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低温影响植物生长并使农作物产量大量降低,因此研究植物低温响应基因功能和反应机理具有理论意义和经济效益。目前对于具有很强抗低温能力遗传背景的植物研究的很少。高山离子芥(Chorispora bungeana Fisch.C.A.Mey)是一种典型的多年生草本高山冰缘植物,能在温度频繁波动和冷冻环境下生存,是研究植物低温响应基因的理想材料。本研究以高山离子芥为材料,以-4℃时转录水平上调表达的CbF2H基因为研究对象,研究探讨CbF2H基因与高山离子芥抗低温胁迫的关系。由于CbF2H基因为功能未知基因,本课题同时研究了其拟南芥同源基因AtF2H对拟南芥抗低温能力的影响。主要研究结果如下:1.低温和盐胁迫处理下,CbF2H基因在转录水平上上调表达。4℃胁迫下,其最高上调4.07倍;-4℃胁迫下,其最高上调6.82倍;NaCl胁迫下,其最高上调3.06倍。说明CbF2H基因可能参与高山离子芥抗低温和盐胁迫调节途径。2.制备了 CbF2H基因的原核表达蛋白及其抗体。通过Western-blot技术,确定CbF2H蛋白在胁迫处理早期降解。3.构建CbF2H-GFP融合蛋白的真核表达载体,通过烟草(N.benthamiana)瞬时转染和侵染拟南芥筛选稳定遗传突变体等方法,研究CbF2H亚细胞定位。实验结果显示CbF2H蛋白初步定位于细胞膜和细胞核上。4.研究了 AtF2H基因的组织定位。结果表明AtF2H基因在拟南芥生长的不同阶段、不同组织中均有表达。AtF2H蛋白可能为组成型表达蛋白,并且在维管束组织和根部分生组织中表达量较高。5.分析了拟南芥野生型(WT)和拟南芥AtF2H基因T-DNA插入突变纯合体(f2h-1)的表型差异。和野生型对比,插入突变体植株表现出莲座叶数少、早抽薹、早开花、早结果和结果率低的特点,结果显示AtF2H基因的缺失可能导致拟南芥提前进入生殖生长阶段。6.低温胁迫处理野生型和插入突变体植株后,相较野生型,插入突变体的存活率较低。确定了低温胁迫条件下AtF2H基因的缺失更容易导致拟南芥死亡。7.低温胁迫处理后,测定野生型和插入突变体植株多项生理指标,相较野生型,插入突变体植株电导率升高速度快,并且脯氨酸含量低。揭示了低温胁迫条件下AtF2H基因的缺失导致拟南芥抗冻能力降低。综上所述,CbF2H基因参与高山离子芥抗低温和盐胁迫途径；同时AtF2H基因在拟南芥的生长过程中和抗低温能力方面具有重要作用。本课题首次对未知功能基因CbF2H和AtF2H进行了研究,探讨了两基因在抗低温胁迫方面的功能,为进一步研究该基因抗冻分子机制和高山离子芥的抗冻基因提供了理论依据。