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红树林是生长于热带、亚热带河口海湾潮间带的木本植物群落，具有提供生物栖息地、维护湿地生态系统平衡、防风固沙及净化海洋环境等功能。低温是影响红树植物生长、发育和繁殖的主要环境因子之一。但目前有关红树植物对低温胁迫的响应与适应机制方面的研究还很少，特别是从分子生物学水平开展的研究鲜有报道。本文为了揭示红树植物对低温胁迫的响应和适应机制，系统比较了低温胁迫下秋茄、桐花树和白骨壤这三种红树植物的生理生化特征变化;并从秋茄、桐花树、白骨壤和木榄这四种红树植物中克隆到多种“冷驯化关键基因—CBF转录因子基因”，利用荧光定量PCR技术研究了压力胁迫下这些CBF基因表达水平的变化，分析了CBF基因表达水平与红树植物抗寒能力的关系。本文的研究结果不仅有将助于阐明不同红树植物抗寒能力存在差异的原因，还将为红树植物抗寒基因工程改良技术提供重要的理论依据。本文的主要研究内容和结果如下:
1.系统比较了低温胁迫下三种常见红树植物（桐花树、白骨壤和秋茄）的形态学特征变化、存活率、氧化伤害指标（MDA、ROS水平）及抗氧化系统（抗氧化酶与抗氧化剂）的变化情况。并利用主成份分析方法法(PCA)分析了各生理生化指标与植物抗寒能力之间的关系。研究结果表明不同红树植物抗寒能力存在明显差异。研究的三种红树植物的抗寒能力排序为:秋茄＞桐花树＞白骨壤。秋茄具有较强的抗寒能力与其有效的活性氧清除机制关系密切。正常条件秋茄叶片中较高的POD酶活性及低温诱导下显著增加的类胡萝卜素含量、抗坏血酸含量及抗坏血酸氧化酶活性可能在秋茄活性氧的清除过程中起着重要作用。
2.从红树植物桐花树、白骨壤、木榄和秋茄中克隆到编码同一CBF/DREB1转录因子的四种高度同源基因(AcCBF1、AmCBF1、KcCBF1和BgCBF1)。进化树分析结果表明该基因编码蛋白属于AP2/ERFBP超基因家族中DREB亚家族的A1组。多序列分析结果表明该蛋白序列具有一个保守的AP2结构域和两个CBF特征序列。基因表达分析结果显示，常温条件下，桐花树叶片中的AcCBF1基因、秋茄叶片中的KcCBF1基因和木榄叶片中的BgCBF1都有较高量的表达，而常温下白骨壤叶片中的AmCBF1基因表达量非常低。此外，低温胁迫下，桐花树的AcCBF1基因可以快速并强烈被诱导，KcCBF1和BgCBF1显示出快速但比较微量的上调表达，而白骨壤中的AmCBF1基因在低温胁迫下没有明显的上调表达。这些结果表明红树植物中CBF1基因的背景表达水平差异和低温胁迫下该基因的诱导表达增加量可能与红树植物对低温胁迫耐受能力密切相关。
3.利用Normfinder和geNorm这两个软件对桐花树的5个管家基因18SrRNA、Actin、 GAPDH、EF1A和rpl2在不同组织中的表达稳定性以及它们在低温、高盐和干旱胁迫条件下的表达稳定性进行了分析。结果显示若只选则一个基因作为内参，可以选择GAPDH基因;若希望得到更加准确的结果建议选择多个基因共同作为内参进行分析。
4.利用同源克隆和RACE技术从白骨壤幼苗中克隆到除CBF1外的另外两种CBF/DREB1基因的cDNA全长，分别命名为AmCBF2和3。这两个基因编码蛋白同样具有1个AP2结构域和两个CBF特征序列，属于DREB亚基因家族的A1组。基因表达分析结果显示AmCBF2在正常条件下的叶中表达水平较高，而AmCBF3基因在叶片中的常温表达量很低。AmCBF2对多种压力都有响应，尤其是低温、干旱和重金属胁迫下表达量很高，而AmCBF3基因对这些压力胁迫没有明显的响应。我们的结果表明AmCBF2基因可能参与了白骨壤冷胁迫、干旱胁迫和重金属胁迫的交叉响应信号传导途径。
5.从秋茄幼苗中克隆到与AmCBF3序列高度相似的CBF/DREB1基因的cDNA全长，命名为KcCBF3。基因表达分析结果显示KcCBF3在根中表达量非常高，在茎中表达量也很低。KcCBF3能被低温快速强烈诱导，还能被重金属Pb、高盐和外源ABA添加所诱导，但在PEG胁迫下表达水平显著下降。研究结果表明KcCBF3可能参与了秋茄冷胁迫、高盐胁迫和重金属胁迫的交叉响应信号传导。