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低温是影响植物生长发育的重要逆境因子之一,对植物抗冷/冻性的研究是植物逆境胁迫研究的热点之一。低温胁迫会引起植物细胞中Ca2+浓度短暂的迅速升高,起始植物对低温胁迫的钙信号系统。在钙信号系统中,钙传感蛋白是细胞内最先感知Ca2+变化的钙离子结合蛋白,对低温胁迫下钙信号的传递与转导非常重要。钙调神经磷酸酶B亚基类似蛋白(Calcineurin B-like proteins, CBLs)家族是植物细胞中一类独特的钙传感蛋白。CBL蛋白通过与CBL相互作用蛋白激酶(CBL-interacting protein kinases, CIPKs)结合,将钙信号向下游传递。大量研究表明,CBL-CIPK复合体介导了植物对多种外界刺激的信息传递,参与调控植物细胞对逆境胁迫的应答。然而,对于CBL-CIPK复合体参与植物低温胁迫应答的研究还较少。本论文以模式植物拟南芥为研究对象,利用分子生物学和生理学研究手段,对4℃冷胁迫下CBL1钙传感蛋白和CIPK7蛋白激酶进行了调查和研究,为植物细胞如何特异地感知并传递低温信号的研究提供了理论依据,取得了以下研究结果：1.克隆得到拟南芥CIPK7和CBL1基因,并且发现它们的表达与冷胁迫相关。应用荧光定量PCR分析了4℃冷胁迫下,拟南芥CIPK7和CBL1基因的表达,发现3周龄拟南芥叶片中CIPK7和CBL1基因的表达都受冷胁迫诱导。2.通过体外及半体内实验阐明CIPK7和CBL1蛋白之间的相互作用。GSTpull-down实验结果显示,CIPK7与CBL1蛋白存在体外相互作用；通过亲合纯化的方法,用体外表达的GST-CBL1蛋白从拟南芥叶片蛋白提取物中可以亲合纯化得到CIPK7蛋白,说明CIPK7与CBL1存在半体内相互作用。CIPK7和CBL1蛋白之间的体外及半体内相互作用,暗示CIPK7与CBL1蛋白可能存在体内的相互作用。3.通过对cbl1突变体与野生型植株的比较研究,揭示了CBL1参与拟南芥对冷胁迫应答的信号通路。在冷胁迫处理下,cbl1突变体与野生型植株虽然不存在存活率的差异,但是电解质渗漏率和脯氨酸含量的测定结果显示,与野生型植株相比,cbl1突变体对冷胁迫更加敏感。进一步地,通过实时监测冷胁迫下cbl1突变体与野生型植株冷胁迫响应基因的表达模式,发现cbl1突变体冷胁迫响应基因的表达模式发生改变,说明CBL1基因的功能缺失导致冷胁迫响应信号通路发生改变,CBL1参与拟南芥对冷胁迫应答的信号通路。4.利用荧光定量PCR和Western blot免疫印迹分析,揭示CBL1基因的功能缺失对CIPK7受冷胁迫诱导表达具有一定作用。本论文应用荧光定量PCR和Western blot免疫印迹方法,比较了在cbl1突变体和野生型植株中,冷胁迫对CIPK7基因以及蛋白表达的诱导。荧光定量PCR的实验数据显示,与野生型植株相比,在cbl1突变体中,CIPK7基因受冷胁迫诱导表达有所延迟,诱导表达的幅度减弱；Western blot免疫印迹分析的结果与荧光定量PCR的结果相吻合,验证了CBL1基因的功能缺失对CIPK7受冷胁迫的诱导表达有影响。以上研究结果表明,在拟南芥中,CIPK7的表达受冷胁迫诱导,CIPK7蛋白与CBL1蛋白存在相互作用。CBL1的表达也受冷胁迫诱导,并且CBL1参与介导了拟南芥对冷胁迫应答的信号通路。我们通过对CIPK7在野生型植株与cbl1突变体中受冷诱导表达模式的比较,认为CIPK7可能通过与CBL1的相互作用,在拟南芥对冷胁迫的应答中发挥一定作用。本研究为进一步阐明低温胁迫下CBL和CIPK蛋白复合体在信号转导方面的功能奠定了理论基础,为揭示植物响应低温逆境的冷适应机制提供了科学依据。