平欧杂交榛CBF/DREB1转录因子ChaCBF1基因的克隆与功能分析

为研究榛属植物的抗寒分子机理,以平欧杂交榛‘达维’为试材,采用同源克隆和RT-PCR技术克隆获得一个CBF/DREB1转录因子基因Cha CBF1,Gen Bank登录号为KT757373。该基因开放阅读框为666 bp,编码221个氨基酸,其相对分子质量为26.4 k Da,理论等电点为5.88。氨基酸序列比对结果显示Cha CBF1含有一个高度保守的AP2/ERF结构域,以及PKK/RPAGRx KFx ETRHP和DSAWR等CBF蛋白特征序列。系统进化树分析发现Cha CBF1与垂枝桦Bp CBF3蛋白的亲缘关系最近。通过基因枪轰击法使重组质粒p1302-Cha CBF1-GFP在洋葱表皮细胞瞬时表达,亚细胞定位结果显示Cha CBF1定位于洋葱表皮细胞的细胞核。通过实时荧光定量PCR检测了Cha CBF1基因在多种非生物胁迫下的表达模式,结果表明Cha CBF1基因的表达能够持续而强烈地响应低温信号,同时其表达也受干旱、高盐和ABA的诱导。通过农杆菌介导的花序侵染法将重组质粒p1301bar-Cha CBF1转化野生型拟南芥,对Cha CBF1基因的功能进行了研究。结果表明:过表达Cha CBF1的转基因拟南芥增强了对冷冻胁迫的耐受性,其成活率显著高于对照植株;转基因植株在正常和低温条件下能够显著上调冷响应基因RD29A和COR47的表达,并积累较高水平的游离脯氨酸和可溶性糖等渗透调节物质,从而提高其抗寒能力。研究结果表明,转录因子Cha CBF1基因在杂交榛冷响应途径中发挥重要作用。