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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。
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