芹菜對高溫脅迫的分子響應(yīng)機制分析.pdf

1、溫度是植物生長的三大環(huán)境條件之一，也是影響植物生長和農(nóng)作物產(chǎn)量的主要環(huán)境因子。自從20世紀80年代以來，溫室效應(yīng)導(dǎo)致了明顯的全球增溫現(xiàn)象，植物面臨的高溫威脅將加劇。高溫脅迫會對植物生長發(fā)育帶來傷害，培育耐熱品種可以幫助植物更好地應(yīng)對全球變暖。芹菜（Apium graveolens L.）屬于傘形科草本植物，是一種重要的蔬菜，芹菜性喜冷涼、濕潤氣候，耐寒但不耐高溫。近年來，芹菜頻繁遭遇夏秋高溫災(zāi)害，造成減產(chǎn)與品質(zhì)下降。本試驗以種植于人工氣

2、候室的芹菜植株為材料，進行不同溫度處理，分別從蛋白質(zhì)組、轉(zhuǎn)錄組、基因等水平研究不同溫度下芹菜的表達調(diào)控機制，重點研究芹菜葉對高溫脅迫的響應(yīng)機制，以期為培育耐熱芹菜新品種提供理論依據(jù)。主要結(jié)果如下:
　　1.以2個月大的美國西芹‘文圖拉’植株為材料，進行不同溫度處理(4℃、25℃、38℃高溫)，處理1天后取其葉片提取蛋白質(zhì)，進行蛋白質(zhì)雙向電泳。結(jié)果表明，芹菜葉片中共檢測到78個差異蛋白質(zhì)點，其中高溫下有17個差異明顯的蛋白點，主要有

3、光色素葉綠素a/b結(jié)合蛋白(CAB)、未知蛋白、谷氨酰胺合成酶、核酮糖-1，5-二磷酸羧化酶/加氧酶大亞基結(jié)合蛋白、伴侶蛋白60、Rubisco活化酶、Fe2+轉(zhuǎn)運蛋白1、ATP合酶、醛縮酶等。
　　2.AgHSFs屬于HSF家族，該家族基因能保護植物免受熱激傷害。根據(jù)已測定的芹菜（Apium graveolens L.）轉(zhuǎn)錄組測序結(jié)果，運用生物信息學(xué)方法鑒定芹菜熱激轉(zhuǎn)錄因子基因AgHSFs，并對其數(shù)量、序列、系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系等進行分

4、析。結(jié)果表明，芹菜中至少含有20個AgHSFs基因，編碼的氨基酸殘基數(shù)目在163～527之間，分子量在19.29～58.14 kD之間變化，等電點（pI值）在4.97～8.44之間。序列比對發(fā)現(xiàn)AgHSFs都具有保守的DNA結(jié)合域（DBD）。擬南芥和芹菜AgHSFs的系統(tǒng)發(fā)育分析表明這些芹菜的AgHSFs分為A、B、C三個亞族。A類有12個成員，B類為6個，C類為2個。A亞族又可進一步分為A1～A9等9個亞類，B類又分為B1～B4等4個

5、亞類。選取4個AgHSFs基因（AgHSF01、AgHSF03、AgHSF04、AgHSF15）進行qRT-PCR分析，結(jié)果表明4個AgHSFs的表達有組織特異性和芹菜品種特異性;不同溫度下4個AgHSFs的表達也有顯著差異。
　　3.以‘六合黃心芹’、‘津南實芹’、美國西芹‘文圖拉’為試材，通過PCR技術(shù)在芹菜中克隆了1個編碼VirE2互作蛋白1的Agvip1基因的全長序列，Agvip1基因包含一個768bp的編碼255個氨基酸

6、殘基的開放閱讀框，其編碼蛋白AgVIP1的理論分子量為27.2 kD，理論等電點為5.3。聚類分析發(fā)現(xiàn)，茄科的番茄和馬鈴薯與芹菜AgVIP1的親緣關(guān)系最近。qRT-PCR分析表明Agvip1的表達有組織特異性，且對各種非生物逆境和金屬離子脅迫有顯著響應(yīng)。
　　綜上所述，高溫下芹菜HSFs基因能迅速發(fā)生響應(yīng)，HSFs基因的大量表達可以調(diào)節(jié)下游HSP蛋白的表達。此外，一些與植物體內(nèi)代謝、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、防御反應(yīng)相關(guān)的蛋白通過與熱激蛋白互作，