芹菜對(duì)高溫脅迫的分子響應(yīng)機(jī)制分析.pdf

1、溫度是植物生長(zhǎng)的三大環(huán)境條件之一，也是影響植物生長(zhǎng)和農(nóng)作物產(chǎn)量的主要環(huán)境因子。自從20世紀(jì)80年代以來(lái)，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(huì)對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育帶來(lái)傷害，培育耐熱品種可以幫助植物更好地應(yīng)對(duì)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(rùn)氣候，耐寒但不耐高溫。近年來(lái)，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(yàn)以種植于人工氣

2、候室的芹菜植株為材料，進(jìn)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(dá)調(diào)控機(jī)制，重點(diǎn)研究芹菜葉對(duì)高溫脅迫的響應(yīng)機(jī)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(gè)月大的美國(guó)西芹‘文圖拉’植株為材料，進(jìn)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(jìn)行蛋白質(zhì)雙向電泳。結(jié)果表明，芹菜葉片中共檢測(cè)到78個(gè)差異蛋白質(zhì)點(diǎn)，其中高溫下有17個(gè)差異明顯的蛋白點(diǎn)，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(yùn)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(hù)植物免受熱激傷害。根據(jù)已測(cè)定的芹菜（Apium graveolens L.）轉(zhuǎn)錄組測(cè)序結(jié)果，運(yùn)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(duì)其數(shù)量、序列、系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系等進(jìn)行分

4、析。結(jié)果表明，芹菜中至少含有20個(gè)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(diǎn)（pI值）在4.97～8.44之間。序列比對(duì)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(gè)亞族。A類(lèi)有12個(gè)成員，B類(lèi)為6個(gè)，C類(lèi)為2個(gè)。A亞族又可進(jìn)一步分為A1～A9等9個(gè)亞類(lèi)，B類(lèi)又分為B1～B4等4個(gè)

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

6、殘基的開(kāi)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(diǎn)為5.3。聚類(lèi)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(dá)有組織特異性，且對(duì)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(dá)可以調(diào)節(jié)下游HSP蛋白的表達(dá)。此外，一些與植物體內(nèi)代謝、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、防御反應(yīng)相關(guān)的蛋白通過(guò)與熱激蛋白互作，