油菜抗寒性生理生化机制及基因工程研究进展

  本文关键词：油菜抗寒性生理生化机制及基因工程研究进展，由笔耕文化传播整理发布。

2012 年 10 月 2012 ， 34 （ 5 ） ： 556 － 561

中国油料作物学报 Chinese journal of oil crop sciences

油菜抗寒性生理生化机制及基因工程研究进展
贾明珍， 官春云
*

（ 湖南农业大学油料作物研究所 ； 国家油料作物改良中心湖南

分中心 ， 410128 ） 湖南 长沙， 摘要： 低温是限制油菜生长和分布的一种非生物胁迫因素 。 在国内外大量研究结果的基础上 ， 系统阐述了油 菜在低温胁迫下生物膜 、 酶活性、 渗透调节物质等生理生化方面的适应性变化及其与抗寒性的关系 ， 综述了油菜抗 寒基因工程方面的研究进展 ； 提出了在油菜抗寒性研究中存在的问题 ， 并对未来工作重点进行了展望 。 关键词： 油菜； 低温； 抗寒性； 生理生化； 基因工程 中图分类号： S565． 403 文献标识码： A 文章编号： 1007 － 9084 （ 2012 ） 05 － 0556 － 06

Review of physiology，biochemistry and gene engineering on cold resistance of rapeseed JIA Ming － zhen，GUAN Chun － yun * （ Oil Crops Institute / National Oil Crops Improvement Center， Hunan Agricultural University， Changsha 410128， China） Abstract： Low temperature is one of the abiotic inhibitors limiting the growth and distribution of rapeseed． Recent research was systematically reviewed on regulative response in physiology and biochemistry at low temperature，such as membrane and enzyme activity，osmotic regulation substances and their relationship with freezing resistance． Research progress in gene engineering of rapeseed cold resistance was also described． Current problems and potential solutions in cold resistance research were discussed． Key words： Rapeseed （ Brassica ssp． ） ； Low temperature； Cold tolerance； Physiology and biochemistry； Gene engineering 油菜是我国第一大油料作物， 近 5 年来， 年均种 年均总产量 1 200 万吨， 平 植面积约为 730 万公顷， 均产量约每公顷 1 695kg， 面积和总产均位居世界第 一。随着全球气候变化， 特别是在全球气候趋暖的 背景下， 冬油菜北移趋势加强。冬油菜北移栽培后， 容易受到不定期寒流的低温伤害， 导致减产甚至绝 收； 另外， 气候变暖的同时， 极端气候事件频繁发生， 雨雪、 冰冻天气使得我国南方油菜主产区单产明显 ， 减少 这势必影响到油菜的分布与推广 。所以， 有关 油菜的抗寒性已成为油菜研究的热点问题之一 ， 并 逐渐从形态水平发展到生理生化水平及分子生物学 取得了很多有价值的研究成果。 水平， 个界面结构， 它既能接受和传递环境信息， 又能对环 ［1 ］ 境胁迫作出反应。1973 年 Lyons 根据生物膜结构 功能与抗冷性的关系提出“膜脂相变 ” 假说， 认为低 温冷害时， 生物膜发生膜相变化， 膜上出现裂缝或孔 道， 从而使膜通透性增大， 进而引发植物代谢失调。 许多学者对此进行大量研究后， 结果也支持了这一 ［2 ～ 4 ］ ［5 ］ 。盖玥 等对白菜型油菜抗寒性研究中发 假说 ， 10℃ 现 在 以上低温时各品种叶片细胞膜相对透性 较低， 品种间差异不明显， 降温至 5℃ 后， 细胞膜相 品种间变化有差异。 对透性较 10℃ 增加明显， 与敏感性植物相比， 低温非敏感性植物线粒体 的膜脂质中不饱和度高的脂肪酸 （ 亚麻酸 ） 比率要 高一些。膜脂不饱和度增加可提高细胞结构稳定 性， 尤其是叶绿体和线粒体膜的稳定性。 欧洲油菜 膜脂质脂肪酸饱和度就 的叶片在降低生育温度时， ［6 ， 7 ］ 。 增加 叶绿体膜中磷脂酰甘油的不饱和度高

