菠菜熱激轉錄因子Hsf家族全基因組分析及SoHsfA1基因功能分析.pdf

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