全 文 ：第 38 卷 第 4 期
2014 年 7 月
南京林业大学学报(自然科学版)
Journal of Nanjing Forestry University (Natural Sciences Edition)
Vol． 38，No． 4
Jul．，2014
doi:10． 3969 / j． issn． 1000 － 2006． 2014． 04． 008
收稿日期:2013 － 07 － 07 修回日期:2013 － 11 － 05
基金项目:四川省应用基础研究基金项目(2013JY0182)
第一作者:陈容，硕士生。* 通信作者:胡尚连，教授，博士。E-mail:hushanglian@ 126． com。
引文格式:陈容，张丽，曹颖，等． 低温胁迫下梁山慈竹再生植株叶绿素荧光特性和耐寒转录因子的表达［J］． 南京林业大学学报:
自然科学版，2014，38(4) :39 － 44．
低温胁迫下梁山慈竹再生植株叶绿素荧光特性和
耐寒转录因子的表达
陈 容，张 丽，曹 颖，卢学琴，胡尚连* ，段 宁
(西南科技大学生命科学与工程学院，四川 绵阳 621010)
摘要:以生长期一致的梁山慈竹实生苗(SS)和梁山慈竹种子成熟胚离体诱导愈伤组织获得的再生植株(No． 101 －
1c、No． 42 － 1 － B、No． 90 － 3)为材料，分析不同低温胁迫下其叶绿素荧光参数和耐寒相关转录因子表达量的变
化，研究低温胁迫对梁山慈竹再生植株耐寒性的影响。结果表明:SS可耐受 0 ℃低温处理，No． 90 － 3 仅能耐受 4
℃低温处理，而 No． 101 － 1c和 No． 42 － 1 － B可以耐受 － 10 ℃低温处理，表明不同再生植株对低温胁迫的耐受能
力不同，且与实生苗也有明显差异。低温胁迫条件下，SS、No． 101 － 1c 与 No． 90 － 3 的 Fv /Fm、Y(Ⅱ)和 qP 值均
下降;No． 42 － 1 － B的 Y(Ⅱ)值先上升后下降，其 Fv /Fm、NPQ 和 qP 则随温度降低而下降。实生苗的 WＲKY 与
CBF1 基因的表达量降低，MYB基因的表达量上升;再生植株 No． 90 － 3 和 No． 42 － 1 － B 的 MYB、WＲKY 和 CBF1
基因的表达量均随温度降低而升高;No． 101 － 1c的 WＲKY和 CBF1 基因表达量上升，而 MYB表达量下降。相关
性分析结果表明:实生苗中 WＲKY和 CBF1 的表达量与Y(Ⅱ)的值呈显著的正相关关系;No． 101 － 1c 中 MYB 的
表达量与Y(Ⅱ)的值呈显著的正相关关系，而 WＲKY和 CBF1 的表达量与 NPQ 的值呈显著的负相关关系;No． 42
－ 1 － B中 WＲKY的表达量与 qP的值呈显著的负相关关系。
关键词:梁山慈竹;再生植株;低温胁迫;叶绿素荧光参数;转录因子
中图分类号:S718． 46 文献标志码:A 文章编号:1000 － 2006(2014)04 － 0039 － 06
Chlorophyll fluorescence parameters and expression of cold-related transcription
factors in regenerated plants of Dendrocalamus farinosus under cold stress
CHEN Ｒong，ZHANG Li，CAO Ying，LU Xueqin，HU Shanglian* ，DUAN Ning
(College of Life Science and Engineering，Southwest University of Science and Technology，Mianyang 621010，China)
Abstract:In order to explore the cold-resistance of the regenerated plants from Dendrocalamus farinosus，the seedlings of