1
1． 1

油菜抗寒性生理生化研究概况
油菜抗寒性与生物膜 生物膜是植物细胞及细胞器与周围环境间的一

0104 收稿日期： 2012基金项目： 现代农业产业技术体系建设专项 （ NYCY05009 ） 作者简介： 贾明珍（ 1987 － ） ， 女， 陕西省宝鸡市人， 硕士研究生， 主要从事油菜栽培生理研究 * 通讯作者： 官春云（ 1938 － ） ， E － mail： guancy2011@ yahoo． com． cn 男， 湖北荆州人， 中国工程院院士， 教授， 博士生导师，

贾明珍等： 油菜抗寒性生理生化机制及基因工程研究进展 （ 约占 10% ） ， 是决定该植物低温抗性的重要原 ［8 ］ ［9 ］ 。 因 夏明 等对 20 种苜蓿叶片膜脂脂肪酸组分 5℃ 低温状态下， 苜蓿品种间叶片膜 的分析中发现， 脂棕榈烯酸和亚麻酸含量高、 变化率大， 表现出对低 为苜蓿的抗寒指示性脂肪酸。 膜脂 温环境的敏感， 脂肪酸的去饱和作用是调节植物抗冷性的重要机 制。因此， 通过研究与植物细胞膜脂不饱和性相关 的基因及脂肪酸脱饱和酶的表达调控， 将为改良植 物抗冷性提供研究方向。 1． 2 油菜抗寒性与酶活性变化 植物体内的自由基与活性氧具有很强的氧化能 力， 低温胁迫下， 活性氧、 自由基明显增加。 当积累 超常时， 则会引起膜脂过氧化和蛋白质破坏 ， 导致低 ［10 ， 11 ］ 。 温伤害 植物体内超氧化物歧化酶 （ SOD ） 、 过氧化物酶 （ POD） 、 （ CAT ） 过氧化氢酶 等保护酶系统具有清除 ， 活性氧自 由 基 的 功 能 可 减 轻 活 性 氧 对 植 物 的 伤 害
［12 ， 13 ］

557

性有一定作用， 还有待进一步研究。 1 ． 3 油菜抗寒性与细胞中渗透调节物质 1． 3． 1 可溶性蛋白 植物体内可溶性蛋白含量与
［22 ］ 其抗寒性密切相关。研究表明 ， 植物低温锻炼期 抗寒性强的品种通过产生更多的可溶性蛋白来 间，

从而削弱低温对细胞造成的伤害 。 减少细胞失水， Kacperska 等在低温处理的冬油菜叶片内发现了两 种可溶性蛋白质的增加， 其分子量约为 25． 5kD ～ ［23 ］ 30kD， 并存在于细胞质中。Heber 认为， 冬小麦抗 寒的原因主要依赖于比较稳定的可溶性蛋白质的增 ［24 ］ 加。何若韫 等指出， 植物在寒冷驯化期间合成了 新的蛋白质， 它们参与抗冻反应。 1． 3． 2 可溶性糖 可溶性糖是低温胁迫下细胞内 的保护物质， 其含量与多数植物的抗寒性成正相关 。 ［5 ］ 盖玥 等研究发现， 低温处理后， 植株体内可溶性 尤其在 5℃ 低温下抗寒品种的糖 糖含量逐渐增加， 且积累量大于不抗寒品种。 低温诱导 分急剧增加， 水解酶活性增强， 使淀粉分解速度加快， 从而增加了 可溶性糖的含量， 使细胞液浓度增大， 最终提高了植 ［25 ］ 株抗寒性。 张东昱等 实验发现， 自然越冬过程 中， 随着叶片含水量下降， 不同甘蓝型油菜叶片可溶 性糖含量呈增加趋势， 当含水量降到最低时， 叶片和 根系的可溶性糖含量均达到最高， 且抗寒性越强积 ［26 ］ 累得越多。盖玥 在冬油菜越冬前生理指标与抗 寒性的关系研究中发现， 在 10 月 31 日到 11 月 7 876 叶片中可溶性糖含量增幅高达 23． 8% ， 日， 而 986 只有 9． 1% ， 813 只有 12． 1% ； 在 11 月 21 日到 12 月 5 日， 876 和天油 2 号的含糖量增幅虽然只有 13． 0% ， 但仍是 813 （ 1． 7% ） 的 7． 8 倍， 而且 876 叶 片内可溶性糖含量达到 23． 72% ， 极显著高于 813 和 986 。结果说明， 随着温度的降低， 油菜叶片中可 ， （ 溶性糖含量升高 抗寒性强的品种 系） （ 876 和天油 2 号） 增加幅度较大， 抗寒性较弱 （ 813 和 986 ） 的品 种（ 系） 增加幅度较小。 瑞典 Torssell 等对越冬期间油菜不同器官含糖 量的测定发现， 还原糖越到植株上部就越高， 抗寒能 力的强弱是叶片 ＞ 上胚轴 ＞ 根， 可见抗寒性与器官 ［27 ］ 的化学成分有关 。 但也有研究 发 现， 有些植物 （ 如甘蔗茎秆和红薯块根 ） 的可溶性糖含量与其抗 ［28 ］ 。 Levitt 也认为糖分含量与植物的抗 寒性无关 寒性的关系并非完全一致， 许多植物的糖分含量与 其抗寒性之间不显示平行关系， 少数品种甚至呈负
［29 ］ 相关 。 1． 3． 3 脯氨酸

