植物热激蛋白功能及表达调控的研究进展

热激蛋白(heat shock proteins,HSPs)在生物体中广泛存在,作为分子伴侣(molecular chaperone)参与蛋白质的折叠、转运、降解以及蛋白复合体的组装等。热激蛋白的种类及其功能具有多样性,并且在细胞内定位于胞质和核以及质体(plastid)、线粒体和内质网等多种细胞器。热激蛋白在植物响应冷、热、盐和干旱等非生物胁迫中具有重要的作用。同时,其还参与植物应对细菌、真菌和病毒等生物胁迫。此外,热激蛋白在植物体的生长发育过程中也发挥着重要作用。本文对热激蛋白的种类及其在植物生长发育和逆境响应中的功能进行了总结和讨论,以期为相关研究提供参考。

转录组测序分析外源水杨酸诱导茶树热激蛋白基因的响应

水杨酸是诱导植物抗性机制中重要的信号分子,外源喷施水杨酸能够调控多种防御相关蛋白质,提升农作物的抗病能力。开展外源水杨酸诱导茶树抗性机制的研究能够挖掘抗病基因,为茶树抗病育种提供分子基础。本研究采集外源喷施水杨酸0 h、6 h、12 h、24 h、48 h的茶树叶片进行转录组测序与分析,结果表明,外源喷施水杨酸6 h、12 h、24 h、48 h时茶树叶片内差异表达基因数量分别为9 360个、3 399个、596个、115个,外源水杨酸处理后各时间点均发生差异表达的基因共604个。KEGG功能富集结果显示,处理后6 h时富集于植物激素信号转导、植物-病原菌互作、核糖体、剪接体和碳代谢通路上的差异表达基因数量分别为95个、73个、121个、94个、154个。差异表达基因中有12个热激因子基因、40个热激蛋白基因和12个WRKY家族转录因子基因上调表达。处理48 h后,无上调表达的热激因子基因,但仍有28个热激蛋白基因上调表达。病程相关蛋白基因在检测阶段均上调表达。外源水杨酸的诱导作用在处理6 h时最为明显,并且引起了大量热激蛋白的响应。本研究结果为开展外源水杨酸诱导茶树抗病机制和茶树抗病分子育种研究提供了参考。

高温胁迫下火龙果转录组及热激蛋白响应分析

为探究火龙果(Selenicereus spp.)高温胁迫后基因表达变化,研究火龙果高温胁迫响应的关键基因,挖掘耐高温基因资源。本研究通过RNA-seq对25℃及40℃处理24 h的火龙果枝条进行测序,从系统生物学角度对差异表达基因进行分析。结果表明,火龙果在遭遇40℃胁迫24 h后,与25℃胁迫相比,枝条中有2 408个基因的表达发生显著变化,其中基因包括165个转录因子,占基因总量的6.7%;表达量上调2~587倍或者下调2~59倍。热激蛋白(HSP)在胁迫后表达量上调尤为显著,差异表达基因中上调程度最高的10个基因均为HSP,可能具有重要的胁迫耐受作用。通过qPCR对不同胁迫时间样品该10个HSP表达量检测发现,HSP18.2,HSP21,HSP22,HSP23.5,HSP23.6在胁迫5 h后表达量即上调至50倍以上,尤其是HSP21,在胁迫5 h后表达量即上调391倍,在10 h时表达量达到最高水平,上调589倍,响应速度高于其他基因。HSP的快速响应可能和火龙果的高温耐受性有关,HSP21可以作为火龙果高温胁迫的信号基因。

热激同源蛋白Hsc70在病毒侵染过程中的机制研究

作为一类热激蛋白家族HSP70的成员,热激同源蛋白Hsc70常常在细胞内表现为组成型表达并在ATP代谢、蛋白折叠转运、抗原呈递、细胞内吞和线粒体自噬等多个途径中参与维持细胞内环境的稳态。近年来的研究表明,Hsc70还在多种病原侵染特别是病毒感染引发的各种疾病中呈现多重角色,很多病毒病原都可以操控Hsc70完成自身复制。在本文中,我们总结了近年来Hsc70蛋白在病毒侵入、病毒胞内转运和解聚、病毒基因组复制、形态建成和宿主的抗病毒免疫等过程中的功能研究进展,可为深入理解热激蛋白及其同源蛋白家族在病毒侵染中的作用机制提供更多支撑。

