植物低温响应机制及禾本科作物低温响应相关基因功能研究

作者：靳亚楠

页数：203

出版社：黑龙江大学出版社

出版日期：2022

ISBN：9787568606745

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内容简介

低温是植物生长发育及地理分布的主要因素之一。近年来，随着全球气候变暖，特别天气频发，时有“倒春寒”等低温气候发生，严重影响农作物的播种及苗期生长，进而影响玉米、水稻和小麦等主要农作物的产量。植物对低温胁迫的抗性为数量性状，受多基因调控。因此，了解植物响应低温胁迫的机制，并探讨农作物低温响应基因的功能是通过基因工程和现代分子育种手段改良作物抗逆特性的重要手段。
在低温环境中，植物细胞膜优选感知低温刺激，并将低温信号由细胞质中各蛋白因子通过级联反应传递至细胞核内，引发一系列低温响应相关基因的表达与调控，最终大量抗冷物质在植物体内积累，共同起到抵御低温的作用。这一过程中，很多低温响应基因参与其中。本著作阐述了植物在低温胁迫下的生理学变化，包括相对含水量、细胞膜结构变化、电解质渗漏、活性氧清除系统、光合作用相关指标、可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸、丙二醛、多胺、黄酮类物质和抗冻蛋白等物质。详细介绍了植物参与低温胁迫的主要分子机制，包括膜上信号感知系统G蛋白受体蛋白COLD1，胞内信号传递和放大系统MAPK级联通路及核内ICE-CBF-COR级联通路。对小麦重结晶抑制蛋白（Ice Recrystallization Inhibition protein，IRI）基因家族成员进行鉴定，进一步分析了代表性成员的抗冻功能。研究了玉米ZmCOLD1基因的功能及其互作机制。最后从禾本科作物角度分析了不同作物的COLD1蛋白、ICE-CBF-COR级联反应和抗冻蛋白AFPs参与作物应对低温胁迫的核心因子的结构、功能与进化总结分析，结果表明COLD1蛋白结构及作用机理保守，COLD1蛋白是利用基因工程手段定向改善禾本科作物耐冷性的很优靶向蛋白。为深入了解植物低温耐受机制和利用分子生物学手段增强重要农作物应对非生物胁迫的耐受性提供了重要参考。

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