大豆热激转录因子GmHsFA1对高温和干旱信号的表达反应

本研究将热激转录因子GmHsFA1基因构建在植物表达载体pCAMBIA3300中,以大豆子叶节作为受体,通过农杆菌介导法将热激转录因子GmHsFA1基因导入到高产品种黑农53中,获得一批转基因株系。采用Real-time PCR的方法对各代株系GmHsFA1基因的转录水平进行相对定量分析,确定转基因大豆中热激转录因子GmHsFA1的表达量明显提高。利用转热激转录因子GmHsFA1大豆研究了高温和干旱胁迫下,大豆热激转录因子GmHsFA1应对高温和干旱信号的基因表达,生理生化特性,光合特性及产量性状的变化反应,采用胁迫系数与灰色关联分析相结合方法,对转GmHsFA1基因大豆的耐热性和抗旱性进行综合鉴定和评价。结果表明:转热激转录因子GmHsFA1大豆品系在高温和干旱诱导条件下,大豆叶片中GmHsFA1、GmHSP70、GmHSP22和GmHSP17.9基因的表达量明显高于非转基因受体黑农53,叶肉细胞中的脯氨酸含量和可溶性糖含量明显高于受体,丙二醛含量增幅较小,叶片的光合特性受胁迫变化较小,光合特性能力和产量性状表现高于受体,表明过量表达的热激转录因子GmHsFA1大豆植株的耐热能力和抗干旱能力得到明显的提高。

热激转录因子HSF调控植物非生物胁迫响应的作用机制

热激转录因子(Heat shock transcription factors,HSF)是植物抵抗热胁迫最重要的转录因子家族之一,广泛存在于真核生物。HSF拥有高度保守的DNA结合域,可参与复杂的胁迫信号转导和响应网络。HSF作为信号转导链的末端组分,介导非生物逆境胁迫下靶标基因的表达。在逆境胁迫响应中,HSF受上游蛋白激酶介导磷酸化和泛素化或通过ABA信号通路结合热激元件,调控热激蛋白等下游基因的表达,从而提高植物的抗逆性。本文综述HSF的发现、结构、分类、调控机制及其在植物响应非生物逆境胁迫(极端温度、干旱、高盐碱和重金属等)中的作用机制,并对未来研究方向加以展望,以期为农作物和牧草抗逆性遗传改良提供理论依据和基因资源。

水稻热激转录因子HsfA2b调控非生物胁迫抗性的功能分析

【目的】水稻在生长发育过程中,常会受到各种非生物胁迫而严重影响产量。热激转录因子作为植物抗逆过程中的一个重要元件,通过调控一系列胁迫响应基因的表达以提高植物抗逆性。探究水稻热激转录因子OsHsfA2b调控非生物胁迫的功能与初步机理,为培育水稻抗逆新品种提供了优异基因资源和理论支撑。【方法】通过构建OsHsfA2b过量表达和RNAi的转基因水稻,分别观察水稻幼苗在高温、低温、干旱和高盐处理后的抗逆表型,统计存活率。同时,在逆境胁迫处理后,通过DAB染色检测水稻叶片活性氧(ROS)含量及RT-qPCR检测抗氧化途径相关基因OsSOD和OsCAT的表达量,分析OsHsfA2b对抗氧化途径的调控作用。【结果】在高温、低温、干旱和高盐等非生物胁迫条件下,水稻热激转录因子OsHsfA2b被显著诱导表达。与野生型NPB相比,OsHsfA2b过量表达转基因水稻对非生物胁迫的抗性明显增强,植株损伤程度较轻,存活率提高。相反,OsHsfA2b-RNAi水稻对非生物胁迫更加敏感,植株损伤严重,存活率降低。此外,在非生物胁迫条件下,OsHsfA2b过量表达转基因水稻比NPB和OsHsfA2bRNAi水稻体内活性氧的含量减少,并且OsHsfA2b显著诱导了抗氧化途径相关基因OsSOD和OsCAT的表达,OsHsfA2b参与抑制水稻体内活性氧的积累以降低逆境胁迫诱导的活性氧大量积累对植株的伤害。【结论】非生物胁迫下,水稻热激转录因子OsHsfA2b被显著诱导表达,可通过抗氧化途径正调控水稻对逆境胁迫的抗性。

