月季HSF转录因子的功能验证

发布时间：2020-09-10 13:36

　　 月季(Rosa cvs),隶属蔷薇科(Rosaceae)、蔷薇属(Rosa),属于半常绿低矮灌木,四季开花,花色艳丽,姿态万千,深受广大人民的喜爱,在园林绿化中扮演着重要的角色,是极其重要的观赏植物,也是四大鲜切花之一。温度高于35℃时,月季叶片会出现萎奄、卷曲焦枯等现象,严重影响了月季成花质量,降低了观赏性。热激转录因子(Heat Shock Transcription Factor,HSF)是近年来发现的重要的一类转录因子,在植物细胞中广泛分布,在热激下能够激活耐热基因的表达,在植物的耐热性调控中起着至关重要的作用。因此,研究月季热激转录因子家族对研究提高月季耐热性极为关键。本研究从‘月月粉'基因组中鉴定出月季HSF家族成员,分析了家族成员的染色体定位、基因结构、保守结构域,以及系统进化关系等,通过表达谱分析了高温胁迫下月季叶片中HSF基因的表达量的情况,并研究了 2个HSF基因的功能。主要研究成果如下:1、从'月月粉’基因组中共鉴定到18个HSF家族基因成员,命名为RcHsf1-RcHsf18,通过与拟南芥AtHsf成员构建系统进化树,将18个RcHsf成员分为A类、B类和C类,其中A类家族成员最多,有11个,其次为B类,有6个,C类家族成员只有一个。月季RcHsf家族成员分布在月季1-7号染色体上,其中2号染色体上分布的RcHsf成员最多,有4个成员。2、对月季RcHsf家族成员进行结构域分析,18个家族成员均含有高度保守的DBD结构域和HR-A/B区域;11个HSF基因有NLS区,其中包括9个A类HSF基因、1个B类HSF和1个C类HSF;只有部分A类HSF成员具有AHA结构域。3、通过表达谱分析了高温胁迫下月季叶片中Unigene基因的表达量情况。在11个具有差异表达的个Unigene基因中,其中10个Unigene基因在高温胁迫下表达量显著上调,1个Unigene基因表达量显著下调。在上调的10个Unigene基因中,属于A类HSF的有5个,属于B类HSF的有5个;而下调的Unigene基因属于A类HSF。其中,A类Unigene基因中的contig113972在高温胁迫下的表达量上调幅度最大;B类Unigene基因中的contig12075在高温胁迫下的表达量上升幅度最为显著。由系统进化树可以得出,contig113972对应的是RcHsf16,属于HsfA2亚族,contig12075对应的是RcHsf1,属于HsfB2亚族,故挑出这两个Unigene基因进行功能验证,并命名为RcHsf1和RcHsf16。4、从月季中分离出RcHsf1和RcHsf16的cDNA序列,RcHsf1的cDNA长为890bp,包含289个氨基酸,等电点为8.71,分子量为32119.07KDa,位于1号染色体上;RcHlsf16的cDNA长为1098bp,包含375个氨基酸,等电点为4.88,分子量为37887.21KDa,位于7号染色体上;从氨基酸序列同源比对中发现,RcHsf1和拟南芥、葡萄、番茄中HsfB2基因的序列相似度极高,RcHsf16和拟南芥、葡萄、番茄中HsfA2基因的序列相似度极高。5、构建RcHsf1和RcHsf16基因的表达载体,将月季RcHsf16基因转入拟南芥中,将月季RcHsf1和RcHsf16基因转入'萨曼莎'月季体细胞胚中,初步分析两个基因的功能。结果表明,对比WT拟南芥,超量表达RcHsf16转基因拟南芥苗期在高温胁迫下表现出了更好地耐热性。高温胁迫下,超量表达RcHsf16转基因株系的SOD活性比野生株系SOD活性均高,相对电导率较野生株系明显降低,脯氨酸含量的积累多于野生株系,可溶性蛋白含量的增幅大于野生株系。说明过量表达RcHsf16转基因拟南芥在一定程度上提高了转基因植株的耐热性。现已初步确认月季RcHsf1和RcHsf16基因已成功转入'萨曼莎'月季体细胞中,并获得抗性芽,其基因的功有待进一步验证。
【学位单位】：中南林业科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S685.12
【部分图文】：

图２．５月季的ＨＲ－Ａ／Ｂ区氨基酸序?

