植物冷响应基因调控和冷信号转导

植物细胞内存在丰富多样的冷响应基因 ,但只有一部分与植物的抗冷性有关。植物抗冷性状是由多基因调控的累积性状 ,CBF(CRT DREbindingfactors)是许多抗冷基因的转录激活子 ;Ca2 + 与蛋白质的磷酸化和去磷酸化反应参与了冷信号转导 ;

外源MeJA对低温胁迫下冬小麦冷响应基因表达的影响

为了探讨外源MeJA(茉莉酸甲酯)处理对低温胁迫下东农冬麦1号(Dn1)叶片和分蘖节中TaICE41(CBF表达诱导因子)及4个冷响应基因(Wcor14、Wcor15、Wcor18、Wcor413)表达量的影响,了解Dn1强抗寒性是否与JA(茉莉酸)对CBF途径冷响应基因的调节有关,以Dn1为试验材料,叶面喷施1 mmol·L^-1MeJA,采用荧光定量PCR法检测低温(5℃、0℃、-10℃和-25℃)胁迫下Dn1叶片及分蘖节中TaICE41及下游4个冷响应基因的表达量。结果表明,外源MeJA处理提高了低温胁迫下Dn1叶片及分蘖节中上述基因的表达量;-10℃下,Dn1分蘖节中TaICE41、Wcor14、Wcor15、Wcor18、Wcor413表达量均达到最高值,处理组依次约为对照组的3.3倍、38.0倍、12.7倍、9.4倍、3.5倍,表明JA对CBF途径冷响应基因的调节与低温胁迫下Dn1的强抗寒性有关;-10℃是Dn1抗寒的重要温度节点,分蘖节是影响其越冬性的主要部位。生物信息学分析及预测表明,TaICE41位于3A染色体上,定位于细胞核内,表达产物为无规则卷曲型蛋白,属于HLH蛋白家族成员,与节节麦的ICE1蛋白亲缘关系最近。本研究可为解析激素JA调控植物抗寒性的分子机制提供理论依据。

低温胁迫下褪黑素对葡萄悬浮细胞生长及生化特性的影响

【目的】分析低温胁迫下褪黑素(MT)对葡萄悬浮细胞生长、生化特性及冷响应相关基因表达的影响,筛选适宜MT浓度,探究MT增强葡萄耐冷性的作用机制。【方法】以‘黑比诺’葡萄悬浮细胞为试材,在低温(4℃)胁迫下,考察不同浓度MT[0(CK),50(T_(1)),100(T_(2)),200(T_(3)),300μmol/L(T_(4))]处理对悬浮细胞生长、丙二醛(MDA)含量、脯氨酸(Pro)含量、抗氧化酶活性的影响及T_(2)处理冷响应相关的基因表达变化趋势。【结果】(1)在低温胁迫下,各MT处理悬浮细胞干重在培养周期内均呈先增加再减少最后趋于平稳或降低的趋势,在处理末期均明显高于CK。(2)各处理悬浮细胞MDA和Pro含量均随处理时间延长表现为先升后降,在24 h或48 h时达到峰值;各MT处理MDA含量均显著低于CK,Pro含量则显著高于CK,并均以T_(2)处理最低或最高;(3)各MT处理细胞抗氧化酶活性均显著高于同期CK,并均以T_(2)处理最高;随着时间延长,各处理的POD和CAT活性先升后降,SOD和APX活性则先降后升,且分别在24 h或6 h时达最高。(4)T_(2)处理悬浮细胞冷响应相关基因(VvCBFs、VvICE1、VvRD29B和VvKIN-2)相对表达量在不同时间均较相应CK极显著上调。【结论】在低温胁迫下,适宜浓度(100μmol/L)MT可通过提高葡萄悬浮细胞抗氧化酶活性和冷响应相关基因的相对表达量,增加Pro含量,降低MDA含量,最终增强葡萄悬浮细胞低温耐受性。

荒漠昆虫小胸鳖甲抗菌肽Attacin基因的克隆及低温表达模式分析

昆虫在低温冷驯化过程中会发生很多基因表达的改变， 从转录组层面上开展广泛的研究有助于全面认识昆虫对冷响应的分子机制。为了对荒漠昆虫小胸鳖甲Microdera punctipennis的 4℃低温转录组数据中一个上调表达的Attacin基因（MpAttacin1）进行深入了解并分析其对低温诱导的响应情况， 本研究通过生物信息学分析对该基因进行了鉴定， 并利用实时荧光定量PCR对其在低温下的mRNA水平进行了检测。结果表明： 获得的MpAttacin1 cDNA长度为523 bp， 包含一个456 bp的开放阅读框和67 bp的5′端非翻译区。MpAttacin1编码含有151个氨基酸残基的多肽， N端含有17个氨基酸的信号肽序列。同源性分析表明， 其氨基酸序列与其他鳞翅目、 双翅目和鞘翅目昆虫的抗菌肽Attacin具有30%~40%的一致性。以邻接法（neighbor-joining， NJ）构建的系统进化树表明， 小胸鳖甲Attacin1与其他鞘翅目昆虫的Attacin起源于共同的祖先， 属于Attacin_C超家族。实时荧光定量PCR分析结果显示， 在4℃与-4℃低温胁迫时， MpAttacin1基因的转录都呈现先升高后降低的应激反应趋势， 但在对低温的响应时间和强度上有所不同。在4℃处理5 h和9 h后， MpAttacin1的表达量分别为对照组的2.3和3.8倍， 而在-4℃处理7 h和9 h后， 分别为对照组的2.4和1.5倍。这些研究表明， 除已知的抗菌功能外， Attacin在昆虫的低温适应过程中可能也发挥着重要的作用。

植物耐低温机制研究进展

低温是植物生命周期中极易遭受的主要非生物胁迫之一,而植物响应低温胁迫是一个多因素协同作用的过程,涉及到复杂的生理及基因表达调控网络。从生理生化和分子机制两个方面综述了低温胁迫对植物的影响,包括植物细胞膜、光合作用、渗透调节、抗氧化系统的改变,冷诱导的信号转导途径和冷响应相关基因的分子机制。提出低温信号的识别、转导、信号级联放大、响应等方面对植物低温信号传递网络进行更加深入的剖析和结合多组学联合分析等技术更全面解析调控机理是今后的研究方向。