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平欧杂交榛CBF/DREB1转录因子ChaCBF1基因的克隆与功能分析

雷恒久 苏淑钗 马履一 马仲

雷恒久, 苏淑钗, 马履一, 马仲. 平欧杂交榛CBF/DREB1转录因子ChaCBF1基因的克隆与功能分析[J]. 北京林业大学学报, 2016, 38(10): 69-79. doi: 10.13332/j.1000-1522.20150528
引用本文: 雷恒久, 苏淑钗, 马履一, 马仲. 平欧杂交榛CBF/DREB1转录因子ChaCBF1基因的克隆与功能分析[J]. 北京林业大学学报, 2016, 38(10): 69-79. doi: 10.13332/j.1000-1522.20150528
LEI Heng-jiu, SU Shu-chai, MA Lü-yi, MA Zhong.. Cloning and functional analysis of ChaCBF1, a CBF/DREB1-like transcriptional factor from Corylus heterophylla × C. avellana.[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2016, 38(10): 69-79. doi: 10.13332/j.1000-1522.20150528
Citation: LEI Heng-jiu, SU Shu-chai, MA Lü-yi, MA Zhong.. Cloning and functional analysis of ChaCBF1, a CBF/DREB1-like transcriptional factor from Corylus heterophylla × C. avellana.[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2016, 38(10): 69-79. doi: 10.13332/j.1000-1522.20150528

平欧杂交榛CBF/DREB1转录因子ChaCBF1基因的克隆与功能分析

doi: 10.13332/j.1000-1522.20150528
基金项目: 

国家林业局重点项目“榛子良种选育与栽培关键技术研究”(2011-03)。

详细信息
    作者简介:

    雷恒久,博士。主要研究方向:经济林栽培与分子生物学。Email: leihengjiu123@163.com 地址:100083北京市海淀区清华东路35号北京林业大学林学院。
       责任作者: 苏淑钗,教授,博士生导师。主要研究方向:经济林栽培与育种。Email: sushuchai@sohu.com 地址:同上。

    雷恒久,博士。主要研究方向:经济林栽培与分子生物学。Email: leihengjiu123@163.com 地址:100083北京市海淀区清华东路35号北京林业大学林学院。
       责任作者: 苏淑钗,教授,博士生导师。主要研究方向:经济林栽培与育种。Email: sushuchai@sohu.com 地址:同上。

Cloning and functional analysis of ChaCBF1, a CBF/DREB1-like transcriptional factor from Corylus heterophylla × C. avellana.

  • 摘要: 为研究榛属植物的抗寒分子机理,以平欧杂交榛‘达维’为试材,采用同源克隆和RT-PCR技术克隆获得一个CBF/DREB1转录因子基因ChaCBF1,GenBank登录号为KT757373。该基因开放阅读框为666 bp,编码221个氨基酸,其相对分子质量为26.4 kDa,理论等电点为5.88。氨基酸序列比对结果显示ChaCBF1含有一个高度保守的AP2/ERF结构域,以及PKK/RPAGRxKFxETRHP和DSAWR等CBF蛋白特征序列。系统进化树分析发现ChaCBF1与垂枝桦BpCBF3蛋白的亲缘关系最近。通过基因枪轰击法使重组质粒p1302-ChaCBF1-GFP在洋葱表皮细胞瞬时表达,亚细胞定位结果显示ChaCBF1定位于洋葱表皮细胞的细胞核。通过实时荧光定量PCR检测了ChaCBF1基因在多种非生物胁迫下的表达模式,结果表明ChaCBF1基因的表达能够持续而强烈地响应低温信号,同时其表达也受干旱、高盐和ABA的诱导。通过农杆菌介导的花序侵染法将重组质粒p1301bar-ChaCBF1转化野生型拟南芥,对ChaCBF1基因的功能进行了研究。结果表明:过表达ChaCBF1的转基因拟南芥增强了对冷冻胁迫的耐受性,其成活率显著高于对照植株;转基因植株在正常和低温条件下能够显著上调冷响应基因RD29A和COR47的表达,并积累较高水平的游离脯氨酸和可溶性糖等渗透调节物质,从而提高其抗寒能力。研究结果表明,转录因子ChaCBF1基因在杂交榛冷响应途径中发挥重要作用。
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-01-08
  • 刊出日期:  2016-10-29