D． farinosus (SS)and three regenerated plants (No． 101 － 1c，No． 42 － 1 － B and No． 90 － 3)induced from D． farinosus
mature embryo in vitro were exposed to cold stress in this study． Their chlorophyll fluorescence parameters and expression
level of cold-related transcription factors under cold stress were investigated． It aimed to the results showed that SS could
be resistant to 0 ℃;No． 90 － 3 could be resistant to 4 ℃，while No． 101 － 1c and No． 42 － 1 － B could be resistant to －
10 ℃ ． It indicated that the cold-resistance of three regenerated plants was different and had obvious difference with SS．
Under cold stress，Fv /Fm，Y(Ⅱ)and qP of SS，No． 101 － 1c and No． 90 － 3 decreased with the temperature decrea-
sing，while Y(Ⅱ)of No． 42 － 1 － B went up and then descended，but the Fv /Fm，NPQ and qP reduced． The expression
level of WＲKY and CBF1 from SS decreased，while the expression level of MYB increased． In No． 90 － 3 and No． 42 － 1
－ B，the increase of expression level of MYB，WＲKY and CBF1 was observed，and the transcription accumulation of
WＲKY and CBF1 from No． 101 － 1c increased，but the expression level of MYB reduced under the cold stress． The re-
sults of correlation analysis showed that the expression of WＲKY and CBF1 from SS had a significant positive relationship
with Y(Ⅱ) ;the relationship between MYB and Y(Ⅱ)from No． 101 － 1c was positive significantly，while there was a
significant negative relationship among NPQ，WＲKY and CBF1． In addition，WＲKY showed a significant negative rela-
tionship to qP of No． 42 － 1 － B．
Key words:Dendrocalamus farinosus;regenerated plants;cold stress;chlorophyll fluorescence parameter;transcription factor
南 京 林 业 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 ) 第 38 卷
