植物遗传资源学报2015,16(1):127-132 Joumal of Plant Genetic Resources DOl:10.13430/j.cnki.jpgr.2015.01.018 植物耐热相关基因研究进展 刘克禄,陈卫国 (甘肃省农业科学院,兰州730070) 摘要:植物受到高温胁迫时,会激活某些特定基因的表达,从而増强植物的耐热性。近年来,随着生物技术的不断发展, 植物耐热相关基因被相继克隆并转化植物体。本文对植物耐热的分子机制、相关基因的克隆、耐热性基因工程研究进展进行 了综述,并提出了植物耐热基因工程的研究方向。 关键词:植物;耐热;基因;研究进展 Recent advances in plant heat-related genes LIU Ke-lu, CHEN Wei-guo Gansu Academy of Agricultural Sciences, Lanzhou 730070) of specific genes may be activated under high temperature, which enhances the heat resistance of the plants. In recent years, with the continuous development of biotechnology, plant heat-related genes have been cloned and transferred into some plants. This paper reviewed the cloning of heat-related genes, its molec- ular mechanisms as well as the advancements of genetic engineering in this area and its prospects Key words: plant; heat tolerance; genes; research advances 植物在生长发育的过程中常会受到各种逆境胁在热激条件下可激活热激基因的表达。此外,膜质 迫的危害,在诸多逆境因子中,高温胁迫可能导致植脂肪酸的饱和度、抗氧化防卫机制及激素信号分子 物发育停滞甚至死亡。在世界范围内,农业损失经等等都在植物耐热性方面发挥着重要作用。 常是由热胁迫、干旱或其他胁迫共同引起的。植物 在进化过程中形成了许多应对高温逆境的机制,包1植物耐热分子生物学基础 括基础耐热性和获得耐热性。当植物受到高温胁迫1.1植物耐热性分子机制 时,一些基因被激活,从而导致一些代谢物和蛋白水 高温胁迫使植物受到热损伤,必然会导致植物 平的增加,这些基因中有些可能会保护植物免受高应对这种危害,这时植物细胞中便会表达和积累热 温胁迫的伤害,有些可能会激活某些特定基因的表激蛋白(HSPs),从而避免或减轻植物受到热损伤。 达从而增强植物的耐热性。目前已经克隆的与植物HsPs的积累是由热激转录因子(HSFs)调控的,在 耐热性有关的基因主要分为热激蛋白(HSPs,heat植物热激反应中或植物获得耐热性方面发挥着核心 shock proteins)、热激转录因子(HSFs, heat stress作用)。 transcription factors)、与膜稳定性、抗氧化和激素相 对高温压力的获得性耐热性,即热锻炼,是植物 关的基因等。热激蛋白的积累量是由热激转录因子应对高温胁迫的主要保护机制。热胁迫可以使植物 控制的,并在植物热激反应、植物或其他生物获得耐体内产生氧化胁迫,过氧化氢(H2O2)含量上升。有 热性方面发挥着核心作用。热激转录因子是热胁迫研究显示,芥末幼苗在热锻炼和水杨酸(SA)处理开 相应过程中的中心调控蛋白,是一种转录调控因子, 收稿日期:201403-08修回日期:201405-07网络出版日期:2014-12-11 Url:http://www.cnkinet/kems/detail/11.4996 41211.2218.015.html 基金项目:甘肃省农转资金计划项目(1305NCNA125) 第一作者研究方向为蔬菜新品种的选育及示范推广。E-mi:likely3l@gmi.com