热休克转录因子1对视网膜色素上皮细胞抗氧化和抗衰老的调控作用

目的探讨热休克转录因子1(HSF1)对人视网膜色素上皮细胞(ARPE-19)抗氧化和抗衰老的作用。方法利用成簇规律间隔短回文重复序列及相关蛋白9(CRISPR/Cas9)基因编辑技术敲除人ARPE-19细胞系中HSF 1基因,构建并获得2种HSF1缺失ARPE细胞株(ARPE/Hsf1-/-),分别命名为H8、H9细胞株。取野生型、H8和H9细胞株,应用DHE探针染色结合流式分析技术测定细胞内活性氧簇(ROS)含量,应用流式细胞分析方法测定细胞周期;采用细胞计数试剂盒-8(CCK-8)法测定不同培养时间点细胞活力值;采用结晶紫染色实验测定细胞相对存活率;采用β-半乳糖苷酶(SA-β-gal)染色实验检测衰老细胞比率;采用Western blot法检测各细胞株中热休克蛋白(HSP)70、HSP27、聚集素(CLU)、p53、p21和白细胞介素(IL)-1β蛋白表达水平;采用实时荧光定量PCR法测定各细胞株中p53、p21、IL-6、IL-8、IL-1β、单核细胞趋化蛋白1(MCP1)mRNA表达水平。比较各细胞株在不同热休克处理条件下和HSP90抑制剂IPI504处理下热休克反应相关蛋白相对表达量,比较各细胞株不同浓度H_(2)O_(2)处理后相对存活率,比较各细胞株经或未经ROS清除剂N-乙酰半胱氨酸(NAC)处理后p21蛋白相对表达量。结果基因测序显示H8和H9细胞株成功携带突变基因,Western blot检测结果显示H8、H9细胞株不表达HSF1蛋白,HSF1在ARPE-19细胞中被成功敲除。与野生型细胞株相比,H8、H9细胞株中的HSP70、HSP27、CLU蛋白相对表达水平显著降低,差异均有统计学意义(均P<0.05);各细胞株HSP90蛋白相对表达水平总体比较,差异无统计学意义(F=0.29,P>0.05)。在不同热休克刺激和IPI504诱导下野生型细胞株中HSP70、HSP27、CLU蛋白相对表达水平显著升高,差异均有统计学意义(均P<0.05);与野生型细胞株相比,H8和H9细胞株的HSP70、HSP27、CLU蛋白相对表达水平显著低于相应处理的野生型细胞,差异均有统计学意义(均P<0.05)。与野生型细胞株相比,H8和H9细胞株培养24、48、72和96 h的细胞活力均显著降低,差异均有统计学意义(均P<0.05)。与野生型细胞株比较,H8和H9细胞株G1期细胞百分比显著升高,细胞周期抑制因子p53、p21的mRNA和蛋白相对表达水平显著升高,差异均有统计学意义(均P<0.05),SA-β-gal染色阳性细胞比率显著增加,差异均有统计学意义(均P<0.001);衰老相关炎症因子IL-6、IL-8、IL-1β、MCP1 mRNA相对表达量显著下降,差异均有统计学意义(均P<0.001)。H8和H9细胞株ROS含量明显高于野生型细胞株,差异均有统计学意义(均P<0.001);H8和H9细胞株经NAC处理后p21蛋白相对表达量较未经NAC处理明显降低,差异均有统计学意义(P<0.05)。H8和H9细胞株200、400、600、800μmol/L H 2O 2处理条件下细胞相对存活率明显低于野生型细胞,差异均有统计学意义(均P<0.05)。结论敲除HSF1可下调HSP的表达,激活ROS/P53/P21通路,诱导RPE细胞衰老,并增加RPE对氧化应激刺激的敏感性。HSF1在RPE细胞中可能具有抗衰老和抗氧化调控作用。

