玉米种胚HSP20基因对人工老化处理的响应

• 作者: 邢芦蔓 吕伟增 雷薇 梁雨欢 卢洋 陈军营
• 来源期刊: 作物学报
• 关键词: 玉米 种胚 种子老化 差异表达基因 HSP20
• 年，卷（期）: 2021,（11）
• 所属期刊栏目: 研究简报
• 页码范围: 1733-1740
• 页数: 7页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3724/SP.J.1006.2018.01733

摘要

以玉米杂交种“郑单958”为材料, 采用高温(45°C)高湿(100%相对湿度)对玉米种子进行人工老化处理, 并用转录组技术, 研究植物HSP20基因对种子人工老化处理的响应, 旨在为揭示种子衰老的分子机制提供依据。结果表明, 随着老化时间的延长, 种子活力和种胚内过氧化氢酶的活性均表现下降趋势; 过氧化氢含量在老化第3天达到最大值, 随后下降; 丙二醛含量逐渐升高; 转录组检测表明, 种子老化过程中差异显著的HSP20基因有25个, 这些基因编码的HSP20蛋白主要被定位在细胞核、线粒体、以及叶绿体上, 其序列中均含有ACD保守序列(RVDWRETPDAHEIVVDVP GMRREDLRIEVEDNRVLRVSGERRRAEERKGDHWHREERSYGRFWRRFRLPENADLDSVAASLDSGVLTVRFRK)。该序列中含有较多的Arg (11.2%)、Lys (7.2%)、Pro (4.2%)、Thr (3.9%)等氨基酸, 老化过程中积累的ROS可能氧化这些氨基酸, 导致HSP20结构破坏、功能丧失。利用qRT-PCR技术对挑选的编码细胞质、叶绿体和线粒体HSP20的基因的表达模式分析显示, 随着老化程度的加深, 2个编码细胞质HSP20的基因上调表达, 另外两个编码叶绿体和线粒体HSP20基因的表达量在老化第3天达最大值, 随后下降。推测HSP20基因对种子老化有重要作用, HSP20蛋白的ACD结构域中Arg、Lys等氨基酸的靶向氧化可能是种子衰老的主要原因之一。