植物遗传资源学报 ２０１５，１６（１）：１２７⁃１３２ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｌａｎｔ Ｇｅｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ＤＯＩ：１０． １３４３０ ／ ｊ． ｃｎｋｉ． ｊｐｇｒ． ２０１５． ０１． ０１８ 植物耐热相关基因研究进展 刘克禄，陈卫国 （甘肃省农业科学院，兰州 ７３００７０） 摘要：植物受到高温胁迫时，会激活某些特定基因的表达，从而增强植物的耐热性。 近年来，随着生物技术的不断发展， 植物耐热相关基因被相继克隆并转化植物体。 本文对植物耐热的分子机制、相关基因的克隆、耐热性基因工程研究进展进行 了综述，并提出了植物耐热基因工程的研究方向。 关键词：植物；耐热；基因；研究进展 Ｒｅｃｅｎｔ Ａｄｖａｎｃｅｓ ｉｎ Ｐｌａｎｔ Ｈｅａｔ⁃ｒｅｌａｔｅｄ Ｇｅｎｅｓ ＬＩＵ Ｋｅ⁃ｌｕ，ＣＨＥＮ Ｗｅｉ⁃ｇｕｏ （Ｇａｎｓｕ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｌａｎｚｈｏｕ ７３００７０） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｇｅｎｅｓ ｍａｙ ｂｅ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｕｎｄｅｒ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｗｈｉｃｈ ｅｎｈａｎｃｅｓ ｔｈｅ ｈｅａｔ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐｌａｎｔｓ． Ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ，ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｐｌａｎｔ ｈｅａｔ⁃ｒｅｌａｔｅｄ ｇｅｎｅｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｃｌｏｎｅｄ ａｎｄ ｔｒａｎｓｆｅｒｒｅｄ ｉｎｔｏ ｓｏｍｅ ｐｌａｎｔｓ． Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｒｅｖｉｅｗｅｄ ｔｈｅ ｃｌｏｎｉｎｇ ｏｆ ｈｅａｔ⁃ｒｅｌａｔｅｄ ｇｅｎｅｓ，ｉｔｓ ｍｏｌｅｃ⁃ ｕｌａｒ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ａｄｖａｎｃｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｇｅｎｅｔｉｃ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｉｎ ｔｈｉｓ ａｒｅａ ａｎｄ ｉｔｓ ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｐｌａｎｔ；ｈｅａｔ ｔｏｌｅｒａｎｃｅ；ｇｅｎｅｓ；ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｄｖａｎｃｅｓ 收稿日期：２０１４⁃０３⁃０８ 修回日期：２０１４⁃０５⁃０７ 网络出版日期：２０１４⁃１２⁃１１ ＵＲＬ：ｈｔｔｐ： ／ ／ ｗｗｗ． ｃｎｋｉ． ｎｅｔ ／ ｋｃｍｓ／ ｄｅｔａｉｌ ／ １１． ４９９６． Ｓ． ２０１４１２１１． ２２１８． ０１５． ｈｔｍｌ 基金项目：甘肃省农转资金计划项目（１３０５ＮＣＮＡ１２５） 第一作者研究方向为蔬菜新品种的选育及示范推广。 Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｌｉｕｋｅｌｕ７３１＠ ｇｍａｉｌ． ｃｏｍ 植物在生长发育的过程中常会受到各种逆境胁 迫的危害，在诸多逆境因子中，高温胁迫可能导致植 物发育停滞甚至死亡。 在世界范围内，农业损失经 常是由热胁迫、干旱或其他胁迫共同引起的。 植物 在进化过程中形成了许多应对高温逆境的机制，包 括基础耐热性和获得耐热性。 当植物受到高温胁迫 时，一些基因被激活，从而导致一些代谢物和蛋白水 平的增加，这些基因中有些可能会保护植物免受高 温胁迫的伤害，有些可能会激活某些特定基因的表 达从而增强植物的耐热性。 目前已经克隆的与植物 耐热性有关的基因主要分为热激蛋白（ ＨＳＰｓ，ｈｅａｔ ｓｈｏｃｋ ｐｒｏｔｅｉｎｓ）、 热 激 转 录 因 子 （ ＨＳＦｓ， ｈｅａｔ ｓｔｒｅｓｓ ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎ ｆａｃｔｏｒｓ）、与膜稳定性、抗氧化和激素相 关的基因等。 热激蛋白的积累量是由热激转录因子 控制的，并在植物热激反应、植物或其他生物获得耐 热性方面发挥着核心作用。 热激转录因子是热胁迫 相应过程中的中心调控蛋白，是一种转录调控因子， 在热激条件下可激活热激基因的表达。 此外，膜质 脂肪酸的饱和度、抗氧化防卫机制及激素信号分子 等等都在植物耐热性方面发挥着重要作用。 １ 植物耐热分子生物学基础 １． １ 植物耐热性分子机制 高温胁迫使植物受到热损伤，必然会导致植物 应对这种危害，这时植物细胞中便会表达和积累热 激蛋白（ＨＳＰｓ），从而避免或减轻植物受到热损伤。 ＨＳＰｓ 的积累是由热激转录因子（ＨＳＦｓ） 调控的，在 植物热激反应中或植物获得耐热性方面发挥着核心 作用［１⁃３］ 。 对高温压力的获得性耐热性，即热锻炼，是植物 应对高温胁迫的主要保护机制。 热胁迫可以使植物 体内产生氧化胁迫，过氧化氢（Ｈ２Ｏ２ ）含量上升。 有 研究显示，芥末幼苗在热锻炼和水杨酸（ＳＡ）处理开
128 植物遗传资源学报 卷 始后5min内H2O2含量增加90%以上,活性氧浓度未知途径将信号传至细胞核内,同热激基因的其他 平衡被打破可能是氧化还原信号介导的基因表达变元件相结合,诱导热激基因的表达7 化的先决条件{,H2O2的增加可能是信号级联系统1.2植物热胁迫信号转导途径 中的一分子,诱导产生对逆境的抵抗能力5。 在热胁迫反应中包含多种信号传递过程,其中 热激引起过氧化氢酶(CAT)活性下降,一些关 部分控制热激蛋白,其他的则控制热激响应元件 键性的抗氧化酶活性的下降,削弱了抗氧化保护系的产生或激活(图1)。植物通过各种热胁迫信号 统引起活性氧浓度的增加{3。对芥末幼苗喷施不转导途径最终获得耐热性。(1)植物耐热基因调控 同浓度的SA并对其进行热锻炼处理,期间植株体内网络中最有特点的是调控编码热激蛋白的热激转录 的HO2含量和CAT活性均出现下降的峰值,虽其下因子,可与热激蛋白上游的顺式作用元件结合,从而 降的分子机理还不清楚,但这2个参数与耐热性有启动下游热激蛋白和相关基因的表达;(2)热激反 关。H2O2的下降可以作为组织内抗氧化潜力增强的应往往伴随一定的氧化胁迫,H2O2产生于高温胁迫 指标,而这也可能是导致耐热性增强的原因。