。蒲媛媛［14］等研究发现， 随着处理温度的降

低， 所有品种叶片中 SOD 活性均急剧上升， 但抗寒 性 强 的 品 种 比 抗 寒 性 弱 的 品 种 上 升 的 幅 度 大。 － 5℃ 后随温度的继续下降， SOD 活性开始呈下降 趋势。CAT 活性也呈现先升后降的变化， 酶活性的 高低基本反映了品种间抗寒性的差异 。朱慧霞对白 菜型冬油菜的研究发现， 越冬期间叶片 SOD 活性基 本呈先升后降的趋势， 当最低气温从 14℃ 降到 6℃ MXW － 1 的 SOD 活 过程中， 各品种 SOD 急剧上升， 9852 活性最低， 为 358． 6U， 仅为 253． 2U。 性最大， 降温至 1℃ 时各品种 SOD 活性均达峰值。当最低气 温为 － 4℃ 时， 各品种 SOD 活性开始降低， 但越冬率 DQW － 1 的 SOD 活性仍高于越冬率 高的 MXW － 1 、
［15 ］ ［16 ］ 9852 、 9889 、 低的 02C 杂、 天油 2 号 。 宋良图 通过对油菜抗寒性的研究结果表明， 抗寒性强的品

种， 其过氧化物酶 （ POD ） 同工酶和酯酶同工酶活性 较强， 且同工酶在冰冻条件下表现较为稳定 。 壳聚糖除作为天然保鲜剂外， 还作为抗逆剂广 ［17 ］ 泛应用于农业生产。孙巧峰 等研究发现适当浓 度的壳聚糖能维持黄瓜幼苗在低温下具有较高的 ［19 ］ SOD、 POD 和 CAT 活性。薛国希［18］、 刘晓宇 等随 后的研究也证实了这一结论。壳聚糖能提高逆境下 植物的抗氧化酶活性， 减轻膜脂过氧化程度， 对提高
［20 ］ ［21 ］ 植物抗性具有重要作用 。 研究发现 ， 壳聚糖 包衣处理过的油菜种子， 过氧化物酶、 淀粉酶活性均

有不同程度的提高， 幼苗叶绿素含量和蛋白质含量 也增加。而过氧化物酶、 叶绿素和蛋白质含量均与 植物抗寒性有关， 因此， 壳聚糖是否对提高油菜抗寒

逆境 （ 低温、 盐渍、 干旱 ） 条件下， 。 植物组织中脯氨酸含量增加 植物受低温胁迫时，

558

34 （ 5 ） 中国油料作物学报 2012 ， 5℃ 时， Orkan 和 Parade － 2 低温适应性强的 Alice、 15℃ 5． 5 和 油菜品种游离脯氨酸分别是 时的 9． 2 、 5． 1 倍， Ryder 和 Slm046 增幅较小， 而 Olsen、 分别为 15℃ 时的 1． 8 、 2． 0 和 2． 7 倍， 抗寒性相对较弱。 胡 胜武等 研究表明， 在越冬过程中， 无论是抗寒性 还是抗寒性弱的油研 2 号， 其叶片中 强的甘白油菜，
［33 ］

细胞失水， 游离脯氨酸的积累增加了细胞液的浓度 ， 能缓解因低温脱水造成的渗透胁迫，， 对细胞起保护 作用
［30 ］

。同时脯氨酸还可作为活性氧清除剂 、 能源

物质和氮源。 脯氨酸这种提高植株耐受胁迫的功 可能是通过植物中线粒体电子传递链 ， 诱导保护 能， 泛素、 抗氧化酶和脱水素等保护物质的含量增 蛋白、 ［31 ］ 加， 启动相应的抗胁迫代谢途径而实现的 。 李世成等 在不同品种甘蓝型油菜抗寒性研 究中发现， 抗寒性越强， 脯氨酸含量越高。 降温至
Table 1
抗寒性 Cold resistant 强 Strong 弱 Weak 强 Strong 弱 Weak 强 Strong 弱 Weak
［32 ］

