Rola genów indukowanych przez niską temperaturę w mrozoodporności zbóż — przegląd literatury

Magdalena Gut

m.gut@ihar.edu.pl
Zakład Roślin Zbożowych, Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin, Oddział w Krakowie (Poland)

Abstrakt

Mechanizmy adaptacyjne pozwalające zbożom ozimym przeżyć niskie temperatury są zaprogramowane genetycznie i kontrolowane przez liczne geny indukowane i regulowane przez niską temperaturę. W niniejszym przeglądzie opisano ostatnie osiągnięcia dotyczące funkcji genów indukowanych przez niską temperaturę i ich roli w mrozoodporności. Zaprezentowane tutaj wyniki pozwolą zrozumieć mechanizmy wykształcone przez rośliny w toku ewolucji, pomagające przeżyć mróz. W dodatku odkrycia te mają potencjalny aspekt praktyczny w selekcji i hodowli odmian zbóż ozimych odpornych na niekorzystne warunki zimowania.


Słowa kluczowe:

geny indukowane niską temperaturą, mrozoodporność, zboża

Borovskii G. B., Stupnikova I. W. Peszkova A. A., Dorofeev N. W. Wojnikov W. K. 1999. Termostabilnyje bielki prorostkov i uzlov kushchenija rastienij ozimoj pshenicy. Fiz. Rast. 46, 5: 777 — 783.
Google Scholar

Close T.J. 1996. Dehydrins: emergence of a biochemical role of a family of plant dehydration proteins. Physiol. Plant. 97: 795 — 803.
Google Scholar

Close T. J., Meyer N. C., Radik J. 1995. Nucleotide sequence of a gene encoding a 58.5 kDa barley dehydrin that lacks a serine tract. Plant Physiol. 107: 289 — 290.
Google Scholar

Crespi M. D., Zabaleta E. J., Pontis H. G., Salerno G. L. 1991. Sucrose synthase expression during cold acclimation in wheat. Plant Physiol. 96: 887 — 891.
Google Scholar

Danyluk J., Houde M., Rassart É., Sarhan F. 1994. Differential expression of a gene encoding an acidic dehydrin in chilling sensitive and freezing tolerant Gramineae species. FEBS Lett. 344: 20 — 24.
Google Scholar

Danyluk J., Carpentier É., Sarhan F. 1996. Identification and characterization of a low temperature regulated gene encoding and actin-binding protein from wheat. FEBS Lett. 389: 324 — 327.
Google Scholar

Fowler D.B., Chauvin L. P., Limin A. E., Sarhan F. 1996. The regulatory role of the vernalization in the expression of low-temperature induced genes in wheat and rye. Theor. Appl. Genet. 93: 554 — 559.
Google Scholar

Galiba G., Tuberosa R., Kocsy G., Sutka J. 1993. Involvement of chromosomes 5A and 5D in cold-induced abscisic acid accumulation and frost tolerance of wheat calli. Plant Breed. 110: 237 — 242.
Google Scholar

Galiba G., Quarrie S.A., Sutka J., Morgounov A., Snape, J.W. 1995. RFLP mapping of the vernalization (Vrn1) and frost resistance (Fr1) genes on chromosome 5A of wheat. Theor. Appl. Genet. 90(7/8) :1174 — 1179.
Google Scholar

Galiba G., Kerepesi I., Snape J.W., Sutka J. 1997. Location of a gene regulating cold-induced carbohydrate production on chromosome 5A of wheat. Theor. App. Genet. 95, 1/2: 265 — 270.
Google Scholar

Gilmour S. J., Zarka D. G., Stockinger E. J., Salazar M. P., Houghton J. M., Thomashow M. F. 1998. Low temperature regulation of the Arabidopsis CBF family of AP2 transcriptional activators as an early step in cold induced COR gene expression. Plant J. 16:433 — 442.
Google Scholar

Guy C.L., Niemi K.J., Brambl R. 1985. Altered gene expression during cold acclimation of spinach. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 82: 3673 — 3677.
Google Scholar

