作物抗凍基因及生理研究進(jìn)展

1、作物抗凍基因及生理研究進(jìn)展論文摘要：凍害是指零下低溫對植物造成的傷害。由于全球氣溫上升，極端溫度出現(xiàn)的頻率增加引起農(nóng)業(yè)凍害的發(fā)生，例如北方春季倒春寒，南方冬季出現(xiàn)的凍雨嚴(yán)重地抑制了農(nóng)作物的生長，甚至顆粒無收。提高作物的抗凍性以維持農(nóng)業(yè)的可持續(xù)性開展是植物育種學(xué)家面臨的重大課題。為了能更有效加快作物抗凍育種工作以利于我國形成穩(wěn)定農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，本文中就近年來國內(nèi)外農(nóng)作物在抗凍基因，抗凍蛋白，以及抗凍生理生化機(jī)制研究進(jìn)展方面作一較為系統(tǒng)的論述，從而為利用基因工程手段進(jìn)行作物抗凍育種及有關(guān)生理的研究提供啟示。論文關(guān)鍵詞：農(nóng)作物抗凍性,抗凍基因,抗凍蛋白,生理生化變化植物為抵抗冰點(diǎn)以下的低溫使植物組織內(nèi)結(jié)冰

2、引起的傷害稱為凍害。低溫凍害是農(nóng)作物減產(chǎn)的重要因素，全球每年因低溫寒害造成許多農(nóng)作物的損失高達(dá)數(shù)千億美元。研究并提高作物抗凍能力，培育出抗凍作物品種在增加作物抵御驟然低溫能力，維護(hù)作物產(chǎn)量，維持農(nóng)業(yè)的持續(xù)開展顯得非常重要。因此，作物抗凍性研究具有著重要的科學(xué)理論意義和應(yīng)用價值。長期以來，人們從植物生理學(xué)、遺傳育種學(xué)、形態(tài)學(xué)、生物化學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)及分子生物學(xué)等多方面對植物抗凍機(jī)理進(jìn)行了廣泛的研究。近年來，隨著對抗凍機(jī)理的認(rèn)識不斷加深，分子生物學(xué)及生物化學(xué)技術(shù)的開展與滲透，有關(guān)低溫誘導(dǎo)特異蛋白質(zhì)及其相關(guān)基因的克隆、應(yīng)用與作物抗凍性關(guān)系方面已取得了突破性進(jìn)展。本文就作物對低溫脅迫的抗凍基因、抗凍蛋白

3、、生理生化變化等方面的研究進(jìn)展作一概述，從而為利用基因工程手段進(jìn)行植物抗凍育種及有關(guān)生理的研究提供了新的啟示，也為作物增產(chǎn)提供理論依據(jù)。1與作物抗凍相關(guān)的抗凍基因1.1COR基因表達(dá)提高農(nóng)作物的抗凍性的抗凍基因很多，但是目前農(nóng)業(yè)上研究較多的是COR(Coldregulated)冷誘導(dǎo)基因，如COR15a、COR78、COR6.6、COR47等，對COR15a基因研究比擬深入。Artus等對擬南芥COR15a基因的研究為冷誘導(dǎo)基因的抗凍作用首次提供了直接的證據(jù)。該研究發(fā)現(xiàn)，未經(jīng)低溫鍛煉的轉(zhuǎn)基因擬南芥植株中COR15a的表達(dá)可使葉綠體的耐凍性增強(qiáng)，其耐受的低溫限度從-2-4C增加到了-5-8C。為

4、了進(jìn)一步鑒定COR15a基因的調(diào)控機(jī)理，Artus等用CaCl和緩沖液洗過的樣品放入試管，然后參加酒精在-2C冰浴15分鐘，試管外形成冰的懸浮，再經(jīng)30分鐘等溫處理后，樣品以每分鐘0.8C速度下降。在此過程中，用雙醋酸熒光素染色檢查原生質(zhì)體質(zhì)膜的半通透性。結(jié)果顯示COR15a基因表達(dá)的原生質(zhì)體膜半通透性明顯低于未轉(zhuǎn)基因型植株，這說明COR15a的表達(dá)對膜起保護(hù)和穩(wěn)定作用。低溫對細(xì)胞膜的損傷主要原因是由于冰凍引起的細(xì)胞脫水而導(dǎo)致膜的脂雙層向六角形II相轉(zhuǎn)變以及膜的破裂，而COR15a的表達(dá)增強(qiáng)可減少質(zhì)膜遇低溫時所產(chǎn)生的由脂雙層向六角形II相轉(zhuǎn)變的機(jī)率。研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，COR15a通過降低了二油磷

