文档介绍：植物耐受低温胁迫 研究进展(综述)
主要内容
1 低温胁迫对植物生理生化的影响
低温胁迫对细胞膜的影响
低温胁迫对质膜物质的影响
2 相关因素对低温胁迫的响应
CBF/DREB转录因子
与低温调控相关的基因
3 植物抗冻蛋白对植物抗冻性的影响
与RNA结合的耐受低温蛋白
4其它因素与抗冻性的关系
DNA***化
光周期与植物抗冷的关系
5展望
低温胁迫对细胞膜的影响
细胞膜是生物感受外界胁迫的第一道屏障,在冷胁迫下,细胞质膜的不饱和脂肪酸含量会升高,从而增加质膜的流动性,抵御冷胁迫。
低温胁迫对质膜物质的影响
低温对其质膜上的质子ATP 酶也有一定的影响,在冷胁迫的情况下,不仅改变激酶结构域的催化活性, 而且对其磷酸酶域也有影响,从而影响质膜H+-ATPase活性。
植物内膜线粒体阴离子通道(PIMAC)参与代谢产物运输和线粒体体积变化,并可能在植物温度耐受性中有重要作用。
CBF/DREB转录因子
在拟南芥中,已经证明存在的CBF1、CBF2、CBF3也被称为DREB1b、DREB1c和DRE1a。CBF转录因子的典型特征是:N端有核定位信号区,C端有酸性激活区,中间有与DNA结合的A结构域。CBF基因受到低温、干旱及高盐等非生物胁迫因子诱导表达。
用RNA干涉的方法,发现在低温胁迫情况下,CBF1和CBF3同时表达才能在低温胁迫的情况下进行调节,所以低温胁迫下CBF起到重要的调节作用。
与低温调控相关的基因
SNRK(植物蔗糖非发酵-l相关蛋白激酶)是植物蛋白激酶家族中一个重要基因,在拟南芥、水稻、豆科植物、高粱以及苔藓等基因组中都发现了大量SnRK蛋白激酶,它们广泛参与了植物的生长发育、病虫害防御、ABA和非生物胁迫等各种信号的应答反应。
VRN是一个常温植物在低温和光照调节中延迟开花的基因.
TaVRN是小麦中可以调节开花时间和耐受冷胁迫诱导二者相互作用的基因,TaVRN2不仅可以控制开花时间,还可以提高抗寒的能力。
与RNA结合的耐受低温蛋白
GRPs是富含甘氨酸的RNA结合蛋白,其家族在拟南芥和水稻中对其抗冻性有一定的作用。有人研究指出,在6个OsGRPs中,OsGRP1、OsGRP4和OsGRP6被证明有能力增加冷敏感BXO4大肠杆菌低温条件下的抗性,这种能力与它们的DNA和RNA的解链能力有一定的关系。
冷诱导RNA结合蛋白(CIRP)是1个核蛋白质,氨基末端RNA识别序列(RRM)和羧基末端结构域包含几个RGG序列,它最主要的特点是在冷胁迫诱导的情况下能过度表达。
DNA***化
采用基于AFLP的***化敏感扩增多态性的方法对5℃冷处理48h的水稻9311叶片DNA胞嘧啶***化模式进行了初步研究,GG位点发生了重新***化或去***化,并获得一些与水稻cDNA高度同源的***化差异片段,其中CIDM 片段在冷胁迫后去***化,Northen杂交证明CIDM7在冷胁迫后增强表达。
光周期与植物抗冷的关系
有试验表明,有针对性的对拟南芥在低温情况下昼夜表达进行试验,发现低温胁迫处理后,随着昼夜节律的变化,与耐受低温的基因的表达也出现了周期性的变化,而后一直处于光照处理,发现表达失调,说明昼夜节律对其有一定的调节作用。
5 展望
植物在低温胁迫下的生理生化基本研究清楚,但是深入到蛋白质和分子水平机制上,还需要更深入的研究,而且也很有价值。此外,植物在低温胁迫下与许多因素有关,比如,基因、蛋白质等方面,利用基因工程的手段将其转化到对低温敏感的植物中,从而提高其抗冷特性,对农业生产和环境保护都有十分重要的意义。