松墨天牛热激蛋白MaltHSP40s基因的克隆及表达特性分析

松墨天牛Monochamus alternatus是我国南方林区重要的蛀干害虫,也是我国重大林业外来入侵物种松材线虫Bursaphelenchus xylophilus的主要传播媒介。为探究热激蛋白HSP40在松墨天牛抵御高温胁迫中的功能,基于松墨天牛转录组数据(GenBank登录号:PRJNA548205),通过RT-PCR技术克隆两条松墨天牛HSP40基因,并对其进行生物信息学分析;使用MEGA 7.0软件构建松墨天牛HSP40系统进化树;利用RT-qPCR技术检测16日龄松墨天牛雌雄成虫各组织HSP40基因在不同温度与时间处理条件(35℃、37℃、40℃、42.5℃和45℃;0 h、1 h、2 h和3 h)下和高温42.5℃处理3 h后的组织表达特性。结果表明:克隆获得松墨天牛两条HSP40基因MaltHSP40-1(GenBank登录号:MW690168)和MaltHSP40-2(GenBank登录号:MW690169),其ORF长度分别为1206 bp和1059 bp,分别编码401个和352个氨基酸,分子质量分别约为45.24 kDa和39.25 kDa,等电点分别为6.73和9.07;两条序列中均存在含有保守的HPD基序以及DNA-J结构域;蛋白三维结构中均由N端的4个α螺旋和C端的底物结合域构成。系统进化树显示:MaltHSP40-1和MaltHSP40-2分别与光肩星天牛Anoplophora glabripennis的AglaHSP40-1和AglaHSP40-2遗传距离最近。RT-qPCR结果显示,高温胁迫可诱导松墨天牛HSP40基因的转录表达,雌雄成虫的MaltHSP40-1和MaltHSP40-2分别在35℃和37.5℃的条件下开始表达上调,在40℃或42.5℃时到达峰值,雄虫HSP40的相对表达量和上调倍数均高于雌虫;MaltHSP40-1及MaltHSP40-2在松墨天牛雌雄成虫的各组织中均有表达,42.5℃处理3 h后,MaltHSP40-1及MaltHSP40-2在各组织中的相对表达量均显著上调,精巢和卵巢中相对表达量最高。本研究表明MaltHSP40-1和MaltHSP40-2作为辅助分子伴侣,参与松墨天牛抵御高温胁迫。研究结果有助于深入探究热激蛋白在松墨天牛应对高温胁迫中的作用,也为揭示气候变暖背景下松墨天牛及松材线虫病的流行成灾机理提供理论依据。

春尺蠖热激蛋白AcinHsp70基因的克隆、分子特性与表达分析

【目的】克隆春尺蠖热激蛋白Hsp70基因,分析其理化性质与表达情况,探究该基因在春尺蠖应对外界不利环境中的作用。【方法】基于前期所测转录组数据(春尺蠖幼虫不同低温胁迫),克隆获取Hsp70基因,命名为AcinHsp70(GenBank登录号:OP750249);利用生物信息分析软件对Hsp70基因的理化性质进行分析;采用qPCR技术检测AcinHsp70基因在不同温度(-10、-5、0、5和25℃)胁迫中回温与不回温及4℃不同时间处理下的表达谱。【结果】春尺蠖AcinHsp70基因完整CDS序列全长1899 bp,编码633个氨基酸,蛋白质预测分子量为69.91 kDa,预测等电点为5.51。在N端均不含信号肽且无跨膜区。磷酸位点检测分别发现丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸磷酸位点24、26和8个;未发现糖基化位点。该蛋白的平均亲水性为-0.507,预测不稳定系数为33.19,故该蛋白属于亲水稳定蛋白,亚细胞定位结果显示,其主要位于细胞质。序列一致性比对与系统进化树分析结果显示,春尺蠖与庆网蛱蝶(Melitaea cinxia)亲缘关系最近,序列一致性达92.91%。基因表达结果显示,不同温度(-10℃除外)胁迫下,AcinHsp70基因表达量均无明显差异,回温后表达量显著上调。AcinHsp70基因表达量总体呈先升后降趋势,在4℃处理1 h后表达量达到最大值。【结论】AcinHsp70基因与春尺蠖应对低温胁迫的响应密切相关,结果有助于揭示该基因在低温胁迫下的分子功能。