Pro 含量均随温度下降而上升， 抗寒性强的甘白油 菜增加 7 倍多， 抗寒性弱的油研 2 号增幅较小。 类 ［26 ］ 似的研究在白菜型油菜中也得到证实 （ 表 1 ） 。

表 1 不同抗寒性油菜品种在降温过程中叶片内游离脯氨酸含量变化 Different cold resistant varieties of rape in cooling process of free proline content in leaves
油菜品种 Rapeseed varieties Alice、 Orkan、 Parade － 2 脯氨酸含量变化比（ 5℃ /15℃ ） Proline content ratio 9． 2 、 5． 5 、 5． 1 1． 8 、 2． 0 、 2． 7 7． 2 、 5． 2 、 5． 7 增幅变化 Growth change 大 Large 小 Small 大 Large 小 Small 7． 0 2． 0 大 Large 小 Small ［ 33］ ［ 5］ 、 ［ 26］ 文献 Reference ［ 32］

Olsen、 Ryder、 Slm046 Line876 、 天油 2 号 Tianyou 2 、 渭原冬油菜 Weiyuan winter turnip rape Line964 、 东泉油菜 Dongquan winter turnip rape、 陈家咀油菜 Chenjiazui winter turnip rape 甘白油菜 Ganbai turnip rape 油研 2 号 Youyan2

1． 4

ABA 在油菜抗冷中的作用

“逆境激素 ” 脱落酸有 之称， 这是因为脱落酸水 而且在低温胁迫、 盐 平不仅在水分胁迫条件下升高， 胁迫、 甚至高温胁迫等逆境条件下都会升高。 ABA 参与低温响应得到以下几个方面的支持 ： （ 1 ） 在低温期间植物体内的内源 ABA 含量增 加。ABA 与植 物 抗 冷 性 的 关 系 研 究 中 发 现， 在油 菜、 烟草、 玉米、 番茄、 马铃薯、 水稻等植物低温锻炼 ［34 ］ ， ABA 含量明显增加 。 过程中 游离 （ 2 ） 缺乏 ABA 合成的拟南芥突变体 abi － 1 在 低温处理期间会受到冷的伤害， 但当加入外源 ABA
［35 ］ 时这种缺陷可被弥补 。 （ 3 ） 外源 ABA 低温条件下能诱导几种植物体

占有重要地位。植物抗寒性涉及的基因根据其作用 方式可简单归为两类： 一是调控基因， 调控抗寒基因 的表达、 寒冷信号传导等提高植物的耐寒性 ； 二是保 护基因， 直接起抗寒保护作用。 目前所开展的植物 抗寒基因工程研究也主要围绕这两类基因展开 。 Chen 等［41］从甘蓝型油菜 cDNA 文库中分离出 RT － PCR 检测分 编码 25kDa 蛋白的 COR25 基因， 析表明 BnCOR25 在下胚轴、 子叶、 茎和花中大量表 结果显示 BnCOR25 达。运用 Northern 印记法分析， 基因转录产物受低温和渗透胁迫影响显著 ， 将该基 因分别转入酵母菌及拟南芥中， 在 4℃ 低温下转基 因酵母菌存活明显多于非转基因酵母， 转基因拟南 ［42 ］ 芥的生根明显快于野生植株。 刘锦学 等对甘蓝 该基因常温下仅 型油菜 BnFAD8 基因的研究发现， 存在痕量表达， 而低温条件下叶片中表达量大幅度 升高， 直接表现在增强植物多不饱和脂肪酸的合成 ， 增加了油菜对极端温度的耐受力， 推测 BnFAD8 基 因和 油 菜 的 低 温 调 控 存 在 联 系。 北 京 大 学 甄 伟 ［43 ］ 等 将拟南芥中作为冷调控基因转录因子的 CBF1 基因转入油菜及烟草中， 用电解质渗漏法分别检测 其抗寒性后发现转基因油菜和烟草的抗寒性均不同 程度提高了， 且 Southern 杂交检测发现未转基因油 菜植株也有 CBF1 探针的杂交信号。是否在油菜中 含有与 CBF1 基因同源性很高的基因， 或存在类似 的抗寒机制还有待进一步研究。 启动子是调控基因表达的重要顺式作用元件， 在植物基因表达调控过程中起着重要作用 ， 目前植
［40 ］

