菠菜熱激轉(zhuǎn)錄因子Hsf家族全基因組分析及SoHsfA1基因功能分析.pdf

1、菠菜（Spinacia oleraceaL.）是我國(guó)重要的綠葉蔬菜之一，耐寒性強(qiáng)，但不耐高溫，溫度高于25℃時(shí)，植株出現(xiàn)長(zhǎng)勢(shì)弱、產(chǎn)量低、品質(zhì)差、硝酸鹽積累等問(wèn)題。熱激轉(zhuǎn)錄因子（Heart shock transcription factors，Hsfs）是熱激反應(yīng)的主要調(diào)節(jié)因子，參與調(diào)控?zé)峒p傷下的保護(hù)蛋白—熱激蛋白(Heat shock proteins，Hsps)的表達(dá)。因此，研究熱激轉(zhuǎn)錄因子基因家族對(duì)研究菠菜熱脅迫響應(yīng)機(jī)制至關(guān)重要

2、。以菠菜轉(zhuǎn)錄組和基因組的測(cè)序數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，本研究分析并鑒定了菠菜Hsf家族的特性和功能，為全面分析菠菜熱脅迫的響應(yīng)機(jī)制奠定基礎(chǔ)，為菠菜耐熱分子育種的發(fā)展提供理論依據(jù)。
　　本研究完成了菠菜全基因組熱激轉(zhuǎn)錄因子基因家族的鑒定，并克隆了全部SoHsfs的CDS全長(zhǎng);根據(jù)其結(jié)構(gòu)域的特征，將SoHsfs家族分為A、B、C三類;構(gòu)建菠菜、擬南芥（Arab idopsis thal iana）和與菠菜同屬莧科藜亞科的甜菜（Betavulgari

3、s）Hsfs系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)，預(yù)測(cè)分析了SoHsfs亞家族成員和功能;利用qRT-PCR方法分析了該家族耐熱候選基因SoHsfA1高溫脅迫下的表達(dá)模式;為了進(jìn)一步驗(yàn)證SoHsfA1基因的功能，將So Hsf1基因重組表達(dá)與大腸桿菌BL21和酵母INVScl菌株中，通過(guò)高溫、鹽、滲透脅迫處理鑒定重組SoHsfA1菌的抗逆性來(lái)分析SoHsfA1基因的抗逆功能。同時(shí)，本研究構(gòu)建了菠菜耐熱相關(guān)的F2分離群體，并對(duì)其耐熱性的分離進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)和鑒定，為菠菜

4、耐熱分子標(biāo)記開(kāi)發(fā)和高密度基因連鎖圖譜的構(gòu)建等工作做準(zhǔn)備。
　　本研究的研究結(jié)果如下:
　　1.本研究共從菠菜的基因組中鑒定到16個(gè)非冗余的Hsfs家族基因成員。SoHsfs結(jié)構(gòu)域分析，DBD結(jié)構(gòu)域高度保守，NES結(jié)構(gòu)域在部分成員中缺失，AHA結(jié)構(gòu)域只存在于部分SoHsfA類成員中。
　　2.通過(guò)與擬南芥Hsfs構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)，將16個(gè)菠菜Hsfs分為4個(gè)亞組，其中有8個(gè)與擬南芥A類Hsfs在同一亞組，6個(gè)與擬南芥B類H

5、sfs在同一亞組，1個(gè)與擬南芥C類Hsfs在同一亞組。
　　3.結(jié)合與擬南芥、甜菜Hsfs的系統(tǒng)進(jìn)化分析和菠菜各SoHsfs成員的功能預(yù)測(cè)等生物信息學(xué)分析，得到了與擬南芥HsfA1高度相似的兩個(gè)菠菜So Hsf1基因，SoHs f5和SoHs f16。
　　4.實(shí)時(shí)熒光定量PCR分析結(jié)果顯示，SoHs f5和So Hsf16基因均不同程度的受高溫脅迫誘導(dǎo)，并可能在高溫響應(yīng)過(guò)程中起重要調(diào)控作用。
　　5.對(duì)重組大腸桿菌B

6、L21(pET28a-SoHsfA1)和重組酵母INVScl（pYES2-SoHsfA1）進(jìn)行抗逆性分析發(fā)現(xiàn)，重組SoHsfA1基因的重組大腸桿菌和重組酵母在高溫、NaCl、滲透脅迫處理下的抗逆性都明顯強(qiáng)于非重組SoHsfA1基因的對(duì)照組，由此表明菠菜基因SoHs f5和So Hsf16都具有表達(dá)抵抗高溫脅迫、鹽脅迫、滲透脅迫的能力，且So Hsf16基因?qū)Φ挚谷N脅迫的能力都強(qiáng)于基因SoHsf5。
　　6.構(gòu)建了菠菜耐熱性相關(guān)的