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文檔簡介
1、菠菜(Spinacia oleraceaL.)是我國重要的綠葉蔬菜之一,耐寒性強,但不耐高溫,溫度高于25℃時,植株出現(xiàn)長勢弱、產量低、品質差、硝酸鹽積累等問題。熱激轉錄因子(Heart shock transcription factors,Hsfs)是熱激反應的主要調節(jié)因子,參與調控熱激損傷下的保護蛋白—熱激蛋白(Heat shock proteins,Hsps)的表達。因此,研究熱激轉錄因子基因家族對研究菠菜熱脅迫響應機制至關重要
2、。以菠菜轉錄組和基因組的測序數(shù)據(jù)為基礎,本研究分析并鑒定了菠菜Hsf家族的特性和功能,為全面分析菠菜熱脅迫的響應機制奠定基礎,為菠菜耐熱分子育種的發(fā)展提供理論依據(jù)。
本研究完成了菠菜全基因組熱激轉錄因子基因家族的鑒定,并克隆了全部SoHsfs的CDS全長;根據(jù)其結構域的特征,將SoHsfs家族分為A、B、C三類;構建菠菜、擬南芥(Arab idopsis thal iana)和與菠菜同屬莧科藜亞科的甜菜(Betavulgari
3、s)Hsfs系統(tǒng)發(fā)育樹,預測分析了SoHsfs亞家族成員和功能;利用qRT-PCR方法分析了該家族耐熱候選基因SoHsfA1高溫脅迫下的表達模式;為了進一步驗證SoHsfA1基因的功能,將So Hsf1基因重組表達與大腸桿菌BL21和酵母INVScl菌株中,通過高溫、鹽、滲透脅迫處理鑒定重組SoHsfA1菌的抗逆性來分析SoHsfA1基因的抗逆功能。同時,本研究構建了菠菜耐熱相關的F2分離群體,并對其耐熱性的分離進行了統(tǒng)計和鑒定,為菠菜
4、耐熱分子標記開發(fā)和高密度基因連鎖圖譜的構建等工作做準備。
本研究的研究結果如下:
1.本研究共從菠菜的基因組中鑒定到16個非冗余的Hsfs家族基因成員。SoHsfs結構域分析,DBD結構域高度保守,NES結構域在部分成員中缺失,AHA結構域只存在于部分SoHsfA類成員中。
2.通過與擬南芥Hsfs構建系統(tǒng)進化樹,將16個菠菜Hsfs分為4個亞組,其中有8個與擬南芥A類Hsfs在同一亞組,6個與擬南芥B類H
5、sfs在同一亞組,1個與擬南芥C類Hsfs在同一亞組。
3.結合與擬南芥、甜菜Hsfs的系統(tǒng)進化分析和菠菜各SoHsfs成員的功能預測等生物信息學分析,得到了與擬南芥HsfA1高度相似的兩個菠菜So Hsf1基因,SoHs f5和SoHs f16。
4.實時熒光定量PCR分析結果顯示,SoHs f5和So Hsf16基因均不同程度的受高溫脅迫誘導,并可能在高溫響應過程中起重要調控作用。
5.對重組大腸桿菌B
6、L21(pET28a-SoHsfA1)和重組酵母INVScl(pYES2-SoHsfA1)進行抗逆性分析發(fā)現(xiàn),重組SoHsfA1基因的重組大腸桿菌和重組酵母在高溫、NaCl、滲透脅迫處理下的抗逆性都明顯強于非重組SoHsfA1基因的對照組,由此表明菠菜基因SoHs f5和So Hsf16都具有表達抵抗高溫脅迫、鹽脅迫、滲透脅迫的能力,且So Hsf16基因對抵抗三種脅迫的能力都強于基因SoHsf5。
6.構建了菠菜耐熱性相關的
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