妊娠期糖尿病171例血清热休克蛋白70、热休克转录因子1表达与妊娠结局的关系

目的探讨妊娠期糖尿病病人(GDM)血清热休克蛋白70(HSP70)、热休克转录因子1(HSF1)的表达水平及其与妊娠结局的关系。方法选取2019年1月至2021年1月在首都医科大学大兴教学医院收治的171例GDM病人作为GDM组,根据GDM病人妊娠结局分为妊娠结局不良组(91例)和妊娠结局良好组(80例),另选取同期在该院产检的健康孕妇172例作为对照组,采用酶联免疫吸附测定(ELISA)检测血清HSP70水平,采用实时荧光定量聚合酶链反应(qRT-PCR)法测定血清HSF1 mRNA的相对表达量,比较两组实验室指标。采用Pearson法分析GDM病人血清HSP70、HSF1 mRNA水平与临床指标的相关性;使用受试者工作特征曲线(ROC曲线)分析HSP70、HSF1及超敏C-反应蛋白(hs-CRP)、胱抑素C对GDM病人发生不良妊娠结局的预测价值。结果与对照组比较,GDM组病人空腹血糖、糖化血红蛋白(HbA1c)及肌酐、尿酸、hs-CRP、胱抑素C、HSP70[(0.30±0.10)μg/L比(0.21±0.09)μg/L]、HSF1 mRNA水平(1.99±0.35比1.03±0.32)明显升高(均P<0.05);对照组发生不良妊娠结局有13例,发生率为7.56%,GDM组病人发生不良妊娠结局有91例,发生率为53.22%,GDM组病人发生不良妊娠结局发生率远高于对照组(P<0.05);与妊娠结局良好组比较,妊娠结局不良组病人血清HSP70[(0.33±0.14)μg/L比(0.27±0.05)μg/L]、HSF1 mRNA(2.22±0.30比1.73±0.41)明显升高(均P<0.05);GDM病人血清HSP70与HSF1 mRNA水平呈正相关(P<0.05),血清HSP70、HSF1 mRNA水平与空腹血糖、HbA1c、肌酐、尿酸、hs-CRP及胱抑素C均呈正相关(均P<0.05);ROC曲线分析结果表明,HSP70、HSF1、hs-CRP、胱抑素C预测GDM病人发生不良妊娠结局的曲线下面积(AUC)分别为0.62、0.69、0.60、0.58;血清HSP70联合HSF1 mRNA预测GDM病人发生不良妊娠结局的AUC为0.83,明显高于血清HSP70、HSF1 mRNA及hs-CRP、胱抑素C水平单独预测(均P<0.05)。结论GDM病人血清HSP70、HSF1呈高表达,且二者联合检测对妊娠结局具有较高的预测价值。

血清核转录因子κB、高迁移率族蛋白B1和热休克蛋白70与热性惊厥患儿脑神经和心肌损伤的相关性分析

目的探讨热性惊厥(FS)患儿血清核转录因子κB(NF‑κB)、高迁移率族蛋白B1(HMGB1)和热休克蛋白70(HSP70)水平变化,分析NF‑κB、MGB1、HSP70与脑神经和心肌损伤的关系。方法选取2020年1月至2021年12月徐州医科大学附属医院收治的FS患儿60例,其中单纯型FS患儿37例作为SFS组,复杂型FS患儿23例作为CFS组;选取同期不伴惊厥的发热患儿30例,作为对照组。比较3组患儿NF‑κB、MGB1、HSP70、血清脑源性神经营养因子(BDNF)、肌酸激酶同工酶(CK‑MB)和乳酸脱氢酶(LDH)水平,采用Pearson相关分析探究NF‑κB、MGB1和HSP70与BDNF、CK‑MB和LDH的关系。结果3组BDNF、NF‑κB、MGB1、HSP70、CK‑MB和LDH比较差异均有统计学意义(P<0.05)。NF‑κB、HMGB1和HSP70与BDNF、CK‑MB和LDH均呈正相关(P<0.05)。结论FS患儿血清NF‑κB、MGB1、HSP70水平明显升高,且与患儿脑神经和心肌损伤相关。

桃热激转录因子PpHSF18基因的克隆及功能分析

【目的】克隆桃热激转录因子PpHSF18基因,分析其在2种树型桃中的表达,探究其在分枝角度形成中的功能。【方法】测定一年生普通型桃大久保和柱型桃洒红龙柱枝条不同生长时期分枝角度,并分析11个桃PpHSFAs基因在2种树型中的表达;克隆PpHSF18基因,构建PpHSF18基因的过表达载体,并进行拟南芥遗传转化,探究其对拟南芥株型和分枝角度的影响。【结果】柱型桃品种洒红龙柱枝条分枝角度显著小于普通型桃大久保,大久保桃分枝角度随着枝条生长逐渐增大,而洒红龙柱桃分枝角度变化不明显;11个桃A类HSF转录因子家族基因在2种树型桃茎尖中的表达呈3种趋势,其中PpHSF18与PpLAZY1呈相同表达趋势,即在柱型桃中表达量显著高于普通型桃,且与水稻OsHSFA2D同源性最高;PpHSF18三个转基因株系分枝角度均小于野生型拟南芥分枝角度,表明PpHSF18参与植物分枝角度的形成。【结论】过表达PpHSF18导致转基因拟南芥分枝角度变小,为进一步解析PpHSF18在桃分枝角度形成中的作用提供理论依据。

