转基因植株的抗冻蛋白的表达

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用美洲拟鲽抗冻蛋白基因转化植物的问题

ｌ美洲拟醺抗冻蛋白及其基因美洲拟鲽ＡＰ的氨基酸组成只有８种氨基酸，Ｆ
则间隔的基因。一个是编码ＨＬ６另一个编码短ＰＣ，ｐｏ区域、成熟肽区域的异常变异体。其它３是ｒ长个假基因。最近测定了８串聪正向８ｂ重复中的基个ｋ因序列。从基因组序列中看出，串联正向重复的
关键词抗冻蛋白冷谤导蛋白转基因植物抗冻蛋白是国内外学者一直关注的课题。。，我们从加拿大引进了美洲拟鲽（ｓｄｐｕｏｅｅＰｅｏｌｒｃｓｕｅｎｔ
３ —４００拷贝，中约２３是呈现串联的正向８ｂ重其／ｋ
一
１９９２年我们从加拿大引进冬鲽ＡＰ基因ＤＴ，ＦＣ５并对它进行ＰＲ扩增，克隆到植物表达载体，Ｃ并转化烟草。检测抗冻蛋白的活性时必须测定植物体内溶液的冰点温度，要极其灵敏的（定出０．需测０１微量探头。我们没有这类设备，以只能用０ ℃）所
出植物耐寒性状的提高与转基因植物中抗冻蛋白含量呈正相关是转基因植物成功的关键性指标。
同时，洲拟鲽抗冻蛋白的空间结构与冷诱导蛋白相似而且都保护细胞膜免受冻害，而提出了美因
用冷诱导蛋白调节元的顺式作用元件和反式作用因子的调控序列来控制抗冻蛋白基因在植物中冷诱导表达的思路。

《抗冻蛋白序列与结构特征的研究》范文

《抗冻蛋白序列与结构特征的研究》篇一一、引言抗冻蛋白（Antifreeze Proteins, AFPs）是一类具有独特功能的蛋白质，它们在低温环境下能够有效地抑制或延缓冰晶的形成和生长。

这些蛋白在各种生物体中广泛存在，包括微生物、植物和动物等，它们在维持生物体在寒冷环境中的生存和生长具有重要作用。

本文旨在研究抗冻蛋白的序列与结构特征，以揭示其抗冻机制。

二、抗冻蛋白的序列特征抗冻蛋白的序列特征主要包括氨基酸组成、分子量和等电点等。

首先，抗冻蛋白的氨基酸组成具有丰富的多样性，其中某些特定的氨基酸如甘氨酸、丙氨酸和丝氨酸等在抗冻蛋白中占据较高比例。

其次，抗冻蛋白的分子量通常较小，这使得它们能够快速地与冰晶表面结合并发挥作用。

此外，抗冻蛋白的等电点也是其序列特征的重要参数，不同种类的抗冻蛋白具有不同的等电点。

三、抗冻蛋白的结构特征抗冻蛋白的结构特征包括一级结构、二级结构和空间结构等。

在一级结构方面，抗冻蛋白通常由几十到几百个氨基酸残基组成，通过α-螺旋和β-折叠等二级结构相互连接。

此外，部分抗冻蛋白还含有丰富的二硫键等特殊化学键。

二级结构主要形成的是蛋白质分子的基础骨架。

而空间结构则使这些分子能够折叠成特定形状并形成特定功能区域，例如冰晶生长抑制区或结合位点。

四、序列与结构的关联及抗冻机制研究表明，抗冻蛋白的序列与结构紧密相关。

通过改变序列中某些关键氨基酸残基，可以改变其与冰晶的结合力，进而影响其抗冻能力。

另外，一级结构中的α-螺旋和β-折叠等结构为抗冻蛋白提供了与冰晶表面相互作用的基底。

而特定的空间结构则使得这些基底能够在冰晶表面形成特定取向，从而提高其抗冻效果。

具体来说，抗冻蛋白通过抑制冰晶生长和重结晶来防止生物体内水分的冻结，从而维持生物体的正常代谢活动。

五、研究方法与实验结果研究抗冻蛋白的序列与结构特征通常采用生物信息学、分子生物学和结构生物学等方法。

首先，通过生物信息学分析手段对已知的抗冻蛋白序列进行比对和分析，了解其序列特征。

转基因植物生产药用蛋白研究概述

转基因植物生产药用蛋白研究概述抗病蛋白是一种重要的药用成分，它可以治疗多种慢性疾病，尤其是慢性病毒性疾病。

然而，大多数抗病蛋白的获得途径仍然是从动物器官中获得，这对动物的健康也是一种危险。

因此，如何利用转基因植物来生产药用蛋白成为了研究者们的热门话题。

本文旨在概述转基因植物生产药用蛋白的研究进展。

首先，为了让转基因植物能够生产出药用蛋白，研究者们需要克隆需要生产的蛋白基因，然后将其转移到植物细胞中。

为了避免基因整合紊乱，通常使用有害病原体的基因载体，如Agrobacterium tumefaciens和Bacillus thuringiensis（Bt），来承载外源基因。

