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高山离子芥Chorispora bungeana是一种典型的高山冰缘植物,具有很强的抗冻性,是研究植物适应冷冻环境分子机制的理想材料。我们从高山离子芥中克隆得到一种新的冷调节基因,命名为CbCOR15。使用半定量PCR技术对CbCOR15在不同组织中和不同胁迫下的表达模式进行了研究。CbCOR15切除推测的叶绿体跨膜导肽序列得到CbCOR15m,通过农杆菌介导的叶盘法将CbCOR15,CbCOR15m转入烟草中,分析转基因烟草的抗逆性。结果如下:1.使用RACE技术扩增得到完整的高山离子芥冷调节基因CbCOR15,将cDNA序列提交到NCBI数据库（序列接受号为EF208112）。CbCOR15基因全长612bp,包含一个423 bp的开放阅读框（ORF）,编码140个氨基酸的蛋白,起始密码子前面有83 bp的5’非翻译区,编码区后面有106 bp包含poly（A）的3’非翻译区。软件计算高山离子芥CbCor15蛋白的等电点为5.20,推测其分子量为14.9kDa。CbCor15蛋白与已知的ApCOR15a、AtCOR15a、AtCOR15b、BN115、CBCOR15等蛋白高度同源。说明CbCOR15属于COR15基因家族。在植株受到环境低温胁迫时,该基因家族的基因通常在与植物生长相关的组织中表达。2.序列分析显示,CbCor15蛋白富含亲水性氨基酸,具有很高的亲水性,特别是C-terminal 2/3的区域中几乎都是亲水域。α螺旋和无规则卷曲结构交错构成了二级结构的主要部分。软件分析推测在CbCor15蛋白的N-terminal存在叶绿体跨膜导肽。说明CbCor15蛋白很可能是切除导肽序列进入叶绿体后形成成熟的蛋白CbCor15m,保护细胞膜与叶绿体膜系统的完整性,提高植株的抗逆能力。3.研究CbCOR15基因在不同组织和不同胁迫处理中的表达情况,发现2℃冷胁迫1 d的植株,只能在叶片中检测到CbCOR15基因的表达,在根中检测不到表达。说明CbCOR15是一个组织特异性表达的基因,与其定位于叶绿体的推测相吻合;CbCOR15基因在冷冻低温（4℃,0℃,-4℃）处理下诱导表达,到第7天仍保持在较高水平。而且处理温度越低,表达越迅速,-4℃时的表达量最快达到顶峰。说明CbCOR15是一种冷诱导的功能基因,长期保护植株免受低温伤害,对植株抵御冷冻低温起重要作用。另外,CbCOR15基因还可以被ABA,PEG诱导表达,但不能被H2O2诱导表达。说明CbCOR15参与多种胁迫的调节途径（如冷冻胁迫,脱水胁迫）,但不参与清除活性氧的调节途径。4.通过农杆菌介导的叶盘法将CbCOR15和CbCOR15m导入烟草叶片中。使用分子生物学方法分析不同转基因植株中外源基因在RNA水平和蛋白水平的表达量。结果显示不同植株中外源插入基因的RNA水平和蛋白水平的表达量存在很大差异,但RNA水平和蛋白水平的表达量是相对应的。研究高量表达外源基因的植株和低量表达外源基因的植株抵抗低温的能力,发现低温处理下它们的相对电导率,MDA含量,叶绿素含量和相对含水量等抗逆性的理指标没有显著差异。说明植株抵抗低温的能力与CbCOR15的积累不直接相关。推测单个COR基因表达量的积累只能有限的影响植株的抗逆性,植物抗寒性的提高是一个复杂的过程,由一系列的基因联合参与作用。5.研究转基因烟草的抗寒性,发现CbCOR15转基因植株表现出较对照植株和CbCOR15m转基因植株更少的相对电导率和MDA含量,更多的叶绿素含量和相对含水量。结果显示在冷胁迫下CbCOR15转基因植株的抗寒性明显高于对照植株,而CbCOR15m转基因植株的抗寒性较之对照植株没有提高。说明切除了叶绿体导肽的CbCOR15m不能和CbCOR15一样,通过保护质膜稳定性,防止水分流失和细胞结晶化,增强植物的抗寒性。在抗冻性的实验中,对照植株的EL50仅为-2.1℃,而CbCOR15转基因植株的EL50可达到-4℃。说明CbCOR15能够提高转基因植株的抗冻性。我们认为CbCOR15基因在转基因烟草获得抗寒/冻性中发挥重要作用。综上所诉,高山离子芥CbCOR15基因参与多种抗逆机制的调节,可以被低温,ABA,PEG诱导表达。CbCOR15在逆境胁迫下切除叶绿体导肽定位于叶绿体,保护质膜稳定性,防止水分流失和细胞结晶化,提高转基因烟草植株的抗寒/抗冻能力。该基因的研究为提高植物的抗冻性提供了新的基因资源和分子工具,具有广泛的应用前景。