypium hirsutum L.)Coker 312中克隆获得1个棉花CBF/DREB基因,命名为Gh CBF2,该基因编码一个由216个氨基酸组成的CBF蛋白。序列分析结果显示,Gh CBF2与其他植物的CBF蛋白类似,含有AP2转录因子典型的保守结构域。干旱或高盐胁迫处理明显增加了Gh CBF2基因的表达量。亚细胞定位分析结果发现Gh CBF2定位在细胞核中。将Gh CBF2基因构建到由35S启动子调控的植物表达载体p MD上并转化拟南芥(Arabidopsis thaliana L.),结果表明,在干旱和盐胁迫条件下,过量表达Gh CBF2基因拟南芥的成活率显著高于野生型,并且游离脯氨酸和可溶性糖含量也高于野生型,说明转Gh CBF2基因提高了拟南芥的耐盐抗旱能力。采用实时荧光定量PCR方法分析胁迫相关标记基因COR15A、RD29A和ERD6的表达情况,结果显示转基因株系中的表达量显著高于野生型,说明Gh CBF2参与调控拟南芥干旱和盐胁迫相关基因的表达。     

超表达AhNCED1拟南芥植株在渗透胁迫下抗氧化能力和抗旱相关下游基因表达变化

利用纯系超表达AhNCED1拟南芥植株,在添加300mmol·L-1山梨醇的MS培养基上胁迫培养,分析其表型及抗氧化能力。结果表明,在正常情况及300mmol·L-1山梨醇处理10d条件下,与129B08/nced3突变体和野生型比较,超表达AhNCED1植株生长状况好,主根长度增加,幼苗体内O2ˉ含量水平较低,POD和SOD酶活性较高。说明NCED1基因对于拟南芥体内抗氧化酶系统的维持有重要意义。用sqRT-PCR方法检测结果表明,野生型和超表达AhNCED1拟南芥植物体内KIN1、COR47和RAB18基因表达随脱水延长而明显增强,且在超表达AhNCED1拟南芥中增强幅度大。     

拟南芥乙烯突变体在干旱胁迫下的形态学差异

为了揭示乙烯在植物与环境相互作用过程中的生物学功能,以拟南芥（Arabidopsis thaliana）的ein2-5、ein3-1、EIN3ox、EIL1ox 4种乙烯突变体与Col-0野生型为材料,对比研究它们在干旱胁迫条件下的生长和形态学变化。研究发现,干旱胁迫导致莲座叶直径、叶片面积、花序、水势等指标发生显著变化,同时不同突变体的形态适应特点呈现显著差异。这些结果表明,乙烯积极参与了植物形态塑造过程,与植物的抗旱性具有紧密相关性。     

拟南芥AtJ2和AtJ3基因表达对环境胁迫的响应

用PCR的方法获得AtJ2和AtJ3基因的3'非编码区的核甘酸片段作为探针,Northern杂交结果表明:AtJ2和AtJ3基因在植物的根、茎、叶、花蕾、花和长角果中都有表达,并在植物整个生长周期中都有表达,但随着植株的衰老表达量有所下降.不同环境胁迫的实验结果表明:热激使AtJ2和AtJ3基因的表达迅速升高;冷胁迫也能诱导这两个基因表达的明显增加,但需要的时间比热激要长得多,达9 h;水分胁迫能引起AtJ2和AtJ3基因表达量的微弱增加;可盐胁迫对AtJ2和AtJ3基因的表达没有影响.说明AtJ2和AtJ3基因可能参与对除盐胁迫以外多种环境刺激的响应.     

蝴蝶兰PhTSJT1基因的克隆及在低温胁迫下的表达分析

本研究从蝴蝶兰叶片中克隆了茎部特异基因Ph TSJT1的全长序列(GenBank登录号为MF797883),并分析了其在不同组织及低温胁迫下的表达特性。结果表明,Ph TSJT1基因全长994 bp,编码239个氨基酸,属于Class-Ⅱ谷氨酰胺酰胺基转移酶超家族成员;同源性分析表明,该蛋白与多种植物的茎部特异蛋白和铝诱导蛋白有较高的同源性,进化上与小兰屿蝴蝶兰的茎部特异蛋白亲缘关系最近;该基因在营养器官中表达水平较高,在花器官中表达水平较低;13℃/8℃(昼/夜)的低温胁迫抑制PhTSJT1基因的转录表达,并随着低温胁迫时间的延长,Ph TSJT1基因的表达水平逐渐降低,在温度恢复正常时其表达水平升高;4℃冷胁迫低温条件下,PhTSJT1基因在处理1 h时,表达水平升高,处理8 h时表达水平最高,16 h后表达水平逐渐降低。由此推测,PhTSJT1参与4℃冷胁迫的分子调控。本研究不但有助于理解热带亚热带植物的耐冷机制,也为蝴蝶兰新品种的遗传改良提供帮助。     

