玉米低温应答基因ASR1克隆、功能验证 及ABA诱导表达研究

Maize is the first major food crops in China and the acreage reached 5.3 million mu in the 2013.Maize suffered a low temperature in growing season，which will cause a series of physiological and metabolic reactions，thereby affecting the yield and quality built.ASR gene is a class of genes from plants found，which play an important physiological function in the stress response.The study of ASR1 at low temperatures has not been reported.Whe ther the low temperature stress maize ASR1 gene expression and ABA signaling pathway reaction exists in the process is not clear.In this study，maize low temperature stress response genes ASR1 was clonied.Gene expression characteristics analysis and gene function validation were studied between ASR1 gene expression and ABA.The study aims to raise maize on the cold resistance of the basis for agricultural production，but provice technical methods for other gramineous crops chilling.

玉米是中国第一大粮食作物，2013年种植面积达到5.3亿亩。玉米生长期遭遇低温，会引起植株体内发生一系列生理代谢反应，进而影响其产量和品质的建成。ASR基因是近年来从植物中发现的一类基因，在植物生长发育、胁迫应答中发挥重要生理功能。尽管不同植物中已有部分ASR被克隆，但玉米低温下ASR1的研究，国内外尚未见报道。低温胁迫下玉米ASR1基因的表达与ABA信号传导是否存在通路反应，尚不清楚。本研究对玉米低温胁迫响应基因ASR1进行克隆及基因表达特性分析，并对基因功能进行验证研究，从外源ABA诱导ASR1基因表达出发，探明ASR1基因表达与ABA之间信号传导关系。旨在为农业生产上提高玉米抗低温能力奠定基础，也为其它禾本科作物的抗冷研究提供技术方法。

低温是限制作物分布及其生长最重要的环境因素。玉米是中国第一大粮食作物，生长期遭遇低温，会引起植株体内发生一系列生理代谢反应，进而影响其产量和品质的建成。ASR 基因是近年来从植物中发现的一类基因，该基因的表达受干旱、冷害、盐碱、脱落酸等胁迫诱导。.本课题基于经指纹图谱技术分析筛选到的低温上调表达ASR1基因，为了保证工作的连续性和深入性，克隆得到玉米ZmASR1基因的全长序列，对获得的基因全长序列进行生物信息学分析；进一步分析ZmASR基因在不同组织器官中的表达特性；对 ZmASR1基因的功能进行鉴定分析；分析ABA诱导下ZmASR1基因表达特性。结果表明，ZmASR1基因表达受外源ABA的调控，在玉米中属于依赖ABA型；ABA处理对ZmASR1和ZmASR3表达量有上调作用，对ZmASR5无显著影响；ZmASR1过表达株系低温表现出，金玉5玉米的耐冷性得到提高；三个玉米基因ZmASR1、ZmASR3、ZmASR5不同组织中表达量不同，相对根和茎，三个基因都在叶中表现出较高的表达量，而在茎中呈现出相对较低状态；ZmASR1表达量显著性高于其它基因，表达量水平ZmASR1＞ZmASR5＞ZmASR3。总体来说，玉米幼苗叶、根中表达量水平高于茎。ABA诱导下，ZmASR1和ZmASR3两个基因在根、茎、叶组中表达均显著上调， ZmASR1在根部先开始表达，ZmASR3在叶片先开始表达。.研究结果明确了低温下玉米ASR1的表达是否依赖ABA的传导，可为玉米低温应答基因表达信号传导途径提供生理生化和分子生物学方面的理论依据。探讨这一问题，可打破孤立研究基因特性和功能的局面，对丰富玉米逆境生理和分子生物学理论有一定学术价值。