叶用莴苣热激蛋白90(LsHsp90)基因的克隆及其在热激下的表达

【目的】克隆叶用莴苣热激蛋白Hsp90基因并探讨其响应热胁迫的相关机制,为揭示叶用莴苣抗热分子机制奠定理论基础。【方法】采用同源克隆和RACE技术相结合,从叶用莴苣叶片总RNA中克隆LsHsp90 cDNA序列。通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析LsHsp90在叶用莴苣耐热品种Z36和热敏品种S106受37℃和42℃热激后叶片的表达差异。【结果】该基因cDNA序列全长2 330 bp,开放阅读框2 097 bp,编码698个氨基酸,推导的蛋白质分子量约79.8 kD。蛋白质结构预测及同源比对分析表明,LsHsp90基因编码蛋白含ATPase位点和Hsp90保守结构域,并与拟南芥(AY081302.1)、紫茎泽兰(EU269070.1)等多种物种的热激蛋白90高度同源;进化树分析表明,LsHsp90与紫茎泽兰Hsp90基因(EU269070.1)聚为一类。qRT-PCR分析表明,37℃热胁迫下,该基因在耐热品种和热敏品种的叶片中均上调表达;42℃高温胁迫下,热敏品种S106中下调表达,而耐热品种Z36上调表达。【结论】成功从叶用莴苣叶片中分离克隆到LsHsp90,该基因具有已知物种Hsp90基因的特征,该基因在热胁迫下有不同的表达特征,预示该基因其可能在抗高温胁迫中起重要作用。

茶树小分子量热激蛋白基因CsHSP17.2的克隆与表达分析

[目的]进一步了解茶树小分子量热激蛋白基因Cs HSP17.2在逆境胁迫条件下的分子生物学功能。[方法]利用RT-PCR技术从茶树‘迎霜’中克隆得到Cs HSP17.2基因,运用生物信息学软件分析其核苷酸和编码蛋白,通过Real-time PCR分析其表达模式。[结果]该基因开放阅读框长度为453 bp,编码150个氨基酸,蛋白质相对分子质量为17.2×103,理论等电点5.56;无信号肽位点,属于非分泌型蛋白;被定位于细胞质中。系统发育树分析表明,茶树Cs HSP17.2与水稻(Gen Bank登录号:P27777)和花生(ABC41131)的进化关系较近,属于小分子量热激蛋白基因家族第Ⅰ亚族。qRT-PCR分析发现,茶树Cs HSP17.2属于组成型基因;高温(38℃)处理1 h能显著提高Cs HSP17.2 mRNA的相对表达量(P<0.05);干旱(100 g·L-1PEG 6000)、高盐(200 mmol·L-1Na Cl)和外源脱落酸(200 mg·L-1ABA)处理条件下,该基因的转录水平均出现不同程度的上调。[结论]克隆得到茶树‘迎霜’小分子量热激蛋白基因Cs HSP17.2,其在花中表达量最高,且响应高温、干旱、高盐和外源脱落酸胁迫。

高温(34℃)条件下家蚕热激蛋白基因BmsHSP27.4的表达变化

热激蛋白(heat shock protein,HSP)在保护细胞免受损伤或降低受损程度等方面发挥重要作用。BmsHSP27.4(GenBank登录号:AK382044)是从家蚕幼虫脂肪体中克隆的一个热激蛋白基因,蛋白质同源性分析发现BmsHSP27.4区别于以往发现的小热激蛋白,单独处于一个分支。以耐高温家蚕品种7532和对高温较敏感的普通家蚕品种皓月为材料,运用半定量RT-PCR和实时荧光定量PCR技术检测高温(34℃)条件下,BmsHSP27.4基因在不同家蚕品种以及同一家蚕品种不同性别5龄幼虫的中肠、丝腺和脂肪体组织中的表达水平。结果显示:高温处理后该基因表达水平在2个家蚕品种雌雄幼虫的3个组织中均呈快速上升的趋势,说明该基因是高温敏感基因;耐高温品种7532雄蚕脂肪体和中肠组织中该基因的表达水平高于雌蚕。该基因的表达可能与家蚕的耐热性有关。

