鷹嘴豆熱激轉(zhuǎn)錄因子CarHSFB2的序列與功能分析.pdf

1、隨著全球環(huán)境的惡化，植株對生長環(huán)境的不適應(yīng)早已成為影響植株生長和產(chǎn)量的一個(gè)重要原因。作為世界第三大豆類作物的鷹嘴豆，它具有生育周期短，抗逆性強(qiáng)，基因組小等優(yōu)勢，在抗逆關(guān)鍵性基因和解析植物生長發(fā)育及耐逆分子機(jī)理等方面也具有巨大的挖掘潛力。但是，目前它在分子生物學(xué)方面的研究依然較少。熱激蛋白作為分子伴侶，行使著使其他蛋白穩(wěn)定、降解、組裝、重新折疊和胞內(nèi)運(yùn)輸?shù)鹊墓δ?，對受損蛋白的修復(fù)和細(xì)胞的存活起著重要的作用，而調(diào)控?zé)峒まD(zhuǎn)錄蛋白表達(dá)的熱激轉(zhuǎn)錄

2、因子HSF是植物轉(zhuǎn)錄因子家族中較大的一類。HSF在轉(zhuǎn)錄水平上對逆境反應(yīng)的調(diào)控是一種經(jīng)濟(jì)而靈活的調(diào)節(jié)機(jī)制，同時(shí)由于HSF處于信號傳導(dǎo)的下游，對生物和非生物逆境都有很強(qiáng)的反應(yīng)。目前國內(nèi)外關(guān)于熱激轉(zhuǎn)錄因子的研究主要集中在擬南芥、水稻、番茄等少數(shù)模式作物上，而關(guān)于鷹嘴豆中的HSF基因的克隆與功能分析報(bào)道尚少，課題組前期根據(jù)鷹嘴豆干旱cDNA文庫中得到含有5'端的熱激轉(zhuǎn)錄因子的EST，通過3'RACE技術(shù)克隆得到一個(gè)熱激轉(zhuǎn)錄因子，將其命名為Car

3、HSFB2。通過亞細(xì)胞定位實(shí)驗(yàn)證實(shí)了CarHSFB2定位于細(xì)胞核中，Southernblot實(shí)驗(yàn)表明CarHSFB2在鷹嘴豆基因組中是一個(gè)單拷貝或寡拷貝的基因。同時(shí)，CarHSFB2基因在鷹嘴豆葉片的衰老過程和種子萌發(fā)以及發(fā)育過程都有明顯的上調(diào)表達(dá);在熱激脅迫、氧化脅迫、鹽脅迫、干旱脅迫的誘導(dǎo)上調(diào)表達(dá);在IAA處理?xiàng)l件下，CarHSFB2呈現(xiàn)上調(diào)表達(dá)的趨勢，而在受到GA3和6-BA處理的鷹嘴豆中呈現(xiàn)下調(diào)的趨勢。本研究是在課題組前期的研究

4、成果的基礎(chǔ)上對鷹嘴豆熱激轉(zhuǎn)錄因子CarHSFB2進(jìn)行重新分離并測序，進(jìn)一步作了生物信息學(xué)分析，最后通過轉(zhuǎn)基因擬南芥分析驗(yàn)證CarHSFB2的功能，并研究了轉(zhuǎn)基因擬南芥中與抗旱、耐熱相關(guān)基因表達(dá)的關(guān)系。本研究的主要結(jié)果如下:
　　 CarHSFB2基因的開放閱讀框(ORF)由804 bp組成，編碼一個(gè)長度為267 aa的蛋白質(zhì)，含有一個(gè)長度為87 bp的內(nèi)含子。其理論上的等電點(diǎn)為8.39，分子量為30076.1Da。生物信息學(xué)分析

5、CarHSFB2蛋白不存在信號肽，以親水性為主，不存在跨膜結(jié)構(gòu)域，可能定位于細(xì)胞核。系統(tǒng)進(jìn)化樹分析表明CarHSFB2屬于HSF家族的B類。多重序列比對發(fā)現(xiàn)CarHSFB2與其他植物B類HSF序列具有高度保守功能區(qū)域和內(nèi)含子插入位點(diǎn)。
　　 對T3代轉(zhuǎn)基因擬南芥的耐熱性、抗旱能力和耐鹽性進(jìn)行了功能分析鑒定，結(jié)果顯示CarHSFB2基因的表達(dá)增強(qiáng)了擬南芥植株的耐熱性和抗旱能力，沒有顯著增強(qiáng)擬南芥的耐鹽性。熒光定量PCR實(shí)驗(yàn)表明，對