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木薯(Manihot esculenta Crantz)是大戟科木薯属植物,是重要的经济植物,主要分布于热带和亚热带地区。木薯耐高温耐贫瘠,但对低温十分敏感,研究木薯抗寒机理对于提高木薯抗寒性、扩大种植面积具有非常重要的意义。铁蛋白被认为具有抗逆和提高植物铁含量的作用,通过提高铁蛋白含量可能会提高木薯的抗寒性,甚至提高木薯体内铁含量。本文以华南8号木薯二倍体(2-SC8)和四倍体(4-SC8)植株为材料,利用RNA-seq技术研究低温胁迫下转录组变化,筛选到木薯铁蛋白基因(MeFer),研究了MeFer的结构及铁蛋白亚细胞定位,通过转基因技术获得超表达MeFer紫薯植株,并研究了该基因在抗冷中的功能,主要研究结果如下:1.本论文通过RNA-seq高通量测序技术研究了华南8号木薯和其同源四倍体华南8号木薯在低温胁迫下的全基因组转录谱,发现多个生物学过程参与木薯对低温胁迫的响应,包括渗透调节物质代谢、活性氧清除、膜脂结构改变、激素代谢与信号转导途径以及转录因子参与的基因表达调控等,并筛选出多个可能参与木薯抗冷性的基因。2.首次从木薯中克隆了MeFer,该基因受低温胁迫诱导,其编码蛋白具有Ferritin基因家族保守结构域,可能参与木薯对低温和其它多种非生物胁迫的响应。3.优化了甘薯、木薯再生体系。在SBM培养基中添加0.6 mg/L的6-BA可有效缩短紫薯品种Ayamurasaki(阿雅,Aya)再生周期,4个半月获得转基因苗,再生率达到90%。通过对木薯品种TMS60444(C3)再生体系优化,得出添加8 mg/L picloram的体细胞胚诱导培养基(CIM)是最佳体细胞胚诱导培养基,添加10 mg/L picloram的培养基是最佳脆性胚性愈伤组织培养基(GD)。4.获得22个超表达MeFer的Aya转基因株系,部分株系在冷胁迫下表现出一定的抗冷性增强,表现为冷胁迫下过氧化氢升高程度和质膜过氧化程度明显降低,抗氧化酶活性变化不大,这可能是铁蛋白诱导其他抗氧化途径增强植物的抗冷性。