桑树热激转录因子(Hsf)基因家族克隆及MnHsfA1基因表达模式分析

【目的】克隆桑树热激转录因子(Hsf)基因家族成员,并分析MnHsfA1基因表达模式,为深入研究该家族在桑树热应激响应中的调控机制及桑树育种提供理论参考。【方法】以川桑幼苗为试验材料,克隆其MnHsfs基因,通过多序列比对、构建系统发育进化树和MEME保守基序在线预测分析,对MnHsfs蛋白的理化性质、保守结构域、信号肽、跨膜结构域、亚细胞定位和启动子顺式作用元件进行预测,利用实时荧光定量PCR检测MnHsfA1基因在高温和干旱胁迫处理下的表达模式。【结果】从桑树中克隆到14个MnHsfs基因的全长编码区(CDS)序列,分别为MnHsfA4a、MnHsfA4b、MnHsfA2、MnHsfA5、MnHsfA6b-1、MnHsfA6b-2、MnHsfB4-2、MnHsfA8、MnHsfB3、MnHsfB2b、MnHsfC1、MnHsfB2a、MnHsfB4-1和MnHsfA1,长度分别为1239、1278、1404、1431、1101、1140、1185、1197、711、996、1029、936、900和1437 bp,分别编码412、425、467、476、366、379、394、398、236、331、342、312、299和478个氨基酸残基,大部分MnHsfs蛋白是一个亲水、不稳定的酸性蛋白。MnHsfs蛋白包括结合功能域(DBD)、寡聚化功能域(OD)、AHA和KLFGV等结构域,可分为A、B和C类。MnHsfA1与苹果、菠菜和拟南芥的HsfA1相似性最高;与对照相比,MnHsfA1基因相对表达量在高温和干旱胁迫处理下均显著上调(P<0.05)。【结论】MnHsfs基因具有较高的遗传保守性,高温和干旱胁迫诱导MnHsfA1基因高表达,且MnHsfA1基因的启动子顺式作用元件中含有脱落酸、茉莉酸甲酯、赤霉素等激素响应元件以及与各种非生物胁迫相关的转录因子,推测其同时调节多种非生物胁迫。

松材线虫热激转录因子Bx-HSF-1基因的克隆及表达分析

【目的】通过对热激转录因子基因Bx-HSF-1的克隆和表达分析,为深入研究c GMP、TGFβ-like和Insulin/IGF等热激抗逆代谢路径提供理论基础。【方法】根据松材线虫基因组数据设计引物克隆松材线虫Bx-HSF-1基因。进一步对Bx-HSF-1进行Gene Ontology基因功能预测、系统发育分析、保守结构域分析等生物信息学分析。应用JASPAR预测Bx-HSF-1靶位点DNA序列,根据松材线虫基因组数据筛选含有该序列的靶基因,并通过蛋白质三维结构分析和分子对接验证。应用荧光定量q-PCR检测Bx-HSF-1及其靶基因在热激和低温处理条件下4个时间点的表达量,结合转录组数据对Bx-HSF-1及其靶基因的表达量相关性进行分析。采用原位杂交对Bx-HSF-1基因在松材线虫体内的表达部位进行了分析。【结果】根据基因组数据,克隆到松材线虫热激转录因子Bx-HSF-1基因长度为1 404 bp的涵盖完整蛋白编码区基因序列。结构域分析表明Bx-HSF-1基因编码蛋白质的氨基酸序列含有DNA结合结构域和亮氨酸拉链结构域。GO分析表明该基因参与延长线虫寿命、正向调控繁殖率、运动、热激反应、抗逆态幼虫发育和抗逆反应等生理过程,并具有特异DNA序列结合的分子功能。氨基酸疏水性分析表明该DNA结合结构域由3个α螺旋和4个反向平行的β折叠构成一个疏水核心,该疏水核心可以与热激元件靶位点互作。对松材线虫基因组进行BLAST比对筛选出Bx-DAF-7是Bx-HSF-1的靶基因,Bx-DAF-7基因TATA盒上游序列具有Bx-HSF-1靶位点序列。荧光定量q-PCR结果表明热激和低温处理同样促进Bx-HSF-1转录、抑制Bx-DAF-7转录,Bx-HSF-1与Bx-DAF-7的表达量负相关。原位杂交结果表明Bx-HSF-1基因在正常培养线虫体内各细胞均有微量表达,热激培养线虫前体部信号显著,峡部和肠区体壁信号较显著。【结论】本研究表明Bx-HSF-1具有特异DNA序列结合的分子功能。预测抗逆态幼虫形成基因Bx-DAF-7是Bx-HSF-1靶基因。转录组测序及q-PCR结果表明Bx-HSF-1与Bx-DAF-7的表达量负相关。Bx-HSF-1基因受温度刺激后多数体细胞内均有较高表达,特别是神经元、体壁肌肉细胞和皮下细胞中表达显著。