SA和后很短时间内,可能参与调控HSPs的表达;(3)在 H2O2可能都是使植物适应热胁迫的信号物质 热激反应中,P3与受体结合引起Ca2+浓度瞬间变 近年来的研究揭示了压力信号转导途径的关键化,并通过一系列未知途径使HSFs激活HSPs的表 组分,这些组分能增强植物对温度的耐受性。大致达;(4)高温使细胞内蛋白质变性,引起HsP7090 可分为3条途径:其一,高温导致植物细胞膜系统流以及热激转录因子的累积从而与热激元件结合来 动性加强和细胞骨架的重组,造成胞外钙离子的涌诱导热激基因的表达;(5)植物激素,比如:脱落酸 入,而钙离子的变化激活钙依赖蛋白激酶(CDPK,(ABA)、水杨酸(SA)和乙烯同样与热胁迫信号转导 alcium- dependent protein kinase)的活性,进一步诱有关;(6)叶绿体逆向调控信号途径: Ribosomal pro 导了促分裂素原活化蛋白激酶(MAPK, mitogen-acti- tein S1(RPS1)作为叶绿体蛋白翻译调控的关键因子 yated protein kinases),再将信号传递到细胞核,诱导其蛋白表达水平受高温胁迫的诱导;RSl表达增强 热激基因的表达;其二,高温导致胞质内蛋白质变可以提高类囊体膜蛋白的翻译效率,对于维持高温胁 性,变性的蛋白质聚集,进而引起热激蛋白迫下叶绿体的功能状态和产生质体逆向信号是必要 H4p70/90和热激转录因子HMB的积累,热激蛋的。产生的质体信号通过相关的热激信号转导组分 白使变性的蛋白质复性,具有分子伴侣的功能,有助传递至细胞核,从而启动HfA2和其下游靶基因的热 于高温下保持和恢复蛋白质的活性结构。其中激响应表达。而HsfA下游靶基因编码的叶绿体定 HSP0与抗热性的关系最为突出。热激转录因子位的热激蛋白如HsP2I等进入叶绿体,对高温胁迫 HsfA/B进入细胞核与热激元件结合,诱导热激基因下的叶绿体类囊体膜系统进行保护。上述发现同时 的表达;其三,热胁迫引起活性氧类物质的生成,由也为通过调控质体翻译效率,增强农作物的耐高温胁 此激发活性氧类物质介导的信号传导途径通过某种迫能力提供了全新的遗传改良操作路径9。 冢体核糖俸 ABAP信号系Ho2、sA[蛋白RS世未知未 HsfAla/b DREB2A MBFIc 乙烯受体ETRI、核蛋白EⅠN 未知[c2C依赖 Fishi 性蛋白激 响应转录因HsB12 化剂 子HsfA HsfA7a DGD 热激转录因子? TU8/TFL2 热激蛋白( SHSPs、Hspl01) 去 保护蛋白动态平 获得耐热性 图1植物耐热信号转导途径 Fig 1 Thermotolerance signaling pathways of plants
植 物 遗 传 资 源 学 报 １６ 卷 始后 ５ ｍｉｎ 内 Ｈ２Ｏ２含量增加 ９０％ 以上，活性氧浓度 平衡被打破可能是氧化还原信号介导的基因表达变 化的先决条件［４］ ，Ｈ２Ｏ２的增加可能是信号级联系统 中的一分子，诱导产生对逆境的抵抗能力［５］ 。 热激引起过氧化氢酶（ＣＡＴ）活性下降，一些关 键性的抗氧化酶活性的下降，削弱了抗氧化保护系 统引起活性氧浓度的增加［４⁃５］ 。 对芥末幼苗喷施不 同浓度的 ＳＡ 并对其进行热锻炼处理，期间植株体内 的 Ｈ２Ｏ２含量和 ＣＡＴ 活性均出现下降的峰值，虽其下 降的分子机理还不清楚，但这 ２ 个参数与耐热性有 关。 Ｈ２Ｏ２的下降可以作为组织内抗氧化潜力增强的 指标，而这也可能是导致耐热性增强的原因。 ＳＡ 和 Ｈ２Ｏ２可能都是使植物适应热胁迫的信号物质［６］ 。 近年来的研究揭示了压力信号转导途径的关键 组分，这些组分能增强植物对温度的耐受性。 