全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2011, 37(2): 286293 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn
本研究由国家科技重大专项转基因专项(2008ZX08005-004)和国家烟草专卖局(110200601010)项目资助。
*
通讯作者(Corresponding author): 程红梅, E-mail: chenghm@caas.net.cn
第一作者联系方式: E-mail: ghm2044210@163.com
Received(收稿日期): 2010-08-02; Accepted(接受日期): 2010-10-09.
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2011.00286
棉花 CBF基因的克隆及其转基因烟草的抗寒性分析
郭惠明 李召春 张 晗 信月芝 程红梅*
中国农业科学院生物技术研究所, 北京 100081
摘 要: 从中棉 12 (Gh12)、中棉 36 (Gh36)和海岛棉 7124 (Gb7124)品种中克隆并鉴定了棉花的 CBF基因, 该基因编
码一个由 184个氨基酸组成的蛋白 CBF, 该蛋白具有 CBF 转录因子典型的序列标签“PKRRAGRKKFQETRHP”和
“FADSAW”。Southern杂交表明, CBF基因在 3个棉花品种中均以基因家族的形式存在。围绕海岛棉 7124的 CBF基
因(GbCBF1)开展的逆境表达谱分析表明, GbCBF1 基因受低温、干旱、盐和 ABA 等多种逆境条件的诱导表达。将
GbCBF1基因构建到由强启动子 35S和弱启动子 NOS这 2种启动子控制的植物表达载体 pCambia2301上并转化烟草
NC89, 经过筛选及 PCR鉴定, 共获得 26株转基因烟草。对部分 T1代植株进行的 PCR和 RT-PCR检测表明, GbCBF1
基因可以在烟草中正常转录并遗传。在低温下, 转基因烟草的电解质渗漏率普遍低于野生型烟草, 而游离脯氨酸含量
和可溶性糖含量均高于野生型烟草, 说明转 GbCBF1基因提高了烟草的耐寒性。
关键词: 棉花; 转基因烟草; CBF; 转录因子; 抗寒性
Cloning of Cotton CBF Gene and Its Cold Tolerance Expression in Transgenic
Tobacco
GUO Hui-Ming, LI Zhao-Chun, ZHANG Han, XIN Yue-Zhi, and CHENG Hong-Mei*
Biotechnology Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China
Abstract: Low temperature is an adverse environment condition affecting the growth and productivity of crops. It is also one of
the limiting factors for cotton yeild and quality in China. CBF is a kind of transcription factor that can regulate expression of a
number of genes related to abiotic stresses. Therefore, it is important to study the characteristics of cotton CBFs and their response
to abiotic stresses. In this study, three CBF gene sequences were isolated from the genomic DNA of cotton cultivars Gh12, Gh36,
and Gb7124. Cotton CBF gene encodes 184 amino acids, containing CBF-family signature “PKRRAGRKKFQETRHP” and
“FADSAW”. Southern blotting result showed that CBF genes were presented as the form of gene family in the genome of cotton.
Northern blotting result indicated that GbCBF1 gene was induced by low temperature, drought, salt, and ABA. GbCBF1 was con-
structed into plant expression vector pCambia2301, in which the gene was driven by 35S and NOS promoters separately. Plant
expression vectors were then transferred into tobacco NC89 using Agrobacterium-mediated transformation method. Twenty-six
trangentic tobacco lines were obtained after kanamycin screening and PCR detection. PCR and reverse tanscription PCR methods
were used to analyze part of T1 transgenic tobacco, the results showed that GbCBF1 gene could be transcripted and inherit in
offspring normally. The analytical result demonstrateted that the electrolytic leakage rate of transgenic tobacco was lower than that
of wild type tobacco generally, however, free proline content and soluble sugar content of transgenic tobacco were higher than
those of wild type tobacco under low temperature stress. In conclusion, GbCBF1 enhances cold tolerance in transgenic tobacco.