茭白热激转录因子基因的鉴定与分析

为探究热激转录因子(heat shock transcription factor,HSF)基因家族在茭白耐热性中的功能及潜在应用,本试验以‘龙茭2号’为材料,利用生物信息学手段,鉴定出28个茭白HSF蛋白并对其进行分析。理化性质分析表明,茭白HSF家族蛋白的理论等电点为4.77~11.63,分子量为16.77~101.29 kDa,氨基酸长度为239~661个氨基酸,不稳定系数均大于40。多序列比对发现其DNA结合域具有高度保守性,长约为100个氨基酸。通过MEGA 7.0软件构建茭白、拟南芥、毛竹和水稻的HSF蛋白系统发育树,发现HSF蛋白可以分为A、B、C 3个分支,茭白HSF家族中含有17个A类成员、7个B类成员、4个C类成员。进一步通过实时荧光定量聚合酶链反应(real-time fluorescent quantitative polymerase chain reaction,qRT-PCR)分析高温胁迫下茭白HSF基因家族的表达模式和热胁迫生理指标,结果表明,有14个HSF基因在高温胁迫(42℃,12 h)后处于高表达水平(表达量提高10倍以上),其中Zl HSF-04、ZlHSF-12、ZlHSF-27表达量上调最明显,与常温对照组(CK)相比分别上调37倍、36倍、44倍;同时,高温胁迫下茭白幼苗叶片出现大面积失水失绿的现象,叶片干枯卷曲,且光系统Ⅱ最大光化学效率较CK降低了49.9%,而相对电导率,丙二醛、脯氨酸、过氧化氢含量与CK相比分别增加了409%、97%、396%和99%。本结果为进一步研究HSF基因家族在茭白热激响应中的功能提供了理论依据。

百合热激转录因子基因LlHsfC1的鉴定、表达与亚细胞定位

为了深入研究百合热激反应的分子机制,以麝香百合杂种系品种‘白天堂’为试验材料,鉴定了百合C类Hsf基因LlHsfC1,其开放阅读框为780 bp,编码259个氨基酸,推定蛋白质分子质量为30.1 ku,理论等电点为9.61.LlHsfC1蛋白含有热激转录因子的特征结构域,但与百合A类Hsf相比,LlHsfC1缺少转录激活模序和核输出信号.亚细胞定位分析表明LlHsfC1在细胞核中表达.37℃胁迫处理显著促进了LlHsfC1的表达;LlHsfC1的表达受热胁迫与Ca^(2+)处理协同诱导.此外,构建了植物过表达载体pCAMBIA1301-LlHsfC1,为进一步研究LlHsfC1基因的功能提供了基础.

拟南芥热激转录因子HSFB2b负调控植物热形态建成

为探究参与极端高温环境应答的热激转录因子(heat shock transcription factor, HSF)是否也参与了温和高温下的植物热形态建成,本研究通过CRISPR/Cas9基因编辑技术,结合一系列生理生化和遗传学实验,以及效应因子-报告基因系统(effector-reporter)等实验方法,发现热激转录因子HSFB2b受温和高温诱导,在热形态建成过程中发挥着重要作用。在温和高温(29℃)下,拟南芥突变体hsfb2b表现出比野生型更长的下胚轴表型,揭示HSFB2b作为负调控因子在热形态建成中发挥作用。亚细胞定位实验表明,HSFB2b蛋白在细胞核中发挥功能。实时荧光定量聚合酶链反应分析表明,温和高温下野生型植株中热激蛋白(heat shock proteins, HSPs)基因、热激转录因子HSFA2和茉莉酸降解基因ST2A相对于常温(22℃)时表达上调,但这些基因在突变体hsfb2b中上调倍数更大。此外,效应因子-报告基因系统实验证实HSFB2b可以结合ST2A启动子热激元件(heat shock element, HSE),从而抑制ST2A表达。综上所述,受温和高温诱导的热激转录因子HSFB2b在下胚轴伸长调控中起负调控作用,并且在分子机制上HSFB2b通过识别HSE元件,负调控茉莉酸降解相关基因ST2A的表达,从而负调控植物热形态建成。

