拟南芥中存在多种辅助分子伴侣,本实验室前期研究了 BAG6,FES1 A,HOP,CHIP等HSP70的辅助分子伴侣,HIP作为HSP70的另一重要的辅助分子伴侣,但在拟南芥中研究甚少。本课题通过CRISPR/Cas9基因编辑技术靶向敲除拟南芥的HIP基因,对其功能进行研究,并对HIP与FES1A两个辅助分子伴侣之间是否存在着功能上冗余或抑制关系进行了研究。FES1A的缺失导致拟南芥呈现显著的热敏感表型,前期实验已证明突变自噬相关基因ATG7可上调IAA的合成,进而修复fes1a的耐热性缺陷,fes1a atg7转录数据显示,转录因子bZIP1（AT5G49450）可能也介入了atg7对fes1a的耐热性调控,在此基础上作者进一步研究了atg7修复fes1a的耐热性缺陷与IAA合成和运输的关系以及bZIP1在拟南芥耐热机制中的作用。主要研究内容1.HIP是HSP70的相互作用蛋白,即HSP70的辅助分子伴侣,HIP已在动物中得到了广泛研究,但是植物HIP生物学功能知之甚少。在本研究中,我们发现在拟南芥中HIP是单拷贝基因,拟南芥HIP（AtHIP）是一种细胞核与细胞质共定位蛋白,与HSP70相互作用。通过CRISPR/Cas9介导的靶向诱变,获得了多个hip突变体,并对其中两个独立hip突变体进行了研究,发现AtHIP的缺失没有影响植物的正常生长发育,但敲除AtHIP导致种子萌发阶段时的HSP70水平降低,hip在种子萌发期间对NaCl和Endoplasmic Reticulum-Stress（ER-Stress）的敏感性增强;有趣的是hip单突变并未表现出明显的热敏感性,而fes1a hip双突变的热敏感性明显高于fes1a单突变。我们还发现HIP的突变使fes1a hip总蛋白的泛素化显著高于fes1a,这表明AtHIP参与了拟南芥的非生物胁迫耐受性。2.AtFES1A作为HSP70的重要辅助分子伴侣,可提高拟南芥中HSP70在胞质中的稳定性,它的缺失导致拟南芥呈现严重的耐热性缺陷,fes1a的热敏感性是其自身IAA合成缺陷导致的,突变自噬相关基因ATG7能够部分修复fes1a的耐热性缺陷。在本实验室前期fes1a atg7转录数据显示,与fes1a单突相比fes1a atg7双突变体中的IAA合成两个相关基因（醛氧化酶基因AAO1、吲哚乙腈水解酶基因NIT2）均被显著上调,外施IAA能提高fes1a的耐热性。本实验通过研究了 IAA转运抑制剂（TIBA或NPA）对fes1a和fes1a atg7耐热性的影响,发现施加TIBA或NPA后fes1aatg7的耐热性与fes1a的耐热性无显著差异。本实验室前期还发现,与WT相比,aao1和nit2单突变均未呈现热敏感表型,并且fes1a atg7aao1和fes1a atg7 nit2三突变的热敏感性与fes1a atg7双突变的热敏感性无显著差异,在此基础上,本文作者利用培育了fes1a atg7 aao1 nit2四突变体,发现fes1aatg7 aao1 nit2四突变体的耐热性显著低于fes1a atg7双突,这说明在fes1a atg7的基础上同时突变AAO1和NIT2,可能影响了 IAA的合成。本文作者还发现热激后,ATG7突变使fes1a突变体总蛋白的泛素化显著增加,已知ATG7修复fes1a突变体的耐热性是通过IAA途径调控的,IAA的转导与泛素-蛋白酶体降解系统有关,本文作者认为fes1a atg7突变体耐热性的高于fes1a可能与泛素化提高有关。3.本实验室前期研究fes1a atg7转录数据还显示,ATG7突变导致bZIP1（AT5G49450）转录因子的mRNA水平也被显著上调,bZIP1可能介入了atg7对fes1a耐热性缺陷的调控。拟南芥bZIP1属于转录因子TFs的S亚家族,参与多种非生物胁迫诱导,有研究表明在野生型拟南芥中过表达AtbZIP1可增强其对盐和干旱胁迫的耐受性,本实验发现bZIP1的缺失对拟南芥耐热性没有显著影响,在拟南芥的WT中过表达AtbZIP1,通过高温表型测试发现过表达AtbZIP1可增强其耐热性,因此bZIP1可能在拟南芥的耐热机制中发挥重要作用。本课题的主要创新点:1、本课题首次研究了植物的HIP基因,发现AtHIP与HSP70互作,并且AtHIP属于核质定位,HIP的缺失导致拟南芥的耐逆性显著下降;2、从遗传学角度,证明了 IAA介入了atg7对fes1a耐热性调控;3、发现过表bZIP1可显著提高拟南芥的耐热性。