5、脂酰乙醇胺向六角形II轉(zhuǎn)相變的溫度，并改變?nèi)~綠體被膜內(nèi)膜的彎曲性，從而減少對膜的傷害。減少膜的傷害可使植株存活率提高，Puhakaine等用電擊法通過農(nóng)桿菌pGV2260，將COR15a基因侵染擬南芥。研究發(fā)現(xiàn)，低溫條件下，轉(zhuǎn)基因擬南芥植株比對照植株降低了LT5，并且轉(zhuǎn)基因植株的存活率也明顯高于對照植株。但也有特殊，Jaglo-Ottosen的研究發(fā)現(xiàn)，雖然COR15a轉(zhuǎn)基因擬南芥的抗凍性提高了，但植株的抗凍力提高并不顯著。他們認(rèn)為，這可能由于單個COR15a基因缺乏以明顯提高植株的抗凍能力，植物的抗凍性是由多基因共同作用的效果。COR其它基因的表達(dá)也能增強(qiáng)抗凍性。前人研究發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因的馬鈴薯

6、沒有低溫刺激由于CBF過表達(dá)誘導(dǎo)COR表達(dá)使脯氨酸和總含糖量增加而增強(qiáng)植株抗凍性。COR19轉(zhuǎn)入煙草，和對照煙草植株相比擬，轉(zhuǎn)基因植株電滲值較低、發(fā)芽率較高、抗凍性有所提高。對小麥低溫處理，在20C生長4周后，每兩天降低4C，降到12C到達(dá)COR14b最正確水平，這說明低溫誘導(dǎo)小麥COR14b水平升高使抗凍性增加。1.2CRT/DRE調(diào)節(jié)誘導(dǎo)增強(qiáng)農(nóng)作物抗凍性從轉(zhuǎn)基因的擬南芥中發(fā)現(xiàn)，由于CBF1/DREB1b或CBF3/DREB1a基因的超表達(dá)，使上述含有CRT/DRE調(diào)節(jié)元件的冷相關(guān)基因能在正常溫度環(huán)境中表達(dá)，這種含有CRT/DRE調(diào)控元件并由CBF/DREB1轉(zhuǎn)錄活化因子誘導(dǎo)表達(dá)的基因稱為C

7、BF調(diào)控元件。Stockinger等首次別離了結(jié)合CRT/DRE序列的蛋白質(zhì)的cDNA，分子量為24kD,具有兩組分的核定位序列和作為激活結(jié)構(gòu)域的酸性區(qū)域。CRT/DRE調(diào)節(jié)元件相互作用，調(diào)節(jié)啟動子區(qū)域含該順式作用元件的基因的表達(dá)，主要在低溫和短日照下啟動表達(dá)，使細(xì)胞表現(xiàn)出抗冷能力。Gilmour等研究發(fā)現(xiàn)，擬南芥暴露在低溫下，迅速誘導(dǎo)CBF目的基因表達(dá)，CBF調(diào)節(jié)子CRT/DRE致使植物抗凍性增強(qiáng)，用Northernblot分析證明，CBF調(diào)節(jié)子由COR基因和該基因啟動子中的CRT/DRE順式作用元件共同組成。低溫時ICE被激活，激活的ICE能特異地結(jié)合到CBFs基因的啟動子上，誘導(dǎo)CBF/

8、OREB1基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生CBF/DREB1，進(jìn)一步作用于COR基因的啟動子內(nèi)CRT/DRE順式作用元件，使低溫應(yīng)答基因開始轉(zhuǎn)錄、表達(dá)，從而使植物產(chǎn)生抗寒性。1.3CBF表達(dá)增強(qiáng)農(nóng)作物冷凍適應(yīng)性CBF(C-repeat-bindingfactors)基因家族是一個包括CBF1、CBF2、CBF3、CBF4的小基因家族，其成員在植物抗寒、抗旱及抗鹽堿方面起著很大的作用。Gilmour等研究發(fā)現(xiàn)，CBF2突變體比正常植株抗寒性更強(qiáng)，且CBF1與CBF3的表達(dá)量增加；進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，在低溫下，CBF1和CBF3的表達(dá)量優(yōu)于CBF2，但在常溫下，CBF2的表達(dá)量比CBF2和CBF3高5-8倍。此外，CB