内与抗寒力相关的物质的合成。 冬油菜幼苗在 4℃ 低温驯化过程中， 培养基中添加外源 ABA 可引起脯 氨酸和可溶性糖含量显著增加， 电解质渗漏减少， 油 ［36 ］ 菜的 抗 寒 性 明 显 增 强 。 油 菜 受 冻 害 后， 喷施 ABA， 通过诱导增加叶绿素含量和可溶性蛋白含量 来促进油菜光合功能的恢复， 从而有效缓解冻害对 ［37 ］ 油菜的影响 。外源 ABA 还可通过增强膜的稳定 诱导甜菜碱及抗坏血酸等 性和过氧化氢酶的活性， ［38 ， 39 ］ 。 的合成， 使植株产生抗寒性

2

油菜抗寒基因工程研究进展
近 10 年来， 随着对抗寒分子机理认识的不断深

入， 采用基因工程手段培育抗寒新品种的方法正以 其周期短、 见效快的优点而逐渐在植物遗传育种中

贾明珍等： 油菜抗寒性生理生化机制及基因工程研究进展 物抗逆基因工程研究中， 人们大多使用组成型表达 启动子驱动目的基因的表达。 在转基因植物中， 组 成型启动子持续过量表达转化的外源基因会阻碍植 ［44 ， 45 ］ 。 因为外源基因的过 物的生长并减少其产量

559

量表达会竞争植物在正常生长条件下需要的能源并 ［46 ］ 且阻碍蛋白质或者 RNA 的合成 。 因此， 使外源 基因只有在胁迫条件下才能表达的植物逆境诱导启 动子， 逐渐成为国内外研究热点（ 表 2 ） 。

表 2 已获得的低温诱导基因启动子 Fig． 2 Acquired cold － induced gene promoter
来源 Origin 拟南芥 Arabidopsis thaliana 根癌农杆菌 Agrobacterium tumefaciens 拟南芥 Arabidopsis thaliana 小麦 Triticum aestivum 模式植物 Model plant 烟草 Nicotiana tabacum 烟草 Nicotiana tabacum 马铃薯 Solanum tuberosum 玉米 Zea mays 烟草 Nicotiana tabacum 低温诱导基因启动子 Cold － induced gene promoter rd29A rd29A cor15a wcs120 驱动基因 Drive genes CBF GUS ipt GUS GUS 参考文献 Reference ［ 47］ ［ 48］ ［ 49］ ［ 50］ ［ 51］

3

小结与展望
随着对油菜抗寒性研究的逐步深入， 对油菜适

DREB 类 转 录 因 子， ERF 径。关于 CBF 转 录 因 子、 类转录因子的功能及与低温逆境的关系的深入研 究， 将对实际生产有现实指导意义。 为确保油菜高产稳产， 应在油菜生产的各有关 环节采取相应预防措施， 从而将冷害冻害的危害降 到最低。同时致力于综合运用植物转基因、 遗传育 种、 化学调控等方法， 配合科学的栽培管理， 以最终 达到防止寒害， 提高农作物产量的实际应用目的 。 参考文献：
［ 1］ Lyons J M． Chilling injury in plants［J］ ． Annual Review 1973 ， 24 ： 445 － 466． of Plant Physiology， ［ 2］ Yoe de D R， Brown G N． Glycerolipid and fatty acid changes in eastern white pine chloroplast lamellae during the J］ ． Plant Physiol， 1979 ， 64 ： 924 － 929． onset of winter［ ［ 3］ 王洪春． 植物抗逆性与生物膜结构功能研究的进展 ［ J］ ． 植物生理学通讯， 1985 （ 1 ） ： 60 － 64． ［ 4］ 邓令毅， 王洪春． 葡萄的膜脂和脂肪酸组分与抗寒性 ． 植 物 生 理 学 报， 1982 ， 8 （ 3 ） ： 273 － 关系的 研 究［J］ 283． ［ 5］ 盖 玥， 牛俊义， 孙万仓． 降温处理对白菜型油菜品种 ． 甘肃农业大学学报， 2005 ， 抗寒生理指标的影响［J］ 40 （ 2 ） ： 182 － 185． ［ 6］ Williams J P，Khan M U，Mitchell K，et al． The effect of temperature on the level and biosynthesis of unsaturated J］ ． fatty acids in diacylglycerols of Brassica napus leaves［ 1988 ， 87 ： 904 － 910． Plant Physiol， ［ 7］ Falcone D L，Ogas J P，Somerville C R． Regulation of membrane fatty acid composition by temperature in mutants of Arabidopsis with alterations in membrane lipid composition［ J］ ． BMC Plant Biology， 2004 ， 4 ： 17． ［ 8］ Frentzen M，Nishida I，Murata N． Properties of the plastidial acyl － （ acyl － carrier － protein ） ： glycerol － 3 － phosphate acyltransferase from the chilling sensitive plant

