本氏烟小热休克蛋白基因表达模式及功能初步分析

发布时间：2020-11-17 00:01

　　 小分子热休克蛋白(Small heat shock protein,SHSPs)是一类重要的抗胁迫蛋白,广泛存在于各种植物体内并具有丰富的功能多样性。本氏烟是植物与逆境互作研究的一种重要模式植物,但有关其SHSPs功能的研究还很少。本实验室的前期研究显示本氏烟SHSPs可能在病毒侵染过程中具有一定的功能,为了进一步探索SHSPs的功能,本研究首先采用生物信息学方法从基因组数据库中鉴定出43个本氏烟SHSPs家族成员,并运用多重序列比对等方法鉴定了本氏烟SHSPs家族基因的基本特征、分类和进化关系。接着利用qRT-PCR技术分析了本氏烟SHSPs基因家族的组织表达模式,结果表明发现大部分SHSPs在叶片中的表达水平要比花器官中高。本氏烟应答多种胁迫的定量分析结果显示大多数本氏烟SHSPs基因受高温胁迫诱导;仅有定位于细胞质-细胞核亚类的SHSPs基因(CI-CV)受干旱胁迫诱导。植物激素ABA和SA处理均可显著改变本氏烟SHSPs家族基因的表达模式,其中ABA主要影响细胞质-细胞核亚类的SHSPs基因表达,而SA则还会影响其它亚类SHSPs基因的表达。同时我们还重点分析了四种植物病毒[水稻条纹病毒(RSV)、烟草脆裂病毒(TRV)、番茄花叶病毒(ToMV)、芜菁花叶病毒(TuMV)]侵染对本氏烟SHSP基因表达模式的影响,结果显示11 个本氏烟 SHSPs 基因(包括 HSP-O1、HSP-02、HSP-06、HSP-07、HSP-18、HSP-20、HSP-22、HSP-25、HSP-31、HSP-34 和 HSP-43)可受上述四种病毒侵染诱导;启动子活性分析进一步表明植物病毒侵染可增强HSP-05、HSP-07和HSP-34启动子的活性。比较发现,受病毒侵染影响的11个SHSPs基因同时也受SA的调控,表明这些SHSPs可能通过参与SA途径影响病毒侵染过程。为了进一步分析SHSPs的活性,我们又在大肠杆菌中表达并纯化了 2个本氏烟SHSPs(HSP-07和HSP-34)蛋白,体外活性分析结果表明这2个SHSPs蛋白均具有良好的分子伴侣活性;为了分析SHSPs在植物体内的功能,我们通过激光共聚焦和免疫胶体金标记技术分析了 HSP-07的亚细胞定位,二者一致性地表明该蛋白定位于细胞质,表明该SHSPs在细胞质中发挥其分子伴侣活性。高温处理过表达HSP-07的转基因种子表明该蛋白可活性的伤害,促进转基因种子萌发和幼苗生长发育。这些研究结果有助于深入理有效减轻高温胁迫对其种子解植物SHSPs在抗逆和生长发育过程中的功能。
【学位单位】：浙江师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：Q943.2
【部分图文】：

?１４７?１５７??ｓｈｓｐ?４Ｈｉ?—■■■■■■■－Ａ／??图１．１?ｓＨＳＰ的典型结构??Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｙｐｉｃａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｓＨＳＰ??注：深灰区域为ＷＤＰＥ结构域；浅灰区域为Ｎ－末端的一段保守序列；黑色区域为ＡＣＤ结??构域；末端折叠部分为一段灵活多变的Ｃ－末端延伸。??Ｎｏｔｅ：Ｔｈｅ?ｄａｒｋ?ｓｈａｄｅｄ?ａｒｅａ?ｍａｒｋｓ?ｔｈｅ?ｓｏｃａｌｌｅｄ?ＷＤＰＦ?ｄｏｍａｉｎ；ｔｈｅ?ｌｉｇｈｔ?ｓｈａｄｅｄ?ａｒｅａ?ｍａｒｋｓ??ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｖｅ?ｒｅｇｉｏｎ?ｉｎ?ｔｈｅ?Ｎ－ｔｅｒｍｉｎａｌ?ｐａｒｔ?ｏｆ?ｓＨｓｐ；?ｔｈｅ?ｂｌａｃｋ?ａｒｅａ?ｄｅｎｏｔｅｓ?ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｖｅ?ａ??－ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎ?ｄｏｍａｉｎ；ｚｉｇｚａｇ，?ｆｌｅｘｉｂｌｅ?Ｃ－ｔｅｒｍｉｎａｌ?ｒｅｇｉｏｎ．??ＳＨＳＰｓ的四级结构是动态变化的，其通过动态变化形成多聚体或二聚体以及??四聚体从而发挥功能（图１．２）?［１６］。ＳＨＳＰｓ形成寡聚体或二聚体与其蛋白发挥功??能息息相关。来源于詹氏甲院球菌的ＭｊＨｓｐｌ６．５以??及来源于小麦（７Ｈ／／ＣＷＷ?的ＴａＨｓｐｌ６．９是最先得到晶体结构的两个小热??休克蛋白。虽然两个物种的亲缘关系比较远，但是其ＳＨＳＰｓ的晶体结构仍显示??出极高的相似性［２２］。两者都是首先形成一个二聚体，然后以二聚体为基础，形成??一个十二聚体。但由于是不同物种的缘由，二者仍存在一些差异。詹氏甲烷球菌??的ＭｊＨｓｐｌ６．５首先形成一个四聚体

會?Ｃｉｒｃａｄｉａｎ?■?ＴＣＡ－ｅｌ？ｍｅｎｔ?￡７１?ＴＯＡＣＯ－ｍｏｔｌｆ?＾?ＡＲＥ?番?ＭＢＳ??图２．２?ｓＨＳＰｓ的顺式作用元件预测??Ｆｉｇ．２．２?Ｃｉｓ－ａｃｔｉｎｇ?ｅｌｅｍｅｎｔ?ｉｎ

３．３．５．２?ＲＳＶ侵染本氏烟后３个ＳＨＳＰｓ启动子活性分析??将含有ＳＨＳＰｓ启动子的农杆菌分别浸润已感染ＲＳＶ的本氏烟植株。于浸润??后４８ｈ采样分析其ＧＵＳ酶活性。如图３．１０和图３．１１所示，在感染ＲＳＶ的植株??中，３个ＳＨＳＰｓ启动子均有明显活性，成功启动了下游ＧＵＳ报告基因的表达。??此外，Ｐ〇５－ＧＵＳ的活性相比对照提高了?３倍左右，Ｐ３４－ＧＵＳ的启动子活性与??Ｐ０５－ＧＵＳ相似，而Ｐ〇７－ＧＵＳ的启动子初始活性较其它两个启动子偏高，因此其增??加的倍数不明显。这个结果与基因表达模式分析结果相一致，同时也表明ＲＳＶ??４５??
【参考文献】

相关期刊论文 前1条

1 秦佳;杨金莹;伊淑莹;赵春梅;李明辉;刘箭;;组成型表达的ClpB基因提高番茄植株的耐冷性[J];植物生理学通讯;2007年01期

本文编号：2886822