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1、植物分子生物学论文学院：班级：学号：姓名：简述植物抗冷性分子机理摘要：在这篇文章中，笔者简单地概述了关于植物抗冷性方面几种已经研究成功的分子学说。尤其是在植物抗冷性上起重要作用的膜脂，抗氧化酶，冷诱导蛋白和钙信号系统。同时也概述了几种使用分子生物学角度的策略和方法。关键词：植物抗冷性膜脂抗氧化酶冷诱导蛋白钙信号系统摘要：Inthisreview，theauthorbrieflygivesanoverviewofmoleculartheoriesthathavebeensucessfullytakeni
2、nstudiesonplantcoldresistance.Inparticular,themembranelipid,antioxdantenzymes,coldregulatoryproteinsandcalciummessengersystemplayanimportantroleontheregulationofplantresistancetocold.Strategiesandperspectivesinusingmolecularbiologytoimproveresistancetoc
3、oldofplantsareoutlined.关键词：resistancetocold，membranelipid，antioxdantenzymes，coldregulatoryproteins，calciummessengersystem引言温度是植物生长的必要条件之一,也是植物自然地理分布的主要限制因素。低温会引起植物的寒害。我国和全世界,每年由于寒害造成粮食作物、蔬菜、果树及经济作物的损失是十分巨大的。因此加强对植物抗冷性分子机理的研究以及根据作物品种的抗冷性科学地确定其种植地区和播种期，已经
4、成为了农业生产中的重要问题之一。本文对今年来植物抗冷性分子机理研究的最新进展进行了简单的介绍膜脂与植物抗冷性的关系细胞膜的流动性和稳定性是细胞乃至整个植物体赖以生存的基础.1973年,Lyons根据细胞膜结构功能与抗冷性的关系,提出著名的“膜脂相变冷害”假说[1].认为温带植物遭受零上低温时,只要降到一定的温度,生物膜首先发生膜脂的物相变化,这时膜脂从液晶相变为凝胶相,膜脂的脂肪酸链由无序排列变为有序,膜的外型和厚度也发生变化,可能使膜发生收缩,出现孔道或龟裂,因而膜的透性增大,膜内可溶性物质、电解质
5、大量向膜外渗漏,破坏了细胞内外的离子平衡,同时膜上结合酶的活力降低,酶促反应失调.表现出呼吸作用下降,能量供应减少,植物体内积累了有毒物质.Lyons认为植物遭受冷害后出现的种种代谢变化都是次生或伴生的,而冷害的原初反应是发生在生物膜的类脂分子上。当膜脂发生降解时,就会发生组织受害死亡,因此,Lyons将膜脂降解作为冷害不可逆的生理指标.膜脂相变转换温度与膜脂脂肪酸的不饱和程度密切相关.膜脂中所含的脂肪酸饱和度大,膜脂相变温度相应升高;反之,则降低.因此,围绕着不饱和脂肪酸与植物低温的耐性之间否存在因
6、果关系曾作了大量的研究。主要的结果有:（1）冷敏感植物与抗冷植物相比,饱脂肪酸含量要高;(2)在冷驯化过程中,植物细胞不饱和脂肪酸含量升高;（3）与以上实验结相反,认为植物的抗冷性与不饱和脂肪酸含量无关。近年来,应用生物技术,使植物耐冷性与膜脂脂肪酸饱和度的关系的研究取得了突破性的进展[2]。下面简单介绍两个重要研究成果。第一是蓝细菌desA基因与其抗冷性关系的研究结果.Los等阴发现蓝细菌的desA在环境温度由36℃下降到2℃时,该基因的表达在lh内就增加10倍,返回36℃后的30分钟内,其表达又恢
7、复到原来水平[3]。另外就是三烯脂肪酸（18:3和16:3）在植物抗冷性中作用的研究。来源于一系列三烯脂肪酸合成有缺陷的拟南芥突变体（fad）对低温的反应.fad7突变体由于三烯脂肪酸含量的下降,变得对冷更为敏感,将能够对afd7突变起到互补作用的叶绿体,3脂肪酸去饱和酶的基因导入烟草,转化株的18:3和16:3含量升高而相应18:3和16:3含量下降,转化株的抗冷力得到了提高.膜脂降解与植物抗冷力关系的证据主要来源于对磷脂酶D（PLD）的研究。PLD是催化膜脂分解的主要酶之一冷胁迫增加了由PLD介导
8、的膜磷脂的分解,Zhou等将编码PLD和反义PLD的基因分别转入烟草,转反义PLD转化株抗冷力获得提高,而转PLD转化株抗冷力下降[4]。综上所述,不饱和脂肪酸特别是某些膜脂中的不饱和脂肪酸分子种(PG分子种)对植物抗冷性的形成无疑具有重要的作用,而且通过对脂肪酸的去饱和作或抑制膜脂的降解进行遗传操作已证明可以改变植物的冷敏感性.因此,膜脂脂肪酸的去饱作用是调节植物抗冷性的一个重要机制。这将为最终改良植物,增强植物抗冷性提供了研究方向。细胞抗氧化能力与植