载体传递系统通常是（Ti或Ri）单核苷酸多态性系统，其具有特异性感受器和运动，能够将外源基因安全地转移到植物细胞和组织中。

此外，研究者们还必须运用病毒载体来帮助转基因植物表达药用蛋白。

病毒载体可以以有毒的方式进行转基因，并有效地解决外源基因表达抑制问题。

研究者们已经发现特定的病毒载体可以有效地在植物系统中传播，可以改变或激活基因的表达，在转基因植物生产药用蛋白的过程中发挥重要作用。

此外，研究者们还应该考虑如何在转基因植物体内实现药用蛋白的高效生产。

研究发现，在转基因植物的质粒中进行基因载体融合可以有效地提高药用蛋白的转录水平。

此外，研究者们还发现，植物维生素E可以有效地抑制细胞毒性，促进抗病蛋白的表达，并有效提高抗病蛋白的产量。

当然，这些研究仍处于初步阶段，还有许多工作可以做，以提高药用蛋白的生产效率。

总的来说，转基因植物生产药用蛋白研究取得了长足的进步，但仍然面临着诸多挑战。

研究者们需要寻求新的技术来改善基因载体转移系统，提高转基因植物中药用蛋白的表达水平，有效地把抗病蛋白生产出来，进而实现社会所需的高品质药用成分。

希望通过持续努力，转基因植物能够有效地生产药用成分，从而改善人们的生活质量。

综上所述，转基因植物生产药用蛋白的研究已取得了一定的进展，但仍面临着诸多挑战。

植物抗冻蛋白的研究进展

植物抗冻蛋白的研究进展引言植物抗寒性是指植物在低温环境下存活和正常生长的能力，是植物适应环境的一种重要的适应策略。

随着现代生物技术的发展，研究植物抗寒性和冷冻伤机制的分子水平得以深入，许多与植物抗冻性相关的分子机制被逐渐揭示出来，其中植物抗冻蛋白的研究成为了热点之一。

本文就植物抗冻蛋白的研究进展作简要综述。

植物抗冻蛋白的分类植物抗冻蛋白（plant cold acclimation protein）是在低温适应过程中由植物细胞自行合成的保护蛋白，又称寒性蛋白。

植物抗冻蛋白主要分为结构型抗冻蛋白和调节型抗冻蛋白两种类型。

结构型抗冻蛋白结构型抗冻蛋白主要是指在低温环境下由植物细胞表达的一类蛋白质，它们具有空间结构稳定和抗冻性能强等特点。

目前已发现的结构型抗冻蛋白主要有以下类型：1.内源性结构性抗冻蛋白：如甘油、脯氨酸等小分子有机化合物，以及糖原、核糖体等大分子有机化合物。

2.外源性结构性抗冻蛋白：如外源性抗冻蛋白R101、超级冷冻素等。

调节型抗冻蛋白调节型抗冻蛋白（Regulatory Cold Acclimation Protein）通常指在低温适应过程中由基因表达调节的一类蛋白质，它们通常不会直接参与到细胞的代谢过程中，而是通过调节基因表达和信号转导途径来提高植物的低温适应能力。

目前已发现的调节型抗冻蛋白主要有以下类型：1.内源性调节性抗冻蛋白：如去甲基化酶1、DNA结合转录因子CBF1等。

2.外源性调节性抗冻蛋白：如链球菌外毒素等。

植物抗冻蛋白的合成及机理研究低温适应下植物抗冻蛋白的合成及其机理研究对揭示植物在低温环境中保护机制具有重要意义。

早期研究表明，一些外源性抗冻蛋白能够激活细胞的代谢过程并促进与低温适应相关的基因的表达。

后来研究发现，在低温适应过程中，植物会自行合成并积累各种类型的抗冻蛋白，其中结构型抗冻蛋白是通过转录和翻译过程来完成合成的，而调节性抗冻蛋白主要是通过激活特定的信号转导途径来促进其基因表达的。

pcr相关试题

1．有关PCR技术的说法，不正确的是（）A．PCR是一项在生物体外复制特定的DNA片段的核酸合成技术B．PCR技术的原理是DNA双链复制C．PCR的主要过程包括变性、退火、延伸D．PCR扩增中不需要使用热稳定DNA聚合酶【答案】D【解析】试题分析：PCR技术扩增DNA时，热稳定DNA聚合酶是必须的。

考点：本题考查PCR技术知识，意在考查知识的识记。

2．用PCR方法检测转基因植株是否成功导入目的基因时，得到以下电泳图谱，其中1号为DNA标准样液（Marker），10号为蒸馏水。

PCR时加入的模板DNA如图所示。

据此做出分析不合理的是A．PCR产物的分子大小在250至500bp之间B．3号样品为不含目的基因的载体DNAC．9号样品对应植株不是所需的转基因植株D．10号的电泳结果能确定反应体系等对实验结果没有干扰【答案】B【解析】【分析】PCR过程中，可以通过设计特定的引物来扩增特定的DNA片段。

