采用拟南芥c〇r15a或rd29A基因的CRT/DRE元件，以及酵母单杂交方法，经凝胶移位和基因芯片技术, 结合位点选择分析以及反式激活分析，已经分离和克隆了与低温胁迫耐性相关的转录因子CBF1,2,3,4 / DREB1B,1C,1A,1DM。CBFs具有AP2/ERFDNA结合域，可以识别和结合CRT/DRE元件。正常生长条件 下，野生型拟南芥植物中的CBFs、cor6. 6、cr15a、cor47和rd29A基因不表达，但低温冷锻炼15min后体内的 CBFs基因开始表达，约2 h左右前述cor基因表达。CBF1或CBF3组成性过量表达，可促进下游的cor基因 也组成性地高水平表达，与cor15a单独表达相比，它可以使整株转基因植物抗冻性提高3. 3°C M。用含基因 的启动子控制DREB1A在转基因拟南芥植物中表达，植物的抗寒性、抗旱性和耐盐性提高。遗传分析发现, ICE1作为CBF3的激活子，能识别和结合CBF3启动子的MYC/B序列。转ICE1基因植株的CBF3, RD29和 COR15a在低温下高表达M。
　　最近发现的转录因子CBF4显示了植物对低温和干旱胁迫反应进化上的相近性。CBF4受干旱胁迫诱 导,但不受低温胁迫诱导。在转基因植株中，过量表达的CBF4植株不但抗旱能力增强,而且抗冻性也提高。 CBF4的原始基因很可能具有调控植物对干旱胁迫作出响应的功能，经过基因复制、启动子趋异及选择、外显 子重组等作用，逐渐具有调控植物抗寒性的功能M。由于CBF/DREB能诱导多种与胁迫相关的基因表达而 极大地增强植物抗逆性，因此,具有广泛的应用价值，目前是研究热点之有许多研究机构利用导入该转录 因子来提高植物抗寒性、抗旱性，并且获得了一定的成功。
　　3.3 CBF/DREB与辅助因子相互作用调控下游基因表达在一些基因表达过程中，转录因子并不直接与顺式作用元件结合，经过辅助因子活化后才能调控下游基 因表达。在拟南芥中发现有类似酵母的适配器（adaptor) ADA2和具有组蛋白乙酰转移酶（HAT)活性的GCN5 蛋白。目前推测,CBFs激活低温诱导基因表达依赖GCN5和ADA2的相互作用。CBFs的酸性C端可能引导 复合物到基因启动子，使HAT修饰组蛋白，改变染色质结构,使之更容易与mRNA聚合酶结合。T-)NA插入 ADA2和GCN5中，导致拟南芥突变体植株的cor基因转录本降低，但对CBFs表达没有影响E7]。用遗传突变 方法还筛选到能影响cor基因表达但对CBF/DREB1转录因子没有影响的遗传突变位点，这可能会成为研究 低温胁迫信号传导和胁迫基因功能的有力工具。拟南芥冷敏感突变体fr6就是其中的一个。Boyce等利用基 因敲除及分子标记技术，筛选到拟南芥冷冻敏感突变体fr,对冷冻处理显示出不同的生长发育和细胞生理损 伤行为，其中在fr6突变体中检测不到cor基因表达但与cor基因启动子CRT/DRE元件结合的CBF/DREB1 基因表达正常。据此，他们认为，SFR6蛋白可能对CBF/DREB1激活下游基因表达起正调控作用18。
　　植物体内代谢物的合成与分解,总是处于微妙的动态平衡状态以感应外部环境变化和维护机体正常代 谢。Ishitani等在拟南芥中发现的HOS1蛋白可能是参与降解与CBF/ DREB1表达相关的一种正调节器，对冷 信号传递进行负调控M。拟南芥hosl突变体能在低温下提前开花，其CBF/DREB1表达水平高于野生型，且 cor基因过量表达。研究还发现,HOS1具有泛素功能，可降解ICE1,此后发现的转录因子HOS9则可以对cor 基因表达进行负调控，但不依赖于CBF途径20。通过遗传突变研究发现的另一个对低温胁迫有负调控作用 的基因是esk1。esk1突变体植株与其野生型植株相比，脯氨酸和总糖含量高，RAB18 (LEA n )高表达，抗寒性 强，但对COR基因的表达没有影响。拟南芥转录组-表达谱的研究结果也证明，植物在冷锻炼过程中存在低 温诱导基因表达的抑制途径M。