甘蔗小分子量热激蛋白(sHSP)基因克隆及水分胁迫下的表达分析

为甘蔗抗逆胁迫机制研究提供依据,以甘蔗叶片总RNA为模板,通过RT-PCR扩甘蔗小分子量热激蛋白(sHSP)基因的cDNA,采用生物信息学软件分析所克隆基因的编码蛋白特性,并用荧光定量PCR分析该基因的表达情况。结果表明,克隆得到的c DNA片段长度为659 bp,包括1个459 bp的开放阅读框,编码132个氨基酸。同源性分析表明,sHSP基因在14个不同植物中的一致性为69%-96%。甘蔗sHSP具有典型的HSP结构域,并且非常保守。实时荧光定量分析结果表明,随着甘蔗干旱胁迫时间的延长,sHSP基因表达量缓慢下降后明显增加,干旱胁迫加硅处理的甘蔗叶片sHSP基因表达量峰值出现比干旱处理推迟48 h。说明sHSP受到了干旱胁迫的诱导表达,同时硅能提高甘蔗抗旱性。

家蚕热激蛋白Hsp25.4对BmNPV增殖的影响

【目的】探究家蚕热激蛋白(Hsp25.4)基因在家蚕核型多角体病毒(Bombyx mori nuclear polyhedrovirus,Bm NPV)侵染家蚕后的表达变化规律,明确敲低该基因表达后对BmNPV增殖复制的影响,为深入解析BmHsp25.4蛋白在BmNPV侵染家蚕过程中发挥的作用提供参考依据。【方法】以5龄家蚕幼虫为研究对象,经口添食10μL预先制备好的BmNPV-T3株病毒悬液(5×108个/mL),对照组添食等量灭菌水,采用实时荧光定量PCR检测BmHsp25.4基因在BmNPV侵染6 h各组织的表达情况,并选择相对表达量较高的3个组织,分析BmHsp25.4基因时空表达图谱;注射双链RNA(dsRNA)检测BmHsp25.4基因在体内的干涉效果,采用实时荧光定量PCR检测BmHsp25.4基因干涉后对BmNPV增殖复制的影响。【结果】BmNPV侵染家蚕6 h,BmHsp25.4基因在家蚕血液、中肠和脂肪体组织中的相对表达量升高;时空表达谱结果显示,BmHsp25.4基因在3个组织中的表达谱均呈先升高后降低的变化趋势,其中血液和中肠组织的相对表达量均在6h达峰值,而脂肪体则在BmNPV侵染12h时相对表达量达最高;注射dsRNA干涉后,试验组BmHsp25.4基因的相对表达量与对照组相比极显著降低61.81%(P<0.01,下同),说明BmHsp25.4基因的相对表达量被成功干涉;BmHsp25.4基因干涉后,感染24 h ds BmHsp25.4的gp41基因在各时期相对表达量极显著高于对照ds GFP处理,感染48 h二者差异显著(P<0.05)。【结论】BmNPV侵染能引起BmHsp25.4基因的表达,并且敲低BmHsp25.4基因的表达能提高BmNPV早期在虫体内的增殖,推测Hsp25.4蛋白在家蚕的抗病毒免疫中发挥关联功能。

热激蛋白在昆虫生殖中的功能及作用机制

热激蛋白(Hsp)在生殖过程中有着至关重要的作用。近年来,Hsp在昆虫生殖相关功能与机制研究方面取得了重要进展。基于此,本文主要就Hsp在昆虫精子发生和精子保护、卵成熟和卵子保护、生殖应答以及衰老进化机制等方面的研究进展进行了综述,旨在为进一步深入研究Hsp与昆虫生殖的关系提供参考,并为害虫防治和益虫利用提供新思路。

