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齿肋赤藓是一种极端耐旱藓类,能在失水98%以上条件下存活,一旦遇水,30s内迅速复苏,本研究从齿肋赤藓转录组数据库出发,发现复水过程中齿肋赤藓的色素结合蛋白全部上调表达,其中早期光诱导蛋白蛋白(Early light-inducedprotein,ELIPs)表达最早,它属于叶绿素结合蛋白(Chlorophyll a/b bindingProteins,CABs)超家族,是一类定位于叶绿体类囊体膜上的跨膜蛋白,在蓝藻、苔藓、高等植物中都有发现,其最早在黄化的豌豆幼苗转绿过程中被发现,因其受诱导的时间比其他光诱导蛋白都早,并在光合器官发育完整后迅速消失,具有瞬时积累的特性而得名。本研究对齿肋赤藓体内的ELIP基因进行了家族分析,进一步筛选出两条具有全长的ScELIP基因,分别对其进行了生物信息学分析、基因克隆、表达模式分析和功能验证,结果如下: 1.本研究从齿肋赤藓体内共获得39条注释为早期光诱导蛋白的unigenes,经鉴定后获得27条ScELIP基因,其中6条含完整ORF,且具有chloro_ a/bbinding保守域。 2.本研究筛选2条ScELIPs基因进行生物信息学分析,二者ORF全长分别为711bp和624bp,分别编码236和207个氨基酸,具有Chloro_a/b binding功能域,定位于叶绿体类囊体膜,含有3个跨膜α螺旋。氨基酸序列比对分析得出ScELIP1与藻类、苔藓聚为一支,而ScELIP2与维管植物聚为一支,表现出ELIP基因从低等到高等植物的进化特征。 3.本研究对两条ScELIPs基因进行实验克隆,并研究了其在各种非生物胁迫及不同光照条件下的表达模式:①ScELIP1对快干、慢干、NaCl、冷、热等非生物胁迫都响应,ScELIP2对快干胁迫不响应,二者对NaCl、冷胁迫的响应均快速而持久;②ScELIP1和ScELIP2对UVA、UVB胁迫均有相应,但ScELIP1对UVA的响应微弱且有瞬时性,而ScELIP2的响应明显且持久;蓝光诱导ScELIPs表达且促进红光的诱导作用,红光对蓝光的诱导有抑制性。ScELIP1和ScELIP2的表达量随着光照强度的升高不断提高。 4.本研究利用转基因酵母来进行ScELIP功能验证。结果发现转基因酵母与对照组酵母在各种胁迫(20% PEG、5mol/L NaCl、-20℃、53℃、UV)下的生长情况基本一致,即ScELIP基因在酵母体内未表现出非生物胁迫抗性和光保护的功能。本研究进一步在模式植物拟南芥中验证ScELIP的功能。通过比较稳定遗传的转ScELIP2基因拟南芥与对照组在强光、UV、红光、蓝光、干、盐、冷、热等多种胁迫下的生长情况及胁迫相关的生理指标测量与比较,得出ScELIP2基因具有非生物胁迫抗性和光保护作用。