大致 可分为 ３ 条途径：其一，高温导致植物细胞膜系统流 动性加强和细胞骨架的重组，造成胞外钙离子的涌 入，而钙离子的变化激活钙依赖蛋白激酶（ＣＤＰＫ， ｃａｌｃｉｕｍ⁃ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｐｒｏｔｅｉｎ ｋｉｎａｓｅ） 的活性，进一步诱 导了促分裂素原活化蛋白激酶（ＭＡＰＫ，ｍｉｔｏｇｅｎ⁃ａｃｔｉ⁃ ｖａｔｅｄ ｐｒｏｔｅｉｎ ｋｉｎａｓｅｓ），再将信号传递到细胞核，诱导 热激基因的表达；其二，高温导致胞质内蛋白质变 性， 变 性 的 蛋 白 质 聚 集， 进 而 引 起 热 激 蛋 白 Ｈｓｐ７０ ／ ９０ 和热激转录因子 ＨｓｆＡ／ Ｂ 的积累，热激蛋 白使变性的蛋白质复性，具有分子伴侣的功能，有助 于高温下保持和恢复蛋白质的活性结构。 其中 ＨＳＰ７０ 与抗热性的关系最为突出。 热激转录因子 ＨｓｆＡ／ Ｂ 进入细胞核与热激元件结合，诱导热激基因 的表达；其三，热胁迫引起活性氧类物质的生成，由 此激发活性氧类物质介导的信号传导途径通过某种 未知途径将信号传至细胞核内，同热激基因的其他 元件相结合，诱导热激基因的表达［７］ 。 １． ２ 植物热胁迫信号转导途径 在热胁迫反应中包含多种信号传递过程，其中 一部分控制热激蛋白，其他的则控制热激响应元件 的产生或激活（图 １） ［８］ 。 植物通过各种热胁迫信号 转导途径最终获得耐热性。 （１）植物耐热基因调控 网络中最有特点的是调控编码热激蛋白的热激转录 因子，可与热激蛋白上游的顺式作用元件结合，从而 启动下游热激蛋白和相关基因的表达；（２） 热激反 应往往伴随一定的氧化胁迫，Ｈ２Ｏ２产生于高温胁迫 后很短时间内，可能参与调控 ＨＳＰｓ 的表达；（３）在 热激反应中，ＩＰ３ 与受体结合引起 Ｃａ ２ ＋ 浓度瞬间变 化，并通过一系列未知途径使 ＨＳＦｓ 激活 ＨＳＰｓ 的表 达；（４）高温使细胞内蛋白质变性，引起 ＨＳＰ７０ ／ ９０ 以及热激转录因子的累积，从而与热激元件结合来 诱导热激基因的表达；（５） 植物激素，比如：脱落酸 （ＡＢＡ）、水杨酸（ＳＡ）和乙烯同样与热胁迫信号转导 有关；（６）叶绿体逆向调控信号途径：Ｒｉｂｏｓｏｍａｌ Ｐｒｏ⁃ ｔｅｉｎ Ｓ１（ＲＰＳ１）作为叶绿体蛋白翻译调控的关键因子， 其蛋白表达水平受高温胁迫的诱导；ＲＰＳ１ 表达增强 可以提高类囊体膜蛋白的翻译效率，对于维持高温胁 迫下叶绿体的功能状态和产生质体逆向信号是必要 的。 产生的质体信号通过相关的热激信号转导组分 传递至细胞核，从而启动 ＨｓｆＡ２ 和其下游靶基因的热 激响应表达。 而 ＨｓｆＡ２ 下游靶基因编码的叶绿体定 位的热激蛋白如 ＨＳＰ２１ 等进入叶绿体，对高温胁迫 下的叶绿体类囊体膜系统进行保护。 上述发现同时 也为通过调控质体翻译效率，增强农作物的耐高温胁 迫能力提供了全新的遗传改良操作路径［９］ 。 图 １ 植物耐热信号转导途径 Ｆｉｇ． １ Ｔｈｅｒｍｏｔｏｌｅｒａｎｃｅ ｓｉｇｎａｌｉｎｇ ｐａｔｈｗａｙｓ ｏｆ ｐｌａｎｔｓ １２８
1期 刘克禄等:植物耐热相关基因研究进展 29 2植物耐热性鉴定方法 样,但仍需进一步完善,建立不同种植物耐热性鉴定 体系,将为植物耐热性的鉴定提供更多方便 2.1叶绿素荧光参数法 般情况下,叶绿素吸收的光能主要通过光合3植物耐热相关基因 电子传递、叶绿素荧光发散和热损耗进行消耗。光3.1热激蛋白相关基因 合作用和热损耗的变化会引起叶绿素荧光的相应变 热激蛋白是生物体受到物理、化学或生物等的 化。陈香波等以国内外15种观赏山楂苗木为材刺激时产生的一类高度保守的蛋白质,可以稳定细 料,在自然高温下对其叶片光合气体交换参数及叶胞的结构,维持细胞的正常生理功能,提高生物体相 绿素荧光参数进行了测定。结果表明,观赏山楂主应的适应能力。热激蛋白(HSPs)被认为是热胁迫 要通过加大气孔蒸腾来降低叶表面的温度,同时来诱导的一类蛋白,其中包括:Hp100、Hsp90、Hsp70 维持较高光能电子传递与转化效率来减轻高温对光(DnaK)、Hp060、Hsp40和 small HSP(sHSP)。