【摘 要】
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植物的正常生长需要一个适宜的温度环境,植物在低于一定温度时生长会对其产生伤害,甚至死亡,因此研究植物的抗冻性能力具有重要的生物学意义。近年来,对高原植物高山离子芥的
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植物的正常生长需要一个适宜的温度环境,植物在低于一定温度时生长会对其产生伤害,甚至死亡,因此研究植物的抗冻性能力具有重要的生物学意义。近年来,对高原植物高山离子芥的研究越来越受到关注。因其生长在气候恶劣的地区,并具有很强的抗冻能力的研究而日趋增多。研究发现,大部分植物的抗冻能力可以通过冷驯化增强,但冷驯化对高山离子芥抗冻能力的增强并不明显。高山离子芥的冷驯化机制就成为植物抗冻能力研究的一项新内容。本文以高山离子芥愈伤组织为实验材料,采用4℃冷驯化和22℃非冷驯化的不同条件处理愈伤组织,研究冷驯化对高山离子芥抗冻能力的影响。高山离子芥冷驯化和非冷驯化的愈伤组织经-4℃冷胁迫处理24小时后,电导率的测定发现冷驯化后的高山离子芥愈伤组织电导率明显高于非冷驯化的高山离子芥愈伤组织。同时测定脯氨酸含量和P5CS1基因的表达量,冷驯化后的高山离子芥愈伤组织脯氨酸含量高于非冷驯化的高山离子芥,而P5CS1的基因表达在冷驯化前后并没有很大区别。愈伤组织糖含量,发现冷驯化后蔗糖和果糖含量比非冷驯化的愈伤组织高。表明冷驯化是可以提高高山离子芥的糖含量水平进而增强植物的抗冻能力。为了研究高山离子芥中的CBF途径的冷应答分子表达机制,我们选取了CBF1基因的表达分析。结果发现冷驯化与非冷驯化的愈伤组织中CBFl的表达量没有明显区分,但CBF1的下游基因COtR15a和COR78基因表达量在冷驯化后的愈伤组织中明显高于非冷驯化愈伤组织的表达量。CB12798基因是高山离子芥的冷应答途径中的一个抗冻基因转录因子,我们克隆了该基因的全长cDNA序列,并将其转入了拟南芥中,观察其表型,然后又采用LT50半致死法测定转基因拟南芥是否具有抗冻能力。发现转基因CB12798拟南芥冷驯化前后的LT50半致死率温度都低于野生型拟南芥。说明CB12798在拟南芥中起到了增强抗冻能力的作用。本论文对高原植物高山离子芥的愈伤组织在冷驯化和非冷驯化条件下检测冷应答分子表达量的分析,还有脯氨酸和电导率等细胞活性和组织含糖量等生理表达水平的差异情况,验证了冷胁迫所调控的冷响应基因在高山离子芥愈伤组织中的表达情况,这对植物的冷耐受机理提供了功能信息,并对高山离子芥抗寒耐冻机理提供了新的研究参考方向。
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