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在植物中,热激转录因子(HSFs)在热激反应(HS)中是一类主要的调控基因。作为信号转导的末端组分,调节着热和其它非生物胁迫下基因的表达,同时在植物中发挥着重要的抗逆作用,在拟南芥中热激转录因子HSFA2在各种胁迫下发挥着重要的调节和抗逆作用,小麦中的同源基因HSFA4a能够在Cd胁迫下起到抗Cd胁迫的作用,还有很多的实验研究了 HSFs在胁迫下的抗逆机制,而这些研究主要是集中在研究背景和基因组比较小的草本植物中,而对于林木中的HSFs研究还比较少。毛果杨基因组测序的完成,为我们的研究奠定了基础,本文就是以毛果杨为材料,对HSFs进行初步研究,主要结果如下:(1)定义和分析了毛果杨中的31个HSFs家族基因,利用拟南芥和水稻模式植物对基因家族进行了分类,同时进行了染色体定位、内含子外显子结构分析、基因结构分析、在各种胁迫下的表达情况及在各种组织下的表达进行了分析,最后选取几个在干旱胁迫下表达量高的基因进行了实时荧光定量PCR。在高温、干旱、Cd、ABA和NaCl五种胁迫条件下,发现PoptrHSFA4a,PoptrHSFA4b和PoptrHSFA5a基因在这些胁迫下表达量有所变化而且有些基因的表达量显著提高。(2)选取了在高温和干旱条件下表达量均显著提高的基因PoptrHSFA4a,这个基因的ORF长度是1221 bp,将PoptrHSFA4a基因与拟南芥中AtHSFA4a的序列多序列比对,根据拟南芥的结构模式进行结构分析发现这个基因具有HSFA类家族基因独特有的结构。通过PlantCARE数据库分析其启动子发现这个基因具有一些和抗逆相关的顺式作用元件,其中包括脱落酸响应元件ABRE、参与茉莉酸甲酯响应的顺式作用元件CGTCA-motif和TGACG-motif;在干旱诱导下的MYB转录因子结合位点。通过亚细胞定位实验知道这个基因定位于细胞核和细胞质上。(3)构建了PoptrHSFA 4a这个基因的过表达和抑制表达载体,转入拟南芥中成功地获得了 T3代过表达拟南芥转基因株系。在重金属和热胁迫下,本研究对过表达转基因拟南芥和对照WT进行了幼苗和成苗的抗逆分析、组织化学染色和生理指标的测定等。结果表明,在高温和Zn胁迫下,T3代PoptrHSFA4a转基因拟南芥抗逆能力比对照WT强很多,说明这个基因在高温和Zn胁迫下具有很重要的抗逆功能。之后用锌特异性荧光染料Zinpyr对Zn胁迫后的WT和转基因株系进行染色,发现进入转基因拟南芥原生质体内的锌离子明显少于对照,并且主要积累在细胞膜外。而在测植物中Zn含量的实验发现转基因吸收的Zn离子比WT多一些,推测可能是转基因内的Zn离子被植物吸收后大部分保留在细胞间隙中,很少进入到细胞内。PoptrHSFA4a基因可能通过调控下游细胞膜定位的锌转运子基因的表达来特异性地参与植物对锌胁迫的应答过程。这将为这个基因在林木中的研究奠定了基础。