拟南芥热激转录因子耐高温功能分析

从拟南芥基因组中克隆了热激转录因子(At Hsf A6a),构建了过量表达(over-expression,OE)和反义(anti-sense,AS)植物表达载体并转化拟南芥,获得了拟南芥纯合转基因株系。对其进行耐高温处理,结果显示:43℃处理2 h,过量表达转基因植株存活率(86%)远高于野生型(59%);而反义转基因植株存活率则只有43%,显著低于野生型。43℃处理0.5 h,过量表达转基因植株的离子渗漏水平显著低于野生型,而反义转基因植株则大幅度升高。基因表达分析证明,AtHsfA6a的表达受热胁迫诱导,并且Hsp70是受AtHsfA6a调控的下游靶基因。上述结果表明,拟南芥AtHsfA6a可能通过调节Hsp70表达,提高植物耐受高温胁迫的能力。     

植物耐热性及热激信号转导机制研究进展

随着温室效应的加剧,全球气候变暖已经成为现代农业生产体系所面临的严峻挑战．高温灾害性气候是影响作物产量的一种主要的非生物胁迫．因此,对于农作物生产而言,研究植物耐热信号转导机制不仅有重要的科学意义,而且有现实的紧迫性．最近几年,在阐明植物耐热信号转导机制的研究方面取得了很多重要的进展,这些进展涵盖植物高温胁迫的感受机制、热激转录因子和热激蛋白的表达调控、热激转录因子结合蛋白参与耐热性调控的分子机制等几个主要的方面．热胁迫影响细胞膜系统、RNA、蛋白质的稳定性,同时改变酶的活性和细胞骨架系统．当热胁迫来临时,植物的转录组会发生显著变化,所涉及的基因大约占基因组的2％．这些高温胁迫响应基因构成了热激响应网络,是植物抵御热胁迫的第一道防线．植物的耐热性分为基础耐热性和获得性耐热性．基础耐热性是植物固有的耐热性．获得性耐热性是温和的热驯化诱导的耐热性．获得性耐热性状的形成反映了植物在自然生长环境下适应高温胁迫的生理机制．     

黄瓜全基因组热激转录因子(HSFs)的鉴定与表达分析

热激转录因子 (Heat shock factors, HSFs) 普遍存在于整个生物界。尽管植物HSFs的DNA 结合域具有较高的保守性, 但其结构特征、生物功能具有多样化的特点。本文利用黄瓜(Cucumis sativus L.)全基因组测序结果, 运用生物信息学方法鉴定了黄瓜HSFs, 并对其数量、序列特征、染色体定位以及系统发育关系等进行分析。结果表明, 黄瓜至少含有21个HSFs基因家族成员, 编码184～560个氨基酸, 分子量21.2~62.3 kDa, 等电点(PI)4.70~9.10; 序列比对发现这些成员都具有转录因子特有的DNA结合域(DNA binding domain, DBD); 染色体定位分析表明, 除Csa026480之外, 其余HSFs不均匀分布在黄瓜7条染色体上。从拟南芥(Arabidopsis thaliana)和黄瓜HSFs系统发育树可以看出, 这些转录因子分为3个分支, 其中Ⅰ分支进一步可分为3类(A、B、C类), 系统发育分析揭示黄瓜HSFs蛋白存在9对直系同源蛋白, 3对旁系同源蛋白, 表明HSF转录因子基因家族的多样化发生在黄瓜和拟南芥分化之前。EST表达分析发现这些热激转录因子参与黄瓜的果实、雌花和两性花的发育与形成; 通过qRT-PCR分析, 发现这些基因在黄瓜苗期应对高温热激响应中表达水平存在显著的差异。研究结果为进一步分析黄瓜热激转录因子奠定了基础。     

热激转录因子在植物抗非生物胁迫中的功能研究进展

植物在遭受环境胁迫时会产生一系列应激反应,而热激转录因子可通过介导热激蛋白或其他热诱导基因的转录和表达,来参与调控植物抵抗逆境胁迫过程和其他生命活动。主要介绍了植物热激转录因子的基本蛋白结构域,阐述了3类热激转录因子在抗极端温度（高温、低温）胁迫、干旱胁迫、高盐胁迫、活性氧胁迫中的功能与作用机制,并探讨和展望了植物热激转录因子在植物育种和提高植物抗逆性的研究中的发展与应用前景,以期为深入研究热激转录因子在调控植物抵抗逆境胁迫中的生物学功能与机制提供理论参考。     