4～9号是转基因植株，理论上应包含目的基因。

9号PCR结果不包含250～500bp片段，所以不是所需转基因植株。

【详解】A、PCR过程中，可以通过设计特定的引物来扩增特定的DNA片段。

4～9号是转基因植株，理论上应包含目的基因，结合2号野生型和10号蒸馏水组的结果，推测包含目的基因的片段大小应为250～500bp，A正确；B、3号PCR结果包含250～500bp片段，应包含目的基因，B错误；C、9号PCR结果不包含250～500bp片段，所以不是所需转基因植株，C正确；D、10号放入蒸馏水，可排除反应体系等对结果的干扰，由图可知，10号的电泳结果能确定反应体系等对实验结果没有干扰，D正确。

故选B。

3．PCR(多聚酶链式反应)技术是一项在生物体外复制特定的DNA片段的核酸合成技术，如图表示合成过程。

下列说法错误的是( )A．甲过程高温使DNA变性解旋，该过程不需要解旋酶的作用B．丙过程用到的酶在高温下失活，因此在PCR扩增时需要再添加C．如果把模板DNA的两条链用15N标记，游离的脱氧核苷酸不做标记，循环3次后，在形成的子代DNA中含有15N标记的DNA占25%D．PCR中由碱基错配引起的变异属于基因突变【答案】B【解析】PCR中解旋是通过高温进行的，故甲过程高温使DNA变性解旋，该过程不需要解旋酶的作用，A正确；丙过程用到的酶为耐高温的DNA聚合酶，在高温下不会失活，因此在PCR扩增时不需要再添加，B错误；如果把模板DNA的两条链用15N标记，游离的脱氧核苷酸不做标记，循环3次后，形成的DNA分子为8个，而含有15N标记的DNA分子为2个，故在形成的子代DNA 中含有15N标记的DNA占25%，C正确；PCR中由碱基错配引起的变异属于基因突变，D正确。