Guy C. L., Huber J.L.A., Huber S.C. 1992. Sucrose phosphate synthase and sucrose accumulation at low temperature. Plant Physiol. 100: 502 — 508.
Google Scholar

Hayes P.M., Blake T., Chen T. H. H., Tragoonrung S., Chen S., Pana Liu B. 1993. Quantitative trait loci on barley Hordeum vulgare L. Chromosome 7 associated with components of winter hardiness. Genome, 36: 66 — 71.
Google Scholar

Houde M., Danyluk J., Laliberte J.F., Rassart E., Dhindsa R.S., Sarhan F. 1992 a. Cloning, characterization and expressionos c DNA encoding a 50 kilodalton protein specifically induced by cold acclimation in wheat. Plant Physiol. 99: 1381 — 1387.
Google Scholar

Houde M., Dhindsa R.S., Sarhan F. 1992 b. A molecular marker to select for freezing tolerancein Graminae Mol. Gen. Genet. 234: 43 — 48.
Google Scholar

Houde M., Daniel C. Lachapelle M., Allard F., Laliberte S., Sarhan F. 1995. Immunolocalization of freezing-tolerance-associated proteins in cytoplasm and nucleoplasm of wheat crown tissues. Plant J. 8:583 — 593.
Google Scholar

Huner N. P. A., Öquist G., Hurry V. M., Krol M., Falk S., Griffith M. 1993. Photosynthesis, photoinhibition and low temperature acclimation in cold tolerant plants. Photosynth. Res., 37: 19 — 39.
Google Scholar

Jaglo-Ottosen K. R.,Gilmour S. J., Zarka D. G., Schabenberger O., Thomashow M. F. 1998. Arabidopsis CBF1 overexpression induces COR genes and enhances freezing tolerance. Science, 280: 104 — 106.
Google Scholar

Limin A. E., Danyluk J., Chauvin L. P., Fowler D. B., Sarhan F. 1997. Chromosome mapping of low-temperature induced family genes and regulation of cold-tolerance expression in wheat. Mol. Genet. 253: 720 — 727.
Google Scholar

Liu Q., Kasuga M., Sakuma Y., Abe H., Miura S. 1998. Two transcription factors DREB1 and DREB2, with an EREBP/AP2 DNA binding domain separate two cellular signal transduction pathways in drought-and low-temperature responsive gene expression, respectively, in Arabidopsis. Plant Cell, 10: 1391 — 1406.
Google Scholar

Ouellet F., Vazquez-Tello A., Sarhan F. 1998. The wheat wcs120 promoter is cold-inducible in both monocotyledonous and dicotyledonous species. FEBS Lett. 423: 324 — 328.
Google Scholar

Pan A., Hayes P. M., Chen F.,Chen T. H. H., Blake T., Wright S., Karsai I., Bedo Z. 1994. Genetic analysis of the components of winterhardiness of barley (Hordeum vulgare L.). Theor. Appl. Genet. 89: 900 — 910.
Google Scholar

Roberts D. W. A. 1990. Identification of loci on chromosome 5A involved in control of cold hardiness, vernalization, leaf length, rosette growth habit and height of hardened plants. Genome, 39: 247 — 259.
Google Scholar

Sarhan F., Ouellet F., Vazquez-Tello A. 1997. The wheat wcs120 gene family. A useful model to understand the molecular genetics of freezing tolerance in cereals. Physiol. Plant.: 439 — 445.
Google Scholar

Snape J. W., Semikhodskii A., Fish L., Sharma R. N.,Quarrie S. A., Galiba G., Sutka J. 1997. Mapping frost tolerance loci in wheat and comparative mapping with other cereals. Acta Agron. Hung. 45: 265 — 270.
Google Scholar

Storlie E. W., Allan R. E., Walker- Simmons M. K. 1998. Effect of the vrn1 –fr1 interval on cold hardiness levels in near-isogenic wheat lines. Crop Sci. 38 (2): 483 — 488.
Google Scholar

Sutka J. 1994. Genetic control of frost tolerance in wheat (Triticum aestivum L.).Euphytica 77: 277 — 282.
Google Scholar