热休克转录因子1在AngⅡ诱导血管内皮细胞损伤和内质网应激中的作用

目的:研究热休克转录因子1(HSF1)在血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)诱导血管内皮细胞损伤和内质网应激中的作用。方法:通过转染pcDNA3.1-HSF1上调血管内皮细胞中HSF1表达,再用AngⅡ处理血管内皮细胞。二硝基苯肼比色法检测培养液中乳酸脱氢酶(LDH)水平;硝酸还原酶法检测细胞分泌一氧化氮(NO)水平;ELISA法检测细胞分泌的内皮素1(ET-1)水平;流式细胞术检测细胞凋亡;ELISA法检测细胞分泌的肿瘤坏死因子α(TNF-α)、白细胞介素 6(IL-6)和白细胞介素 1β(IL-1β)水平;Western blot检测细胞中CCAAT/增强子结合蛋白同源蛋白(CHOP)、活化转录因子6(ATF6)和活化型caspase-3(cleaved caspase-3)的蛋白水平。结果:高表达HSF1可以降低AngⅡ诱导下血管内皮细胞培养液中LDH水平,升高NO水平,降低ET-1水平,降低细胞凋亡率及细胞中CHOP、ATF6和cleaved caspase-3的蛋白水平,减少细胞分泌TNF-α、IL-6和IL-1β。结论:高表达HSF1减轻AngⅡ诱导的血管内皮细胞损伤和内质网应激,减少细胞分泌炎症因子。

热激转录因子AtHsfA1a对拟南芥幼苗在渗透胁迫中抗氧化酶活性的影响

以过量表达拟南芥热激转录因子AtHsfA1a植株(HT)与野生型植株(WT)为材料,测定两种幼苗在渗透胁迫中的抗坏血酸专一性过氧化物酶(APX)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)的活性.结果显示,在渗透胁迫中过量表达拟南芥AtHsfA1a植株的抗氧化酶活性比野生型植株的抗氧化酶活性高,说明过量表达拟南芥热激转录因子对渗透胁迫中的APX,CAT,SOD有影响,表明AtHsfA1a植株在渗透胁迫中能通过提高其内源抗氧化酶活性来抗衡逆境胁迫.

黄瓜全基因组热激转录因子(HSFs)的鉴定与表达分析

热激转录因子（Heat shock factors,HSFs）普遍存在于整个生物界.尽管植物HSFs的DNA结合域具有较高的保守性,但其结构特征、生物功能具有多样化的特点.本文利用黄瓜（Cucumis sativus L.）全基因组测序结果,运用生物信息学方法鉴定了黄瓜HSFs,并对其数量、序列特征、染色体定位以及系统发育关系等进行分析.结果表明,黄瓜至少含有21个HSFs基因家族成员,编码184 ～ 560个氨基酸,分子量21.2～62.3 kDa,等电点（PI）4.70～9.10;序列比对发现这些成员都具有转录因子特有的DNA结合域（DNA binding domain,DBD）;染色体定位分析表明,除Csa026480之外,其余HSFs不均匀分布在黄瓜7条染色体上.从拟南芥（Arabidopsis thaliana）和黄瓜HSFs系统发育树可以看出,这些转录因子分为3个分支,其中1分支进一步可分为3类（A、B、C类）,系统发育分析揭示黄瓜HSFs蛋白存在9对直系同源蛋白,3对旁系同源蛋白,表明HSF转录因子基因家族的多样化发生在黄瓜和拟南芥分化之前.EST表达分析发现这些热激转录因子参与黄瓜的果实、雌花和两性花的发育与形成;通过qRT-PCR分析,发现这些基因在黄瓜苗期应对高温热激响应中表达水平存在显著的差异.研究结果为进一步分析黄瓜热激转录因子奠定了基础.