高等植物热激转录因子生物学特性及其在非生物胁迫适应中的作用

热激转录因子(HSFs)参与了植物生长发育的调控以及多种非生物胁迫适应基因的表达调控。HSFs通常形成同源三聚体,激活转录活性从而发挥功能。本文综述了热激转录因子的基本结构、亚细胞定位、转录调控、功能多样性及其在植物适应极端温度、盐害、干旱、强光和氧化胁迫等非生物胁迫过程中的作用。HSFs是提高高等植物抗多重胁迫的优质候选基因,对其深入研究具有重要的应用价值。未来,通过生物基因工程等手段利用HSFs提高各类作物抗性具有广阔的发展前景。     

钙-钙调素信号系统参与热激信号转导的研究

根据作者实验室的研究工作结合国内外的研究动态讨论热激信号转导的Ca2 -CaM途径。作者实验室的工作表明,钙一钙调素(Ca^2 -CaM)信号系统参与植物热激信号转导。激光共聚焦扫描显微镜的观察结果表明,37℃热激可引起小麦胞内自由Ca。’浓度迅速提高。在Ca^2 存在条件下,热激也引起小麦CaM基因CaM1-2表达及CaM蛋白含量增加。Ca^2 可促进小麦热激基因hsp26和mp70表达和热激蛋白合成,而Ca^2 螯合剂EGTA、Ca^2 通道阻断剂异搏定和LaCl3、CaM抑制剂W7、TFP和CPZ明显降低热激基因hsp26和mp70表达和热激蛋白合成。EGTA、异搏定、TFP或CPZ也阻止小麦耐热性的获得。小麦CaM基因与热激基因的表达动力学研究表明CaM位于热激信号转导的上游,而Ca^2 是启动热激反应的胞内关键因子。凝胶阻滞分析的结果表明,Ca^2 -CaM在热激信号转导中的作用是通过激活热激转录因子的DNA结合活性来实现的。根据大量实验证据,作者提出在植物细胞内存在一条新的热激信号转导途径——钙一钙调素途径。     

拟南芥热激转录因子AtHsfA2调节胁迫反应基因的表达并提高热和氧化胁迫耐性

越来越多的证据表明热胁迫和氧化胁迫间存在着内在联系. 最近的研究发现, 热激转录因子(Hsfs)在联系热和氧化胁迫信号反应中具有重要的作用. 对拟南芥热激转录因子AtHsfA2在热激和氧化胁迫反应的功能进行了分析和鉴定. 利用Northern blot和定量RT-PCR的方法, 我们发现AtHsfA2的表达不仅被热激诱导, 同样也受到氧化胁迫诱导. 对AtHsfA2敲除突变体和超表达植株进行功能分析表明, 突变体降低了基础性和获得性耐热能力以及氧化胁迫耐性, 而超表达植株却增强这些耐性, 并且这些表型的改变与APX1和一些热激蛋白基因的表达, 离子渗漏水平, H2O2的水平和膜过氧化伤害程度的变化相关联. 以上结果表明, 拟南芥热激转录因子AtHsfA2通过调节胁迫反应基因的表达而提高热和氧化胁迫耐性. 因此, 我们提出热激转录因子AtHsfA2在联系热和氧化胁迫信号反应中具有重要的作用.     

动物热激转录因子的进化类型及其功能研究进展

生物体暴露在高温和其它一些化学或者生理胁迫的环境中能诱导机体产生热激蛋白.真核生物中热激蛋白基因的表达受热激转录因子的调节.正常生长条件下,热激转录因子呈无活性的单体状态,当生物体处在热激等胁迫环境中时,热激转录因子会立即转换成有活性的三聚体并进入细胞核中与热激蛋白基因的热激元件结合,从而激活热蛋白激基因的转录.综述了近年来4种热激转录因子在生物体热应激反应中的作用,重点讨论了热激转录因子家族成员功能上的新发现.     

Analysis of Heat Shock Proteins and Thermotolerance in a Thermoresistant Strain of Drosophila melanogaster

Here we studied the response to heat shock in a desert D. melanogasterstrain TT capable of living and propagating at 32°C and the standard Oregon R strain. The TT strain proved to be more resistant to extreme temperatures. On the other hand, the observed high thermotolerance of the strain was not accompanied by a higher level of HSP70 synthesis. Conversely, reliably smaller amounts of HSP70 were synthesized in the TT strain as compared to Oregon R under all shock temperatures except the critical one (39.5°C). Differences in both the structure of HSP70genes and the pattern of all heat shock proteins have been observed between the studied strains. The role of the heat shock system in the adaptation to hyperthermia is discussed.