小麦热激转录因子基因TaHsfA2-12的特性及耐热性调控功能

• 作者: 于学超 刘畅 张华宁 张园园 张玉杰 彭义峰 李国良 胡栋 苑赛男 郭秀林
• 来源期刊: 农业生物技术学报
• 学科: 农学
• 关键词: 小麦热激转录因子(TaHsfs) 生物学特性 亚细胞定位 耐热性调控
• 年，卷（期）: 2020,（7）
• 所属期刊栏目: 研究论文与报告
• 页码范围: 1141-1155
• 页数: 15页
• 分类号: S512.1
• 字数: 11439字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1674-7968.2020.07.001

摘要

植物中的热激转录因子(heat shock transcription factors,Hsfs)在耐热性获得、耐热性传代记忆及其他胁迫过程中发挥重要的调控作用.本研究通过同源克隆技术从37℃热胁迫1.5 h的小麦(Triticum aestivum)幼叶中克隆获得一个新的基因TaHsfA2-12(GenBank No.MK931301),其编码序列全长1134 bp,编码377个氨基酸残基.蛋白质序列含DNA结合结构域(DNA binding domain,DBD)、核定位信号序列RRKELAEALLSKKRGR、核输出信号序列LLSLGLE和激活域序列ESFWKELLSL.TaHsfA2-12蛋白质与粗山羊草(Aegilops tauschii)中AtHsfA2蛋白一致性高达98％.通过瞬时转化烟草(Nicotiana tabacum)表皮细胞并经4',6-二脒基-2-苯基吲哚(4',6-diamidino-2-phenylindole,DAPI)染色发现,正常条件下该蛋白定位于细胞核.qRT-PCR分析表明,正常生长条件下TaHsfA2-12在小麦幼嫩和成熟的根、茎、叶以及雌蕊、雄蕊、萼片、幼胚和成熟胚等多个组织中组成型表达,多数组织中表达量较低,成熟种子中表达量较高(P<0.05).37℃热胁迫和20％PEG6000显著上调TaHsfA2-12的表达(P<0.05),水杨酸(salicylic acid,SA)和过氧化氢则下调该基因表达.表型观察显示,TaHsfA2-12不仅能提高热胁迫下转基因拟南芥(Arabidopsis thaliana)植株的基础耐热性和获得耐热性,还能恢复拟南芥缺失突变体AtHsfA2的耐热表型,不同株系叶绿素含量与表型相一致.不同热胁迫处理后,转基因拟南芥植株多个热激蛋白(heat shock protein,Hsp)基因的表达均高于野生型对照.本研究结果为深入研究小麦Hsfs家族基因特性与功能提供理论依据.