CBF信号途径在低温下对植物生长的调控及其育种应用

【摘要】低温限制作物的种植区域,降低作物产量,是影响植物生长发育的重要环境因子。对低温下植物冷响应信号通路调控植物生长发育和低温抗性的研究,以及通过基因工程手段在保证植物正常生长发育的同时提高农作物抗冷性,已成为植物科学领域重要的研究课题之一。CBF信号途径是高等植物中保守存在的冷响应调控通路,在植物低温响应的基因调控网络中占据核心地位。本研究通过对耐冷物种荠菜(Capsellabursa-pastoris)来源的CBF信号途径下游功能基因CbCOR15a以及上游转录因子基因CblCE53和CbCl3F的表达和功能特性分析,评价其在转基因抗冷作物育种中的应用前景,为在生产实践中提高逆境下农作物产量提供优良的候选基因和转化策略。表达特性分析和转基因功能评价显示,CbCOR15a和CbICE53对冷敏植物烟草的抗冷性有明显增强作用,且不引起明显的生长抑制,可作为基因工程抗冷作物育种的候选功能基因。CbCBF转基因烟草在零上适度低温和零下冰冻低温条件下的抗冷性均有显著提高,同时伴随明显的生长受抑制现象。由此,如何消除CBF类基因对植物生长的抑制作用是抗冷作物育种的重要问题。为进一步探索低温下CBF转录因子对植物生长调控的具体通路细节,本研究利用模式植物拟南芥(Arabidopsisthaliana),分析CBF1/2/3基因与赤霉素以及DELLA蛋白的互作,发现CBF1/2/3过表达植株的生长受抑制表型均能被GA3施加部分挽救。CBFl/2/3基因均对植物内源活性赤霉素水平有下调作用,并特异性提高RGL3基因的表达量,富集DELLA蛋白,其中赤霉素失活途径基因GA2ox7是CBF3的直接靶位点。此外,转录组测序分析显示,除赤霉素外CBF1/2/3基因对ABA,生长素和茉莉酸等激素信号途径均有调控,同时显著下调细胞凋亡途径相关基因。说明CBF基因主要通过影响激素和细胞凋亡过程调控植物生长。总体上,本研究分析和评价了耐冷物种荠菜来源的抗冷作物育种候选基因,为多基因的进一步组合共转化策略提供理论支持。同时深入分析了CBF转录因子对植物生长的调控途径,为CBF基因在基因工程中的应用提供理论基础。
【作者】周明琦；
【导师】乔守怡；林娟；
【作者基本信息】复旦大学，遗传学，2013，博士
【关键词】低温；CBF；冷响应；冷诱导；抗冷性；冷适应；赤霉素；DELLA蛋白；植物生长；

【参考文献】
[1]樊玉霞.加快新疆山区大型水库建设,是合理开发利用和优化配置水资源的关键[J].水利规划设计.2002(03)
[2]何灵娜,王运红.基于改进型采样点卡尔曼滤波的矿用电池SOC估计[J].机电工程,2014,09:1213-1217.
[3]徐元平,旷良波,杨长江.都江堰水利法制化建设探索[J].中国水利.2004(18)
[4]张小强,陈雪峰.明胶抗氧化肽的分离、纯化及其清除羟自由基活性的研究[J].食品研究与开发,2014,10:9-12+91.
[5]彭连军.大连石化公司基于RCM技术的设备维修管理信息系统研究[D].大连理工大学,控制科学与工程,2003,硕士.
[6]李桂珍.事实婚姻与重婚罪认定问题研究[D].兰州大学,刑法学（专业学位）,2013,硕士.
[7]李彦哲.禽源大肠杆菌烈性噬菌体的分离鉴定及功能基因组学分析[D].南京农业大学,预防兽医学,2013,硕士.
[8]王晓舟.1977-1994年中国体育对外关系变革与发展研究[D].苏州大学,体育人文社会学,2013,硕士.
[9]陈燕.四川职业技术学院辅导员素质测评管理系统的设计与实现[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2013,硕士.
[10]邱凤翔,徐治皋,司风琪,赵跃.基于主元分析的关联规则挖掘及在电厂中的应用[J].电力系统自动化,2009,16:81-84+107.
[11]王现伟.轧钢企业CIMS环境下数据集成技术的研究[D].河北工业大学,计算机应用技术,2004,硕士.
[12]王喜.新公共管理视角下的公共部门人力资源管理研究[D].内蒙古大学,公共管理,2014,硕士.
[13]李锦梅.中国制造业比较优势动态化及影响因素[D].首都经济贸易大学,国际贸易学,2014,硕士.
[14]祝章伟.基于ZigBee网络的智能家居网关及终端节点设计与实现[D].吉林大学,计算机系统结构,2013,硕士.