因的氨基酸序列与拟南芥中的２１个Ｊｒｉ＊／氨基酸序列做系统进化分析，并构建系逡逑统进化树。根据已知的拟南芥家族成员的生物学功能对月季进行分类逡逑及初步的功能预测。系统进化树（图２．６）表明，１８个月季蛋白和２１个拟逡逑南芥方蛋白清楚的分成了邋Ａ、Ｂ和Ｃ三类，功能相似的蛋白亲缘关系较近，逡逑聚集在同一亚类。其中１１个月季基因属于Ａ类，分别为及逡逑ＲｃＨｓｆ６、ＲｃＨｓｆ８、ＲｃＨｓｆ９、ＲｃＨｓｆｌ邋０、ＲｃＨｓｆｌ邋２、ＲｃＨｓｆｌ邋３、ＲｃＨｓｆｌ邋４、ＲｃＨｓｆｌ邋６、ＲｃＨｓｆｌＳ，逡逑分别细致的被划分到Ａ１－Ａ９这９个亚类，Ａ１亚类有Ａ２亚类逡逑的有及Ａ３亚类的有处份／５，邋Ａ４亚类的有及ｃ／ｆｃ／５、Ａ５亚类的逡逑有及ｃ历／９，邋Ａ６亚类的有；？ｃ份月、Ａ８亚类的有也份／／（？，Ａ９亚类的有逡逑ＲｃＨｓｆｉ。Ｂ邋季邋Ｂ邋类邋ＲｃＨｓｆ邋成黾有邋６邋个，分锁是邋ＲｃＨｓｆｌ、ＲｃＨｓｆ４、ＲｃＨｓｆ７、ＲｃＨｓｆｌ邋１、逡逑ＲｃＨｓｆｌ５、ＲｃＨｓｆｌ７

逦月季ＨＳＦ转录因子的功能验证逡逑显示（图２．８）：月季表达谱中有１１个Ｕｎｉｇｅｎｅ基因在高温胁迫中表现出显著表逡逑达差异。根据图２．７中系统进化树的结论来看，Ｕｎｉｇｅｎｅ与月季全基因组比逡逑对，部分基因能找到同源性，属于Ａ类／／ＳＦ的有６个，分别为ｃｏｎｔｉｇ２４５７２４、逡逑ｃｏｎｔｉｇｌｌ３９７２、ｃｏｎｔｉｇ３０３５６、ｃｏｎｔｉｇ３２８１２７、ｃｏｎｔｉｇｌ００８８、ｃｏｎｔｉｇｌ００９０；属于邋Ｂ邋类逡逑ＨＳＦ邋的有邋３邋个，分别为邋ｃｏｎｔｉｇ２４３６２５、ｃｏｎｔｉｇｌ２０７５、ｃｏｎｔｉｇｌ邋０５４２４。其中，ｃｏｎｔｉｇｌ邋００８８、逡逑ｃｏｎｔｉｇｌ００９０邋与逦同源，ｃｏｎｔｉｇｌ２０７５邋与逦同源，ｃｏｎｔｉｇ８５４１６，邋ｃｏｎｔｉｇｌ０５４２４逡逑与逦同源，ｃｏｎｔｉｇ３０３５６、ｃｏｎｔｉｇ３２８１２７邋与逦同源，ｃｏｎｔｉｇｌｌ３９７２邋与逡逑及ｃｉ＊／Ｍ邋同源，ｃｏｎｔｉｇ２４５７２４邋与逦（５邋同源，ｃｏｎｔｉｇ２４３６２５邋与及ｃ开ｙ／／邋同源，逡逑ｃｏｎｔｉｇ６０７４４与同源

【参考文献】

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本文编号：2815888