Tanino K., K., McKersie B. D. 1984. Injury within the crown of winter wheat seedlings after freezing and icing stress. Can. J. Bot. 63: 432 — 436.
Google Scholar

Thomashow M. F. 1998. Role of cold-responsive genes in plant freezing tolerance. Plant Physiol. 118: 1 — 7
Google Scholar

Thomashow M. F. 1999. Plant cold acclimation: freezing tolerance genes and regulatory mechanisms. Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 50: 571 — 599.
Google Scholar

Vazquez-Tello A., Ouellet F., Sarhan F. 1998. Low temperature-stimulated phosphorylation regulates the binding of nuclear factors to the promoter of Wcs120 a cold-specific gene in wheat. Mol. Gen. Genet. 257: 157 — 166.
Google Scholar

Welin B.V., Olson A., Nylander M., Palva E. T. 1994. Characterization and differential expression of dhn/lea/rab — like genes during cold acclimation and drought stress in Arabidopsis thaliana. Plant Mol. Biol. 26: 131 — 144.
Google Scholar

Pobierz


Opublikowane
09/28/2001

Cited By / Share

Gut, M. (2001) „Rola genów indukowanych przez niską temperaturę w mrozoodporności zbóż — przegląd literatury”, Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin, (218/219), s. 29–37. doi: 10.37317/biul-2001-0031.

Autorzy

Magdalena Gut 
m.gut@ihar.edu.pl
Zakład Roślin Zbożowych, Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin, Oddział w Krakowie Poland

Statystyki

Abstract views: 0
PDF downloads: 0


Licencja

Prawa autorskie (c) 2025 Magdalena Gut

Creative Commons License

Utwór dostępny jest na licencji Creative Commons Uznanie autorstwa – Na tych samych warunkach 4.0 Miedzynarodowe.

Z chwilą przekazania artykułu, Autorzy udzielają Wydawcy niewyłącznej i nieodpłatnej licencji na korzystanie z artykułu przez czas nieokreślony na terytorium całego świata na następujących polach eksploatacji:

  1. Wytwarzanie i zwielokrotnianie określoną techniką egzemplarzy artykułu, w tym techniką drukarską oraz techniką cyfrową.
  2. Wprowadzanie do obrotu, użyczenie lub najem oryginału albo egzemplarzy artykułu.
  3. Publiczne wykonanie, wystawienie, wyświetlenie, odtworzenie oraz nadawanie i reemitowanie, a także publiczne udostępnianie artykułu w taki sposób, aby każdy mógł mieć do niego dostęp w miejscu i w czasie przez siebie wybranym.
  4. Włączenie artykułu w skład utworu zbiorowego.
  5. Wprowadzanie artykułu w postaci elektronicznej na platformy elektroniczne lub inne wprowadzanie artykułu w postaci elektronicznej do Internetu, lub innej sieci.
  6. Rozpowszechnianie artykułu w postaci elektronicznej w internecie lub innej sieci, w pracy zbiorowej jak również samodzielnie.
  7. Udostępnianie artykułu w wersji elektronicznej w taki sposób, by każdy mógł mieć do niego dostęp w miejscu i czasie przez siebie wybranym, w szczególności za pośrednictwem Internetu.

Autorzy poprzez przesłanie wniosku o publikację:

  1. Wyrażają zgodę na publikację artykułu w czasopiśmie,
  2. Wyrażają zgodę na nadanie publikacji DOI (Digital Object Identifier),
  3. Zobowiązują się do przestrzegania kodeksu etycznego wydawnictwa zgodnego z wytycznymi Komitetu do spraw Etyki Publikacyjnej COPE (ang. Committee on Publication Ethics), (http://ihar.edu.pl/biblioteka_i_wydawnictwa.php),
  4. Wyrażają zgodę na udostępniane artykułu w formie elektronicznej na mocy licencji CC BY-SA 4.0, w otwartym dostępie (open access),
  5. Wyrażają zgodę na wysyłanie metadanych artykułu do komercyjnych i niekomercyjnych baz danych indeksujących czasopisma.