植物抗冻蛋白的生物化学研究进展_刘莹

第20卷　第4期2005年8月内蒙古民族大学学报(自然科学版)Journal of Inner Mongolia University for NationalitiesVol.20　No.4Aug.2005植物抗冻蛋白的生物化学研究进展Ξ刘　莹(辽宁工程技术大学基础部生物化学教学中心,辽宁阜新　123000)摘　要:抗冻蛋白是一种能抑制冰晶生长的蛋白质或糖蛋白质.自二十世纪60年代发现以来,研究对象先后从极区鱼类、昆虫转移到植物材料上.抗冻蛋白包括抗冻糖蛋白、抗冻蛋白Ⅰ、抗冻蛋白Ⅱ、抗冻蛋白Ⅲ、抗冻蛋白Ⅳ.简要介绍了植物抗冻蛋白的生化特征、抗冻机制及其应用研究,并对抗冻蛋白的基因工程作了系统综述.关键词:抗冻蛋白;生化特征;抗冻机制;基因工程中图分类号:Q53 文献标识码:A 文章编号:1671-0185(2005)04-0421-04Advance on Biochemical Chauracteristics of Antifreeze ProteinsL IU Y ing(Biological Technology&Engineering GroupBasic ScienceDepartment,Liaoning Technical University,Fuxin123000,China)Abstract:Antifreeze proteins(AFPs)were a kind of protein or glycoprotein which inhibited thegrowth of ice crystals.In last3decades,it had been discovered in polafish,overwintering insects,and then in plants.It included AF GP,AEPⅠ,AFPⅡ,AEPⅢand AFPⅣ.In this paper,biochem2ical characteristics,antifreeze mechanism,applications of antifreeze proteins as well as genetic engi2neering were reviewed.K ey w ords:Antifreeze proteins;Biochemical characteristics;Antifreeze mechanism;G enetic engi2neering 抗冻蛋白(Antifreeze proteins,AFPs)最早是1969年Devries在极区海鱼淋巴中被发现,是一类抑制冰晶生长的蛋白质,能以非依数性形式降低水溶液的冰点而对其熔点影响甚微,从而导致水溶液的熔点和冰点之间出现差值.这种差值称为热滞活性,因而AFPs亦称为热滞蛋白〔1〕.从二十世纪60年代抗冻蛋白被发现以来,引起许多实验室的研究兴趣,研究对象先后从极区鱼类扩展到昆虫,最后又扩展到植物甚至微生物.这些研究使我们对抗冻蛋白的结构、功能和作用机理有了较为深入的了解.1　植物抗冻蛋白的生化研究植物抗冻蛋白的研究比较晚,被研究的植物材料多达三十余种,真正被分离纯化的并不太多.1992年,加拿大Griffith等〔2〕第一次明确提出获得植物内源AFPs.他们从经低温锻炼的能够忍受细胞外结冰的叶片质外体中得到并部分纯化该蛋白.有7个多肽组分表现出明显的抗冻活性,5种较大分子量的多肽(16,25,32,34,36Ku)活性较高,它们富含天冬酰氨/天冬氨酸,谷氨酸/谷氨酰氨,丝氨酸,苏氨酸等.Ξ收稿日期:2005-04-23作者简介:刘莹(1970-),男,辽宁阜新人,讲师,在读硕士研究生,主要从事植物生理学及生物化学方面的研究.224 内　蒙　古　民　族　大　学　学　报 2005年Hon〔3〕等证明冬黑麦AFPs具有抗冻、抗病双重功能,经氨基酸分析发现其中有3种AFPs(16,25,32Ku)的N-端序列与3种抗菌蛋白(内切β-1,3葡聚糖酶,内切几丁质酶,甜蛋白类似蛋白)具有同源性.1994年从欧白英的冬季枝条中分离得到分子量为67的抗冻糖蛋白,富含甘氨酸.用β-半乳糖酶处理该蛋白后其抗冻活性消失,表明半乳糖是该蛋白的关键组成部分〔4〕.1996年从强抗冻植物沙冬青叶片中分离出热稳定的抗冻糖蛋白,分子量为40Ku〔5〕.这种抗冻糖蛋白N端的20个氨基酸的序列可能与植物凝集素具有同源性.1998年英国Y ork大学的Dawnworrall等发表了胡萝卜抗冻蛋白及其基因的研究论文,标志着第一个植物抗冻蛋白基因的发现.胡萝卜的抗冻蛋白由富含亮氨酸的重复序列组成,序列编码与多聚半乳糖酸酶抑制蛋白有很高的同源性〔6〕.其分子量为36Ku,等电点为5.0,体外热滞值为0.35℃,去掉糖链也不影响其抑制重结晶的活性.1999年从桃树(Prunus persica)的树皮中提取到一种脱水蛋白PCA60〔7〕.这是第一次发现具有脱水素蛋白特性的抗冻蛋白.其富含赖氨酸、甘氨酸,分子量为50ku,具有较强修饰冰晶的能力.2000年科学家在低温诱导的黑麦草中发现具有热稳定性的抗冻蛋白〔8〕.这种蛋白由118个氨基酸组成,分子量为11.77Ku.其活性约为大洋条鳕AFPⅢ的200倍,其热滞值远远低于鱼类和昆虫.该蛋白在100℃时仍能保持稳定,由于它有很好的重结晶抑制效应,所以该植物能忍受组织内冰晶的形成而使机体免受损害.2001年,在冰缘植物珠芽蓼叶片中提取质外体蛋白发现AFPs,分子量为15.2～72.3 Ku,均为抗冻糖蛋白〔9〕.植物抗冻蛋白的多样化必然会发现一些不同于已知抗冻方式的抗冻蛋白,在进化方面,植物抗冻蛋白即使种源相近,在抗冻蛋白的表达上也不尽相同.植物的抗冻蛋白的这种特性也许会为生物技术的应用提供一个广阔的前景.此外,Sun等从生长在加拿大北极地区的植物的根际中分离得到一种根瘤菌(Pseudomonas putida GR12-2).该细菌能在冬春季5℃条件下增殖,还能渡过-20℃和-50℃的冰冻温度而存活下来.在5℃生长温度下,会合成和分泌一种具有抗冻活性的蛋白质.Sun的工作给人们一种希望,用细菌来生产细菌本身抗冻蛋白,其不存在表达障碍问题.2　抗冻蛋白的特性及其抗冻机制2.1　抗冻蛋白的功能特性〔10〕(1)抗冻蛋白只影响结冰过程,几乎不影响熔化,非依数性地降低溶液的冰点,使冰点低于熔点.这种冰点低于熔点的差异称为热滞效应.(2)抗冻蛋白浓度对冰晶形态有修饰作用.在纯水中,冰通常以平行于晶格基面(a轴)的方式生长,而在垂直基面(c轴)很少生长,因此冰晶格呈扁圆状.低浓度的抗冻蛋白优先抑制冰沿a轴生长,因此冰晶格的六边柱边面变得明显.而在高浓度抗冻蛋白下,冰晶格主要沿c轴生长,形成六边双棱锥及针形晶体.(3)抗冻蛋白显著抑制冰晶生长速率,极低浓度就能抑制重结晶.抗冻蛋白在生物体内的表达受温度和季节变化的影响而改变,即抗冻蛋白及其mRNA的量,可以从夏季到冬季成倍地增加,最高可以达到1000倍.此外它的活性还会受外界物质的影响而发生改变.1991年发现2种昆虫的抗冻蛋白的生物活性可因添加其特异兔多克隆抗体而大大增强.1998年发现越冬昆虫Dendroides canadensis幼虫的抗冻蛋白可因添加低分子量溶质而增强热滞活性.其中效应最强的溶质为柠檬酸,它可提高热滞活性近6倍.其次是琥珀酸、苹果酸、天冬氨酸、谷氨酸和硫酸铵,它们提高热滞活性约4倍.2.2　抗冻蛋白的抗冻机制在动植物中发现的AFPs结构各异,没有共同的演化规律,结构不同AFPs不一定具有相同的功能.因此认为不同的AFPs的抗冻机理也不尽相同.有关鱼类抗冻蛋白抗冻机制的研究已有较多的报道,但昆虫和植物抗冻蛋白机理的研究几乎未见报道.对鱼类抗冻蛋白作用机制的研究曾提出多种假说,如结合水学说、空间屏障及吸附抑制机制等.就目前研究来看,吸附抑制学说比较合理.吸附抑制学说最早由Ray2 mond和de vires提出.它们认为抗冻蛋白吸附在冰晶表面,通过K elin效应抑制其生长.机制的模型为:一般晶体的生长垂直于晶体的表面,假如杂质分子吸附于冰生长通途的表面,那么需要在外加一推动力(冰点下降),促使冰在杂质间生长.由于曲率增大,使边缘的表面积也增加.因表面张力的影响,增加表面积将使体系的平衡状态发生改变,从而冰点降低.Griffith〔10〕等通过对抗冻植物抗冻活性的研究,认为抗冻植物形成了一种特殊的控制胞外冰晶形成的机制,即抗冻蛋白和冰核聚物质的协同作用.在植物体内,热滞效应并不明显,而冰重结晶抑制效应显著.吸附抑制学说是否适应于植物有待于进一步的证实.3　抗冻蛋白基因工程的研究进展1998年10月,第一个植物抗冻蛋白—胡萝卜抗冻蛋白及其基因的发现,为抗寒基因工程注入了新的活力.在此之前,通过抗冻蛋白基因改变动植物抗冻活性的研究都局限于鱼类抗冻蛋白基因.1987年,Davies 等将抗冻蛋白基因整合在Ti 质粒上,用叶圆片法转化郁金香、烟草、油菜等,获得了一定的抗冻能力.1989年Cutler 等用真空透析法将冬比目鱼抗冻蛋白基因导入马铃薯、拟南芥和欧洲油菜,使植物自然结冰温度降低1.8℃,证实了转抗冻蛋白基因可提高植物的抗寒性.1990年,G eorges 等将合成的冬蝶鱼抗冻蛋白基因并构建了含35S 启动子、抗冻蛋白基因和Cat (编码氯霉素酰基转移酶CA T )基因的载体P GC51,将该质粒通过电击导入玉米原生质体,通过CA T 分析以及用抗冻蛋白和CA T 的抗血清作的蛋白印迹检测到了融合肽的产生.1991年Hightower 等将极区鱼的Cafa3AFPs 基因转化并获得转基因烟草和番茄,在转基因植物叶片中,Cafa3AFPs 有高水平的mRNA ,但在组织中未检测到重结晶作用的活性.然而他们在含有编码一种融合蛋白(去掉两头的葡萄球菌蛋白A +抗冻蛋白)的嵌合基因的番茄组织中,检测到了mRNA 和融合蛋白.而且在含有融合蛋白的组织中检测到了重结晶抑制作用.据报道这种番茄果实可经受冷冻不坏,已申请大田试验.1997年Wallis 等〔11〕人工合成PHA -AFP -段基因.该基因被转入马铃薯后,用免疫杂交方法检测到了表达产物AFPs.同年,我国的黄永芬等〔12〕将美洲拟蝶抗冻基因整合在Ti 质粒上,然后用花粉管道和子房注射方法导入番茄中,获得了杂交带.试验表明:在春季平均气温低于正常年份4.4℃条件下,转基因植株生长优势优于对照组.1998年赵晓祥等〔13〕同样利用美洲拟蝶抗冻基因转入番茄中.试验表明:番茄植株经低温锻炼,过氧化氢酶、过氧化物酶、超氧化物歧化酶都明显高于对照,表明转基因植株在生理生化水平上获得了有益的变异,且抗寒性增强.Holmberg 等〔14〕采用引物重叠延伸法,将云杉蚜虫抗冻蛋白基因组成CaMV35S -sbwAFP -胭脂碱合成酶融合基因,采用T -DNA 双元载体导入烟草中,R T -PCR 检测到了sbwAFP 的转录.在转基因烟草中,质外体sbwAFP 的表达抑制了冰重结晶、提高了热滞效应.1998年,胡萝卜抗冻蛋白基因的发现翻开了抗冻蛋白研究的新篇章.将胡萝卜抗冻蛋白基因的cDNA 连接在表达载体的双CaMV35S 启动子之后导入烟草,让其组成性表达.用蛋白质免疫杂交法检测到了抗冻蛋白的存在,并且这些含有抗冻蛋白基因的烟草提取物可以抑制冰晶的生长.2001年,尹明安等〔15〕根据胡萝卜的抗冻蛋白基因,构建成植物表达pBAF ,为农杆菌介导转化番茄、甜椒等作物奠定了试验基础.4　抗冻蛋白的应用前景植物抗冻蛋白的应用随着深入研究将在以下几方面得到发展:(1)在农业上,抗冻蛋白的基因导入目标作物上,使之表达,可以增强作物在田间的抗寒能力,而且会改善作物在收获后的贮藏加工特性.(2)在冷冻食品业上,抗冻蛋白可抑制重晶化,保护食品的柔软质地.(3)在医学上,抗冻蛋白可用于人和动物的卵、精子、胚胎等器官的超低温保存,改善其冷冻质量.(4)在工业上,抗冻蛋白可作为一种高级防冻剂而加以应用.仅仅通过从生物体内提取抗冻蛋白是不能满足人们的诸多要求的.人们可以通过生物技术的方法,用某种生物反应器来定向生产抗冻蛋白.随着科学研究的不断发展,抗冻蛋白会为工业、农业、医学等领域提供更广阔的应用前景.参　考　文　献〔1〕De Vires A L.Antifreeze glycopeptides and peptides :interaction with ice and water 〔J 〕.Methods Enzymol ,1986,127:293-303.〔2〕Griffith M ,Ala P ,Y ang D S C ,et al.Antifreeze protein produced endogenously in winter rye leaves 〔J 〕.Plant Physiology ,1992,100:593-596.〔3〕Hon W C ,G iffith M ,Mlynarz A ,et al.Antifreeze proteins in winter rye are similar to pathogenesis -related proteins 〔J 〕.324第4期刘　莹:植物抗冻蛋白的生物化学研究进展 424 内　蒙　古　民　族　大　学　学　报 2005年Plant Physiol,1995,109(3):879-889.〔4〕Duman J G.Purification and characterization of a thermal hysteresis protein from a plant,the bittersweet nightshade(S ol2 num dulcamara)〔J〕.Biochim BiophysActa,1994,1206(1):129-135.〔5〕魏令波,江　勇,费云标,等.沙冬青叶片热稳定抗冻蛋白特性分析〔J〕.植物学报,1999,41(8):837-841.〔6〕WorralD,EliasL.AcarrotLeucine-rich-repeat protein that inhibit sicerecry stallization〔J〕.Science,1998,202:115-117.〔7〕Michael W,Robert W,Ron B,et al.Purification in munolocation cryoprotective and antifreeze activity of PCA60:A dehydr in from peach(Prunus persica)〔J〕.Physiologia Plantarum,1999,105:600-608.〔8〕Sidebottom C,Worrall D.Heat-stable antifreeze protein from 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花粉管介导的转抗冻蛋白基因(AFP)水稻

