拟南芥膜定位蛋白AtCP2调控抗冻性的功能分析

doi:10.13304/j.nykjdb.2019.0021

中国农业科技导报 ›› 2019, Vol. 21 ›› Issue (9): 58-68.DOI: 10.13304/j.nykjdb.2019.0021

拟南芥膜定位蛋白AtCP2调控抗冻性的功能分析

齐欣1§,丁庆倩1§,苏晨1,2§,徐伟亚1,牟永莹1,葛林豪1,徐兆师 1,陈隽1,潘映红1*,马有志1*,陈明1*

1.中国农业科学院作物科学研究所, 农作物基因资源与基因改良国家重大科学工程, 农业农村部麦类生物学与遗传育种重点实验室, 北京 100081; 2.西北农林科技大学农学院, 陕西杨凌 712100

出版日期:2019-09-15 发布日期:2019-09-10
通讯作者: *通信作者：陈明，研究员，博士生导师，主要从事植物抗逆基因克隆、分子机制分子及转基因育种研究。E-mail: chenming02@caas.cn; 马有志，研究员，博士生导师，主要从事植物抗逆基因工程研究。E-mail: mayouzhi@caas.cn；潘映红，研究员，主要从事蛋白质与蛋白质组学研究。E-mail: panyinghong@caas.cn
作者简介:§齐欣、丁庆倩与苏晨为本文共同第一作者。齐欣，硕士研究生，主要从事植物分子生物学与基因工程研究。E-mail:997701750@qq.com；丁庆倩，硕士研究生，主要从事植物分子生物学与基因工程相关研究。E-mail:905890270@qq.com；苏晨，博士研究生，主要从事植物分子生物学与基因工程相关研究。E-mail:suchen1213@163.com。
基金资助:
国家转基因生物新品种项目培育重大项目（2016ZX08002005）；中国农业科学科技创自工程项目资助。

Functional Analysis of Arabidopsis Membrane Locating Protein AtCP2 in Regulation of Cold Stress Resistance

QI Xin1§, DING Qingqian1§, SU Chen1,2§, XU Weiya1, MU Yongying1, GE Linhao1, XU Zhaoshi1, CHEN Jun1, PAN Yinghong1*, MA Youzhi1*, CHEN Ming1*

1.National Key Facility for Crop Gene Resources and Genetic Improvement; Key Laboratory of Wheat Biology and Genetics and Breeding, Ministry of Agricultu re and Rural Affairs; Institute of Crop Science, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081; 2.College of Agriculture, Northwest Agriculture and Forestry Science and Technology, Shaanxi Yangling 712100, China

Online:2019-09-15 Published:2019-09-10

摘要/Abstract

摘要： COR家族成员在调控植物响应低温胁迫过程中发挥重要作用。从拟南芥中克隆一个新的低温胁迫响应基因AtCP2，其属于COR基因家族中的COR413亚家族，编码区612 bp，编码203个氨基酸，分子量22.75 kDa，等电点9.44。亚细胞定位和基因表达模式分析结果表明：AtCP2定位在叶绿体膜上，对ABA、PEG、NaCl和低温四种非生物胁迫均有响应。基因功能分析结果显示：功能缺失性突变体cp2冷处理后存活率明显高于野生型拟南芥（WT），相对电导率和MAD均低于WT，证明AtCP2基因负向调控植物抗冻性。蛋白质组及qRT-PCR分析结果证明AtCP2通过负向调控4个ABA及低温胁迫相关基因（包括ABA2、KIN1、COR47和COR15B）的表达影响植物抗冻性。总之， AtCP2基因的功能分析结果对了解COR413基因家族的功能提供了参考。

关键词: 拟南芥, AtCP2基因, 低温胁迫, 蛋白质组, 下游基因

Abstract: Members of COR family play important roles in regulating plant response to low temperature stress. In this study, a new cold stress response gene AtCP2 was cloned from Arabidopsis thaliana. AtCP2 belonged to COR413 subfamily of COR gene family. The coding region of AtCP2 gene was 612 bp and encoded 203 amino acids with a molecular weight of 22.75 kDa and an isoelectric point of 9.44. Subcellular localization and gene expression pattern analysis showed that AtCP2 was located on chloroplast membrane and respond to abiotic stresses such as ABA, PEG, NaCl and cold. The results of gene function analysis showed that the survival rate of cp2 mutant after cold treatment was significantly higher than that of wild-type (WT) Arabidopsis, and the relative conductivity and MAD were lower than that of WT, which indicated that AtCP2 gene negatively regulated plant cold stress resistance. The results of proteomic and qRT-PCR analysis showed that AtCP2 affected plant cold stress resistance by negatively regulating the expression of four ABA and cold stress-related genes (including ABA2, KIN1, COR47 and COR15B). In conclusion, the above analysis of AtCP2 gene provided basis for understanding the function of COR413 gene family.

齐欣1§,丁庆倩1§,苏晨1,2§,徐伟亚1,牟永莹1,葛林豪1,徐兆师 1,陈隽1,潘映红1*,马有志1*,陈明1*. 拟南芥膜定位蛋白AtCP2调控抗冻性的功能分析[J]. 中国农业科技导报, 2019, 21(9): 58-68.

QI Xin1§, DING Qingqian1§, SU Chen1,2§, XU Weiya1, MU Yongying1, GE Linhao1, XU Zhaoshi1, CHEN Jun1, PAN Yinghong1*, MA Youzhi1*, CHEN Ming1*. Functional Analysis of Arabidopsis Membrane Locating Protein AtCP2 in Regulation of Cold Stress Resistance[J]. Journal of Agricultural Science and Technology, 2019, 21(9): 58-68.

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拟南芥膜定位蛋白AtCP2调控抗冻性的功能分析

Functional Analysis of Arabidopsis Membrane Locating Protein AtCP2 in Regulation of Cold Stress Resistance

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