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干旱、盐碱、高低温等非生物胁迫,往往会对作物的生长发育和粮食产量造成影响。植物处于逆境胁迫中,植物细胞通过体内渗透压以及自由基的变化感受胁迫信号,并伴随着一些激素表达水平的提高,如ABA。在激素和第二信使的引起的信号传递过程中,抗逆相关的转录因子被诱导表达。转录因子通过识别并特异结合相关的顺式作用元件来启动相关基因的表达,使植株的耐逆性增强。往往一种转录因子或者基因的表达可以在不同胁迫条件下被检测到,这种交叉适应现象在植物中比较普遍。 本课题组以鹰嘴豆为材料,建立干旱相关cDNA文库,并且发现热激转录因子CarHSFB2与干旱胁迫相关。高等真核生物中,仅含有1-3种热激转录因子,而植物中往往含有20多种,并分为A、B、C三类。庞大的基因家族成员往往表现为功能的多样性和冗余性。研究表明,热激转录因子以三种方式发挥作用,以转录激活为主的A类转录因子,以辅助激活或者抑制功能的B类转录因子,而C类转录因子的报导较少。 本研究通过与NCBI网站上公布的鹰嘴豆基因组序列信息进行比对,确定了前期克隆到的CarHSFB2基因的正确性。其ORF长度略短于其他B类转录因子的家族成员。N端保守的DNA结合域中插入了87bp的内含子。此外,进化分析发现,与拟南芥AtHSFB2a处于同一进化分支。通过网站预测分析发现,CarHSFB2为胞内蛋白,并且含有潜在的磷酸化位点。将CarHSFB2克隆到酵母表达载体pDBLeu并转化酵母Mav203,分析发现,CarHSFB2自身不具有转录激活功能,也未找到激活活性较高的功能域。 我们对T3代转CarHSFB2基因拟南芥的功能验证分析发现,CarHSFB2基因与拟南芥的耐旱以及基础耐热性相关。干旱胁迫处理3h后,RD29A基因在转基因拟南芥中的积累量高于野生型。150mM的D-甘露醇胁迫后,转基因拟南芥相对电导率也低于野生型拟南芥。高温胁迫处理条件下转基因拟南芥和野生型拟南芥表现为以下几点区别:1)46℃条件下处理1h,AtHSFA2的积累量仍高于野生型;2)种子发芽期间给予较高温度的热处理后,发芽率低于野生型;3)3d大幼苗热激处理70min后,发现转基因拟南芥的存活率较高。对野生型拟南芥提前进行一个温和的热处理后,存活率也大大提高。过表达CarHSFB2基因拟南芥的耐热特性与35S: AtHSFA3植株较为相似。这些结论可能揭示了CarHSFB2基因作为一个辅助激活因子存在,参与了干旱和高温胁迫过程。 此外,研究发现,转基因拟南芥和野生型拟南芥相比,表型变化不大,但开花期较晚。转基因拟南芥对盐胁迫也有较高的耐受性。但CarHSFB2基因不能提高转基因拟南芥的耐寒性。本研究表明B类热激转录因子在不同作物中可能具有不同的功能。接下来我们将从基因互作或转录组水平更为深入的探讨CarHSFB2基因的调控机制。