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高温胁迫对植物生长、发育、繁殖和产量等几乎所有方面产生不利影响。植物在进化过程中都形成感知环境温度变化的信号通路,并调整自身的代谢和细胞功能,防止环境胁迫造成的机体损坏。这些不同的信号途径具有组织特异性和物种特异性,尤其在植物生殖生长期和营养生长期热激响应信号存在很大的差异。植物热激响应(Heat Shock Response,HSR)途径已被广泛研究,然而关于植物生殖生长期热激响应调控机制的研究仍相对较少。 在本博士论文所述的工作中,鉴定了参与调控拟南芥热激响应的SBP-box转录因子基因SPL1和SPL12。SPL1和SPL12属于SBP-box基因家族第一亚家族,为典型的膜锚定转录因子,它们不受MicroRNA156的调控。SPL1和SPL12在拟南芥组织中广泛表达,且花发育晚期高表达。对SPL1和SPL12功能缺失突变体的表型分析表明两者共同参与花发育晚期成熟过程。SPL1和SPL12蛋白序列同源性达72%,存在功能冗余。对SPL1过表达转基因植物和spl1spl12双突变体的表型分析表明SPL1和SPL12是拟南芥花器官对高温的响应和耐受、高温条件下维持种子发育成熟和萌发以及幼苗的基础耐热性过程所必须的关键基因。为了探索拟南芥生殖生长期对高温的响应机制,并寻找SPL1和SPL12调控的热激响应途径及相关的基因,我们以生长5周的野生型和spl1spl12双突变体植物在对照温度和热处理条件下的花序材料进行全基因组转录谱测序。通过对野生型和spl1spl12双突变体中热激响应差异表达基因的分析,从转录组水平上证明了SPL1和SPL12的缺失严重影响了拟南芥对高温胁迫的响应及耐受性。热激响应差异表达基因主要属于逆境响应相关途径,包括几丁质响应、热激响应、蛋白质折叠、过氧化物响应、ABA响应、水分响应、渗透响应、光信号响应途径以及受体激酶信号传导途径等。细胞组成上属于细胞膜、线粒体及内膜系统。功能上属于受体激酶、催化与结合活性,以及多糖或多肽水解酶类。转录因子在植物生长发育和与环境互作过程中起着十分重要的角色,其调控具有时间和组织特异性。我们共筛选出49个家族的316个转录因子,其热激响应表达受SPL1和SPL12调控。其中C2H2、C3H、ERF、FAR1、GRAS、HSF、MYB_related、NAC、SBP和WRKY等10个转录因子家族占67%。我们分析了5个WRKY和18个ERF转录因子基因,并选择其中12个作为SPL1和SPL12调控的候选下游基因。然而spl1spl12双突变体中热激响应HSF/HSP类基因转录水平的积累没有受到影响,暗示SPL1和SPL12调控的热激响应途径与HSF/HSP经典途径平行。另外,SPL1和SPL12的缺失并不影响拟南芥花序中ABA含量和外源施加ABA对抗热性增强的作用,然而spl1spl12双突变体中多数ABA信号相关基因的热激响应表达受阻,说明SPL1和SPL12并不直接调控ABA的合成或信号,但借助ABA信号途径调控拟南芥抗热途径。 此外,SPL1和SPL12的缺失在一定程度上影响了拟南芥氧化还原状态,调节氧化应激的关键酶-抗坏血酸过氧化物酶APX2和氧化还原酶FAD-bindingBerberine蛋白基因的热激响应表达受SPL1和SPL12调控。 本研究从全基因组水平上证明了SPL1和SPL12经过多条途径参与拟南芥抗热激响应,首次鉴定了SPL1和SPL12是拟南芥生殖生长期热激响应的重要正调控因子,并揭示了参与拟南芥生殖生长期热激响应的信号途径以及与之密切相关的调控基因,这将为我们进一步深入研究植物生殖生长期热激响应机制打下了基础。