9、F1、CBF2、CBF3誘導(dǎo)使擬南芥中脯氨酸、可溶性糖含量增加從而使抗凍性增加。擬南芥在零下低溫鍛煉后，CBF1、CBF2、CBF3基因表達(dá)比未鍛煉前有適度增加，這說明零下低溫鍛煉對抗凍性的提高更明顯。Mckerdie將擬南芥中CBF3基因連到CaMV35S啟動子、冷誘導(dǎo)啟動子之后轉(zhuǎn)入煙草中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)煙草植株的抗凍性能力提高了。又有研究把擬南芥CBF基因轉(zhuǎn)入到未經(jīng)低溫刺激的油菜中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)油菜中CBF過表達(dá)使其抗凍性提高。而CBF在馬鈴薯抗凍調(diào)節(jié)功能上與擬南芥不同，只進(jìn)行冷適應(yīng)的馬鈴薯，由于抗凍鍛煉過程不能啟動馬鈴薯CBF響應(yīng)從而植株抗凍性不能提高，但轉(zhuǎn)基因的馬鈴薯CBF1和CBF3基因的表達(dá)

10、能改善其農(nóng)藝學(xué)的重要特征的負(fù)面影響而增強(qiáng)抗凍性，這與轉(zhuǎn)基因擬南芥作用一致。對茄科植物馬鈴薯CBF基因進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，CBF1遠(yuǎn)比CBF2和CBF3上游基因保守，CBF1只在低溫刺激下表達(dá)，而CBF2和CBF3對低溫沒有響應(yīng)，研究說明CBF1的表達(dá)對增強(qiáng)茄科植物馬鈴薯抗凍性功能制約起關(guān)鍵作用。其它科屬中CBF也有相似的作用，如兩種的苜蓿在-4C14C低溫誘導(dǎo)CBFs表達(dá)，但用雜交探針的方法研究發(fā)現(xiàn)CBFs表達(dá)不同，在6C冷誘導(dǎo)中CBF2和CBF3基因表達(dá)，而CBF1基因沒表達(dá)。在小麥過冷條件中CBF2和CBF3的過表達(dá)和其抗冷性增強(qiáng)相關(guān)。CBF基因組啟動轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)譯，產(chǎn)生與抗寒性有關(guān)的蛋白質(zhì)產(chǎn)物，

11、采用蛋白質(zhì)電泳檢測技術(shù)別離鑒定了許多冷誘導(dǎo)過程中出現(xiàn)的特異蛋白質(zhì)，下面介紹和作物抗凍的相關(guān)蛋白。2農(nóng)作物抗凍蛋白與抗凍性研究2.1抗凍蛋白的生化特征抗凍蛋白(antifreezeproteins，AFPs)是一種具有熱滯效應(yīng)、抑制冰晶重結(jié)晶作用的特異表達(dá)蛋白，降低生物體細(xì)胞間和體液的冰點(diǎn)，防止了植物體結(jié)冰的傷害或致死。不同的植物AFPs它們的DNA和氨基酸序列卻完全不同，幾乎沒有同源性。Griffith等第一次從冬黑麥中獲得內(nèi)源AFPs，AFPs有7個多肽組分具有明顯的抗凍活性，5種較大分子量的多肽(16，25，32，34，36kDa)活性較高，而分子量為11，13kDa的2條多肽抗凍活性較低

12、，富含天冬氨酸、天冬酰胺、谷氨酸/谷氨酰胺、絲氨酸、蘇氨酸、甘氨酸、丙氨酸，但缺少組氨酸、胱氨酸。Wallis，Worrall和尹明安等分別對胡蘿卜的抗凍性進(jìn)行深入研究，先后報(bào)道了胡蘿卜中存在冷誘導(dǎo)的抗凍蛋白AFP的結(jié)構(gòu)，它富集亮氨酸的質(zhì)外體蛋白，由332個氨基酸組成，相對分子量為36.8x10，其N端是糖基化的，具有顯著地抑制冰重結(jié)晶的功能。簡令成等從沙冬青中別離純化抗凍蛋白，分子量范圍在21x1067x10，熱滯活性0.150.46，它的抗凍活性比已經(jīng)發(fā)現(xiàn)黑麥抗凍蛋白(在60mg/ml的濃度時冰點(diǎn)為-111)活性高得多。2.2抗凍蛋白的抗凍機(jī)理大量的實(shí)驗(yàn)研究推測AFPs在提高植物抗凍性方面