Keywords: Cotton; Transgenic tobacco; CBF; Transcription factor; Cold tolerance
低温、干旱、盐碱以及外源 ABA等非生物胁迫
因子都是限制植物生长发育和作物产量的重要因
素[1-4], 其中低温寒害是农业生产中严重的自然灾害
之一 , 世界范围内每年因此而造成的损失非常巨
大。在棉花生产方面, 我国是产棉大国, 北方棉区和
新疆棉区是我国的主要产棉区, 仅新疆在 2008年约
167万公顷的植棉面积就占全国植棉总面积的近 30%,
产量约占到 40%[5]。这两个棉区由于无霜期短, 棉花
在生长后期常因寒害而减产。因此, 若能提高棉花
的耐寒性, 延长生长期, 无疑可大幅度提高我国棉
第 2期 郭惠明等: 棉花 CBF基因的克隆及其转基因烟草的抗寒性分析 287
花的单产和总产。
通过植物基因工程的方法改良植物是提高其低
温、干旱、盐碱等逆境耐受能力的重要手段之一。
目前, 人们已经分离、鉴定了一些抗寒相关的基因,
如拟南芥中的 COR15a[6]、苜蓿的 cas15[7]和大麦的
HVA1[8]等等, 并将这些基因转入植物中, 希望能提
高作物的抗寒能力。但单个基因的转入往往结果不
理想, 仅能部分改善抗寒能力。作物的抗寒性是多
基因控制的性状。只有成簇抗性相关基因的转录激
活, 才能有效提高作物的抗寒能力。因此克隆并鉴
定调控抗寒功能基因表达的转录因子成为这一研究
领域的热点。Stockinger 等[9]利用酵母单杂交方法,
从拟南芥 cDNA 文库中首次克隆出能够与 COR15A
或 COR78/RD29A基因启动子的 CRT/DRE顺式作用
元件相结合的, 调控报告基因 LacZ表达的转录因子,
命名为 CBF1。之后的相关研究陆续从拟南芥中克隆
了其他 CBF基因[10-11]。另外, 在水稻、玉米、番茄、
黑麦等作物中也已相继有 CBF 研究的报道[12-15]。
CBF 调控多个与低温应答有关基因的表达, 在提高
植物对环境胁迫耐性的分子育种中, 与导入个别功
能基因来提高某种抗性的传统方法相比, 改良一个关
键的转录因子的调控能力, 可使植物的耐逆性得到
较为综合的改良。
本研究中, 我们运用 PCR 的方法从不同棉花品
种中克隆并鉴定了棉花的一个 CBF 基因, 对其序列
特征和表达特性进行分析, 通过农杆菌介导的方法
将其转入烟草, 研究转 CBF 基因对烟草耐寒性的影
响。以期为耐寒性优良的烟草新品种培育以及棉花
的抗逆改良奠定基础。
1 材料与方法
1.1 试验材料
烟草品种 NC89 (Nicotiana tabacum L. cultivars
NC89)由本实验室保存, 中棉 12、中棉 36以及海岛
棉 7124 由中国农业科学院植物保护研究所简桂良
研究员提供。将棉花种子播种于营养钵中, 在幼苗
长至 2~4 片真叶时, 提取基因组 DNA 进行 PCR 和
Southern 杂交, 以及不同逆境处理的总 RNA, 用于
Northern杂交。
1.2 CBF基因的克隆
通过 Blast 比对, 从 Tigr 网站(http://www.tigr.
org/tdb/tgi/)上获得 4个 CBF-like的 EST数据, 经过
http://genes.mit.edu/GENSCAN.html对这些EST数据
分析, 发现 TC33885 含有一个完整的开放阅读框,
其编码的蛋白含有 CBF 特异的蛋白序列标签
PKKPAGRKKFRETRHP和 FADSAWR。根据这一序
列设计特异引物并加上 BamH I 酶切位点和保护碱
基(表 1)。以 3 个不同品种的棉花基因组 DNA 为模
板, 扩增 CBF 基因。PCR 反应程序为 94℃变性 5
min; 94 1 min, 60 1 min, 72 2 min, 30℃ ℃ ℃ 个循环;
72℃延伸 10 min。将目的片段克隆到 pMD18-T载体
(TaKaRa)上, 用 DNAMAN软件分析测序结果。
1.3 棉花 CBF基因家族成员数量分析
在棉花生长至 2~4 片真叶时, 用 CTAB 法分别
提取中棉 12、中棉 36和海岛棉 7124的基因组 DNA。
取约 20 μg的基因组 DNA分别用 Hind III、Xba I、
EcoR I进行完全酶切, 以限制性内切酶 BamH I从克
隆载体上切下中棉 36相应的CBF基因, 回收后用于
Southern 杂交探针的制备, 对 CBF 在 3 个品种中的
拷贝数进行分析。Southern杂交采用常规的方法[16]。
1.4 棉花 CBF基因受逆境胁迫的表达谱分析
在棉花生长至 2~4 片真叶时 , 分别经过低温
(4 )℃ 、ABA(100 μmol L–1)和干旱(10% PEG6000)处
理 0、0.25、0.5、1、2、4、8、16 和 24 h, 高盐处
