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高温胁迫会打破细胞内稳态,影响植物正常的生长发育。为求生存,植物在长期进化过程中形成了多种调节机制。植物细胞内的热激转录因子HSFs以及热激蛋白HSPs发挥着非常重要的作用,目前的研究表明了部分HSFs和HSPs之间的调节关系,但是仍然有很多的HSFs和HSPs的功能是未知的,是否还有未知的蛋白参与HSPs和HSFs调节,这些问题都需要我们继续研究。 我们将P-LUC作为背景材料进行EMS诱变,然后筛选出HSP18.2∷LUC的表达量上调的突变体hl761。在前期研究工作中,已确定突变体hl761中所突变基因编码一种剪接因子SAPH2。突变体hl761表现出高温胁迫敏感表型,于是我们研究了SAPH2参与热胁迫调控的分子机理,目前研究工作取得了以下进展: 在研究热处理条件下,我们检测了突变体hl761中HSP18.2和LUC表达水平,结果表明38℃处理1h后,突变体hl761中HSP18.2和LUC的转录水平均出现显著性上调,与之前的研究中突变体hl761表现出比野生型更强的LUC发光表型是相一致的。同时,我们检测了P-LUC和hl761中HSFs和HSPs的转录水平,高温胁迫下,有些HSFs和HSPs在突变体hl761中相对于野生型P-LUC出现了转录水平上的差异性表达,例如热相关基因HSFA1D、HSFA1B、HSFB1、HSFA7B、HSFA4C、HSP70-14、HSP70-10、HSP60-3B、HSP70-15和ATBAG6的转录物在突变体hl761中的转录水平是显著低于P-LUC的,另外HSP70-9、HSP60-3A、HSP70-18、HSP89.1、HSP90.7和HSP98.7在突变体中的表达均是显著性高于P-LUC的,并且这些转录水平变化在转基因互补植株中都恢复成P-LUC中的表达水平,这些HSFs和HSPs的转录水平的变化为解释突变体所具有的高温敏感表型提供了依据。 生物信息学分析显示SAPH2蛋白是一种剪接复合体因子,我们在RT-PCR检测分析部分HSFs、HSPs以及热相关基因的剪切模式变化时发现,在高温胁迫下,突变体hl761中HSFA2、HSFB1、HSFA7A、HSFA7B、HSFB2B和HOP3基因的剪接模式发生变化,出现了大量的内含子保留的异常剪接模式。另外,HSFA4A和HSFB2A在正常条件下就存在两种剪接模式,但是在38℃处理1h后,突变体中两种剪接模式的比例发生改变,保留内含子的剪接模式比例增加。剪接模式及剪接模式比例的变化可能打破了植物原有的耐热性机能,从而表现出高温敏感性表型。 另外,我们通过酵母双杂交系统筛选拟南芥cDNA表达文库中与SAPH2存在相互作用的蛋白,鉴定到29个候选蛋白。其中有些蛋白具有结合核酸或参与转录调控的功能,还有部分蛋白参与热胁迫响应,这与SAPH2的功能是有很大关系的,这也许能够解释SAPH2作为剪接复合体蛋白是如何参与了热胁迫响应调控的。经过多次酵母筛选,筛选结果中COP9信号转导体重复出现12次并且定位在细胞核,这与SAPH2蛋白亚细胞定位是一致的。所以,从酵母互作蛋白的亚细胞定位结果来分析,说明了我们的筛选结果是很可靠的。 同时,我们通过IP-MS技术在拟南芥体内筛选到57种可能与SAPH2互作的候选蛋白,其中有一个编码RNA解螺旋酶的基因AT3G62310,该RNA解螺旋酶参与RNA剪接过程。在此基础上,我们利用String数据库对目标蛋白进行分析,结果表明SAPH2和AT3G62310存在相互作用的可能性非常高。此外,,我们通过酵母双杂交系统同样也筛选到一个编码解螺旋酶活性蛋白PMH2的基因: AT3G22330,同样也参与剪接过程。SAPH2蛋白很可能和PMH2互作影响RNA的稳定性,共同参与热胁迫调控过程。 综上所述:SAPH2基因突变后HSP18.2的转录水平上调,SAPH2蛋白参与热激响应过程中对mRNA前体的选择性剪接。我们还筛选出一些可能和SAPH2蛋白存在相互作用的蛋白。关于SAPH2的研究为选择性剪接是如何参与植物的热胁迫耐受提供了研究方向和研究基础。