绿豆象热激蛋白超家族基因的鉴定及表达分析

【目的】鉴定绿豆象(Callosobruchus chinensis)热激蛋白(heat shock protein,HSP)超家族基因成员,明确高、低温胁迫后HSP基因在绿豆象中的表达变化,为深入挖掘HSP基因功能提供理论依据。【方法】从Insect Base 2.0下载不同昆虫HSP基因的CDS和蛋白序列,并以此为参考在绿豆象全长转录组测序数据库中进行本地BLASTp和tBLASTn比对搜索,同时结合HMMER和关键词两种方法再次筛选目标序列,最终完成搜索结果的汇总。利用CDD、MEGA、ProtParam等在线分析工具对绿豆象HSP超家族基因进行生物信息学分析。根据绿豆象成虫高、低温转录组测序数据筛选出7个候选CcHsp,采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术比较分析其在绿豆象不同虫态(幼虫、蛹、成虫)及不同温度胁迫下的表达特性。【结果】共鉴定出31个HSP基因,其中包括3个HSP90、8个HSP70、8个HSP60和12个sHSP(small HSP)。理化性质分析显示CcHsp编码的蛋白质包含159—776个氨基酸残基(aa),分子量介于18.4—88.9 kDa,理论等电点为4.95—9.17。亚细胞定位结果显示多数CcHsp定位于细胞质中,少数基因定位于线粒体基质、内质网和细胞核。系统发育分析表明绿豆象热激蛋白不同家族成员与其他昆虫的热激蛋白进化关系较近,显示了其在进化上的保守性。qRT-PCR分析发现,不同虫态在不同温度胁迫后7个候选CcHsp差异表达。CcHsp20.102经高温胁迫后在雌、雄成虫体内的表达量分别上调1000和500倍;CcHsp70-5经高温胁迫后在雌、雄成虫体内的表达量分别上调500和450倍;幼虫经高、低温胁迫后,CcHsp19.855和CcHsp70-5表达差异显著。【结论】通过绿豆象全长转录组测序数据共鉴定出31个完整的热激蛋白超家族基因成员,分为4个亚家族,家族间蛋白结构、保守结构域和基因表达特征存在差异。CcHsp20.102和CcHsp70-5可能在成虫抵御高温胁迫中行使重要功能,而幼虫的高温耐受性可能与CcHsp19.855和CcHsp70-5的表达差异有关。

迷宫栓孔菌热激蛋白基因的生物信息学与表达分析

为了探究迷宫栓孔菌(Trametes gibbosa)热激蛋白(heat shock proteins,HSPs)家族的功能及结构,对经木屑处理不同时间点的菌丝样品进行cDNA建库,然后根据转录组数据筛选该菌株的所有HSPs基因并进行生物信息学分析;针对HSP100家族进行基因克隆和序列结构分析,并利用实时荧光定量聚合酶链反应(real-time fluorescent quantitative polymerase chain reaction,qRT-PCR)对其在木屑处理下的表达量进行验证。结果如下:在迷宫栓孔菌中共筛选出32个HSPs基因,其编码的蛋白分为5个亚类,分别为HSP100(2个)、HSP90(2个)、HSP70(7个)、HSP60(1个)和小分子热激蛋白[small HSPs(sHSPs),20个],它们在菌体生长调控中具有蛋白翻译后修饰、蛋白质折叠、伴侣蛋白等重要功能。这些HSPs都为疏水蛋白,不同亚类的HSPs理化性质有所差异。HSP100由N-端、核苷酸结合域1(nucleotide-binding domain 1,NBD1)、NBD2、2个NBDs间的接头构成,其中,NBDs具有十分保守的Walker A、Walker B基序及精氨酸指残基。qRT-PCR扩增结果表明,在木屑处理下迷宫栓孔菌HSP100基因表达量有明显上调趋势。综上所述,迷宫栓孔菌中HSPs家族种类多且复杂,在应激情况下HSP100家族承担了重要的蛋白质解聚功能,其序列及结构相对保守。本研究结果为迷宫栓孔菌在胁迫应激方面的研究提供了理论依据。