这 合机构的破坏;山楂叶片PSⅡ原初光能转化效率及些HPs是分子伴侣蛋白的主要成分,在植物中 潜在活性与其耐热性密切相关。因此,叶绿素荧光HSP基因家族是极其复杂的,在各种胁迫中所起的 参数(F、/F)可作为山楂耐热性的鉴定指标。乙.L.作用很难单独区分开,除了靠分子伴侣的活性来推 wang等利用F/Fn对冷季型草的耐热性进行了测外,很难获得Hp70、Hsp90和Hsp60在热胁迫条 研究。S.Xu等[也利用F/F对2种冷季型草坪件下是如何存活的2。 sHSPs属于超家族分子伴 草进行了耐热性鉴定。 侣,其保守序列位于羧基端,共90个氨基酸,类似于 2.2细胞膜热稳定法 a晶体球状蛋白保守域()。 sHsps功能的研究最先 高温可导致植物细胞膜透性的增大,使膜的热开始于植物与蓝藻,植物中的小分子量热激蛋白的 稳定性变差,细胞内电解质外漏,导致组织浸出液电分子量主要集中在16-30kD, sHsps除了具有分子 导率的增加。因此,可通过组织浸出液电导率的测伴侣的功能外,还具有调节膜流动性的功能。 定判断植物受到高温胁迫的程度。细胞膜热稳定法HSPs广泛存在于高等植物的叶肉细胞中,在热胁 已被广泛应用于植物耐热性的研究[,是一种快追反应中发挥着主要作用3。 SHSPs能够被热诱 捷、灵敏、简便的估测植物耐热性的方法。何霞导,并在伴侣活性方面发挥重要作用,植物中 SHSPs 等1测定了14个高羊茅在不同高温处理时间下的的积累量与植物耐热性成正相关 相对电导率,鉴定了不同高羊茅品种的耐热性。王 S. Ativan-- Agarwal等]将拟南芥的hsp101基 飞等利用细胞膜热稳定法对小麦热敏感基因型因导入水稻,发现转基因株系的耐热性有一定程度 中国春和耐热基因型TAMI07相对电解质差异进行的提高且产量稳定,同时还发现转基因株系耐热性 了比较研究。龚萍等161及张文娟等(分别利用电的提高是由hspl01引起的,而与小分子量的HSPs 导率法并配合 Logistic方程计算植物半致死温度,测和Clp家族基因无关。D.M. Rhoads等(21从玉米中 定了6种芳香植物和5中景天科植物的耐热性 克隆获得了ZmSP22,并将其转化拟南芥,利用激 2.3三烯脂肪酸C18:3含量测定法 光共聚焦显微镜发现该基因存在于线粒体中,观察 刘训言研究发现ω-3脂肪酸不饱和酶含量转基因与野生型植株的生育期,发现转基因株系生 的变化影响膜质中三烯脂肪酸水平,进而影响相变育期缩短,同时耐热性增强。ClpB家族中的一类新 温度,改变植物对温度胁迫的抗性。王飞等测定成员HSP00从番茄中被分离克隆出来, Lehspl00 了耐热和热敏感基因型小麦品种热处理前后三烯脂基因转入番茄后,高温处理转基因番茄,发现此类蛋 肪酸含量的变化,变化值越大植物的耐热性越强,也白存在于叶绿体中,令人惊奇的是正常温度生长的 就是说,膜质中饱和脂肪酸的含量越高,植物的耐热番茄叶绿体中观察不到此类蛋白,说明此类蛋白是 性越强。因此,热胁迫前后三烯脂肪酸含量的变化受热胁迫诱导的,然而转反义链的株系和对照相比 可以作为植物耐热性鉴定的指标,但其精确程度有表现为耐热性下降。研究表明, sHSPs对植物获 待进一步研究和田间试验证实。 得耐热性也是具有一定贡献的, S. M. Park等冽将 除上述鉴定方法外,还可以从花粉活力、形态,一个小分子量热激蛋白基因THSn转化烟草,对T2 叶片的萎蔫程度[、根系活力等方面对植物耐热性幼苗进行40℃和45℃高温处理,发现子叶的开闭程 进行初步鉴定。植物耐热性的鉴定方法虽然多种多度有所不同,转基因幼苗的子叶和野生型相比则更