应低温胁迫的机理也越来越清楚， 特别是近年来迅 分子遗传学为抗寒性的遗传 速发展的分子生物学、 研究提供了技术支持， 为生产提供了理论指导。 但 油菜抗寒性的研究中 由于植物抗寒机制的复杂性， 仍有很多问题尚待解决。 （ 1 ） 迄今为止还未形成一个快速、 简洁、 准确的 抗寒鉴定指标体系。抗氧化酶活性和渗透调节物质 含量等指标在一定程度上虽能作为比较和鉴定低温 条件下油菜品种抗寒性强弱的依据， 但这些指标只 并不能作为鉴定标 能比较品种抗寒性的相对强弱， 准。另外， 品种抗寒性的强弱是植物体内一系列生 任何单一指标均不能 理生化变化的综合作用结果， 作为抗寒鉴定的标准， 只有根据多个指标进行综合 评定才能得到较为可靠的结果。 （ 2 ） 油菜内源激素的研究还停留在内源激素对 油菜生长发育影响等方面， 而关于低温与油菜花芽 分化， 内源激素与油菜抗寒性的信号传导途径之间 的关系及不同基因型油菜内源激素的遗传差异性研 究等还未十分清楚。 （ 3 ） 此外， 植物的抗寒性是由多基因控制和调 节的数量性状， 应该从对单个基因的研究转向对多 个相关基因进行系统的研究， 以期获得理想的抗寒 植株。但目前同时转化多个基因的技术还不成熟 。 （ 4 ） 近几年来在植物转录因子的基因克隆和功 通过操纵一个转录因 能研究方面取得了很大进展， 子促使多个功能基因发挥作用， 从而达到使植株性 状获得综合改良的效果。 因此在植物抗性育种中， 与导入或改良个别功能基因相比， 导入或改良一个 转录因子是提高作物抗逆性更为有效的方法和途

560

34 （ 5 ） 中国油料作物学报 2012 ，
squash （ Cucurbita moschata） ［J］ ． Plant Cell Physiol， 1987 ， 28 （ 7 ） ： 1 195 － 1 201． 1995． 版社， ［ 25］ 张东昱， 吴 155． ［ 26］ 盖 玥． 冬油菜越冬前生理指标变化及其与品种抗 D］ ． 兰州： 甘肃农业大学， 2005． 1． 寒性关系的研究［ ［ 27］ Torssell B，Johansson N O． Investigations on oil turnips and oil rape，IX，Chemical composition in different organs of the wintering stage of the plants［J］ ． Acts Agric Scand， 1962 ， 12 ： 189 － 198． ［ 28］ 刘祖琪， ． 中国农业出 张石城． 植物抗性生理学［M］ 1994． 43 － 44． 版社， ［ 29］ Levitt J． Responses of plant to environmental stress ［ A］ ． Chilling freezing，and high temperature stresses （ Volume 1） ［M］ ． New York： Academic Press， 1980． 365 － 488． ［ 30］ 王茂良． 植物抗渗透胁迫及其与脯氨酸的关系［J］ ． 2006 ， 22 （ 2 ） ： 21 － 24． 北京园林， ［ 31］ Khedr A H，Abbas M A， Wahid A A， et a1． Proline induces the expression of salt － stress － responsive proteins and may improve the adaptation of Pancratium maritiJ］ ． J Exp Bot， 2003 ， 54 ： 2 553 mum L． to salt － stress［ － 2 562． ［ 32］ 李世成， 牛俊义， 盖 2007 ， 25 （ 6 ） ： 40 － 44． ［ 33］ 胡胜武， 黄继英， 徐爱遐． 甘蓝型油菜抗寒性与某些 J］ ． 西北农业学报， 1994 ， 3 （ 1 ） ： 24 渗透物质的关系［ － 28． ［ 34］ 罗正荣． 植物激素与抗寒力的关系［ J］ ． 植物生理学 1989 （ 3 ） ： 1 － 5． 通报， ［ 35］ Kurkela S，Franck M． Cloning and characterization of a cold － and ABA － inducible Arabidopsis gene［J］ ． Plant Mol Biol， 1990 ， 15 ： 137 － 144． ? K， ［ 36］ Natalija B，Vaida J，Ramune et al． Effect of abscisic acid on cold tolerance in Brassica napus shoots cultured in vitro［J］ ． International Journal of Food，Agriculture and Environment， 2010 ， 8 （ 1 ） ： 698 － 701． ［ 37］ 马 霓， 刘 丹， 张春雷． 植物生长调节剂对油菜生 J］ ． 作物学 长及冻害后光合作用和产量的调控效应［ 2009 ， 35 （ 7 ） ： 1 336 － 1 343． 报， ［ 38］ Nayyar H， Kaushal S K． Chilling induced oxidative stress in germinating wheat grains as affected by water stress and calcium ［J］ ． Biol Plant， 2002 ， 45 ： 601 － 604． ［ 39］ Xing W，Rajashekar C B． Glycine betaine involvement in freezing tolerance and water stress in Arabidopsis thaliana［ J］ ． Environ Exp Bot， 2001 ， 46 ： 21 － 28． ［ 40］ Warren G J，Thorlby G J，Knight M R． The molecular 玥． 零上低温处理对不同甘蓝 ． 干旱地区农业研究， 型油菜品种抗寒性的影响［J］ 兵， 盖 玥． 甘蓝型油菜抵御环境低温 ． 甘肃 科 技， 2010 ， （ 23 ） ： 151 － 的响应机理研究［J］