　　3.4 Ca2+、ABA及蛋白质磷酸化上游调控低温诱导基因表达植物在感受到寒冷信号，如气温降低、短日照等之后,将产生一系列抗寒促进因子，启动一些抗寒基因的 表达。要实现这些反应，必须能够顺利完成从刺激到准确反应的一系列信号转导过程。现已知，Ca2+、ABA及 蛋白质磷酸化上游调控低温诱导基因表达。
　　3.4.1Ca2+
　　Ca元素，不仅是细胞的结构物质，而且，作为第二信使几乎介导了植物生长发育和对低温胁迫等环境变 化的全部反应。低温或激素不仅引起细胞质内Ca2+水平升高，且引起细胞核内Ca2+浓度迅速增加。对ABA 不敏感型突变体的研究也证实Ca2+参与低温胁迫下的信号转导。细胞质内Ca2+浓度较低（矣0. 10^mol/L), 而细胞壁、内质网和液胞中Ca2+浓度比细胞质中高2个数量级以上。这些部位或细胞器称为细胞的“钙库” 细胞壁是“胞外钙库’，“胞内钙库”包括液泡、内质网和线粒体等。植物细胞中有精细的Ca2+浓度调节机制， 主要是Ca2+通道、Ca2+/H+交换体、Ca2+-ATP酶和Ca2+结合蛋白。胞内Ca2+分布严格区域化，保持胞质Ca2+稳 态是细胞正常生长的前提条件。细胞受刺激后，胞质中的Ca2+浓度短暂而明显升高。胞质中Ca2+浓度升高， 源于胞外和胞内钙库。胞外Ca2+可顺化学势梯度通过质膜上的Ca2+通道进入细胞质，胞内Ca2+通过内膜上的 Ca2+通道进入胞质。骤然低温引起抗寒植物叶片气孔关闭，该过程依赖于细胞质外体中的Ca2+供应,而与通 常引起气孔关闭的ABA无关。这可能与温度变化引起细胞质pH值改变有关22。
　　细胞膜上的钙离子通道和钙依赖型蛋白激酶（CDPKs)等信号感受器，接受低温胁迫信号后诱导细胞释 放Ca2+,或诱导细胞产生肌醇多聚磷酸盐、ADP核糖以及NADP盐等二级信号分子，从而刺激细胞释放 Ca2+,激活蛋白激酶参加蛋白质磷酸化代谢过程,诱导胁迫靶基因表达。用Ca2+螯合剂、Ca2+通道阻断剂和转 Ca2+通道蛋白基因技术的研究结果表明，Ca2+参与植物对低温胁迫的响应，并与植物的一些低温诱导基因的 表达调控相关，如拟南芥的cor6. 6/kin1、苜蓿的cas15 23。通过改变二级信号分子的生化代谢途径，影响Ca2+ 流释放水平，可调节低温胁迫基因表达，影响植物抗寒性。当细胞中的肌醇磷脂系统（IP3)被激活后，也可促 使内膜系统中Ca2+的释放，因为IP3具有打开Ca2+通道的功能。IP3是水溶性的，可从质膜扩散到胞质溶胶, 然后与内质网或液泡膜上的IP3~Ca2+通道结合而使通道打开。IP3的生理功能都通过Ca2+浓度升高引起，由 Ca2+作为第二信使介导完成。实验表明，Ca2+能明显提高低温胁迫下植物种子的生活力和萌发率，Ca2+浸种可 使水稻等植物的种子在低温吸胀过程中电解质渗漏率明显降低，说明Ca2+对冷害种子细胞膜结构有稳定 作用。
　　3.4.2ABA
　　早在20世纪80年代初，人们就注意到植物抗寒性与ABA有关。虽然低温锻炼（4°C/2°C)或用外源 ABA处理能诱导低温诱导基因表达、增强植物抗寒性，并且ABA缺失突变体aba-1或不敏感突变体abi-1的 ABA合成受阻或对ABA的作用不敏感会导致植物耐冻性下降，但aba-1突变体植株的cor基因表达正常，且 abi-1能影响ABA诱导的cor基因表达而不影响低温诱导的cor基因的表达,ABRE缺失也不影响低温胁迫因 子对CRT/DRE的诱导表达M。根据基因表达对ABA的依赖与否，可将低温下信号传导ABA诱导的基因分 为三类：（1)基因表达依赖ABA的传导（如：种子贮藏蛋白基因和逆境诱导基因）；（2)冷诱导基因表达不依赖http I / /www. ecologica. cnABA的传导途径；（3) ABA与低温共同作用控制基因的表达。有学者在分析了拟南芥突变株在低温胁迫响 应中的信号转导途径后指出，依赖和不依赖ABA的信号转导途径并不是完全不相关的，而是存在交叉转导 作用。

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