ｇｎｒｔｎｔｎｇｎｃｒｃｌｎｓｉｅｄｉｇｓａｅｐｏｅｈｔＦＰｇｎｅｅｅｐｅｓｄｉｏｒｎｇｎｃｐａｔ．１ａｉｇｅｅａｉｒｓｅｉｉｅｐａｔｎｓｅｌｔｇｒｖｄｔａｏａｎＡｅｅｗｒｘｒｓｅｎｓｍｅｔｓｅｉｌｎｓｅｄｎａ
ｖｃｏＢ１ｗａｒｎｆｒｄｉｔｎｉｉｅＮＲＩ８ｂｏｌｎｔｂａｈａｔｏｎｔｉｓｕｙｔｉｒｖｔｓｎｉｖｔｅｔｒＰＩ１ｓｔａｓｅｒｎｏｉｄｃｒ２ｅａｃ５ｙｐｌ —ｕｅｐｔｗｙｍｅｈｄｉｈｓｔｄｍｐｏｅｉｅｓｔｉｅｏｓｉｙ
表达载体ｐＩ２（Ｂ１１ＡＰ后，ＢｌｌｐＩ：Ｆ）利用花粉管通道法将其转人籼稻品种Ｎ１８获得了转基因后代。对代和２Ｒ５，
代转基因值株的苗期耐冷性鉴定和ＰＲ定结果表明，Ｃ部分转基因植株后代已经整合并且Ａ基因得到了表
维普资讯
江苏农业学报（ｉｎｓ，ＡｒＳｉ）２０２（）３５３７Ｊａｇｕ＇．ｇ．ｃ，０６。２４：１—１．
３５ｌ
花粉管介导的转抗冻蛋白基因（）稻Ａ水
赵凌王才林张亚东，朱镇杨杰黄骏麒龚蓁蓁，，，，，
ＡｂｔａｔＬｗｔｍｅａｒａｄｃｉｉｊｒｒｎｔｒｌｉｓｒｉｔｅｏｄｒｕｉｄｃｏｆｉｕｐｔｓｃ：ｏｐｒｔｅｎｈｌｎｉｕｙａｅａａｄｓｔｓｎｈｒ，ｅｌｎｉｒｕｔｎｏｒｅｔｒｅｕｌｇｎｕａｅｗｌｓｔｇｎｅｉｃｏｕ

