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苹果(Malus×domestica)作为世界四大水果之一,广泛受到人们的喜爱。西北黄土高原是我国苹果的主产区以及最佳产区,但该地区年降水量较少且季节分布不均匀,加上极端低温天气、土壤有机质含量低及各种病害,对苹果的品质和产量造成了极大的威胁。因此,从苹果中鉴定响应不同逆境胁迫的基因并对其进行功能研究,对于培育优良抗性品种可以提供基因资源及理论依据。本文从‘金冠’(Malus×domestica Borkh.cv.Golden Delicious)中克隆了MdCSP3(COLD SHOCK DOMAIN PROTEIN3)基因,通过转基因手段获得了MdCSP3基因的过表达株系,并鉴定了MdCSP3基因在不同胁迫下的功能。主要结果如下: 1.本研究克隆了苹果MdCSP3基因,其编码159个氨基酸。蛋白序列分析表明,MsCSP3编码一个RNA结合蛋白,具有1个RNA结合域(RNA binding motif)。MdCSP3基因在苹果根、茎、叶、花、果实中均有表达,并且在根中的表达量最高。在低温、高温、ABA胁迫处理下,MdCSP3基因的表达量随着处理时间的增加逐渐升高;在干旱及NaCl胁迫处理下,MdCSP3基因的表达量随着处理时间的延长逐渐降低,以上结果表明MdCSP3基因可以响应多种逆境胁迫。 2.MdCSP3过表达转基因株系表现为对干旱敏感。干旱胁迫下,MdCSP3过表达转基因株系失水更快,且MdCSP3过表达转基因株系中MdDREB2A、MdNAC1,ABA合成转导途径中的关键基因MdNCED3及MdSnRK2.4的表达量明显低于非转基因植物GL-3。因此,MdCSP3可能通过负调控ABA含量、干旱正调控因子如MdDREB2A、MdNAC1来负调控苹果的抗旱性。 3.MdCSP3过表达转基因株系相比于GL-3更耐低温。低温胁迫下,MdCSP3过表达转基因株系中CBF非依赖途径中正调控低温胁迫的基因MdWARK6的表达量显著高于GL-3,负调控低温胁迫的基因MdSOC1、MdJMT以及MdESM1的表达量显著低于GL-3,表明MdCSP3通过调控CBF非依赖途径中的低温胁迫相关基因调控苹果耐寒。 4.缺素试验中发现,MdCSP3过表达转基因株系对氮饥饿更为敏感。低氮条件下,MdCSP3过表达转基因苹果株系中硝酸还原酶NR的表达量显著低于GL-3,因此MdCSP3可能通过负调控NR降低苹果植株对氮素的吸收能力。 对MdCSP3过表达转基因株系及GL-3接种苹果斑点落叶病后,发现过表达转基因株系对苹果斑点落叶病更为敏感,表明MdCSP3负调控苹果斑点落叶病抗性。