13、的抗凍機(jī)制主要為以下幾個方面：1.降低原生質(zhì)體的過冷狀態(tài)；2.抑制冰晶的重結(jié)晶；3.調(diào)節(jié)胞外冰晶的生長形態(tài)；AFPs與包括冷誘導(dǎo)的熱穩(wěn)定蛋白在內(nèi)的所有溶質(zhì)相互作用，調(diào)節(jié)細(xì)胞質(zhì)的狀態(tài)，使過冷點(diǎn)降低，這可能是越冬植物細(xì)胞的主要抗凍調(diào)節(jié)方式。關(guān)于抗凍機(jī)理有多種學(xué)說，如1977年Raymond吸附抑制;模型，1983年，Deviles提出了晶格匹配;模型，1988年，Yang等人提出了偶極子偶極子;模型；1993年，Knight等人提出了品格占有;模型。這4個模型雖然側(cè)重點(diǎn)各不相同,但是它們有著一個共同之處，即AFPs與冰晶之間通過氫鍵進(jìn)行結(jié)合，只是氫鍵的數(shù)量和形成的方式不同而已。目前，解釋抗凍蛋白機(jī)

14、理較好的理論是外表互補(bǔ);模型理論，核心內(nèi)容是AFPs的冰晶結(jié)合位點(diǎn)所形成的外表能與冰晶的外表形成互補(bǔ)。該模型理論認(rèn)為，AFPs與冰晶之間所形成的外表互補(bǔ)與多種相互作用力有關(guān)，主要是疏水作用和范德華力，氫鍵起著次要的作用。較強(qiáng)的外表作用力使得AFPs與冰晶結(jié)合是不可逆的，這種不可逆性阻止了冰晶的生長。2.3抗凍蛋白的基因工程進(jìn)入20世紀(jì)90年代后，隨著抗凍性的研究深入，使用體內(nèi)標(biāo)記、代謝組學(xué)的技術(shù)基因芯片技術(shù)、蛋白質(zhì)合成抑制劑及體外翻譯等方法研究抗凍基因表達(dá)后合成的特異性蛋白多肽，試圖別離純化出低溫特異性蛋白多肽，以獲得其氨基酸序列，然后利用它作為探針，篩選出特異性基因，并期望將它用于改進(jìn)某些作

15、物的抗凍性能。至今已在油菜、番茄、馬鈴薯、胡蘿卜、卷心菜、黑麥、菠菜、小麥、大麥、玉米、水稻、桃樹等多種農(nóng)作物的低溫誘導(dǎo)中觀察到特異蛋白的合成。1990年，Georges等借助于電激法把冬比目魚合成基因引入玉米原生質(zhì)體，并在此原生質(zhì)體中得到表達(dá)，在無細(xì)胞提取液中明顯地鑒定到該抗凍蛋白。1991年Hightower等將北極魚的抗凍蛋白基因?qū)霟煵莺头阎?，抑制?xì)胞再結(jié)晶而使抗寒性增加。1997年，Wallis等將人工合成的比目魚AFP基因以及AFP與編碼植物凝集素pha基因的組成嵌合基因分別導(dǎo)入馬鈴薯，均能減少轉(zhuǎn)基因馬鈴薯細(xì)胞在低溫下電解質(zhì)的滲漏。1998年，Worrall等首次利用植物基因進(jìn)行

16、植物抗凍改進(jìn)，將胡蘿卜基因?qū)霟煵?，所獲得的轉(zhuǎn)基因煙草葉提取物能抑制冰晶生長從而提高作物抗凍性。隨后，將抗凍蛋白基因再次被成功轉(zhuǎn)入到煙草，轉(zhuǎn)基因植株的抗凍性明顯高于對照。2001年Holmberg等首次將云杉蚜蟲抗凍蛋白(SbwAFP)基因與CaMV35s及胭脂堿合成酶基因組成嵌合基因后導(dǎo)入煙草，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因煙草中質(zhì)外體SbwAFP的表達(dá)能抑制冰晶重結(jié)晶，并提高了熱滯活性。最近幾年研究最多的是將菌的抗凍蛋白轉(zhuǎn)入作物中，將曲霉菌的抗凍蛋白基因轉(zhuǎn)移到水稻中，不僅提高水稻的抗凍性還增強(qiáng)了水稻對稻瘟病抵抗性。3作物生理生化變化研究3.1細(xì)胞膜的生理變化細(xì)胞膜是植物耐受低溫和抵抗低溫傷害的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，細(xì)胞電