平欧杂交榛CBF/DREB1转录因子ChaCBF1基因的克隆与功能分析

doi: 10.13332/j.1000-1522.20150528
    基金项目:

    国家林业局重点项目“榛子良种选育与栽培关键技术研究”(2011-03)。

    作者简介:

    雷恒久,博士。主要研究方向:经济林栽培与分子生物学。Email: leihengjiu123@163.com 地址:100083北京市海淀区清华东路35号北京林业大学林学院。
       责任作者: 苏淑钗,教授,博士生导师。主要研究方向:经济林栽培与育种。Email: sushuchai@sohu.com 地址:同上。

    雷恒久,博士。主要研究方向:经济林栽培与分子生物学。Email: leihengjiu123@163.com 地址:100083北京市海淀区清华东路35号北京林业大学林学院。
       责任作者: 苏淑钗,教授,博士生导师。主要研究方向:经济林栽培与育种。Email: sushuchai@sohu.com 地址:同上。

摘要: 为研究榛属植物的抗寒分子机理,以平欧杂交榛‘达维’为试材,采用同源克隆和RT-PCR技术克隆获得一个CBF/DREB1转录因子基因ChaCBF1,GenBank登录号为KT757373。该基因开放阅读框为666 bp,编码221个氨基酸,其相对分子质量为26.4 kDa,理论等电点为5.88。氨基酸序列比对结果显示ChaCBF1含有一个高度保守的AP2/ERF结构域,以及PKK/RPAGRxKFxETRHP和DSAWR等CBF蛋白特征序列。系统进化树分析发现ChaCBF1与垂枝桦BpCBF3蛋白的亲缘关系最近。通过基因枪轰击法使重组质粒p1302-ChaCBF1-GFP在洋葱表皮细胞瞬时表达,亚细胞定位结果显示ChaCBF1定位于洋葱表皮细胞的细胞核。通过实时荧光定量PCR检测了ChaCBF1基因在多种非生物胁迫下的表达模式,结果表明ChaCBF1基因的表达能够持续而强烈地响应低温信号,同时其表达也受干旱、高盐和ABA的诱导。通过农杆菌介导的花序侵染法将重组质粒p1301bar-ChaCBF1转化野生型拟南芥,对ChaCBF1基因的功能进行了研究。结果表明:过表达ChaCBF1的转基因拟南芥增强了对冷冻胁迫的耐受性,其成活率显著高于对照植株;转基因植株在正常和低温条件下能够显著上调冷响应基因RD29A和COR47的表达,并积累较高水平的游离脯氨酸和可溶性糖等渗透调节物质,从而提高其抗寒能力。研究结果表明,转录因子ChaCBF1基因在杂交榛冷响应途径中发挥重要作用。

English Abstract

雷恒久, 苏淑钗, 马履一, 马仲. 平欧杂交榛CBF/DREB1转录因子ChaCBF1基因的克隆与功能分析[J]. 北京林业大学学报, 2016, 38(10): 69-79. doi: 10.13332/j.1000-1522.20150528
引用本文: 雷恒久, 苏淑钗, 马履一, 马仲. 平欧杂交榛CBF/DREB1转录因子ChaCBF1基因的克隆与功能分析[J]. 北京林业大学学报, 2016, 38(10): 69-79. doi: 10.13332/j.1000-1522.20150528
LEI Heng-jiu, SU Shu-chai, MA Lü-yi, MA Zhong.. Cloning and functional analysis of ChaCBF1, a CBF/DREB1-like transcriptional factor from Corylus heterophylla × C. avellana.[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2016, 38(10): 69-79. doi: 10.13332/j.1000-1522.20150528
Citation: LEI Heng-jiu, SU Shu-chai, MA Lü-yi, MA Zhong.. Cloning and functional analysis of ChaCBF1, a CBF/DREB1-like transcriptional factor from Corylus heterophylla × C. avellana.[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2016, 38(10): 69-79. doi: 10.13332/j.1000-1522.20150528
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