稻瘟病菌热激蛋白(HSP)40编码基因MoMHF6的鉴定及功能研究

【目的】探明稻瘟病菌热激蛋白(HSP)40在形态分化和致病过程中的作用。【方法】利用DNA同源重组方法敲除了稻瘟病菌HSP40编码基因MoMHF6,获得ΔMomhf6突变体,并通过表型分析、基因回补、RNA-seq分析等对MoMHF6的生物学功能进行较系统的研究。【结果】敲除MoMHF6基因导致稻瘟病菌气生菌丝生长、无性产孢、孢子萌发、子囊壳产生和附着胞形成均显著下降,但与野生菌株相比,ΔMomhf6突变体在CM培养基上的径向生长没有显著差异,在子囊壳中仍可形成子囊和子囊孢子。在1、2和3 mol/L甘油溶液处理条件下,ΔMomhf6突变体附着胞塌陷率显著升高,说明MoMHF6与附着胞膨压形成有关。ΔMomhf6突变体对洋葱内表皮的穿透能力和对感病寄主的致病性完全丧失,甚至在划伤大麦叶片表皮组织中的扩展也受明显限制。而且,ΔMomhf6突变体对氧化胁迫的敏感性增强,附着胞发育过程中糖原的转运和降解缓慢,说明MoMHF6参与氧化胁迫反应和附着胞的糖原代谢。将完整的MoMHF6基因重新导入ΔMomhf6突变体可回补突变体的所有表型缺陷。另外,RNA-seq分析显示,部分已知的稻瘟病菌致病相关基因表达可能受MoMHF6调控,如MoATG4、MoPL1、MoVPR和GAS1等。【结论】综上所述,稻瘟病菌HSP40编码基因MoMHF6在产孢、附着胞形成、穿透寄主、氧化胁迫应答、致病等过程中起重要作用,研究结果对进一步阐明MoMHF6调控稻瘟病菌形态分化和致病过程的基因网络和分子机制具有重要意义。

马银花热激蛋白90基因家族的生物信息学及表达分析

为探究杜鹃花热激蛋白90(heat shock protein 90,Hsp90)在植物生长发育调节和高温胁迫响应中的作用,本研究以杜鹃花属中观赏价值高、环境适应性强的马银花(Rhododendron ovatum)为材料,利用生物信息学方法对其Hsp90家族开展全基因组水平鉴定以及基因结构、顺式作用元件、进化、表达模式等分析。结果表明马银花Hsp90家族有11个成员,分布在5条染色体上。启动子区顺式作用元件分析表明,Hsp90家族成员均参与植物激素代谢和逆境胁迫响应过程。利用马银花、拟南芥、番茄、茶、杜鹃、河南杜鹃、马缨杜鹃的Hsp90家族构建的系统进化树可被划分为4个主要分支。进化分析显示,Hsp90家族在杜鹃花属分化过程中受到纯化选择作用。Hsp90家族在不同组织器官中和高温处理下的表达模式表明,马银花Hsp90家族参与了花器官的发育和植物对高温胁迫的响应。本研究为杜鹃花Hsp90基因功能的深入解析奠定了基础。

热激蛋白的研究进展及应用前景

热激蛋白(Heat shock proteins,Hsps)是一类在生物体遭受环境胁迫时大量表达的蛋白质,有利于生物体抵御不良环境.文章对国内外学者在Hsps上的研究进展进行了综述.主要以Hsps的分类及生物学特性为基础,分析影响Hsps表达的因素(理化因素、病理因素、生物个体因素),总结Hsps的功能(作为分子伴侣、提高抗逆性、与肿瘤相关、参与免疫协同以及与衰老相关)和应用(提高养殖动物抗逆性、癌症治疗、促进机体免疫、应对衰老性疾病、应对病虫害、环境监测和研究生物起源与进化).这些研究进展能够为Hsps在更多领域的应用提供理论依据.

