本氏烟小热休克蛋白基因表达模式及功能初步分析

摘要

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-01、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，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，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有效减轻高温胁迫对其种子活性的伤害，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解植物SHSPs在抗逆和生长发育过程中的功能。

目录

摘要

第1章文献综述

1．1热休克蛋白研究概况

1．2小热休克蛋白研究进展

1．2．1小热休克蛋白的种类

1．2．2小热休克蛋白的结构特征

1．2．3小热休克蛋白的生物学功能

1．2．4小热休克蛋白基因的表达调控

1．3本研究的目的和意义

第2章本氏烟中SHSPs基因家族的鉴定

2．1引言

2．2材料与方法

2．2．1方法

2．3结果与分析

2．3．1 SHSPs家族基因的鉴定及其基本信息

2．3．2 SHSPs家族基因的结构特征分析

2．3．3启动子序列分析

2．3．4氨基酸序列分析

2．3．5系统进化分析

2．4小结与讨论

第3章本氏烟SHSPs基因的表达模式及启动子活性分析

3．1引言

3．2材料与方法

3．2．1材料

3．2．2方法

3．3结果与分析

3．3．1本氏烟SHSPs基因的组织特异性表达分析

3．3．2非生物胁迫下本氏烟SHSPs基因的表达模式分析

3．3．3激素处理下本氏烟SHSPs基因的表达模式分析

3．3．4植物病毒侵染胁迫下本氏烟SHSPs基因的表达模式分析

3．3．5本氏烟SHSPs启动子活性分析

3．4小结与讨论

3．4．1本氏烟SHSPs的组织特异性表达分析

3．4．2非生物胁迫下本氏烟SHSPs的表达模式分析

3．4．3病毒胁迫下本氏烟SHSPs的表达模式分析

3．4．4本氏烟SHSPs启动子活性分析

4．1引言

4．2材料与方法

4．2．1材料

4．2．2方法

4．3结果与分析

4．3．1本氏烟HSP-07与HSP-34原核表达及蛋白纯化

4．3．2 Western blot检测表达蛋白

4．3．3本氏烟HSP07与HSP34的体外分子伴侣活性分析

4．3．5过表达HSP-07本氏烟植株的阳性鉴定

4．3．6转基因植株种子萌发率的测定

4．3．7转基因植株根长的测定

4．4小结与讨论

第5章总结与展望

5．1总结

5．2展望

参考文献

附录

致谢

攻读学位期间取得的研究成果

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