冷害和冻害是限制植物产量、生长发育以及地
理分布的自然灾害之一［1］。植物叶绿素荧光动力
学技术是一种新型、快速、无损伤的测定叶片光合
功能的新技术，已广泛用于玉米(Zea mays)、棉花
(Gossypium hirsutum)等植物的抗寒性鉴定［2 － 3］。
低温胁迫能激发植物体内转录因子的表达，进而启
动特定基因的表达，目前的研究表明，CBF1、WＲKY
和 MYB等转录因子在植物抗寒途径中有重要作
用［4 － 6］。CBF转录因子能感受上游传递的低温信
号，并将信号向下游传递［7］，在植物抗寒性方面有
重要作用。迄今，CBF已成功导入水稻(Oryza sati-
va)、番茄(Solanum lycopersicum)等植物中，并且转
基因植株的抗寒性均比野生型植株的高［8 － 9］。
WＲKY转录因子是近年来研究较广泛的新型转录
因子［10］，它能与 W － box［(T) (T)TGAC(C /T)序
列］特异性结合，与植物多种生物与非生物胁迫应
答密切相关［11］。MYB转录因子家族数量很多且功
能多样化，它们在植物胁迫应答过程中起着重要的
调控作用。Agarwal 等［12］通过实验发现 AtMYB15
参与冷害抗性的调控。
梁山慈竹(Dendrocalamus farinosus)是西南地
区竹类造纸的主要原料。由于冬季低温影响其生
长和分布等问题，迫切需要培育耐寒性更强的梁山
慈竹新竹种。前人以梁山慈竹种子成熟胚为材料，
离体诱导愈伤组织并获得了体细胞再生植株无性
系［13］，与实生苗相比，梁山慈竹体细胞再生植株无
性系的株高、抗寒性、纤维素含量等指标都有不同
程度的变化［14］。为此，笔者选取生长期一致的梁
山慈竹实生苗和自同一种子成熟胚离体诱导的愈
伤组织获得的 3 个梁山慈竹再生植株(No． 101 －
1c、No． 42 － 1 － B、No． 90 － 3)为材料，人工模拟冷
害(4、0 ℃)和冻害(－ 5、－ 10 ℃) ，分析其在胁迫
条件下叶绿素荧光参数和耐寒相关转录因子
CBF1、MYB和 WＲKY表达的变化，研究低温胁迫下
离体诱导的梁山慈竹愈伤组织再生植株的耐寒性，
以期为梁山慈竹耐寒竹种的遗传改良提供理论
依据。
1 材料与方法
1． 1 试验材料及处理
试验材料为自然环境下长势良好、生长期一致
的盆栽(直径为 30 cm、高为 35 cm)梁山慈竹实生
苗(SS)和离体诱导的来自同一梁山慈竹种子成熟
胚离体诱导的愈伤组织获得的再生植株 No． 101 －
1c、No． 42 － 1 － B、No． 90 － 3，于 2012 年 11 月 3
日—11 月 28 日在昼夜温度 15 ℃ /8 ℃条件下冷驯
化 26 d 后，于 2012 年 11 月 29 日开展低温胁迫
试验。
设 4、0、－ 5、－ 10 ℃ 4 个低温处理，在 GDW型
高低温试验箱(升降温速率 0. 7 ～ 1. 0 ℃ /min)内
进行，以低温处理前的材料为对照。低温处理时间
为 90 min，每个处理重复 3 次。
1． 2 叶绿素荧光参数的测定
取植株顶端起第 3 片展开叶用 Imaging － PAM
(德国 Walz 公司)测定光系统Ⅱ最大光化学效率
(Fv /Fm)、PSⅡ实际光化学量子产量［Y(Ⅱ) ］、
PSⅡ非光化学淬灭系数(NPQ)和 PSⅡ光化学淬灭
系数(qP)。光强度(PAＲ)为 81 μmol /(m2·s)。
1． 3 耐寒性相关转录因子表达量的测定
1)ＲNA的提取与 cDNA 链的合成。取不同温
度处理后的各植株叶片保存在液氮中，利用 Plant
ＲNA Kit (OMEGA BIO － TEK公司)试剂盒提取叶
片总 ＲNA，反转录试剂盒(Ｒevert Aid Strand cDNA
Synthesis Kit)进行 cDNA合成。
2)转录因子和基因片段克隆。根据登录在
NCBI上的毛竹 MYB、毛竹 WＲKY10、慈竹 CBF1 和
慈竹 Tubulin 基因序列(GenBank:HM 747940． 1、
