低溫下冬小麥轉(zhuǎn)錄因子表達(dá)特性及部分生理指標(biāo)的研究.pdf

1、我國東北地區(qū)，冬季漫長寒冷，冬季平均氣溫在-20℃到-30℃。冬麥北移就是在高寒的地區(qū)種植冬小麥，這可作為提高小麥生產(chǎn)效益的有效措施。如何進(jìn)一步增強(qiáng)冬小麥品種抗寒性，保證寒地冬小麥安全越冬，仍是冬小麥北移中的重要研究內(nèi)容。目前研究學(xué)者們大都在細(xì)胞學(xué)研究，形態(tài)學(xué)指標(biāo)，生理生化指標(biāo)及分子生物學(xué)研究等多方面對冬小麥的抗寒機(jī)理進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)冬小麥的抗寒機(jī)理與自身的生理特性，遺傳因素及外界環(huán)境相互作用有密切聯(lián)系。另外隨著分子生物學(xué)研究的逐漸

2、深入，冬小麥抗寒性機(jī)理越來越清晰，最終獲得了巨大量的抗寒基因，可是這些抗寒的基因是否是提高冬小麥抗寒性的重要元素仍然沒有明確的結(jié)論[146]。因此本研究重點(diǎn)分析研究冷馴化以及冷凍條件下，具有抗寒性差異較大的的冬小麥品種間的抗寒性差異的比較鑒定技術(shù)及低溫下WRKY等10個(gè)轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)量分析。以為今后冬小麥抗寒育種工作提供理論依據(jù)[147]。
　　本試驗(yàn)以強(qiáng)抗寒的冬小麥品種東農(nóng)冬麥1號(hào)作為研究對象，以弱抗寒性的冬小麥品種濟(jì)麥22號(hào)為

3、對照，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)將其實(shí)施育苗后，待三葉一心期對幼苗開始低溫馴化，然后對馴化后的冬小麥植株分別進(jìn)行不同梯度溫度處理，測定低溫下反映植株受傷害程度的各種保護(hù)酶活性。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)建立冬小麥馴化之后的各梯度低溫處理的標(biāo)準(zhǔn)，為了實(shí)現(xiàn)冬麥品種低耐溫的快速準(zhǔn)確鑒定以及越冬期極限[148]。
　　本試驗(yàn)結(jié)果顯示，東農(nóng)冬麥1號(hào)在冷馴化至冷凍處理期間的POD活性變化趨勢為先緩慢上升下后降再上升，濟(jì)麥22在冷馴化至冷凍處理期間表現(xiàn)為先升后降再上升的趨勢，

4、而在冷凍處理(-10℃2 h)東農(nóng)冬麥1號(hào)的POD活性強(qiáng)于濟(jì)麥22號(hào)。東農(nóng)冬麥1號(hào)在冷馴化至冷凍處理期間的PPO活性始終高于濟(jì)麥22號(hào)PPO活性，并在冷凍處理后(-10℃2h后再-12℃2h)東農(nóng)冬麥1號(hào)的PPO活性達(dá)最高，經(jīng)低溫冷凍處理后(-10℃2h后再-12℃2h)東農(nóng)冬麥1號(hào)的脯氨酸含量最高達(dá)4.63Ug/gDw，經(jīng)低溫冷凍處理后(-10℃2h)濟(jì)麥22號(hào)的脯氨酸含量最高達(dá)3.51Ug/gDw，因此低溫下脯氨酸含量和多酚氧化酶活

5、性可以作為抗寒性鑒定的指標(biāo)。
　　選取10個(gè)轉(zhuǎn)錄因子基因WRK Y45、WRKY4、WRKY1、WRKY5及WRKY transcriptionactor24、WRKY transcription factor3、WRKY1、CBFIVb-D20、CBFIVb-D9、Myb-like DNA-binding domain，觀測兩個(gè)抗寒性不同的冬小麥品種在低溫處理下這十個(gè)基因表達(dá)量的差異。結(jié)果得出，經(jīng)低溫冷凍處理后（-10℃2h、-

6、10℃2h后再-12℃2h），WRKY1、WRKY、WRKY5和WRKY transcription factor24、WRKY1、CBFIVb-D20、CBFIVb-D9在東農(nóng)冬麥1號(hào)表達(dá)量顯著高于不抗寒品種濟(jì)麥22;經(jīng)低溫冷凍處理后(-14℃2h、-14℃2h后再-16℃2h)，Myb-like DNA-binding domain在東農(nóng)冬麥1號(hào)的表達(dá)量顯著高于不抗寒品種濟(jì)麥22。經(jīng)低溫冷凍處理后(-16℃2h及-16℃2h后再-1

7、8℃2h)，WRKY transcription factor3在東農(nóng)冬麥1號(hào)的表達(dá)量顯著高于不抗寒品種濟(jì)麥22。經(jīng)低溫冷馴化處理(10℃/4℃30 d) WRKY45在東農(nóng)冬麥1號(hào)的表達(dá)量顯著高于不抗寒品種濟(jì)麥22。分析顯示W(wǎng)RKY4、WRKY5和WRKY transcription factor24、WRKY11、CBFIVb-D20、CBFIVb-D9屬于冷凍應(yīng)激反應(yīng)型基因;其中WRKY5和WRKY transcriptionfa

8、ctor24在不同低溫處理下表達(dá)差異顯著，對東農(nóng)冬麥1號(hào)的強(qiáng)抗寒性起到重要調(diào)控作用。本研究分析的10個(gè)轉(zhuǎn)錄因子在東農(nóng)冬麥1號(hào)相對濟(jì)麥22的表達(dá)量在經(jīng)過不同梯度低溫處理后的不同時(shí)間都會(huì)增加到最大值。鑒于東農(nóng)冬麥1號(hào)冬小麥品種抗寒能力顯著高于濟(jì)麥22號(hào)冬小麥[147]。因此得出低溫可以誘發(fā)這些轉(zhuǎn)錄因子在分蘗節(jié)部位的高表達(dá)，這些轉(zhuǎn)錄因子的高表達(dá)能夠經(jīng)過某些途徑提高植物抗寒性。但是這些轉(zhuǎn)錄因子不會(huì)持續(xù)大量的表達(dá)，只是在特定處理下和特定時(shí)間會(huì)過量