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香蕉(Musa spp.)是世界上最重要的热带、亚热带水果与粮食作物,我国的香蕉生产经常遭受低温冷害的威胁。冷害是指0℃以上低温(通常指0-15℃)对冷敏性植物造成的损伤。植物的细胞壁是抵御外界胁迫的第一道防线,许多研究表明富羟脯氨酸糖蛋白(Hydroxyproline-rich glycoproteins,HRGPs)作为植物细胞壁的一种结构蛋白,在植物抗冷害机制中发挥着重要作用。HRGPs重要成员阿拉伯聚半乳糖蛋白(Arabinoglactan-proteins,AGPs)与植物冷害关系的研究却非常少见。本实验分别以冷敏感的‘巴西蕉’(Musa spp.AAA cv.Baxijiao)和耐冷的‘东莞大蕉’(Musa spp.ABB cv.Dongguandajiao)为供试材料,运用数字基因表达谱(Digital gene expression,DGE)技术和qPCR技术研究香蕉AGP基因对低温胁迫在转录水平上的响应。此外,还利用9种识别AGP的单克隆抗体,采用免疫荧光技术研究了自然低温胁迫下‘巴西蕉’、‘东莞大蕉’抗原的分布及差异表达;并测定了低温胁迫下不同冷敏感程度香蕉相对电导率、相对含水量、叶片伤害率方等生理指标的变化。分别从分子、细胞和生理水平探讨了AGPs在不同冷敏感程度香蕉叶片中的差异变化,试图揭示AGPs与植物冷害的关系,从而丰富植物抗冷机理,为香蕉抗冷育种工作提供参考。获得主要研究结果如下:1.生理水平:人工低温胁迫下‘巴西蕉’叶片相对电导率、叶片伤害率高于‘东莞大蕉’的;‘东莞大蕉’叶片相对含水量高于‘巴西蕉’的。2.转录水平:(1)DGE结果表明:人工低温胁迫下,与AGP相关的差异表达基因共21个,其中高表达冷响应AGP基因共8个。随着温度由25℃降低到10℃,8个相关AGP基因的RPKM值均表现上升趋势。(2)qPCR结果表明,自然寒潮胁迫下,‘东莞大蕉’中的8个AGPs基因除MaFLA2-2外,均随着温度的回升表现出回落趋势,而‘巴西蕉’中基因除MaFLA6外均表现出相反的趋势。人工低温胁迫下,‘东莞大蕉’中MaFLA2-1、MaFLA2-2、MaFLA8和MaFLA20等4个基因随着温度的降低而升高,其中MaFLA2-2在‘巴西蕉’中表现出相反的变化趋势。3.蛋白水平:(1)不同抗体在两种香蕉叶片中所识别的抗原位置及含量变化趋势不同。随着温度的降低,抗体JIM8、JIM15、JIM14、PN16.4B、LM14所识别的AGPs在‘巴西蕉’和‘东莞大蕉’叶片中含量变化趋势一致。抗体CCRC-M32、JIM16在两种香蕉叶片中所识别的AGPs含量变化趋势相反。在最低温度7℃下,抗体CCRC-M32、JIM16、PN16.4B、LM2所识别的AGPs在‘巴西蕉’叶片中的含量高于‘东莞大蕉’的。(2)16℃低温诱导rG25500抗原的表达,随着温度的继续降低,‘巴西蕉’叶片中该抗体所识别的AGPs含量有所下降。