植物抗寒转录因子CBF和ICE研究进展

植物抗寒转录因子CBF和ICE研究进展李瑞梅;惠杜娟;刘姣;符少萍;段瑞军;郭建春【摘要】CBF是一类植物所特有的转录因子,是植物抗寒途径的枢纽,调控下游大量抗寒基因的表达,对增强植物的抗寒能力非常重要.ICE属于一种类似MYC的bHLH 转录因子,可特异结合到CBF启动子的MYC作用元件并诱导CBF下游基因的转录表达.综述了CBF和ICE两类转录因子的发现、应用及两者之间的关系,为作物抗寒分子改良提供参考.【期刊名称】《广东农业科学》【年(卷),期】2012(039)023【总页数】5页(P132-135,138)【关键词】CBF;ICE;转录因子;植物抗寒【作者】李瑞梅;惠杜娟;刘姣;符少萍;段瑞军;郭建春【作者单位】中国热带农业科学院生物技术研究所/农业部热带作物生物学与遗传资源利用重点实验室,海南海口 571101;中国热带农业科学院生物技术研究所/农业部热带作物生物学与遗传资源利用重点实验室,海南海口 571101;中国热带农业科学院生物技术研究所/农业部热带作物生物学与遗传资源利用重点实验室,海南海口571101;中国热带农业科学院生物技术研究所/农业部热带作物生物学与遗传资源利用重点实验室,海南海口 571101;中国热带农业科学院生物技术研究所/农业部热带作物生物学与遗传资源利用重点实验室,海南海口 571101;中国热带农业科学院生物技术研究所/农业部热带作物生物学与遗传资源利用重点实验室,海南海口571101【正文语种】中文【中图分类】Q786温度与光、水、CO2、有机物和各种矿物质一起被视为植物生长中的主要外界影响因子。