莲草直胸跳甲热激蛋白90基因的分子特征、表达模式及对温度胁迫的响应

莲草直胸跳甲Agasicles hygrophila是世界性入侵杂草空心莲子草Alternanthera philoxeroides的专食性天敌,冬季低温和夏季高温会影响其种群数量从而降低防控效果。为进一步探讨莲草直胸跳甲对温度胁迫适应性的分子生态机制,本研究对其热激蛋白90(AhHSP90)进行了蛋白结构、磷酸化修饰及系统发育等生物信息学分析,并采用荧光定量PCR检测了AhHSP 90基因的时空表达动态及不同温度胁迫后的表达。RT-qPCR结果显示,AhHSP 90在莲草直胸跳甲整个生活史及雌成虫各组织中均有表达;高温(30、35和40℃)、低温(-5、0、5、10、15和20℃)胁迫2 h后,AhHSP 90在高温40℃下表达显著升高,但在其他温度下无显著差异。根据对AhHSP 90分子特征、表达模式以及对温度胁迫的响应等方面的综合分析,推测其可能在莲草直胸跳甲发育及抵抗高温过程中发挥着重要的作用。

小麦热激蛋白基因sHSP16.9植物表达载体构建

以小麦中国春热激蛋白基因sHSP16.9为材料,用PCR扩增的方法于目的基因片段5和3上分别添加XbaⅠ和KpnⅠ的酶切位点,然后与植物表达载体pCAMBIA Super-1300连接。用XbaⅠ和KpnⅠ进行双酶切验证,确定已将热激蛋白基因sHSP16.9连接到植物表达载体上,表达载体pCAMBIA Super-1300-TasHSP16.9构建成功。为验证小麦热激蛋白基因sHSP16.9的功能及转基因植物表达奠定基础。

棉蚜热诱导型热激蛋白90基因响应棉酚与氟吡呋喃酮胁迫以及与转录因子HSF的相互影响

【目的】本研究旨在鉴定棉蚜Aphis gossypii中热激蛋白(heat shock protein,Hsp)基因AgHsp90并明确AgHsp90对温度及植物次生物质和杀虫剂胁迫的响应。【方法】RT-PCR结合RACE克隆棉蚜AgHsp90并进行生物信息学分析;qRT-PCR检测AgHsp90在棉蚜不同发育阶段(1-4龄若虫和成虫)、不同温度(-5,0,5,10,15,20,30,35,38和42℃)处理1 h时成虫中以及植物次生物质(20 mg/L单宁酸、50 mg/L的棉酚、50 mg/L 2-十三烷酮和50 mg/L槲皮素)和杀虫剂氟吡呋喃酮[LC25(2.410 mg/L)]胁迫24 h时成虫中的表达量。通过饲喂法对棉蚜成虫AgHsp90和热激因子(heat shock factor,HSF)基因AgHSF进行RNAi,24 h时用饲喂法及浸叶法分别测定50 mg/L棉酚和LC40(4.649 mg/L)氟吡呋喃酮处理24和48 h时棉蚜成虫死亡率,探究AgHsp90对棉蚜对棉酚和氟吡呋喃酮敏感性的影响,初步证明AgHsp90与AgHSF的相互调控。【结果】获得1个棉蚜Hsp90基因AgHsp90(GenBank登录号:UOF38310),ORF长2181 bp;AgHsp90在棉蚜不同发育阶段间的表达量相对稳定,其中只有3龄若虫与成虫间的表达量存在显著差异。温度胁迫实验结果表明,AgHsp90可以被高温明显诱导,但低温使其表达量降低。分别与对照0.5 mol/L蔗糖和Triton X-100比较,棉蚜成虫中AgHsp90的表达量不被3种植物次生物质(棉酚、单宁酸和槲皮素)显著诱导,可以分别被2-十三烷酮和LC25氟吡呋喃酮显著诱导。与对照(饲喂dsGFP)比较,AgHsp90 RNAi可明显增加棉酚和氟吡呋喃酮导致的棉蚜成虫死亡率;利用RNAi,AgHsp90与其转录因子AgHSF可相互影响彼此的表达量。【结论】棉蚜的热激蛋白基因AgHsp90能够被高温及氟吡呋喃酮显著诱导。AgHsp90很可能与棉蚜对棉酚及氟吡呋喃酮的敏感性相关。上述结果暗示AgHsp90在棉蚜应对高温及杀虫剂氟吡呋喃酮胁迫时发挥重要作用。