１ 期 刘克禄等：植物耐热相关基因研究进展 ２ 植物耐热性鉴定方法 ２． １ 叶绿素荧光参数法 一般情况下，叶绿素吸收的光能主要通过光合 电子传递、叶绿素荧光发散和热损耗进行消耗。 光 合作用和热损耗的变化会引起叶绿素荧光的相应变 化。 陈香波等［１０］以国内外 １５ 种观赏山楂苗木为材 料，在自然高温下对其叶片光合气体交换参数及叶 绿素荧光参数进行了测定。 结果表明，观赏山楂主 要通过加大气孔蒸腾来降低叶表面的温度，同时来 维持较高光能电子传递与转化效率来减轻高温对光 合机构的破坏；山楂叶片 ＰＳⅡ原初光能转化效率及 潜在活性与其耐热性密切相关。 因此，叶绿素荧光 参数（Ｆｖ ／ Ｆｍ ）可作为山楂耐热性的鉴定指标。 Ｚ． Ｌ． Ｗａｎｇ 等［１１］利用 Ｆｖ ／ Ｆｍ对冷季型草的耐热性进行了 研究。 Ｓ． Ｘｕ 等［１２］ 也利用 Ｆｖ ／ Ｆｍ对 ２ 种冷季型草坪 草进行了耐热性鉴定。 ２． ２ 细胞膜热稳定法 高温可导致植物细胞膜透性的增大，使膜的热 稳定性变差，细胞内电解质外漏，导致组织浸出液电 导率的增加。 因此，可通过组织浸出液电导率的测 定判断植物受到高温胁迫的程度。 细胞膜热稳定法 已被广泛应用于植物耐热性的研究［１３］ ，是一种快 捷、灵敏、 简便的估测植物耐热性的方法。 何霞 等［１４］测定了 １４ 个高羊茅在不同高温处理时间下的 相对电导率，鉴定了不同高羊茅品种的耐热性。 王 飞等［１５］利用细胞膜热稳定法对小麦热敏感基因型 中国春和耐热基因型 ＴＡＭ１０７ 相对电解质差异进行 了比较研究。 龚萍等［１６］ 及张文娟等［１７］ 分别利用电 导率法并配合 Ｌｏｇｉｓｔｉｃ 方程计算植物半致死温度，测 定了 ６ 种芳香植物和 ５ 中景天科植物的耐热性。 ２． ３ 三烯脂肪酸 Ｃ１８∶３ 含量测定法 刘训言［１８］研究发现 ω⁃３ 脂肪酸不饱和酶含量 的变化影响膜质中三烯脂肪酸水平，进而影响相变 温度，改变植物对温度胁迫的抗性。 王飞等［１５］ 测定 了耐热和热敏感基因型小麦品种热处理前后三烯脂 肪酸含量的变化，变化值越大植物的耐热性越强，也 就是说，膜质中饱和脂肪酸的含量越高，植物的耐热 性越强。 因此，热胁迫前后三烯脂肪酸含量的变化 可以作为植物耐热性鉴定的指标，但其精确程度有 待进一步研究和田间试验证实。 除上述鉴定方法外，还可以从花粉活力、形态， 叶片的萎蔫程度［１９］ 、根系活力等方面对植物耐热性 进行初步鉴定。 植物耐热性的鉴定方法虽然多种多 样，但仍需进一步完善，建立不同种植物耐热性鉴定 体系，将为植物耐热性的鉴定提供更多方便。 ３ 植物耐热相关基因 ３． １ 热激蛋白相关基因 热激蛋白是生物体受到物理、化学或生物等的 刺激时产生的一类高度保守的蛋白质，可以稳定细 胞的结构，维持细胞的正常生理功能，提高生物体相 应的适应能力。 热激蛋白（ＨＳＰｓ） 被认为是热胁迫 诱导的一类蛋白，其中包括：Ｈｓｐ１００、Ｈｓｐ９０、Ｈｓｐ７０ （ＤｎａＫ）、Ｈｓｐ６０、Ｈｓｐ４０ 和 ｓｍａｌｌ ＨＳＰ（ｓＨＳＰ） ［２０］ 。 这 些 ＨＳＰｓ 是分子伴侣蛋白的主要成分，在植物中 ＨＳＰ 基因家族是极其复杂的，在各种胁迫中所起的 作用很难单独区分开，除了靠分子伴侣的活性来推 测外，很难获得 Ｈｓｐ７０、Ｈｓｐ９０ 和 Ｈｓｐ６０ 在热胁迫条 件下是如何存活的［２１⁃２２］ 。 ｓＨＳＰｓ 属于超家族分子伴 侣，其保守序列位于羧基端，共 ９０ 个氨基酸，类似于 α 晶体球状蛋白保守域［２１］ 。 ｓＨｓｐｓ 功能的研究最先 开始于植物与蓝藻，植物中的小分子量热激蛋白的 分子量主要集中在 １６ ～ ３０ ｋＤ，ｓＨｓｐｓ 除了具有分子 伴侣的功能外，还具有调节膜流动性的功能［２３⁃２４］ 。 ｓＨＳＰｓ 广泛存在于高等植物的叶肉细胞中，在热胁 迫反应中发挥着主要作用［２５］ 。 ｓＨＳＰｓ 能够被热诱 导，并在伴侣活性方面发挥重要作用，植物中 ｓＨＳＰｓ 的积累量与植物耐热性成正相关。 Ｓ． Ｋａｔｉｙａｒ⁃Ａｇａｒｗａｌ 等［２６］ 将拟南芥的 ｈｓｐ１０１ 基 因导入水稻，发现转基因株系的耐热性有一定程度 的提高且产量稳定，同时还发现转基因株系耐热性 的提高是由 ｈｓｐ１０１ 引起的，而与小分子量的 ＨＳＰｓ 和 Ｃｌｐ 家族基因无关。 