低温是植物经常遭受的一种逆境胁迫，会影响植物生长和发育，限制植物自然地理分布。

近年来，全球气候不稳定，低温灾害时有发生，轻者影响植物产量，重者损伤植物甚至致死。

因此，研究植物对低温的应答机制和耐寒机理以提高农林植物低温耐受力具有重要意义。

植物对于低温的应激反应性相当复杂，其过程按先后顺序可分为低温信号感受、信号传导和转录调控等多个阶段[1]。

低温诱导的植物基因表达与调控

低温诱导的植物基因表达与调控杭州外国语学校（310023）周筱娟摘要低温是影响植物生长、发育和地理分布的重要因素。

近年来，大量研究发现低温诱导许多基因的表达，根据基因表达的蛋白产物，可分为编码功能蛋白基因和调节蛋白基因两大类。

本文对这两类低温反应基因的表达与调控及在低温胁迫中作用的最新研究进展进行介绍。

关键词：低温反应基因，低温驯化，基因表达低温是影响植物生长、发育及其地理分布的重要环境限制因素之一。

大多数热带和亚热带植物由于缺乏对低温的适应能力，当环境温度低于10℃时就会受到伤害，严重影响植物的正常生长、发育甚至造成死亡。

分布于温带地区的植物，在温暖季节对冰冻的抗性相当弱。

但是，随着季节的变化，气温的逐渐降低，植物对冰冻的抗性也逐渐增强。

在非冻的低温环境生长一段时间后，植物增强了抗冻能力，从而能耐受随即发生的冰冻温度，这个适应过程称为低温驯化（cold acclimation）。

根据植物的种类，达到最大抗冻性的低温驯化时间从数天至数周不等，不同种类植物可以耐受-10℃至-60℃以下的温度（Webb, Uemura & Steponkus 1994）。

因此，低温驯化是植物提高抗冻性的有效途径。

低温驯化是一个十分复杂的过程。

近二十年来，世界各地的科研工作者围绕在低温驯化过程中植物发生的生理生化和分子水平的各种变化进行了大量的研究。

最新的研究表明至少有300个低温反应基因参与了低温驯化进程（Fowler & Thomashow, 2002）。

针对如此复杂的适应过程，低温驯化研究的一个基本目标是分离和鉴定对抗冻性提高起着关键作用的低温反应基因。

随着突变分析和分子遗传学方法的大量应用，以拟南芥作为模式植物，已克隆了许多低温反应基因及低温调节的转录因子基因，明确了这些基因的抗冻功能及其涉及的多种低温调控的信号传导途径。

根据低温反应基因的蛋白产物可分为两大类：一类是直接保护细胞免受胁迫伤害的功能蛋白；另一类是传递信号和调控基因表达的调节蛋白。

过量表达菊花DmDREBa基因提高转化烟草耐低温能力

过量表达菊花DmDREBa基因提高转化烟草耐低温能力杨艳芳;武剑;朱凯;刘黎卿;陈发棣;喻德跃【期刊名称】《植物研究》【年(卷),期】2016(36)5【摘要】各种环境因素,如干旱、高盐、激素和低/高温等非生物胁迫对植物的生长发育造成很大影响。

