马铃薯Hsfa4c基因表达模式分析与表达载体构建(2)
1.1 植物耐热机制
在高温胁迫下植物通过一系列生理和分子进程来实现对高温的适应[2]。
植物面对高温胁迫时的信号转导途径多种多样。其中有三条主要的途径[3]: 第一，高温使得植物体内各种过氧化物的产生超过了自身分解的上限，这个信号通过未知途径传递到细胞核内，诱导热激基因的表达[4]; 第二，高温影响了植物细胞膜上蛋白质的结构和功能，从而改变了植物细胞膜的通透性，使得细胞外钙离子进入胞内，钙离子浓度的变化刺激了钙依赖蛋白激酶(CDPK)的活性[5]，这个过程中的信号同时会传入细胞核，激活热激基因的表达。第三，高温环境下植物体内蛋白质发生变性，植物为修复体内蛋白质，将会产生和积累热激蛋白，热激蛋白有着分子伴侣的作用[6-7]，能够对变性的蛋白质进行修复。此外还有一些其他的途径如下(图1)。
图1热胁迫信号转导途径
Fig.1 Heat shock signal transduction pathways
2 热激转录因子的研究进展
转录因子调控下游基因的表达，是一种对基因的转录有着明显调控作用的信号分子。转录因子对植物的生长发育等一系列生命活动有着明显的调节作用，同时参与到它植物的应激反应。热激转录因子(Heat shock factors Hsfs)是其中重要的一种，在各种植物中广泛存在，种类繁多，在植物热胁迫信号转导以及耐热性调控的过程中起着关键性的作用[8]。
学者们通过通过OD结构中A与B之间插入氨基酸序列与否以及氨基酸序列的长度,将Hsfs划分为A、B、C三个大类[9]，同时，借助NLS、NES、AHA的存在与否和位置以及序列大小等作为Hsfs三大类别之下的亚类的划分依据， A类和B类可进一步分为8个和4个亚类，其中包括HsfA1, A2, A3, B2a, B2b，A4a，A4b等类型；C类也能分为C1a, C1b, C2a, C2b四个类别。
3马铃薯热激转录因子的研究进展
本实验室在马铃薯热激转录因子的研究方面已经有着一定的进展，实验室先人已经发现并分类了马铃薯植株的热激转录家族27位成员，并且按照上文的标准将其划分为A、B、C三组，本文研究了其中一种在热激处理时表达量较多的家族成员StHsfa4c以及该基因在野生种马铃薯中对应的SpHsfa4c基因，通过RT-PCR方法分析了这对基因在马铃薯植物体内的组织表达特性以及热激表达特性。
4研究的目的与意义
马铃薯是世界上许多国家的主要粮食作物，在全世界农作物的种植中排行第四[10]。马铃薯用途广泛，淀粉含量丰富，不仅仅作为一种食物，也是一种重要的工业原料[11]。提高马铃薯抗逆性对于文持马铃薯高产有着重要意义，本实验室采用的栽培种马铃薯Solanumm tuberosum L , Désirée在世界范围内广泛种植，产量高但对热害的抵抗能力不强，因此面对热害时常常造成减产[12]，而野生种马铃薯Solanum pinnatisectum Dun对热害的抵御能力更强，本文对野生种马铃薯SpHsfa4c基因的表达模式进行了分析，同时构建了该基因的过表达载体和反义表达载体，以便于日后进一步研究SpHsfa4c基因的功能。