荧光指示剂法测定植物细胞胞质游离Ca^2＋浓度

利用钙离子荧光指示剂Ｉｎｄｏ－１ ＡＭ 建立了测定植物细胞胞质游离Ｃａ２＋ 浓度的技术。应用此技术测出,ＢＭＳ（ｂｌａｃｋ Ｍｅｘｉｃｏ ｓｗ ｅａｔ）玉米悬浮细胞原生质体静息水平下的胞质游离Ｃａ２＋ 浓度是１２７±５６ ｎｍ ｏｌ·Ｌ－ １;Ｃａ２＋ 螯合剂ＥＧＴＡ 可使胞质游离Ｃａ２＋ 浓度由７８ ｎｍ ｏｌ·Ｌ－ １降至１２．５ ｎｍ ｏｌ·Ｌ－ １,而Ｃａ２＋ 载体Ａ２３１８７ 则可使胞质游离Ｃａ２＋ 浓度升至接近介质Ｃａ２＋ 水平。同时,证明ＡＢＡ 处理可使ＢＭＳ玉米悬浮细胞原生质体Ｃａ２＋ 浓度在１—１．５ 分钟内迅速升高,由７５ ｎｍ ｏｌ·Ｌ－ １升至７９０ ｎｍ ｏｌ·Ｌ－ １     

拟南芥CBF冷反应通路

就植物在遭受冷胁迫时被激活的应对冷胁迫伤害的两种反应通路中的CBF冷反应通路,从CBF的发现到调控机制以及通路组成的研究进展作了介绍。     

拟南芥转录因子CBF1和CBF4基因的克隆与序列分析

利用聚合酶链式反应技术(PCR)从拟南芥(Arabidopsis thaliana)植株中扩增出CBF1和CBF4基因,并将其连接到pGEM-Tvector载体上。PCR和酶切鉴定后进行基因测序,结果表明所克隆的CBF1和CBF4基因序列与GenBank中基因序列同源性分别可达99.84%和99.41%,说明这两个片段确为拟南芥CBF1和CBF4基因。     

STCH4/REIL2 Confers Cold Stress Tolerance in Arabidopsis by Promoting rRNA Processing and CBF Protein Translation

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拟南芥转录因子CBF的冷调控机制研究进展

拟南芥中CBF(C-repeat binding factor)转录因子在抗寒性方面起重要作用,低温可诱导CBF转录因子的表达。CBF转录因子能够特异结合启动子中含有CRT/DRE(C-repeat/dehydration responsive element)的顺式元件,激活COR等基因的表达,从而增强植株抗寒能力,对调控逆境诱导基因的表达具有非常重要的作用。对CBF转录因子的结构特点、功能、表达调控以及与CBF相关的其它低温调节途径进行了综述,为提高植物综合抗逆性的研究提供参考。     

转录激活因子CBF在植物调节冷驯化中的作用

某些植物经过一段时间的非冻低温作用后,抗冻性增强,这种现象称为冷驯化。CBF转录激活因子在其中起关键性的调节作用。最近,基因组学和代谢组学的研究表明,CBF冷响应途径在植物低温响应中占主导地位。文章介绍相关的研究进展。     

转移拟南芥CBF1基因引起水稻植株脯氨酸含量提高

利用农杆菌介导的转基因技术,成功地将拟南芥抗冻转录激活因子基因CBF1转入粳稻中花11中,并获得了T1代转基因植株。CBF1基因及筛选基因HPT（潮霉素抗性基因)均在T1代中检测到,呈现单位点的孟德尔式遗传。常温和低温处理之后,T1代植株体内的脯氨酸含量均比野生型明显提高,同时,耐低温表型也在T1-1株系中出现。