GU 944762． 1、JN 896707． 1和 EU 246956． 1) ，使用
Primer Premier 5． 0 软件设计引物(表 1) ，以梁山慈
竹实生苗叶 cDNA 为模板，扩增近 3端的 100 ～
145 bp目标序列。PCＲ 反应条件分别为:95 ℃预
变性 3 min，95 ℃变性 30 s，55 ℃退火 30 s;72 ℃延
伸 30 s，30 个循环，再 72 ℃延伸 2 min。将 PCＲ扩
增产物插入 pMD19 － T Vector(TaKaＲa)中，测序，
并与已知序列进行比对和分析。
表 1 用于梁山慈竹 MYB、WＲKY、CBF1 和 Tubulin
基因 DNA片段克隆的引物
Table 1 Primers used in cloning of MYB，WＲKY，CBF1
and Tubulin from Dendrocalamus farinosus
基因
genes
正向引物
forward primers(5→3)
反向引物
reverse primers(5→3)
MYB GCCACAACAACATATCCAG TTACGAGGAGGTGTTTGAA
WＲKY10 GAGGGCTGCGGCGTGAAGAA GCAACTACTACAACCCGCCG
CBF1 CGCGAACGGCTCCGCCGC-CGCCACC AAGTCCATTTCCCCGAACAAGTC
Tubulin GCCGTGAATCTCATCCCCTT TTGTTCTTGG CATCCCACAT
3)实时定量 PCＲ测定MYB、WＲKY、CBF1 转录
因子的表达。以 SS 及 No． 101 － 1c、No． 90 － 3 和
No． 42 － 1 － B 为材料，检测低温胁迫下 MYB、
WＲKY和 CBF1 转录因子表达量的变化。ＲNA 提
取和 cDNA 合成后，Ｒeal － Time PCＲ 反应试剂由
04
第 4 期 陈 容，等:低温胁迫下梁山慈竹再生植株叶绿素荧光特性和耐寒转录因子的表达
ＲealMasterMix(SYBＲ Green)试剂盒(TIANGEN
Biotech公司)提供，在 Bio － Ｒad IQTM 5 Multicolor
Ｒeal － Time PCＲ自动扩增仪上进行样品的实时定
量扩增，每组样品重复 3 次，反应体系为 20 μL:2． 5
× ＲealMasterMix /20 × SYBＲ solution 9 μL;上下游
引物各1 μL;cDNA 模板 1 μL;ddH2O 8 μL。Ｒeal-
Time PCＲ反应程序为:95 ℃预变性 90 s;95 ℃变
性 10 s;55 ℃退火 10 s;68 ℃延伸 15 s;40 个循
环。采用相对定量的方法分析目的基因在样品组
与对照组间差异表达的倍数(Ｒel． Quantity)。以
Tubulin基因作为内参照，将其 Ct 值和靶基因 Ct 值
填入基因表达相对值分析程序 ＲESTc (Ｒelative ex-
pression software tool)［15］进行分析计算，同时计算
标准误。
1． 4 数据处理
实验数据采用 Excel 2003、SPSS 18 和 ＲEST版
数据处理软件进行处理。
2 结果与分析
2． 1 低温下再生植株叶绿素荧光参数的变化
梁山慈竹再生植株和种子实生植株叶绿素荧
光参数的变化见表 2。
表 2 低温胁迫下梁山慈竹再生植株和种子实生植株的叶绿素荧光参数
Table 2 The chlorophyll fluorescence parameters from Dendrocalamus farinosus regenerated plants and
seedling plants under cold stress
处理 /℃
treatment
Fv /Fm Y(Ⅱ) NPQ qP
SS No．101 － 1c
No．
90 － 3
No．
42 － 1 － B SS
No．
101 － 1c
No．
90 － 3
No．