［ 9］ 夏

明， 刘亚学， 阿拉木斯． 低温下苜蓿叶片膜脂脂肪

J］ ． 中国草地， 2002 ， 24 （ 6 ） ： 28 － 37． 酸组分的研究［ ［ 10］ Wise R R，Naylor A W． Chilling － enhanced photo － oxidation． Evidence for the role of singlet oxygen and super － oxide in the breakdown of pigment s and endogenous antioxidants［J］ ． Plant Physiol， 1987 ， 83 （ 2 ） ： 278 － 282． ［ 11］ Senaratna T，Mackay C E，McKersie B D，et al． Uniconazole － induced chilling tolerance in tomato and it ’ s relationship to antioxidant content ［J］ ． Plant Physiol， 1988 ， 133 （ 1 ） ： 56 － 61． ［ 12］ Bowley S R，McKersie B D． Relationships among freezing ，low temperature flooding，and ice encasement tolerance in alfalfa［ J］ ． Can J Plant Sci， 1990 ， 70 ： 227 － 235． ［ 13］ Droillard M J，Paulin A，Massot J C． Free radical production， catalase and superoxide dismutase activities and membrane integrity during senescence of petals of cut carnations （ Dianthus caryophyllus） ［J］ ． Physiol Plant， 1987 ， 71 （ 2 ） ： 197 － 202． ［ 14］ 蒲媛媛， 孙万仓． 白菜型冬油菜抗寒性与生理生化特 J］ ． 分子植物育种， 2010 ， 8（ 2） ， 335 － 339． 性关系［ ［ 15］ 朱惠霞， 孙万仓， 邓 （ 4 ） ： 34 － 38． ［ 16］ 宋良图， 郭书普． 酯酶同工酶和过氧化物同工酶与油 J］ ． 安徽农业科学 1995 ， 23 （ 4 ） ： 333 菜抗寒性的关系［ － 336． ［ 17］ 孙巧峰， 于贤昌， 高俊杰． 羧甲基壳聚糖对黄瓜幼苗 ． 中 国 农 业 科 学， 2004 ， 37 （ 11 ） ： 抗冷性的 影 响［J］ 1 660 － 1 665． ［ 18］ 薛国希， 高辉远， 李鹏民． 低温下壳聚糖处理对黄瓜 J］ ． 植物生理与分子生物 幼苗生理生化特性的影响［ 2004 ， 30 （ 4 ） ： 441 － 448． 学学报， ［ 19］ 刘晓宇， 明 霞， 杨 威． 壳聚糖混剂对番茄幼苗生 J］ ． 河南师范大学学报： 自然科学版， 理特性的影响［ 2008 ， 36 （ 6 ） ： 117 － 119． ［ 20］ 郁继华， 闫晓花， 张洁宝． 壳聚糖对低温胁迫下辣椒 J］ ． 植物生理 幼苗活性氧产生和保护酶活性的影响［ 2007 ， 43 （ 4 ） ： 725 － 726． 学通讯， ［ 21］ 隋雪燕， 周泽琳， 张文清． 壳聚糖包衣对油菜种子萌 J］ ．植 发和幼苗生长以及几个生理生化指标的影响［ 2002 ， 38 （ 3 ） ： 225 － 227． 物生理学通讯， ［ 22］ 蒲媛媛． 白菜型冬油菜抗寒性的生理特性与蛋白质 D］ ． 兰州： 甘肃农业大学， 2010． 6． 组的电泳分析［ ［ 23］ Heber U，Santarius K A． Water and plant life［M］ ． Springer － Verlag， 1976． 253． ［ 24］ 何若韫． 植物低温逆境生理［M］ ． 北京： 中国农业出 斌． 白菜型冬油菜品种的抗寒 ． 西北农业学报， 2007 ， 16 性及其生理生化特性［J］