理(NaCl 250 mmol L–1)只到 16 h 后采集幼嫩组织,
采用改进的酚法提取海岛棉 7124 的总 RNA[17], 以
海岛棉 7124 的 CBF 基因 (GbCBF1)为探针进行
Northern杂交采用常规的方法[16]。
1.5 植物表达载体构建
将 GbCBF1 分别构建在 CaMV35S 强启动子和
表 1 引物合成列表
Table 1 List of primers
引物
Primer
引物名称
For short
引物序列
Sequence (5–3)
CBF-F CgcggatccGAACTGATCGTCCGGTGAAT 棉花全长 CBF特异引物
Special primers for full length CBF of cotton CBF-R GccggatccCCAATGAATGCTTGAAAATGTC
GbCBF-F GAACTGATCGTCCGGTGAAT 转基因烟草 GbCBF1特异检测引物
Special primers for GbCBF1 detection in
transgenic tobacco GbCBF-R GTGTCCCAAACAACGCTTCT
β-actin-F TCCATGCTCAATGGGATACT 烟草 β-actin内参引物
Primers of β-actin as an internal control in tobacco β-actin-R TTCAACCCCTTGTCTGTGAT
288 作 物 学 报 第 37卷
NOS 弱启动子之下, 构成完整的表达盒, 并分别构
建到 pCAMBIA2301 植物表达载体中 , 命名为
35S:GbCBF1 和 NOS:GbCBF1, 分别将这两种表达
载体转入农杆菌 LBA4404, 挑取阳性克隆于YEB培
养基中培养至对数生长期, 用 MS0重悬至 OD600值
为 0.5, 用于下一步的侵染。
1.6 农杆菌转化烟草及转基因苗的获得
采用叶盘法转化烟草品种 NC89, 分别用含有
35S:GbCBF1 和 NOS:GbCBF1 质粒的农杆菌侵染无
菌的烟草叶片, 将浸染过的叶片置于培养基(MS +
0.2 mg L–1 NAA + 2 mg L–1 6-BA)上进行共培养, 3 d
后将其转移到筛选培养基(MS + 0.2 mg L–1 NAA + 2
mg L–1 6-BA + 100 mg L–1 Kan + 500 mg L–1 Carb)中
进行培养, 光照周期为 16 h光照/8 h黑暗, 2~3周后将
抗性芽切下并转入生根培养基(MS + 100 mg L–1 Kan +
500 mg L–1 Carb)中诱导生根, 最终获得转基因烟草。
1.7 转基因烟草的分子检测
以转基因烟草的 DNA为模板, 利用 GbCBF1的
检测引物 GbCBF-F 和 GbCBF-R (表 1)分别对 T0和
T1代的转基因烟草进行 PCR检测, 分别提取野生型烟
草和 T1代的转基因烟草的总 RNA, 按照 SuperScript
III反转录试剂盒(Cat No.18080-093, Invitrogen)的操
作说明合成 cDNA, 利用 GbCBF1 的检测引物以及
烟草的内参照基因 β-actin 特异引物 (β-actin-F 和
β-actin-R)对T1代的转基因烟草进行反转录 PCR检测。
1.8 转基因烟草的抗逆性分析
电解质渗漏率测定参照 Gong 等[18]的方法。选
T1 转基因烟草及野生型烟草植株, 放入低温培养箱
(0、–2、–4、–6、–8和–10 ), 2 h℃ 后取出, 每组称取
叶片 0.4 g放于 100 mL三角瓶中, 加入 40 mL ddH2O,
以 120 r min–1的速度在摇床上振荡 2 h。用电导率仪
测定电解质渗漏率。参照 Bates等[19]的方法, 测定游
离脯氨酸含量, 参照 Irigoyen 等[20]的方法, 测定可
溶性糖含量。分别从 0℃处理 2.5 h的野生型烟草、
35S:GbCBF1和 NOS:GbCBF1的 T1转基因烟草中称
取 0.3 g新鲜植物叶片进行测定, 根据 520 nm及 630
nm的光密度查询相应的标准曲线, 计算出不同样品
中的碳水化合物总量以及游离脯氨酸含量。所有实
验重复 3次, 取平均值后进行数据分析。
2 结果与分析
2.1 全长 CBF基因的克隆及序列分析
分别选用目前国内棉花栽培品种中棉 12、中棉
36、海岛棉 7124 的基因组 DNA 为模板, PCR 扩增
得到 640 bp左右的 DNA片段, 开放阅读框为 555 bp,
编码 184个氨基酸残基, 分析表明, 从上述 3个品种
中获得的 CBF 序列与已知的 EST 序列(TC33885)具
有很高的同源性(图 1), 并且其氨基酸序列同样具有
CBF特异的蛋白序列标签“PKKPAGRKKFRETRHP”
和“FADSAWR”(图 2)。由此可知, 上述克隆得到的 3
