木本植物DREB/CBF同源基因的研究進展

劉曉丹

【摘 要】 DREB/CBF轉(zhuǎn)錄因子在提高植物抵御低溫、干旱及鹽等非生物脅迫能力中發(fā)揮重要作用。本文介紹了近十幾年來木本植物DREB/CBF同源基因的鑒定，逆境脅迫下的表達(dá)情況以及抗逆功能的研究，同時對其未來發(fā)展進行了展望，為 DREB/CBF 基因深層次的理論研究和實際應(yīng)用提供依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】木本植物； DREB/CBF基因；非生物脅迫響應(yīng)；逆境功能

[Abstract] DREB/CBF transcription factors play an important role in improving plant resistance to low temperature， drought and salt. This paper introduces the woody plants in last decade DREB/CBF homologous gene identification， under adversity stress the study of the expression and function of art， for the DREB/CBF gene provides the basis for deep theoretical research and practical application.

[Key words]woody plants； DREB/CBF genes； Non-biological stress response； Adversity function

DREB /CBF轉(zhuǎn)錄因子可響應(yīng)多種逆境脅迫，進一步激活一系列依賴 DRE /CRT 順式作用元件的抗逆基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá)，從而增強植物對干旱、低溫及高鹽等逆境的抗性[1]。因此，DREB /CBF轉(zhuǎn)錄因子在植物抗逆中的作用越來越廣泛地受到重視，已成為植物抗逆基因工程研究的熱點之一。目前已報道的DREB/ CBF同源基因多來源于草本植物，對于木本植物的研究則極少。但由于木本植物結(jié)構(gòu)復(fù)雜，進化程度更高，木本植物可能存在更為復(fù)雜的抗逆分子機制，因此木本植物DREB/CBF同源基因的發(fā)掘及抗逆機制的研究具有巨大的潛力。

1 木本植物DREB/CBF同源基因的克隆

自Stockinger 等1997年首次從擬南芥中克隆獲得AtCBF1[2]后，許多高等植物DREB/CBF的同源基因相繼被分離出來。目前已從擬南芥、水稻、玉米、小麥、大豆和番茄等幾十種植物中克隆出DREB/CBF同源基因[1]，其中大部分來自草本植物。隨著基因克隆技術(shù)及生物信息學(xué)的發(fā)展，近十年來，越來越多的木本植物來源的DREB/CBF同源基因被鑒定并克隆，如楊樹[3-4]，巴西橡膠樹[5]，藍(lán)桉[6]，八棱海棠，茶樹，柑橘，梅花，山荊子，月季，葡萄，櫻桃，扁桃，平歐雜交榛，香樟，麻瘋樹，剛毛檉柳。

2 木本植物同源基因的非生物脅迫響應(yīng)機制

不同木本植物DREB/CBF基因?qū)Ψ巧锩{迫的響應(yīng)存在很大差異[1]。低溫脅迫可誘導(dǎo)藍(lán)桉EgCBF1[6]、茶樹CsCBF1、梅花CBF及麻瘋樹JcCBF3的表達(dá)。中國櫻桃PpcCBF受低溫誘導(dǎo)表達(dá)，且不依賴ABA。扁桃 AcCBF2基因只在低溫和干旱下不同程度地表達(dá)，對高鹽脅迫和ABA處理均沒有響應(yīng)。月季RhCBF基因在低溫和鹽脅迫下被誘導(dǎo)，而干旱處理不能誘導(dǎo)其表達(dá)。 柑橘CBF能夠響應(yīng)低溫、高鹽及ABA脅迫。然而枳PtCBF與臍橙CsCBF卻存在一定差異[9]。八棱海棠MrDREBA6、山荊子MbDREB1、胡楊PeuCBFs[4]、香樟CcCBF、平歐雜交榛ChaCBF1基因的表達(dá)同時受低溫、干旱、高鹽及ABA脅迫誘導(dǎo)。剛毛檉柳ThDREB基因能對鹽堿，干旱及重金屬脅迫作出應(yīng)答?？傮w來說，木本植物對低溫、干旱、高鹽和 ABA脅迫的響應(yīng)更為強烈，可能與其逆境調(diào)控機制更為復(fù)雜有關(guān)，對于木本植物的抗逆調(diào)控機制及功能研究更具應(yīng)用潛力。

3 木本植物同源基因在提高植物抗逆性中的作用

雖然木本植物DREB/CBF同源基因的克隆和表達(dá)分析已有一些報道，但目前對其抗逆功能的研究卻極為罕見。對超表達(dá)梅花CBF/DREB1基因的煙草進行的低溫脅迫抗性實驗表明，轉(zhuǎn)基因煙草的耐寒性略強于非轉(zhuǎn)基因煙草。低溫脅迫后，轉(zhuǎn)麻瘋樹JcCBF3基因的煙草中游離脯氨酸含量和SOD酶活性提高，植株的抗寒性提高。過表達(dá)平歐雜交榛ChaCBF1的轉(zhuǎn)基因擬南芥增強了對冷凍脅迫的耐受性，其成活率顯著高于對照植株。超表達(dá)山荊子MbDREB1基因的擬南芥植株對低溫、干旱和鹽的耐受性明顯增強。剛毛檉柳ThDREB能提高轉(zhuǎn)化酵母細(xì)胞對鹽堿、干旱、過氧化物、重金屬、冷和熱多種逆境的抗性，同時可不同程度的提高轉(zhuǎn)基因煙草植株的對鹽和干旱的抗性[20]。

4展望

DREB/CBF轉(zhuǎn)錄因子可以調(diào)控多個抗逆功能基因的表達(dá)[7]。因此為利用分子手段培育抗逆新品種，提供了一條重要的技術(shù)途徑，具有廣闊的應(yīng)用前景。但是目前的研究仍有局限，還需要進一步完善。木本植物中DREB/CBF同源基因的研究大多只是基因的克隆及表達(dá)分析，對于CBF基因的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)需進行系統(tǒng)解析；關(guān)于木本植物中DREB/CBF同源基因的抗逆功能的研究太少，且局限于模式植物煙草和擬南芥，缺乏能夠在田間推廣的抗逆轉(zhuǎn)基因作物。隨著轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)的迅速發(fā)展，將會有越來越多的木本植物DREB/ CBF同源基因被鑒定出來，勢必將為抗逆作物品種的改良提供豐富的基因資源，同時也為探索木本植物復(fù)雜的抗逆分子機制開辟新天地。

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