[15]李莉娟.沈阳市装备制造工程学校示范校建设项目质量控制研究[D].吉林大学,项目管理,2013,硕士.
[16]李研.锦州市社区保障体系研究[D].大连理工大学,技术经济及管理,2003,硕士.
[17]丁丹华.农村留守儿童教育中县域政府行为研究[D].郑州大学,政治学理论,2013,硕士.
[18]段芳,张琴,魏取福,施冬健,陈明清.铋系半导体光催化剂的光催化性能调控[J].化学进展,2014,01:30-40.
[19]滕舵.水声换能器与换能器阵技术研究[D].西北工业大学,武器系统与运用工程,2004,硕士.
[20]赵叔浙.中国碱回收的现状和问题[J].湖北造纸.1997(02)
[21]蔡燕萍.南美白对虾即食虾仁的加工及品质变化研究[D].浙江工业大学,2012.
[22]白玉.内蒙古高职院校男子足球队开展现状的调查与分析[D].河北师范大学,体育教学,2012,硕士.
[23]周士超.TDZD-8对小鼠急性胰腺炎治疗作用的研究[D].河北医科大学,外科学,2013,硕士.
[24]王誉轩.关于《乐记》注疏思想流变之考察[D].西安音乐学院,音乐美学,2013,硕士.
[25]蔡琤.共振光散射法研究rhBMP-2/DSS/CS纳米微球缓释作用[D].广东工业大学,应用化学,2013,硕士.
[26]李晓敏.随机Lotka-Volterra方程在生物种群中的应用[D].哈尔滨工业大学,概率论与数理统计,2013,硕士.
[27]鲍海波,韦化.基于无迹变换的含大规模风电场电力系统概率最优潮流计算[J].电力系统自动化,2014,12:46-53.
[28]王稚真.Y型分子筛吸附VOCs性能的研究[D].浙江工业大学,2010.
[29]王奕程.Ba_(0.77)Ca_(0.23)TiO_3铁电晶体生长及其性能研究[D].山东大学,材料学,2013,硕士.
[30]王文波.贵州省银行业与地方经济发展关系研究[D].吉林财经大学,政治经济学,2014,硕士.
[31]吴锦元.20世纪20年代黑人民族主义的复兴：大迁徙的影响[D].上海外国语大学,英语语言文学,2012,硕士.
[32]张海燕.山东、江苏地区灰飞虱的发生规律及卵巢发育研究[D].南京农业大学,农业昆虫与害虫防治,2012,硕士.
[33]董燕.基于Web的科研管理系统设计与实现[D].西安工业大学,计算机技术,2014,硕士.
[34]张建中.阿德福韦酯的合成优化研究[D].南京理工大学,化学工程,2013,硕士.
[35]张亚楠.基于Hadoop云计算平台的聚类算法并行化研究[D].内蒙古科技大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[36]周萍.广州市海珠区外来人口管理模式探究[D].东北师范大学,公共管理（专业学位）,2012,硕士.
[37]计甜甜.光伏太阳能最大功率点跟踪技术研究[D].苏州大学,集成电路工程（专业学位）,2014,硕士.
[38]宋嵘嵘.高职院校科研管理系统建设研究[D].宁波大学,公共管理（专业学位）,2014,硕士.
[39]吴芳.香梨腐烂病的病原鉴定及与香梨优斑螟相互影响关系[D].北京林业大学,森林保护,2013,硕士.
[40]张永民.票据业务对上市商业银行绩效影响的实证研究[D].兰州大学,金融学,2013,硕士.
[41]诸葛方然.情绪智力对中学教师组织公民行为的影响[D].鲁东大学,应用心理学,2014,硕士.
[42]王泽松.基于2×1.7MV串列加速器的材料合成与分析研究[D].武汉大学,2014.
[43]陈金印.华重楼内生真菌RPF8发酵产物抗肿瘤作用研究[D].浙江中医药大学,中西医结合基础,2013,硕士.
[44]祁超.跨文化交际对法语成语汉译的影响及翻译对策[D].首都师范大学,法语语言文学,2013,硕士.
[45]尹荭.宋代宗室诗人的仕宦情怀研究[D].西南大学,中国古代文学,2013,硕士.
[46]张磊.首都普通高校高水平运动队建设状況及发展对策研究[D].首都体育学院,体育教育训练学,2013,硕士.
[47]刘强.我国医疗设备营销战略研究[D].首都经济贸易大学,工商管理（专业学位）,2014,硕士.
[48]张清.LBS技术背景下位置隐私民法保护问题研究[D].广东财经大学,民商法学,2014,硕士.
[49]刘伟.上海港外二、外三期集装箱装卸机械合理配置研究[D].上海海运学院,2002.
[50]吴真文.论罚金刑的几个问题[D].湖南师范大学,法学理论,2004,硕士.