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目前，許多研究結(jié)果已經(jīng)比較詳細(xì)地闡述了溫度脅迫對植物生長發(fā)育的影響，但其研究主要集中在植物根、莖、葉等組織，對發(fā)育階段時(shí)間比較短且非常復(fù)雜的植物生殖器官的研究非常少。雖然如此，但科學(xué)家很早就注意到，植物有性生殖對低溫冷脅迫高度敏感，zui終導(dǎo)致農(nóng)作物產(chǎn)量大幅降低。在植物有性生殖階段，溫度脅迫可以導(dǎo)致生殖器官結(jié)構(gòu)和功能的異常，以及受精失敗等嚴(yán)重后果。目前認(rèn)為，在植物整個(gè)生命周期中，其雄性生殖器官發(fā)育對低溫冷脅迫zui為敏感。
zui近，中科院西雙版納熱帶植物園分子生物學(xué)研究組余迪求研究員指導(dǎo)的博士研究生鄒長松以模式植物擬南芥花粉為研究材料，通過基因功能分析手段證實(shí)了植物成熟花粉粒對低溫冷脅迫敏感，是由于花粉粒特異表達(dá)的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子WRKY34抑制低溫誘導(dǎo)的CBF1, CBF2和CBF3等基因表達(dá)所致。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表于期刊Journal of Experimental Botany。
植物WRKY基因家族是植物*的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子超級家族，在調(diào)控植物抵抗生物和非生物逆境脅迫反應(yīng)及其信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑方面發(fā)揮非常重要的生物學(xué)功能。鄒長松等的研究發(fā)現(xiàn)，擬南芥轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子WRKY34基因在植物成熟花粉細(xì)胞中特異表達(dá)，同時(shí)受低溫冷脅迫強(qiáng)烈誘導(dǎo)表達(dá)。遺傳分析證明，WRKY34基因T-DNA插入突變體（wrky34-1和wrky34-1）的成熟花粉粒對低溫冷脅迫的敏感性比野生型顯著降低，其花粉活力在低溫冷脅迫后顯著高于野生型。通過比較分析低溫冷脅迫對植物成熟花粉粒的活力、花粉萌發(fā)、花粉管伸長以及zui終對植株種子產(chǎn)量等方面的影響，也進(jìn)一步證實(shí)wrky34成熟花粉的花粉活力顯著地高于野生型；而且，WRKY34高表達(dá)轉(zhuǎn)基因植株的成熟花粉粒即使在沒有冷處理的條件下也表現(xiàn)出不育。這說明WRKY34作為一個(gè)負(fù)轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子，參與了成熟花粉粒對低溫冷脅迫的響應(yīng)。在野生型植株的成熟花粉粒中，受低溫強(qiáng)烈誘導(dǎo)的CBF1, CBF2和CBF3基因不能被冷誘導(dǎo)，而在wrky34中CBF系列基因及其下游靶基因能夠被強(qiáng)烈的誘導(dǎo)，這表明WRKY34可能在成熟花粉粒中負(fù)調(diào)控CBF系列基因的表達(dá)，從而參與成熟花粉粒對低溫冷脅迫的響應(yīng)。
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