17、解質(zhì)滲漏的多少常反響在低溫下植物受傷害的嚴(yán)重程度。一些農(nóng)作物比擬能忍受胞外結(jié)冰，其原因在于：細(xì)胞膜的抗凍性強(qiáng)阻止胞外冰晶向胞內(nèi)生長。低溫脅迫下，細(xì)胞膜不飽和脂肪酸含量增加，它能與細(xì)胞表層結(jié)合，阻止水分子透過，并調(diào)節(jié)質(zhì)膜相變溫度，有利于抵御凍害。抗寒鍛煉后燕麥和黑麥不飽和脂肪酸增加，但黑麥比燕麥增加的多?？购憻捄蠛邴湴肴樘腔视投ソ档停p乳糖基甘油二酯和卵磷脂增高保護(hù)膜穩(wěn)定性使其抗凍性增強(qiáng)，并且低溫誘導(dǎo)，果聚糖增了加膜的穩(wěn)定性并且降低膜的結(jié)晶率確保減少對膜的傷害。冷處理的小麥抗凍性增加，離子滲透性和存活率都增加，熱處理的番茄也能減輕冷害導(dǎo)致離子滲漏的發(fā)生。低溫脅迫初期油麥菜幼苗葉片的電解質(zhì)外

18、滲率顯著上升，但隨著低溫脅迫時間的延長略有下降。這說明油麥菜幼苗在一定程度上對低溫脅迫有抵抗能力。3.2可溶性糖的變化許多研究認(rèn)為，經(jīng)低溫鍛煉后，植物體內(nèi)可溶性糖有明顯增加，這說明低溫可以誘發(fā)可溶性糖的轉(zhuǎn)化合成及積累。果梅不同品種間枝皮可溶性糖含量存在差異，越冬期間可溶性糖含量及變幅大小與品種抗寒性之間有一定的相關(guān)性。這與張紀(jì)林等研究結(jié)論一致：溫度和植物中可溶性糖含量呈負(fù)相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，與未轉(zhuǎn)基因的玉米相比，轉(zhuǎn)基因的玉米隨低溫處理時間延長葉中可溶性糖增加幅度增高。可溶性糖增加農(nóng)作物抗寒性的生理作用是由于糖可以提高細(xì)胞質(zhì)液的濃度使冰點(diǎn)下降，又可以緩沖原生質(zhì)過度脫水，保持原生質(zhì)體不遇冷凝固，還可以

19、緩解對膜有毒害物質(zhì)的傷害。3.3脯氨酸與作物抗凍性游離氨基酸的存在使細(xì)胞液的濃度增加，從而對細(xì)胞起保護(hù)作用。此外游離氨基酸具有很強(qiáng)的親和性，對原生質(zhì)的保水能力及膠體穩(wěn)定性有一定的作用。因此，脯氨酸作為重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，脯氨酸與植物抗寒性的關(guān)系受到廣泛的關(guān)注。通過季節(jié)周期性對假山毛櫸樹實(shí)驗(yàn)室和野外的成年和幼苗做冷誘導(dǎo)和非冷誘導(dǎo)處理觀察發(fā)現(xiàn)，野外和實(shí)驗(yàn)室的成年樹種在秋天和冬天可溶性糖和脯氨酸含量升高，但是，不同物種幼苗在不同程度冷處理中葉中脯氨酸含量不同。除季節(jié)周期性處理外，短期處理也有同樣的效果，冷適應(yīng)一周后小麥脯氨酸含量增加，其幅度隨著抗凍性的減弱而減少。低溫處理后3、6、9、12天各西葫蘆

20、品種幼苗葉片的脯氨酸含量均高于其對照，并隨低溫處理的延長而呈現(xiàn)出先下降后升高的趨勢，而常溫對照品種的脯氨酸含量前后較穩(wěn)定。轉(zhuǎn)基因的煙草在冷凍條件下處理24小時脯氨酸積累量增加，并且相關(guān)的氧化酶活性增強(qiáng)而減少了低溫對植株的傷害。3.4保護(hù)酶與作物抗凍性農(nóng)作物遇低溫會積累大量對膜和膜相關(guān)的生物大分子有害的活性氧(AOS)，抗凍鍛煉可使農(nóng)作物體內(nèi)抗氧化物酶系統(tǒng)加強(qiáng)，從而減少活性氧對農(nóng)作物的傷害。POD、SOD和CAT作為內(nèi)源活性氧去除劑能夠在低溫逆境中去除過量的活性氧，維持其代謝平衡，保持膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，從而消除或減輕傷害。茄子在低溫脅迫POD活性增加明顯，而CAT、SOD活性快速下降，加快了一些活