植物热激转录因子及其与耐热性关系的研究进展

热激转录因子是高等植物热胁迫响应基因转录水平上的中心调控蛋白,在植物的热胁迫信号转导以及耐热性中起着关键作用。为了给作物耐热性研究和应用提供有益的参考,本文从热激转录因子家族基因的分类、克隆、功能分析及其作用机理等方面详细介绍了模式植物拟南芥以及番茄、水稻、玉米和小麦等主要作物中该家族基因与耐热性关系的研究现状,并对该家族基因研究中亟待解决的问题进行了探讨。

拟南芥热激转录因子耐高温功能分析

从拟南芥基因组中克隆了热激转录因子(At Hsf A6a),构建了过量表达(over-expression,OE)和反义(anti-sense,AS)植物表达载体并转化拟南芥,获得了拟南芥纯合转基因株系。对其进行耐高温处理,结果显示:43℃处理2 h,过量表达转基因植株存活率(86%)远高于野生型(59%);而反义转基因植株存活率则只有43%,显著低于野生型。43℃处理0.5 h,过量表达转基因植株的离子渗漏水平显著低于野生型,而反义转基因植株则大幅度升高。基因表达分析证明,AtHsfA6a的表达受热胁迫诱导,并且Hsp70是受AtHsfA6a调控的下游靶基因。上述结果表明,拟南芥AtHsfA6a可能通过调节Hsp70表达,提高植物耐受高温胁迫的能力。

木薯MeHsfB3b转录因子与MeFKBP20蛋白互作关系验证

热激转录因子MeHsfB3b是调控木薯抗细菌性枯萎病的重要节点,前期通过酵母双杂交技术获得MeHsfB3b的候选互作蛋白MeFKBP20,该蛋白属于FKBP型肽脯氨酰顺反异构酶基因家族。本研究克隆获得MeFKBP20基因全长为561 bp,编码186个氨基酸,蛋白质分子质量为19.99 kDa,具有FKPB_C结构域。表达模式分析发现:MeFKBP20基因在木薯成熟叶片及根部高表达,在幼叶和叶柄的表达量较低;并能够迅速响应病原菌XpmCHN11诱导,持续保持较高的表达丰度,推测其参与了木薯响应病原菌侵染的过程。利用酵母双杂交点对点、双分子荧光互补实验证明MeHsfB3b蛋白通过在201~241 aa区域与MeFKBP20蛋白作用。本研究结果有助于进一步解析MeHsfB3b基因调控木薯对细菌性枯萎病的抗病机理。

大白菜热激转录因子基因家族鉴定及表达分析

本文以大白菜基因组数据为基础，利用生物信息学方法对大白菜热激转录因子（heatshocktranscriptionfactors，HSFs）进行了序列特征分析。结果表明，大白菜至少含有30个HSF基因成员，蛋白质序列长度在239～487氨基酸之间；序列多重比对发现，大白菜HSF基因具有高度保守的DBD结构域和广泛的保守基序；染色体定位揭示了除2个基因分布在Scaffold上，其余28个基因在大白菜的10条染色体上呈不均匀分布，Chr03上分布最多；此外，大白菜和拟南芥HSF基因的系统发育关系比较分析表明，这些HSF基因家族成员可以分为A、B、C三类，A类和B类可进一步分为8个和4个亚组，并且存在8对直系同源基因和4对旁系同源基因，表明HSF基因家族存在于芸薹属和拟南芥属分化之前。RT—qPCR分析表明，高温胁迫显著了诱导了大部分大白菜HSF转录因子基因的表达，表明这些基因广泛地参与了大白菜苗期叶片对高温热激反应。

园艺植物热激转录因子研究进展

当植物遭受环境胁迫时,热激转录因子(Heat stress transcription factors,Hsfs)作为重要的调节因子,广泛参与多种生物和非生物胁迫响应,在植物耐高温胁迫和其他生命活动发挥重要作用。相比于动物,植物中的Hsfs家族成员数量众多、功能多样、调控机制更加复杂。目前植物Hsfs的研究主要集中于模式植物和部分大田作物,且研究对象多数为A族成员,有关园艺植物中热激转录因子的研究起步较晚。笔者详细介绍了植物热激转录因子的家族成员和蛋白结构,重点阐述了模式植物和园艺植物中Hsfs在应答温度(高温、低温),干旱以及高盐等胁迫中的研究进展,并探讨和展望了植物热激转录因子未来可能的研究热点,以期为进一步阐明园艺植物热激转录因子的功能和分子机制提供依据和参考。