条 CBF基因属于棉花 CBF家族。
2.2 棉花中 CBF基因家族成员数量分析
通过分析 3个 CBF序列发现, 它们都包含一个
Xba I 和 EcoR I 酶切位点, 此外中棉 12 和海岛棉
7124 中还含有一个 Hind III 的酶切位点, 将上述提
取的中棉 12、中棉 36、海岛棉 7124基因组 DNA分
别用 Hind III、Xba I 和 EcoR I 进行完全酶切用于
Southern 杂交; 由于从 3 个棉花品种中克隆得到的
CBF 基因具有很高的同源性, 达到 97%以上, 因此
不论用哪一个基因作杂交探针, 都具有代表性。本
研究采用了中棉 36的 CBF。Southern杂交结果表明,
在棉花中, CBF同样以家族的形式存在, 包含约 3~5
个 CBF 基因(图 3)。经 Xba I 酶切, 中棉 12 虽然只
有 4条阳性条带, 但第 3条带的信号很强, 推测是由
于 2个同源基因在同一位置的重叠, 同样情况的还有
中棉 36。
2.3 棉花 CBF基因受逆境胁迫的表达谱分析
由于海岛棉 7124是一个冷敏感品系, 本研究的
各种逆境处理主要围绕该品系来开展。Northern 杂
交结果表明, 在 4℃冷诱导 2 h后 GbCBF1基因开始
表达, 在诱导 16 h表达水平达到最高, 诱导 24 h后
表达量急剧减少; 另外, 经 ABA (100 μmol L–1)、干
旱(10% PEG6000)的处理, GbCBF1基因都在诱导 8 h
后开始表达, 在诱导 16 h 达到最高, 之后表达量急
剧降低 ; 在高盐 (NaCl 250 mmol L–1)处理下 ,
GbCBF1基因在诱导 4 h后开始表达, 在 8 h达到最高,
之后表达量急剧降低(图 4)。由此可以看出, GbCBF1
基因除受冷诱导外, 还受 ABA信号、干旱以及盐胁
迫逆境的诱导。
2.4 转基因烟草的分子检测
通过农杆菌转化分别获得转基因烟草 26株, 其
中 35S:GbCBF1转基因烟草 16株、NOS:GbCBF1转
基因烟草 10 株。对这些 T0代转基因烟草的 PCR检
测表明, 在阳性质粒及转基因植株中均扩增出 471
bp 的特异性条带, 而野生型烟草和水对照中均未扩
增出相应的片段, 说明 GbCBF1 已经导入到这些 T0
第 2期 郭惠明等: 棉花 CBF基因的克隆及其转基因烟草的抗寒性分析 289
图 1 不同棉花品种之间 CBF基因同源性比较
Fig. 1 Homologous analysis of CBF nucleotide sequence in different cotton varieties
图 2 不同棉花品种之间 CBF氨基酸的序列分析
Fig. 2 Analysis of CBF amino acid sequence in different cotton varieties
下画线为 CBF家族序列标签, 带底纹的字体为有差异的氨基酸残基。
CBF-family signature sequences are underlined. Different amino acid residues are shaded.
代烟草中。同样对部分 T1代的转基因烟草进行 PCR
检测也可以扩增得到目的条带(图 5), 说明 GbCBF1
能够遗传到转基因烟草的后代中去。另外, 本研究
还对部分 T1代的转基因烟草进行了反转录 PCR 检
290 作 物 学 报 第 37卷
图 3 Southern杂交分析不同棉花品种中 CBF基因的拷贝数
Fig. 3 Southern blotting analysis of CBF in different cotton varieties
1: 中棉 12; 2: 中棉 26; 2: 海岛棉 7124。
1: Zhong 12; 2: Zhong 26; 2: Hai 7124。
图 4 GbCBF1基因受不同逆境诱导的表达谱分析
Fig. 4 Expression profile of GbCBF1 induced by different
abiotic stresses
图 5 转 GbCBF1烟草 T1代植株的 PCR检测
Fig. 5 PCR analysis of GbCBF1 transgenic tobacco T1 plants
M: λDNA/EcoR I+ Hind III; 1~4: 35S:GbCBF1转基因烟草;
5~7: NOS:GbCBF1转基因烟草; 8: 质粒对照; 9: 野生型烟草;
10: 水对照。
M: λDNA/EcoR I+ Hind III; 1–4: 35S:GbCBF1 transgenic tobacco;
5–7: NOS:GbCBF1 transgenic tobacco; 8: plasmid; 9: wild type
tobacco; 10: H2O.
