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

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 569bp.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 tabatcum)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.