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1、植物学通报2002,19(2):239~246ChineseBulletinofBotany专题介绍¹植物的冷调节蛋白º康国章王正询孙谷畴(中国科学院华南植物研究所广州510650)摘要冷害是世界范围内普遍存在的问题。冷驯化是通过低温诱导植物形成抗冷力的过程。冷调节蛋白是植物在冷驯化下产生的特异性蛋白质,与植物的抗冷力密切相关。随着分子生物技术的发展,成为近年来抗冷生理研究的热点之一。本文介绍了植物冷调节蛋白的分布、结构、性质、功能及诱导调控等方面的最新研究进展,并展望了将来的研究方向。关键词冷害,冷调节蛋白,生理与分子生物学Cold_regulat
2、edProteinsinPlantsKANGGuo_ZhangWANGZheng_XunSUNGu_Chou(SouthChinaInstituteofBotany,TheChineseAcademyofSciences,Guangzhou510650)AbstractColdstressonplantsisacommonproblemintheworld.Coldacclimationcaninduceandincreaseplants.cold_resistanceabilityinitiatedbysomespecialproteinscall
3、edcold_regulatedproteins(CORPs)thatappearinthisprocess.ThispapergivesareviewofrecentprogressesofCORPsontheirdistributions,compositions,physiologicalproperties,functionsandinductioncon-trols,andforecastsfutureresearchdirections.KeywordsColdstress,CORPs,Physiologicalandmolecularm
4、echanism温度是植物生长发育所必需的环境因子,影响植物生长发育的所有过程。冷害是限制作物产量和植物分布的一个主要因素。冷害引起粮食作物大幅度减产是世界范围内普遍存在的问题。据估计,每年全世界仅用于减轻霜冻的危害就需要花费1亿多美元(Pearce,1999)。因此,各国政府与科研机构都一直非常重视和鼓励从事植物冷害机理的研究,期待从中找出提高植物抗冷性的方法。冷驯化是与提高植物抗冷性有关的生物化学及生理学过程,主要包括寒驯化(喜温植物在中度低温10~12e下暴露数天后就能适应更低但非冰冻温度环境;coolacclimation)和冻驯化(在零上几
5、度处理植物,以提高它们耐受零下温度的能力;freezingacclimation)两种类型。在冷驯化过程中,出现众多生理、生化和分子生物学上的变化,包括蛋白质、糖、渗透调节物质(甜菜碱和脯氨酸等)的增加,膜结构与组成的改变和一些新酶的出现等等(Guy,1990)。1970年,Weiser发现,冷驯化能调节植物基因的表达,从而合成新的蛋白质。随后,在大多数植物的抗冷性诱导过程中,均¹本项目获1999年广州市教委重点资助。º通讯联系人。Authorforcorrespondence.现工作单位:广州大学生物系,510405作者简介:康国章,男,中国科学院
6、华南植物研究所植物学专业博士生,研究方向为植物逆境生理;王正询,男,教授,主要从事植物遗传与逆境生理方面的研究工作,现在广州大学工作。收稿日期:2001-03-02接受日期:2001-11-06责任编辑:刘晖240植物学通报19卷发现了此类蛋白质的存在(Hajelaetal,1990)。人们在分析这些蛋白质的理化性质时,发现它们与植物的抗冷性密切相关,因此,把这些蛋白质叫做冷驯化蛋白(coldacclimationproteins,CAIPs)或冷调节蛋白(coldregulatedproteins,CORPs)。除了冷驯化外,研究还发现,ABA和热
7、激、盐胁迫、缺水、污染、机械创伤等逆境胁迫(Hajelaetal,1990;Hincha,1994;KellerandStefen,1995;Mantylaetal,1995;ZhangandJenning,1995;Didierjeanetal,1996)均能诱导CORPs的产生。随着生物技术的迅速发展,CORPs的结构、组成序列、性质、功能及编码的基因序列、基因表达调控等方面,逐渐为人们所了解和认识,它们在植物抗冷中的作用日益引起人们的重视,成为现今植物抗冷研究中的热点之一。现将近年来有关CORPs的研究进展作一介绍。1CORPs的分布CORPs
8、在植物中的分布具有普遍性。现已在小麦、大麦、玉米、菠菜、番茄、油菜、香蕉、油梨、苜蓿、沙冬青等研究过的绝大多