DREB转录因子在植物抵抗非生物胁迫中起到关键作用。

本研究通过根癌农杆菌介导的叶盘转化法将菊花DmD REBa基因导入烟草中并进行了耐低温能力分析。

研究利用PCR的方法鉴定出了43株转基因阳性植株。

随机选取其中9株转基因植株,有7株在RNA转录水平能够表达。

Southern杂交检测表明,DmD REBa基因以1~3个拷贝形式随机插入到烟草基因组中。

胁迫处理结果表明,DmD REBa基因明显增强了转基因烟草抵抗低温能力。

通过叶片上下表皮气孔密度检测,发现转基因烟草的蒸腾失水量远远低于对照野生型。

进一步对低温胁迫下转基因烟草的丙二醛含量进行测定分析,发现转基因烟草丙二醛含量比野生型烟草低22.29%。

综上结果表明,DmD REBa基因能够提高转基因烟草对低温的耐受能力,为菊花DREB转录因子的深入研究提供理论依据,并为进一步解析菊花DREB基因功能奠定基础。

【总页数】9页(P721-729)【关键词】菊花;DREB;农杆菌转化;转基因烟草;耐逆性【作者】杨艳芳;武剑;朱凯;刘黎卿;陈发棣;喻德跃【作者单位】中国林业科学研究院林业研究所,林木遗传育种国家重点实验室,国家林业局林木培育重点实验室;南京农业大学大豆研究所,国家大豆改良中心,作物遗传与种质创新国家重点实验室;福建省植物生理生化重点公共实验室,福建省亚热带植物研究所;南京农业大学园艺学院观赏园艺系【正文语种】中文【中图分类】Q943.2【相关文献】1.过表达天山雪莲SikCDPK1基因提高转基因烟草耐低温能力的机制初探 [J], 田晓涵;庞学兵;祝建波;朱新霞2.过量表达铁蛋白基因的转基因烟草抗Co2+能力分析 [J], 杜人杰;曲跃军;吴丽丽;王雷;姜廷波;包怡红;王玉成3.OsPT8过量表达提高转基因烟草的耐低磷能力 [J], 贾宏昉;张洪映;尹贵宁;黄化刚;徐国华;崔红4.过量表达水稻细胞质型Os7APXs基因提高转基因烟草的耐盐性(英文) [J], 鲁振强;刘大丽;柳参奎因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

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Plant Molecular Biology 17: 1013-1021, 1991. © 1991 Kluwer Academic Publishers. Printed in Belon of antifreeze proteins in transgenic plants
Introduction
Several proteins that adsorb to ice are known to cause a freezing point depression when present at high concentrations ( > 10 mg/ml), and an inhibition of ice recrystallization at much lower concentrations ( < 100#g/ml). The antifreeze proteins (AFPs) and glycoproteins (AFGPs) from polar fish [9], and the thermal hysteresis proteins (THPs) from insects [ 11 ] are the best characterized proteins of this kind. The AFPs in the blood of the northern hemisphere winter flounder (Pseudopleuronectes arnericanus) are a heterogeneous mixture of related proteins containing repeats of an alanine-rich 11 amino acid unit [6, 8, 10]. The two predominant AFP species in the winter flounder each contain three imperfect repeats of this unit [ 16]. A detailed study on the
Received 14 May 1991; accepted in revised form 8 July 1991
Key words: transformed plants, antifreeze protein, ice recrystaUization
Abstract
The quality of frozen fruits and vegetables can be compromised by the damaging effects of ice crystal growth within the frozen tissue. Antifreeze proteins in the blood of some polar fishes have been shown to inhibit ice recrystaUization at low concentrations. In order to determine whether expression of genes of this type confers improved freezing properties to plant tissue, we have produced transgenic tobacco and tomato plants which express genes encoding antifreeze proteins. The afa3 antifreeze gene was expressed at high steady-state mRNA levels in leaves from transformed plants, but we did not detect inhibition of ice recrystallization in tissue extracts. However, both mRNA and fusion proteins were detectable in transgenic tomato tissue containing a chimeric gene encoding a fusion protein between truncated staphylococcal protein A and antifreeze protein. Furthermore, ice recrystallization inhibition was detected in this transgenic tissue.
recrystallization inhibition (RI) activity of several antifreeze protein analogues has recently shown that RI activity increases progressively for chimeric proteins whose AFP portions contain three, four and five 11 amino acid repeats [27]. We are interested in the possibility that the presence of AFPs in plant tissue could improve the freezing properties of harvested produce. At present, there are many examples of foodstuffs that cannot be frozen without unacceptable changes in quality, particularly fruits and berries, where texture is an important part of their perceived quality [2, 19]. It is known that extracellular and intracellular ice formation results in undesirable changes in texture due to the dehydration of tissue constituents, concentration of solutes, and mechanical factors that can collectively lead to destruction of the plasma mem-
1014 brane [4, 36]. Ice formation in frozen foods is influenced by both rate of freezing and storage temperature; when plant tissues are frozen slowly, ice crystals fill the extracellular spaces and are generally large and randomly distributed. In contrast, small intracellular and extracellular ice crystals form when tissues are frozen rapidly. During storage, fluctuations in temperature can result in an increase in ice crystal size as well as a redistribution of ice in food [ 19]. If the food thaws, a deterioration of quality from subsequent refreezing at a slow rate in storage can also occur [3]. The aim of this research is to determine whether the properties of frozen and thawed plant tissue can be modified by the expression of genes which affect ice crystal size and structure. We have focused upon the winter flounder AFP analogues, and have used two forms that have been characterized with respect to RI actitivity. The afa3 gene, a chemically synthesized sequence, contains three repeats of an alanine-rich 11 amino 'acid repeat. The spa-afa5 gene encodes a fusion between a truncated staphylococcal protein A [ 28 ] and afa5, a derivative of afa3 which contains five repeats. These genes have been engineered for expression in plant cells by fusion to a plant promoter and polyadenylation region. Additionally, we have prepared fusions of the afa3 and spa-afa5 gene to a gene fragment which encodes a plant signal sequence in order to determine whether intracellular or extracellular expression of AFP alters freezing properties differentially. Here we report expression of the afa3 and spaafa5 genes at the transcriptional level in transgenic tobacco or tomato plants. Furthermore, we have detected the chimeric antifreeze protein Spa-Afa5 as well as ice recrystallization inhibition, corresponding to antifreeze protein activity, in transgenic tomato extracts.