茄子HSFs和HSPs基因鑒定及其在高溫下的表達(dá)模式分析.pdf

1、熱激蛋白（Heat shock proteins，Hsps）和熱激轉(zhuǎn)錄因子（heat shock factors,Hsfs）普遍存在于各種植物中，它們對植物生長和防御非生物脅迫起著至關(guān)重要的作用。茄子(Solanum melongemaL.)是茄科茄屬重要的蔬菜作物，產(chǎn)量和質(zhì)量極易受到不良環(huán)境的影響，如高溫、水澇，從而導(dǎo)致減產(chǎn)。目前，關(guān)于茄子Hsf和Hsp基因家族相關(guān)研究還未見報(bào)道，因此對其進(jìn)行相關(guān)分子生物學(xué)研究，以揭示Hsf和Hsp的

2、生物學(xué)功能具有重要意義。本研究利用生物信息學(xué)方法對Hsf和Hsp基因家族成員在茄子基因組水平上搜索鑒定，并對其分類、系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系、蛋白基序、外顯子-內(nèi)含子結(jié)構(gòu)等進(jìn)行分析；并結(jié)合轉(zhuǎn)錄組測序全面分析了在高溫脅迫（42℃6h）下茄子熱敏品系05-1和耐熱品系05-4中Hsf和Hsp的基因表達(dá)。通過GeNorm、Normfinder和BestKeeper3種軟件分析茄子9個候選內(nèi)參基因的表達(dá)穩(wěn)定性，確定了定量分析相關(guān)基因表達(dá)的最佳內(nèi)參基因；利用

3、實(shí)時熒光定量技術(shù)研究了部分茄子Hsf和Hsp基因在高溫脅迫（42℃6h）下的表達(dá)情況。為明確茄子Hsf和Hsp的功能及在抗高溫過程中分子機(jī)制奠定基礎(chǔ)。本研究獲得主要結(jié)果如下：
　　1.從茄子基因組中鑒定得到24個Hsf和174個Hsp（39個sHsp，57個Hsp40，21個Hsp60，30個Hsp70，17個Hsp90和10個Hsp100）?；谏镄畔W(xué)和進(jìn)化分析，Hsf家族基因可劃3個亞類，sHsp分為10個亞類，Hsp40

4、分為3個亞類，Hsp60、Hsp70、Hsp90和Hsp100各分為4個亞類。
　　2.通過對茄子、擬南芥、番茄三個物種的Hsf和 Hsp基因進(jìn)化樹分析表明茄子Hsf和Hsp基因在進(jìn)化關(guān)系上和番茄的親緣關(guān)系更近一些，表明它們擁有一個共同的祖先。此外，在三個物種中還發(fā)現(xiàn)84對直系同源基因和17對旁系同源基因。
　　3.茄子Hsf和Hsp家族基因的蛋白基序分析表明，保守基序在各家族基因之間均存在缺失，無一包含全部的基序。外顯子-

5、內(nèi)含子結(jié)構(gòu)分析表明，茄子 Hsf和 Hsp各家族基因成員所含內(nèi)含子和外顯子的數(shù)目也存在很大差異，內(nèi)含子長度的不同可能造成茄子Hsf和Hsp基因功能的多樣性。
　　4.利用RNA-Seq技術(shù)分析了熱敏品系05-1和耐熱品系05-4熱處理前后基因表達(dá)譜，獲得差異表達(dá)基因。GO和Pathway顯著性富集分析表明，茄子熱脅迫響應(yīng)基因主要參與代謝途徑、激素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白加工等過程。其中內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白加工通路中發(fā)現(xiàn)許多熱激蛋白如sHsp、H

6、sp40、Hsp70和Hsp90的富集。借助轉(zhuǎn)錄組測序全面分析了在高溫脅迫（42℃6h）下茄子Hsf和Hsp基因家族成員的表達(dá)譜，結(jié)果表明，茄子Hsf和Hsp在兩個品系中具有類似的表達(dá)模式，大多數(shù)Hsf和Hsp家族成員參與茄子苗期對高溫的響應(yīng)。
　　5.利用實(shí)時熒光定量技術(shù)，對來源于RNA-Seq轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)庫的茄子候選內(nèi)參基因SmEF1a、SmEF2、SmCK1、SmTRX、Sm40sRNA、Sm60sRNA、SmDAHPSI和S

7、mUCP的表達(dá)進(jìn)行分析，以SmActin為對照，發(fā)現(xiàn)SmEF1a在05-4和05-1品系42℃持續(xù)處理24h時葉片中的表達(dá)最為穩(wěn)定，其次是SmUCP內(nèi)參基因；在05-4和05-1品系42℃處理6h的不同組織（根、莖、葉）中，表達(dá)最穩(wěn)定的內(nèi)參基因是 SmEF1a，其次是Sm60sRNA。
　　6.利用Q-PCR技術(shù)研究了SmHsfA1b、Sm17.9B-sHsp、Sm26.4-sHsp、SmcpHsc70-2、SmHsp90-7.2

8、基因在連續(xù)高溫下的表達(dá)情況，結(jié)果表明，高溫處理能快速誘導(dǎo)茄子SmHsfA1b、Sm17.9B-sHsp、Sm26.4-sHsp、SmcpHsc70-2和SmHsp90-7.2基因的表達(dá)，在熱敏品系05-1和耐熱品系05-4中表達(dá)規(guī)律類似，并且在持續(xù)熱處理的大部分時期內(nèi)耐熱品系中的表達(dá)量更高，說明它們很可能參與高溫脅迫條件下對下游基因的表達(dá)與調(diào)控。此外，它們在不同器官中表達(dá)強(qiáng)弱也不同，說明其參與茄子高溫處理前后根、莖、葉的生長發(fā)育等過程，