42 － 1 － B SS
No．
101 － 1c
No．
90 － 3
No．
42 － 1 － B SS
No．
101 － 1c
No．
90 － 3
No．
42 － 1 － B
CK 0． 61 0． 58 0． 51 0． 35 0． 29 0． 35 0． 19 0． 07 0． 19 0． 18 0． 17 0． 46 0． 63 0． 75 0． 59 0． 53
4 0． 45＊＊ 0． 48＊＊ 0． 29＊＊ 0． 47 0． 08＊＊ 0． 12＊＊ 0． 04＊＊ 0． 13＊＊ 0． 29＊＊ 0． 34＊＊ 0． 08＊＊ 0． 32＊＊ 0． 42＊＊ 0． 39＊＊ 0． 03＊＊ 0． 47＊＊
0 0． 26＊＊ 0． 51＊＊ － 0． 48 0． 03＊＊ 0． 14＊＊ － 0． 13＊＊ 0． 19 0． 35＊＊ － 0． 22＊＊ 0． 21＊＊ 0． 43＊＊ － 0． 40＊＊
－ 5 － 0． 51＊＊ － 0． 39＊＊ － 0． 18＊＊ － 0． 08 － 0． 26＊＊ － 0． 17＊＊ － 0． 39＊＊ － 0． 31＊＊
－ 10 － 0． 54＊＊ － 0． 31＊＊ － 0． 05＊＊ － 0． 02＊＊ － 0． 11＊＊ － 0． 10＊＊ － 0． 19＊＊ － 0． 10＊＊
注:＊＊表示与对照相比有极显著差异(t检验，p ＜ 0． 01)。下同。
Fv /Fm 为最大光化学效率，反映了 PSⅡ反应
中心的光能转换效率和潜在最大光合能力［16］。由
表 2 可知，4 ℃和 0 ℃处理下 SS的Fv /Fm与对照相
比明显下降;冻害胁迫(－ 5 ℃和 － 10 ℃)下 SS 不
能存活，无法检测其 Fv /Fm 值;No． 90 － 3 仅能抵抗
4 ℃低温胁迫，0 ℃以下的处理不能存活。与 SS和
No． 90 － 3 不同的是，No． 101 － 1c 和 No． 42 － 1 － B
呈现出较好的抗寒性:与对照相比，低温胁迫下，二
者的 Fv /Fm 值总体呈下降趋势。No． 101 － 1c 的
Fv /Fm 值下降趋势较缓，－ 10 ℃时比对照下降了
6． 9%;－ 5 ℃和 － 10 ℃处理下 No． 42 － 1 － B的
Fv /Fm 值急剧下降，－ 10 ℃时其值为对照的 62．
26%。总的来说，低温胁迫对 No． 90 － 3 叶片最大
光化学效率抑制更显著。
Y(Ⅱ)代表当前 PSⅡ的实际量子产量，反映
PSⅡ反应中心在部分关闭情况下的原初光能捕获
效率［16］。由表 2 可知，未低温处理时，SS 的Y(Ⅱ)
值为 0． 29，4 ℃处理时其值迅速降至 0． 08，降幅达
72． 41%，－ 5 ℃下 SS 已不能存活;No． 90 － 3 的
Y(Ⅱ)值也随胁迫程度的加深而下降，0 ℃以下的
处理不能存活。不同于 SS 的是，No． 101 － 1c 的
Y(Ⅱ)值虽总体呈下降趋势，但在 0 ℃和 － 5 ℃有
所回升;No． 42 － 1 － B 的 Y(Ⅱ)值呈先升后降的
趋势，但低温处理下其值亦随温度降低而下降，－
10 ℃时的值比未处理对照的小。总的来看，No．
101 － 1c和 No． 42 － 1 － B 的 Y(Ⅱ)值在各低温胁
迫处理中都保持较高水平。
NPQ反映了植物耗散过剩光能的能力［16］。如
表 2 所示，随着处理温度的降低，SS的 NPQ值先上
升后下降，－ 5 ℃和 － 10 ℃下 SS已不能存活，无法
检测其 NPQ 值。No． 101 － 1c 的 NPQ 值变化也呈
先上升后下降趋势，而 No． 90 － 3 和 No． 42 － 1 － B
的 NPQ值均随处理温度的降低而下降，No． 90 － 3
在 0 ℃以下不能存活，No． 42 － 1 － B 在 － 10 ℃时
NPQ值降幅已达 78%，说明在低温胁迫下 No． 42 －
1 － B保护自身的能力较低。
qP在一定程度上反映了 PSⅡ反应中心的开放
程度［16］。由表 2 可知，在低温胁迫下 SS 的 qP 值
