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植物生长环境的变化会影响植物的生长与代谢。藻类应答环境胁迫的信号通路及相应蛋白质功能的研究已成为热点。作为机体受到一系列如高温、干旱和严寒等非生物胁迫后大量表达的应激蛋白,HSP70(Heat Shock protein 70)广泛参与生物体内变性蛋白质的复性和降解,对机体的代谢调控和响应环境胁迫具有重要的作用。随着温室效应的加剧,灾害性高温气候成为影响藻类生长的一种主要的非生物胁迫。面对高温胁迫,植物体会快速启动复杂的调控机制来应对热刺激,钙-钙调素热激信号转导通路作为响应热胁迫主要的调控机制,可以调节HSP70的表达。本实验以经济海藻皱波角叉菜的叶状体为实验材料,运用RT-PCR技术克隆皱波角叉菜的CcCaM、CcHSP70基因的ORF序列。利用生物软件对序列进行分析,结果显示CcCaM基因的ORF全长为453bp,共编码150个氨基酸;CcHSP70基因的ORF全长为1971bp,共编码656个氨基酸,并预测出在CcHSP70的氨基酸序列中包含一段由21个氨基酸残基组成的CaM结合区域,这表明在皱波角叉菜中可能存在着通过CaM与HSP70相结合进而来调节热激信号转导的下游事件,这为进一步研究皱波角叉菜的热激信号转导通路提供依据。为了探讨HSP70在皱波角叉菜抵抗高温与冷胁迫中的作用及响应特点,本研究采用Real-Time PCR技术检测皱波角叉菜叶状体在28℃高温胁迫与4℃冷胁迫下CcHSP70基因相对表达量的变化。并将CcHSP70基因转入大肠杆菌内进行原核表达与分离纯化,随后检测了CcHSP70蛋白质的ATPase活性,测定45℃高温与10℃冷胁迫下转pET28a-CcHSP70大肠杆菌的生长情况。结果显示:CcHSP70基因的表达受到高温胁迫与冷胁迫的显著诱导,在持续28℃高温胁迫下,CcHSP70的表达量在4 h时达到峰值,之后一直保持在较高的水平与对照差异显著。在持续冷胁迫下,在8 h时CcHSP70表达量与对照组相比达到显著差异。CcHSP70具有ATPase活性,其可通过ATP的水解循环来控制多肽的结合和释放。在45℃高温与10℃冷胁迫下CcHSP70的过表达提高了大肠杆菌的抗高温能力与耐冷性。结果表明CcHSP70受热激与冷胁迫的诱导表达,在高温胁迫与冷胁迫中维持了细胞蛋白的稳定,对细胞具有重要的保护作用。