贾明珍等： 油菜抗寒性生理生化机制及基因工程研究进展
biological approach to understanding freezing － tolerance in the model plant，Arabidopsis thaliana［J］ ． Environ2000 ， 1 ： 245 － mental Stressors and Gene Responses， 258． ［ 41］ Chen L，Zhong H，Ren F． A novel cold － regulated gene ，COR25 ，of Brassica napus is involved in plant response and tolerance to cold stress［ J］ ． Plant Cell Rep． 2011 ， 30 ： 463 － 471． ［ 42］ 刘锦学， 王茂华， 向俊蓓． 甘蓝型油菜 BnFAD8 基因编 ． 四川大学学报： 自 码序列的克隆和表达谱分析［J］ 2011 ， 48 （ 3 ） ： 697 － 702． 然科学版， ［ 43］ 甄 伟， 陈 溪， 孙 思 洋． 冷 诱 导 基 因 的 转 录 因 子 CBF1 转化油菜和烟草及抗寒性鉴定［ J］ ． 自然科学 2000 ， 10 （ 12 ） ： 1 104 － 1 109． 进展， ［ 44］ Kasuga M，Liu Q，Miura S，et al． Improving plant drought，salt and freezing tolerance by gene transfer of a single stress － inducible transcription factor［J］ ． Nat Biotechnol， 1999 ， 17 ： 287 － 291． ［ 45］ Karaba A，Dixit S，Greco R，et al． Improvement of water use efficiency in rice by expression of HARDY，an Arabidopsis drought and salt tolerance gene ［J］ ． Proc Natl Acad Sci USA， 2007 ， 104 （ 39 ） ： 15 270 － 15 275． ［ 46］ Rai M， He C K， Wu R． Comparative functional analysis

561

of three abiotic stress － inducible promoters in transgenic rice［ J］ ． Transgenic Res， 2009 ， 18 （ 5 ） ： 787 － 779． ［ 47］ Kasuga M，Miura S，Shinozaki K． A combination of the Arabidopsis DREBIA gene and stress － inducible RD29A promoter improved drought and low － temperature stress tolerance in tobacco by gene transfer ［J］ ． Plant Cell Physiol， 2004 ， 45 （ 3 ） ： 346 － 350． ［ 48］ 吴纯清， 张兴国， 梁国鲁． 拟南芥 AtRd29A 启动子在 ． 西 南 农 业 学 报， 2008 ，21 烟草中 的 表 达 特 性［J］ （ 4 ） ： 1 045 － 1 047． ［ 49］ 李 双， 石 君， 张秀海． 逆境诱导型启动子 rd29A 诱 ． 分 子 植 物 育 种， 导 ipt 基 因 转 化 烟 草 的 研 究 ［J］ 2011 ， 1 ： 51 － 56． ［ 50］ 朱 青， 宋波涛， 柳 俊． 拟南芥低温诱导 cor15 a 基 J］ ．农 因的启动子克隆及在转基因马铃薯中的表达［ 2004 ， 12 （ 5 ） ： 500 － 504． 业生物技术学报， ［ 51］ 杜 娟， 朱 振， 李 晚 忱． 植 物 逆 境 诱 导 启 动 子 mwcs120 的克隆 及 表 达 特 性 研 究［J］ ． 作 物 学 报， 2005 ， 31 （ 10 ） ： 1 328 － 1 332 ， 1 390．

（ 责任编辑： 郭学兰）



  本文关键词：油菜抗寒性生理生化机制及基因工程研究进展，由笔耕文化传播整理发布。