测, 结果表明外源基因均能正常转录(图 6), 也进一
步证明了 GbCBF1能够在转基因烟草中遗传。
2.5 比较转基因烟草与野生型烟草的生长发育
状况
通过比较在温室中生长 8周的 T1代转基因烟草
和野生型烟草植株的生长发育状态发现, 转基因烟
草的生长发育更为缓慢, 花期延迟。在野生型烟草
已经开花时 , 转基因烟草还处于营养生长阶段(图
7)。这可能是由于外源基因在烟草内表达消耗了植
物生长所需的能量延缓了植株的发育。由图还可以
看出 35S:GbCBF1转基因烟草比 NOS:GbCBF1转基
因烟草的生长更为缓慢, 这可能是 35S 强启动子驱
动外源基因高效表达所致。
图 6 转 GbCBF1烟草 T1代植株的反转录 PCR检测
Fig. 6 Reverse transcription PCR analysis of GbCBF1 trans-
genic tobacco T1 plants
1~5: 35S:GbCBF1转基因烟草; 6~9: NOS: GbCBF1转基因烟草;
10: 野生型烟草对照。
1–5: 35S:GbCBF1 transgenic tobacco; 6–9: NOS:GbCBF1 trans-
genic tobacco; 10: wild type tobacco as negative control.
图 7 T1代转基因烟草与野生型烟草生长发育状态的比较
Fig. 7 Comparison of growth and development status between
T1 transgenic tobacco and wild type tobacco
0: 野生型烟草; 1和 2: NOS:GbCBF1转基因烟草; 3和 4:
35S:GbCBF1转基因烟草。
0: wild type tobacco; 1 and 2: NOS:GbCBF1 transgenic tobacco;
3 and 4: 35S:GbCBF1 transgenic tobacco.
2.6 转基因烟草的抗逆性分析
在 0、–2 和–4℃处理条件下, 野生型烟草的电
导率分别为 35S:GbCBF1 转基因烟草的 1.65、1.62
和 1.64 倍 , 分别为 NOS:GbCBF1 转基因烟草的
1.46、1.43和 1.10倍; 在–6℃处理条件下, 野生型烟
草的电导率分别为 35S:GbCBF1和 NOS:GbCBF1转
基因烟草的 2.32 倍和 1.50 倍; 而在–8℃和–10℃时,
野生型烟草与 2 种转基因烟草的电导率相差不大。
我们认为 , 细胞在–8℃处理条件下就已经被杀死 ,
细胞内容物大量外泄(图 8)。随着处理温度的降低,
转基因烟草的电导率上升值始终低于野生型的烟草,
说明转基因烟草在低温下比野生型烟草更具耐冷性。
第 2期 郭惠明等: 棉花 CBF基因的克隆及其转基因烟草的抗寒性分析 291
分析表明, 转基因烟草 35S:GbCBF1 和 NOS:
GbCBF1 的游离脯氨酸含量在冷处理前分别是野生
型烟草的 26.6倍和 22.0倍; 而 0℃处理 2.5 h后分别
是野生型烟草的 3.55倍和 3.25倍; 转基因烟草和野
生型烟草处理前后脯氨酸含量上升比率分别为
1.67、1.85和 12.29 (图 9)。游离脯氨酸能促进蛋白
质水合作用, 可维持细胞结构、细胞运输和调节渗
透压, 与植物耐寒性呈正相关。在冷处理前后转基
因烟草与野生型烟草相比, 始终保持着较高的游离
脯氨酸水平, 进一步说明转基因烟草具有更好的耐
寒性。
图 8 转 GbCBF1烟草 T1代植株低温处理的电解质渗漏率
Fig. 8 Electrolytic leakage of GbCBF1 transgenic tobacco T1
plants treated with low temperature
图 9 转 GbCBF1烟草 T1代植株低温处理的游离脯氨酸含量
Fig. 9 Proline content of GbCBF1 transgenic tobacco T1 plants
treated with low temperature
