摘要: 高温是造成作物产量和品质下降的一个主要原因，提高作物种子的抗高温能力具有重要的经济效益与社会效益。植物在长期的进化过程中，形成了适应环境改变的机制。当植物受到高温胁迫时，热激蛋白就会发生积累，从而发挥其相应的生物学功能。而这类热激... 展开 高温是造成作物产量和品质下降的一个主要原因，提高作物种子的抗高温能力具有重要的经济效益与社会效益。植物在长期的进化过程中，形成了适应环境改变的机制。当植物受到高温胁迫时，热激蛋白就会发生积累，从而发挥其相应的生物学功能。而这类热激蛋白基因的表达则是受热激转录因子调控的。 本试验主要研究了拟南芥的两个热激转录因子AtHsfA6α和AtHsfA9在抗高温能力方面的功能，研究结果如下： (1)热激转录因子AtHsfA6α和AtHsfA9在野生型拟南芥中进行内源性表达分析，结果表明这两个热激转录因子均能响应热激信号。 (2)克隆目的基因AtHsfA6α和AtHsfA9，利用种子特异启动子At2S3构建超表达载体，获得转基因烟草植株。 (3)在种子萌发阶段，At2S3：AtHsfA6α超表达烟草株系种子萌发期间对热激处理表现出比野生型更高的耐性。正常条件下，转基因烟草的萌发基本与WT(烟草NC89)一致；45℃热激处理12h、18h和24h后，超表达株系的萌发率明显高于野生型。因此，该热激转录因子可以提高作物种子在高温胁迫下的抗性，At2S3种子特异型启动子能够介导外源基因在种子中高效表达。 (4)在种子萌发阶段，At2S3：AtHsfA6α和At2S3：AtHsfA9超表达烟草株系的根系生长与野生型相比对热激处理表现出更高的耐性。将WT以及At2S3：AtHsfA6αL2、L3和At2S3：AtHsfA9L2、L3株系纯合体种子在MS培养基上萌发(正常培养条件和45℃热激处理12h)。结果表明，在正常培养条件下，At2S3：AtHsfA6α和At2S3：AtHsfA9转基因株系的根长与WT。相比分别缩短约32％和37％；在45℃热激处理的条件下，转基因株系和WT的根长都变短，At2S3：AtHsfA6α和At2S3：AtHsfA9转基因株系的根长与WT相比分别缩短约30％和19％。 (5)在成苗期，At2S3：AtHsfA6α转基因烟草株系与WT相比，发育矮小。通过观察烟草叶片的表皮细胞，发现转基因植株的细胞大小与WT相比无差别，这说明植株生长矮小并不是由叶片细胞大小引起的。此外，转基因烟草株系的叶片净光合速率明显低于WT。推测由于光合速率低、合成的营养物质少，所以At2S3：AtHsfA6α转基因烟草生长矮小。 实验结果表明，当野生型拟南芥受到热激处理时，热激转录因子的表达量上升，说明这两个热激转录因子响应高温信号。种子萌发率试验表明转基因株系的萌发率要高于野生型，说明拟南芥热激转录因子AtHsfA6α和AtHsfA9确有抗高温能力。本试验首次利用种子特异启动子At2S3来研究拟南芥热激转录因子AtHsfA6α和AtHsfA9在烟草中抗高温方面的功能，为热激转录因子AtHsfA6α和AtHsfA9应用于作物种质改良，进而提高作物抗高温胁迫能力提供了理论依据。 收起