呈逐渐下降的趋势，总降幅为 66． 9%。与 SS 相似
的是，3 株再生植株的 qP 值均随胁迫温度的降低
而下降，这可能与低温胁迫的加剧使 PSⅡ向光化
学反应分配的光能逐渐减少有关。其中 No． 90 － 3
的值降幅较大，4 ℃时降幅达到 94. 8%，0 ℃时检测
不到其值，植株死亡。相比之下，冷害胁迫下(4 ℃
和0 ℃)No． 101 － 1c 和 No． 42 － 1 － B 的 qP 值下降
趋势缓慢，冻害胁迫下(－5 ℃和 －10 ℃)二者的 qP
值急剧下降，最终降幅分别达 75. 32%和 80． 86%。
14
南 京 林 业 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 ) 第 38 卷
2． 2 低温胁迫对 MYB、WＲKY、CBF1 转录因子表
达的影响
利用表 1 中引物，从梁山慈竹叶片中克隆到了
MYB、WＲKY、CBF1 转录因子和 Tubulin 片段，并测
序验证。NCBI的 Blast N比对结果表明，这些核苷
酸序列分别和毛竹、慈竹相对应的序列高度相似，
确定克隆得到的序列为梁山慈竹的相应序列。
实时定量荧光 PCＲ 结果表明，与对照相比，
4 ℃和 0 ℃处理下 SS的 MYB、WＲKY和 CBF1 的相
对表达水平均为先降后有所回升，除了 0 ℃处理时
MYB 相对表达水平升高为对照的 2． 78 倍外，
WＲKY和 CBF1 的相对表达量均低于对照。与 SS
相似的是，No． 90 － 3 和 No． 42 － 1 － B 的 MYB 相对
表达量总体上也是随温度的降低而升高，4 ℃处理
时 No． 90 － 3 的 MYB 相对表达量为对照的 9． 23
倍。相反，No． 101 － 1c 中 MYB 的相对表达水平显
著下降，－ 10 ℃时其值降幅达 93． 8%。与对照相
比，SS的 WＲKY 和 CBF1 相对表达水平总体上是
降低的，与 SS不同的是，3 株再生植株中 WＲKY 和
CBF1 相对表达水平均随胁迫温度的降低总体上呈
上升趋势，－ 10 ℃时 No． 42 － 1 － B 的 CBF1 相对
表达水平虽有所下降，但其值仍高于对照，为对照
的 2． 45 倍，可见冻害胁迫条件下 WＲKY 和 CBF1
可正向调控植株的抗寒性(表 3)。
表 3 低温胁迫下 MYB、WＲKY、CBF1 的相对表达水平
Table 3 The relative expression level of MYB，WＲKY and CBF1 under cold stress
处理 /℃
treatment
MYB WＲKY CBF1
SS No． 101 － 1c No． 90 － 3 No． 42 － 1 － B SS No． 101 － 1c No． 90 － 3 No． 42 － 1 － B SS No． 101 － 1c No． 90 － 3 No． 42 － 1 － B
CK 0． 49 0． 74 0． 59 0． 59 0． 43 0． 50 0． 64 0． 46 0． 83 0． 90 0． 74 0． 86
4 0． 23＊＊ 0． 0006＊＊ 5． 38＊＊ 0． 21＊＊ 0． 01＊＊ 0． 005＊＊ 2． 37＊＊ 0． 23＊＊ 0． 05＊＊ 0． 05＊＊ 1． 37＊＊ 1． 23＊＊
0 1． 35＊＊ 0． 02＊＊ － 0． 54 0． 09＊＊ 0． 18＊＊ － 0． 73＊＊ 0． 19＊＊ 0． 38＊＊ － 2． 73＊＊
－5 － 0． 09＊＊ － 1． 46＊＊ － 0． 55 － 1． 68＊＊ － 0． 85 － 2． 68＊＊
－10 － 0． 05＊＊ － 1． 03＊＊ － 1． 03＊＊ － 2． 11＊＊ － 2． 05＊＊ － 2． 11＊＊
2． 3 转录因子表达与叶绿素荧光参数值的多元线
性相关分析
遭遇低温胁迫时，实生苗(SS)的 MYB、WＲKY
和 CBF1 相对表达量与各叶绿素荧光参数值之间
