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高山离子芥是一种典型的多年生草本植物,属于十字花科,它可以长期生长在随时变化的低温环境中,主要分布于新疆天山。高山离子芥适应低温的能力很强,可能与体内特定基因相关,能及时的应对这种恶劣的环境。目前高山离子芥适应低温环境的机理仍不清楚。研究这种适应低温环境的机理,对农作物适应恶劣环境及提高产量有帮助作用。本实验室前期研究表明,高山离子芥果胶甲基酯酶抑制剂基因Cb4773在冷胁迫下表达上升最明显,可能对高山离子芥适应低温具有重要的功能。本论文克隆高山离子芥基因Cb4773和拟南芥的同源基因At5g62360并过表达拟南芥研究其生物学功能及特征,本文主要研究内容与结果如下:1.通过RACE和Tail-PCR方法,获得Cb4773基因编码序列和启动子区域序列,编码区序列含有591bp,启动子序列含有1320bp。BLAST对比得到编码序列与拟南芥基因At5g62360序列在进化关系中相似度为88%。并分析它们序列和蛋白结构特征,发现它们含有同功能的PMEI结构域,并基因Cb4773含有跨膜结构域。2.基因Cb4773和At5g62360启动子序列连接GUS报告基因,GUS组织染色得到它们分别定位在根中、叶片、果荚、花丝和柱头上。通过Cb4773和At5g62360编码区链接YFP基因的载体构建,通过共聚焦得知亚细胞定位于细胞膜。3.过表达Cb4773和At5g62360基因后,获得的转基因植株在非生物胁迫下处理,发现转基因植物抗冻性和耐盐性提高。冷驯化后转基因植株的脯氨酸和总糖的含量增加。过表达基因Cb4773和At5g62360及Atpme41突变体都抑制了PME活性。PME活性的抑制造成转基因Cb4773和At5g62360植物早熟,及油菜素内酯缺失突变体det2表型恢复,比如根的生长,茎的分枝等。我们实验得出的这些结论,在植物以后应对非生物胁迫中起到重要的研究意义。实验中通过RT-PCR结果得出这两个基因的表达受到低温的诱导,LT50的测定得出过表达后植株半致死温度低于野生型,具有更强的抗冻性。此外,过表达这些基因出现的表型在以后的作物提前成熟及培育新品种有极大帮助。