分析表明, 转基因烟草 35S:GbCBF1 和 NOS:
GbCBF1 的可溶性糖含量在冷处理前分别是野生型
烟草的 1.04 倍和 3.14 倍; 而冷处理后, 分别是野生
型烟草的 1.69倍和 2.85倍; 转基因烟草和野生型烟
草处理前后可溶性糖含量上升比率分别为 2.18、1.20
和 1.33 (图 10)。低温胁迫时, 植物中单糖、二糖等
可溶性糖含量的增多, 会增加细胞的渗透压, 它与
植物耐寒性之间呈正相关。本研究结果再一次说明
转基因烟草具有更好的耐寒性。
图 10 转 GbCBF1烟草 T1代植株低温处理的可溶性糖含量
Fig. 10 Soluble sugar content analysis of GbCBF1 transgenic
tobacco T1 plants treated by low temperature
3 讨论
植物转录因子在植物对非生物胁迫的应答过程
中发挥着重要的作用。从 Stockinger等[9]首次克隆出
CBF1 基因后, 不同物种中 CBF 编码基因的克隆以
及表达模式方面的研究开展了很多。本研究中
GbCBF1 基因的表达受到低温的诱导, 但与其他物
种 CBFs 的表达存在差异。如拟南芥经 4℃处理后,
CBF1、CBF2、CBF3基因在 15 min后就强烈表达[9],
番茄 LeCBF1在冷诱导 15 min后也有表达[14], 而多
年生黑麦草 LpCBF1基因受低温诱导 1 h后才有明显
表达、诱导 4 h 表达量达到最大 [15]。相比之下 ,
GbCBF1在冷诱导 2 h后基因才开始表达, 在诱导 16
h表达水平达到最高, 诱导 24 h后表达量急剧减少。
棉花品种大部分不耐寒冷, 从 GbCBF1 的逆境表达
谱来看, 这可能是由于棉花 GbCBF1 对低温胁迫反
应相对较慢, 在气温骤降时不能及时表达以调控下
游基因发挥功能, 从而不能保护植物体免受低温寒
害。有研究表明, 大多数受低温和干旱的转录调控
的应答基因同时受ABA诱导[21], 这与GbCBF1基因
的表达同样受到干旱和 ABA 诱导的结果相一致。
GbCBF1 可以作为基因工程育种的一个备选基因 ,
为将来选育耐寒能力强的棉花品种提供可能。
低温首先引起植物胞外结冰, 造成胞内外水势
差, 细胞内的水分以及电解质通过质膜流出, 使胞
外电解质增多, 电导率上升[22]。因此, 用电导率法测
定电解质渗漏率 , 可以较准确地反映植物的耐冷
性。本研究结果说明转 GbCBF1 烟草的耐冷性有明
显提高。游离脯氨酸和可溶性糖都是渗透调节剂 ,
可以提高原生质的渗透压, 防止水分散失, 防止细
胞内各种酶蛋白在渗透胁迫下脱水, 维持细胞膜和
蛋白质正常功能和活性, 它们的积累与植物抗寒性
的提高是一致的[23-24]。本研究中, 转 GbCBF1 基因
292 作 物 学 报 第 37卷
的烟草受冷处理后, 游离脯氨酸和可溶性糖的含量
都比野生型有所提高。这说明 GbCBF1 的表达能够
提高植物对于低温的耐受性。另外 , 本研究中
NOS:GbCBF1 转基因烟草在 0℃冷处理前后, 可溶
性糖含量均大大高于 35S:GbCBF1 转基因烟草, 而
在 0℃处理时的电解质渗漏率与 35S:GbCBF1 转基
因烟草却没有明显差异, 说明在转基因烟草中可溶
性糖含量的提高并不是植物耐寒性增强的主要原因,
这与 Cholewa等[25]和Wanner等[26]的研究结果一致。
可溶性糖含量与植物耐寒性之间的关系, 需要进一
步的研究。
4 结论
从棉花品种中棉 12、中棉 36和海岛棉 7124中
克隆并鉴定了 CBF全长基因。CBF在棉花中以多拷
贝的形式存在。GbCBF1基因的表达受低温、ABA、
干旱和盐胁迫等多种逆境信号的诱导。获得了转
GbCBF1基因的烟草, 从而提高了烟草的耐寒性。
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科学出版社生物分社新书推介
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