呈正相关，其中 WＲKY和 CBF1 与 Y(Ⅱ)之间达到
显著水平。No． 101 － 1c 植株中 MYB 相对表达量
与 Y(Ⅱ)、qP值都达到了显著正相关，而 WＲKY 和
CBF1 相对表达量则与 NPQ 值呈显著负相关，即
MYB相对表达量下降时 Y(Ⅱ)值下降，WＲKY 和
CBF1 相对表达量上升时 NPQ值下降，这与表 2 和
图 1 的结果一致。No． 90 － 3 中 3 个转录因子相对
表达量与叶绿素荧光参数之间的相关性均不显著，
表明在低温胁迫时这 3 个转录因子对其叶绿素荧
光参数的调控不显著。No． 42 － 1 － B 中，MYB 和
WＲKY相对表达量分别与 4 个叶绿素荧光参数呈
负相关关系，其中 WＲKY与 qP之间达到显著水平。
CBF1 表达量则与 Fv /Fm 和 Y(Ⅱ)正相关，与 NPQ
和 qP负相关，但都未达显著水平(表 4)。
表 4 转录因子相对表达量与叶绿素荧光参数的相关性分析
Table 4 Correlation analysis between relative expression level of transcription factors and chlorophyll
fluorescence parameters
参数
index
SS No． 101 － 1c No． 90 － 3 No． 42 － 1 － B
MYB WＲKY CBF1 MYB WＲKY CBF1 MYB WＲKY CBF1 MYB WＲKY CBF1
Fv /Fm 0． 345 0． 756 0． 776 0． 832 0． 532 0． 535 0． 419 0． 563 0． 763 － 0． 510 － 0． 639 0． 190
Y(Ⅱ) 0． 130 0． 945* 0． 954* 0． 920* － 0． 162 － 0． 232 0． 067 0． 230 0． 481 － 0． 594 － 0． 772 0． 006
NPQ 0． 471 0． 334 0． 360 － 0． 418 － 0． 925* － 0． 925* 0． 341 0． 491 0． 705 － 0． 610 － 0． 840 － 0． 810
qP 0． 264 0． 796 0． 814 0． 879* － 0． 328 － 0． 374 － 0． 094 0． 072 0． 335 － 0． 621 － 0． 934* － 0． 535
注:* 表示两者间相关性显著(t检验，p ＜ 0． 01)。
3 讨 论
在低温胁迫下，由梁山慈竹种子成熟胚离体诱
导的愈伤组织获得的再生植株的耐寒能力与实生
苗明显不同，且各再生植株间的耐寒性也各异，表
现为实生苗可耐受 0 ℃低温处理，No． 90 － 3 仅能
耐受 4 ℃低温处理，而 No． 101 － 1c 和 No． 42 － 1 －
B可以耐受 － 10 ℃低温处理。植物叶绿素荧光特
性可以反映低温胁迫对植物光合的伤害机理。光
合器官中叶绿素吸收的光能主要有 3 种用途，即推
24
第 4 期 陈 容，等:低温胁迫下梁山慈竹再生植株叶绿素荧光特性和耐寒转录因子的表达
动光合作用、转变成热散失和以荧光形式发散出
去，而荧光产量变化主要决定于 PSⅡ反应中心的
开放率［17］。低温导致光合结构如 PSⅡ活性中心
失活或受损，PSⅡ反应中心的开放程度下降，使得
用于光化学反应的光能部分显著减少，从而形成过
剩光能，进一步导致各叶绿素荧光参数的变
化［17 － 18］。该研究中实生苗与 3 株再生植株的 Fv /
Fm、Y(Ⅱ)和 qP值总体上随温度的下降而降低，表
明 PSⅡ活性中心受损，其开放程度下降，实际光合
效率和光合活性均受到严重影响。在正常条件下
Fv /Fm 变化极小，不受物种和生长条件的影响，逆
境下该参数明显下降［16］。与 No． 101 － 1c 和 No．
42 － 1 － B相比，实生苗和 No． 90 － 3 的 Fv /Fm 值降
幅较大。与对照相比，实生苗的 Fv /Fm 值在 0 ℃时
