油松PtDof基因家族鉴定与PtDof1基因响应低温胁迫的功能分析

摘要

【目的】鉴定并挖掘PtDof家族基因在低温胁迫中的作用，旨在探究针叶树响应低温胁迫下非CBF依赖的冷信号途径，为油松耐寒分子调控机制的解析和抗逆分子育种提供重要依据。【方法】通过转录组测序挖掘油松低温过程差异表达基因，鉴定PtDof家族基因成员并进行生物信息学、系统进化以及表达模式分析，筛选PtDof家族低温胁迫关键响应基因PtDof1，并对其进行克隆和亚细胞定位。利用农杆菌介导的花序浸染法转化拟南芥，对比分析野生型和过表达PtDof1拟南芥株系在低温处理后表型和抗氧化酶活性方面的差异，进而探究PtDof1在植物响应低温胁迫过程中的功能。【结果】（1）低温处理后，油松针叶丙二醛含量持续降低，过氧化物酶活性、超氧化物歧化酶活性和脯氨酸含量升高，氧化应激反应生理指标变化明显。（2）转录组数据分析筛选到19 869个油松冷胁迫响应的差异表达基因，其中640个基因显著上调表达，446个基因显著下调表达。（3）油松基因组中共筛选鉴定出30个PtDof基因，其在低温响应过程中的表达模式差异显著，其中PtDof1与冷胁迫显著相关。（4）PtDof1过表达提高了转基因拟南芥的抗寒性，植株氧化应激反应显著升高。【结论】油松PtDof1基因能够响应低温胁迫，可能通过增强抗氧化酶活性来提升植株耐寒性。研究结果证明了油松中存在非CBF依赖的冷信号途径，不仅为解析油松PtDof1功能提供了前期理论基础，也为针叶树抗寒种质资源的遗传改良提供了重要基因资源。

关键词

油松 / 低温胁迫 / PtDof1 / 功能鉴定 / 非CBF依赖途径 / 基因表达 / 抗逆育种