小麦热激转录因子TaHsfA1亚家族基因的生物学特性及耐热性分析

作者：刘然; 孟祥照; 苑赛男; 李国良; 杨阳; 段硕楠; 张华宁^*; 郭秀林^*

来源：农业生物技术学报, 2022, 30(01): 1-14.

• 小麦
• 热激转录因子A1 (TaHsfA1)
• 生物学特性
• 亚细胞定位
• 耐热性功能

植物热激转录因子(heat shock transcription factors, Hsf)存在于大多数植物中,在热胁迫和多种其他逆境胁迫响应过程中发挥重要作用。本研究从冬小麦(Triticum aestivum)’沧6005’中同源克隆获得3个同源基因TaHsfA1-1 (GenBank No. MW756130)、TaHsfA1-2 (GenBank No. MW756131)和TaHsfA1-3(GenBank No. MW756132),cDNA长度分别是1 590、1 566和1 569 bp。3个蛋白质序列都含有典型的DNA结合结构域(DNA binding domain, DBD)、相同的核定位信号序列(nuclear localization signal, NLS)RRKP/KKRR和转录激活结构域序列(aromaromatic, large hydrophobic and acidic amino residues, AHA)DSFWEQFLCA。TaHsfA1-1、TaHsfA1-2和TaHsfA1-3与节节麦(Aegilops tauschii) AetHsfA1的氨基酸序列相似性均高达96%。通过染色体定位分析确定TaHsfA1-1、TaHsfA1-2和TaHsfA1-3分别定位于染色体4A、5B和5D上。通过瞬时转化烟草(Nicotiana tabacum)表皮细胞并观察发现,正常条件下TaHsfA1蛋白质都定位于细胞核。qPCR分析显示,3个基因的表达均被37℃热胁迫(heat stress, HS)和水杨酸(salicylic acid, SA)上调,而脱落酸(abscisic acid, ABA)处理明显下调其表达,TaHsfA1-3同时被H2O2上调。通过在酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae) AH109中鉴定发现TaHsfA1-1、TaHsfA1-2和TaHsfA1-3均具有转录激活活性。依据3个基因对热胁迫响应程度,选取TaHsfA1-1遗传转化拟南芥(Arabidopsis thaliana)并观察表型发现,TaHsfA1-1能够提高热胁迫下拟南芥幼苗的基础耐热性和获得耐热性,不同转基因株系的叶绿素含量与其表型及存活率相一致,正常及热激后均引起相关热激蛋白基因的表达。该研究表明小麦HsfA1亚族基因具有耐热性调控功能,为进一步探究小麦Hsf家族基因特性及耐热性功能提供了理论基础。

• 单位
  生命科学学院; 河北师范大学; 河北省农林科学院