降幅已达 56． 38%;4 ℃时 No． 90 － 3 的 Fv /Fm 值降
幅达 42. 39%;而 － 10 ℃时 No． 101 － 1c 和 No． 42
－ 1 － B 的 Fv /Fm 值分别只下降了 6． 9% 和 37．
74%。研究发现，Fv /Fm 是植物抗冷性的主要敏感
指标，且抗寒能力弱的品种比抗寒能力强的下降更
明显［19 － 20］。该研究中，也发现耐寒性更强的 No．
101 － 1c和 No． 42 － 1 － B 的 Fv /Fm 值降幅都明显
低于抗寒性较弱的实生苗和 No． 90 － 3。低温胁迫
可能导致 qP 降低和 NPQ 升高［17］。该研究中，实
生苗和 No． 101 － 1c 的 NPQ 值表现为先上升后下
降的趋势，No． 90 － 3 和 No． 42 － 1 － B 的 NPQ值则
显著下降。NPQ是植物对生存环境适应的一种保
护机制［21］，实生苗和 No． 101 － 1c 的 NPQ 的升高
表明植株将提高热能的耗散来抵御过剩光能的伤
害，使光合作用能量达到一个新的平衡来适应胁迫
环境;如果 qP 和 NPQ 都受到抑制，则已产生了较
严重的过剩光能伤害［17］。梁山慈竹 NPQ 值的降
低说明植株的能量无法平衡，剩余能量可能形成了
单线态氧，对光合机构造成了危害［22］，进而影响梁
山慈竹的抗寒能力。
在植物对低温胁迫的应答调控网络中，转录调
控一方面感受上游传递的低温信号，一方面将信号
传递给下游功能基因［23］。研究中发现，低温胁迫
后 No． 90 － 3 和 No． 42 － 1 － B 的 MYB 和 CBF1 转
录因子的表达量变化都呈上升趋势，SS 与 No． 101
－ 1c的 MYB和 CBF1 转录因子的表达量变化趋势
相反。Yamaguchi 等［4］研究发现将拟南芥的 CBF
基因转入其他物种中表达，能提高转基因植株的抗
寒性。但也有研究表明，低温胁迫后 CBF1 的表达
量下降［12］。Chen 等［24］研究也发现低温胁迫后拟
南芥的 MYB15 表达上调，但负调控 CBF /DＲEB1
表达和植物低温耐受性。除实生苗外，No． 101 －
1c、No． 90 － 3 和 No． 42 － 1 － B 的 WＲKY 表达量变
化总体上均随胁迫温度的降低呈上升趋势，这与张
颖［25］的研究结果一致，表明 WＲKY 是冷信号通路
的正调控因子。该研究中，低温胁迫后实生苗中
WＲKY和 CBF1 的表达量与 Y(Ⅱ)的值呈显著的正
相关关系;No． 101 － 1c 的 MYB 的表达与 Y(Ⅱ)和
qP呈显著正相关关系，WＲKY和 CBF1 主要与 NPQ
呈显著的负相关关系;No． 42 － 1 － B 的 WＲKY的表
达与 qP呈显著的负相关关系。有研究表明，在非
依赖 ABA的信号传导过程中，植物细胞能感受冷
信号，激活 Ca2 +通道，诱导胞质 Ca2 +的瞬时增加，
增加与植物抗寒有关的转录因子的表达［26］，进一
步调控靶基因的表达，对外界信号作出反应［27］，但
转录调控网络有特异性和交叉性［28］。将 CBF 因
子家族 DＲEB的一些成员导入拟南芥，对转基因植
株进行比较转录组图谱分析，结果表明有不属于
CBF调控元的另外的编码转录因子的基因参与植
物胁迫应答［29］。还有研究表明，拟南芥中的 At-
MYB21 和紫苏灌木中的 MYB － pl 基因等均参与光
信号传导途径［27］。因此根据已有研究结果和笔者
的相关性分析，推测梁山慈竹 MYB、WＲKY和 CBF1
基因的表达可能与其耐低温胁迫和叶绿素荧光参
数的变化有关，有关低温胁迫下转录因子的表达对
叶绿素荧光参数具体调控机制及其二者之间的关
系仍有待进一步研究。
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( 责任编辑 郑琰燚)
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