拟南芥热激因子AtHsfA1a对抗氧化酶的调控

拟南芥热激因子AtHsfA1a是与耐逆境有关的主要转录调控因子，但是AtHsfA1a的详细作用机制和生理功能范围还不完全清楚。本项目拟以组成型过量表达AtHsfA1a及内源AtHsfA1a基因沉默的转基因拟南芥植株为材料，比较不同逆境不同基因型植株的抗氧化酶（SOD、GR、APX、CAT）活性的变化，从生理水平揭示细胞内AtHsfA1a 对抗氧化酶活性的调控；为了研究AtHsfA1a 对抗氧化酶调控的分子机制，采用RT-PCR结合实时定量PCR分析不同逆境不同基因型植株抗氧化酶基因的表达水平，采用染色质免疫沉淀技术及电泳迁移率变动分析研究AtHsfA1a与抗氧化酶基因启动子区的结合情况，通过构建含目的启动子突变的报告基因表达载体研究AtHsfA1a与抗氧化酶基因表达的关系，揭示除热激蛋白外AtHsfA1a 新的靶基因及其参与耐逆境的生理生化新途径，该成果对研究植物耐逆境机理具有重要意义。

拟南芥热激因子AtHsfA1a是与耐逆境有关的主要转录调控因子，但是AtHsfA1a的详细作用机制和生理功能范围还不完全清楚。本项目以获得的组成型过量表达AtHsfA1a（过量表达型）及内源AtHsfA1a基因沉默（沉默型）的转基因拟南芥植株为实验材料，比较热胁迫下它们的生长状况,结果发现热胁迫对过量表达型的存活性影响不大，而沉默型与野生型存活率下降，沉默型存活率最低，表明AtHsfA1a能增强植物的抗逆性。为了从生理水平进行研究，测定了H2O2和TBARS的含量变化，结果显示无论是热、冷、盐及渗透胁迫，过量表达AtHsfA1a型的H2O2和TBARS含量均低于野生型，而沉默型的H2O2和TBARS含量最高。说明 AtHsfA1a在逆境胁迫中可以降低拟南芥氧化胁迫，使细胞膜伤害较小。与此同时分析它们的抗氧化酶SOD、 CAT、APX及GR活性在不同胁迫后的变化，结果显示，过量表达型的抗氧化酶的活性均大于野生型植株，而沉默型抗氧化酶的活性均小于野生型，表明在逆境胁迫下AtHsfA1a可以通过提高抗氧化酶活性而降低氧化胁迫，从生理水平揭示AtHsfA1a 对抗氧化酶活性的调控；为了研究AtHsfA1a 对抗氧化酶调控的分子机制，采用RT-PCR分析热胁迫抗氧化酶APX、SOD、CAT、GR基因的表达水平，结果表明，热胁迫下过量表达型的APX、SOD、CAT的mRNA表达量明显高于野生型，而沉默型的APX、SOD、CAT的mRNA表达量最低，GR的mRNA表达量在不同基因型植株中不明显，初步说明AtHsfA1a对部分抗氧化酶APX、SOD、CAT的表达有调控作用。为了鉴定AtHsfA1a与抗氧化酶APX、SOD、CAT的基因表达的关系，采用染色质免疫沉淀技术及电泳迁移率变动分析研究AtHsfA1a与APX、SOD、CAT基因启动子区的结合情况，结果均表明无论在体内或体外AtHsfA1a与抗氧化酶APX、SOD、CAT基因启动子区的有不同程度的结合。为了验证AtHsfA1a与APX基因启动子区片段的结合是否直接调控目的抗氧化基因的表达，通过构建含目的启动子突变的报告基因表达载体研究AtHsfA1a与目的基因表达的关系，结果初步表明AtHsfA1a与APX基因启动子区片段的结合对GUS基因的表达有一定的影响，但此结果还有待于进一步验证。该成果对研究植物耐逆境机理具有重要意义。