21、性氧與自由基的分解，迅速消除它們在組織內(nèi)的不良影響提高植物的抗凍性。對玉米研究說明，低溫脅迫下玉米超氧化物岐化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)等活性改變，使玉米其抗氧化系統(tǒng)活力增強(qiáng)；耐低溫脅迫的能力也明顯增強(qiáng)，說明低溫對這些酶有一定誘導(dǎo)作用，而低溫誘導(dǎo)產(chǎn)生的酶在一定程度上緩解了植物氧化性傷害；但隨氧化程度的加重，植株細(xì)胞受到傷害加重甚至死亡，酶合成的量降低以及不斷氧化，使酶含量和活性降低并最終失活。在酶促防御活性氧傷害的保護(hù)系統(tǒng)看，作為作物體內(nèi)主要的抗氧化酶，SOD是植物細(xì)胞最重要的去除氧自由基的酶之一，主要功能是去除氧自由基，產(chǎn)生HO，而HO可與氧自由基相互作用產(chǎn)生更多的氧自由基，而POD

22、和CAT可以去除HO，維持活性氧代謝平衡，保護(hù)了膜系統(tǒng)，從而減緩或抵抗了逆境脅迫。將SOD基因轉(zhuǎn)入紫花苜蓿提高了SOD活性增加耐凍性。在冰凍解凍循環(huán)中SOD活性高于春小麥，是因?yàn)槎←溈箖鲂愿哂诖盒←湣?.5甜菜堿與作物抗凍性甜菜堿(Betains)是重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，它是一種季胺類化合物，不僅在植物受到低溫脅迫時在細(xì)胞內(nèi)積累以降低滲透勢，還能作為一種保護(hù)物質(zhì)維持生物大分子的結(jié)構(gòu)和完整性，維持其正常的生理功能。低溫脅迫條件下作物的生長發(fā)育具有如下保護(hù)作用：1.維持低溫條件下酶的活性；2.通過保持光系統(tǒng)II復(fù)合體蛋白的穩(wěn)定性來保持低溫脅迫下光系統(tǒng)的活性。對大麥冬、春2種類型近等基因系在冷適應(yīng)過

23、程中的甜菜堿積累情況研究說明，甜菜堿水平隨冷處理時間的延長而增加，且不同葉位間存在明顯差異，新生葉甜菜堿的積累量顯著高于老葉片，其積累量隨脅迫時間延長而增加的趨勢明顯，老葉片不僅積累少，對脅迫時間的延長也根本沒有反響。4展望1農(nóng)作物抗寒性在生理生化方面的表現(xiàn)，最終由體內(nèi)基因表達(dá)來控制，所以基因方面的研究有利于從根本上改善農(nóng)作物的抗寒性。在選擇外源基因時，應(yīng)考慮外源基因是否與植物內(nèi)源基因相互協(xié)調(diào)，一般以導(dǎo)入與植物同源性強(qiáng)的基因?yàn)榧眩瑫r也應(yīng)注意解決轉(zhuǎn)基因作物沉默的問題。CBFs基因是受低溫誘導(dǎo)的，但其誘導(dǎo)機(jī)制還不太清楚，有待進(jìn)一步研究。2AFPs蛋白在植物抗凍中其重要作用，作用機(jī)制和其調(diào)節(jié)信號途

24、徑尚不清楚，有待進(jìn)一步探討。如何從植物中別離出更多的、活性更高的AFP，并通過遺傳轉(zhuǎn)化將其導(dǎo)入抗寒性弱或不抗寒植物中進(jìn)而獲得抗寒性強(qiáng)的轉(zhuǎn)基因植株，將是今后植物抗寒性基因工程研究的主要內(nèi)容之一。目前，在抗凍基因工程方面已從魚類抗凍基因途、脂肪酸去飽和代謝關(guān)鍵酶基因途徑、超氧物歧化酶基因途徑、糖類基因途徑4個方面取得了一定的進(jìn)展，其潛在的應(yīng)用前景是不言而喻的。隨著溫室效應(yīng)的增強(qiáng)，暖冬出現(xiàn)的頻率越來越高，這一氣候變化對植物和農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的影響還不能確定，這些內(nèi)容有待于今后深入研究。參考文獻(xiàn)1 利容千, 王建波. 植物逆境細(xì)胞及生理學(xué). 武漢: 武漢大學(xué)出版社. 2002:140-141.2 LIN

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