Ｄ． Ｍ． Ｒｈｏａｄｓ 等［２７］从玉米中 克隆获得了 ＺｍＨＳＰ２２，并将其转化拟南芥，利用激 光共聚焦显微镜发现该基因存在于线粒体中，观察 转基因与野生型植株的生育期，发现转基因株系生 育期缩短，同时耐热性增强。 ＣｌｐＢ 家族中的一类新 成员 ＨＳＰ１００ 从番茄中被分离克隆出来，Ｌｅｈｓｐ１００ 基因转入番茄后，高温处理转基因番茄，发现此类蛋 白存在于叶绿体中，令人惊奇的是正常温度生长的 番茄叶绿体中观察不到此类蛋白，说明此类蛋白是 受热胁迫诱导的，然而转反义链的株系和对照相比 表现为耐热性下降［２８］ 。 研究表明，ｓＨＳＰｓ 对植物获 得耐热性也是具有一定贡献的，Ｓ． Ｍ． Ｐａｒｋ 等［２９］ 将 一个小分子量热激蛋白基因 ＴＬＨＳ１ 转化烟草，对 Ｔ２ 幼苗进行 ４０℃和 ４５℃高温处理，发现子叶的开闭程 度有所不同，转基因幼苗的子叶和野生型相比则更 １２９
130 植物遗传资源学报 卷 为伸展 胁迫响应的信号转导途径。C.B.Ko等筛选了 许多证据表明,在热胁迫条件下叶绿体sHsp超玉米子粒的cDNA文库,发现了一个很可能与耐热 表达可以提高番茄和烟草光系统Ⅱ免受伤害,相关的基因序列, Blast结果显示该序列与拟南芥 同时烟草线粒体sHsp的超表达可以增强烟草的耐GAS4基因有较高同源性,并且受赤霉素的诱导 热性{x2 超表达转化拟南芥发现该基因可提高转基因株系 3.2热激转录因子相关基因 的耐热性,内质网伴侣表达分析表明GAS4很可 在植物细胞中存在一种热激蛋白,在热胁迫条能通过影响BP基因的表达来改善拟南芥的耐 件下可以与热激元件结合从而激活下游基因的表热性 达,称为热激转录因子。N. Yokotani等将水3.5抗氧化相关基因 稻的 OsHsfA2e转录因子超表达转化拟南芥,结果表 G.Milr等[4以拟南芥抗坏血酸过氧化物酶 明,转基因拟南芥从种子萌动到开花耐热性都明显 tylAPX突变体来研究植物的耐热性,发现热胁迫可 提高,并且转基因株系还表现为一定的耐盐性。拟提高APX的含量,进而清除植物体内因热诱导产生 南芥热激转录因子HA2是一类参与逆境胁迫调的活性氧中间体(ROs, reactive oxygen species),降 节的关键基因3,Y. Charng等利用TDNA插低ROS对细胞膜的损伤,提高植物的耐热性。李枝 入技术获得了拟南芥H/2突变体,37℃热处理梅等{将定位于植物叶绿体和细胞质的胆碱氧化 后,突变体和野生型相比表现为耐热性下降,通过酶基因cod4在番茄植株中过量表达,研究了codA 免疫印迹法分析可知,突变体中小分子量热激蛋基因与耐热性的关系。试验表明,od基因能够抑 白的数量远少于野生型的。秦丹丹以小麦制高温胁迫下番茄体内活性氧的产生,降低膜质过 TAMI07为材料克隆获得了热胁迫剧烈上调表达氧化程度,维持细胞膜的稳定性,提高PSⅡ的耐热 的乙烯应答转录共激活子基因 TaMbAc,通过转性和抗氧化酶基因的表达。张扬{4利用GS技术 化酵母发现在48℃高温下,重组酵母的耐热性明沉默了番茄S-亚硝基谷胱甘肽还原酶基因SGSN 显高于转空载体的。 OR,研究了高温下番茄 SIGSNOR基因的沉默对植株 3.3脂肪酸合成相关基因 光合机构和高温抗性的影响,并通过抗氧化系统、基 植物中的脂肪酸去饱和酶主要有FAD2、FAD3、因表达和激素含量的分析,研究了S-亚硝酰化在 FAD6FAD7、FAD8等5种,催化产生不饱和脂肪植物抗逆反应尤其是耐高温反应中的作用机制,为 酸。研究表明,脂肪酸的饱和度与温度具有相关性,改进高温条件下番茄的栽培措施和耐高温新品种创 因此,编码脂肪酸去饱和酶基因在植物抗高温胁迫造提供理论基础。 中起着积极作用。Y. Murakami等{将编码叶绿体3.6其他基因 ω-3脂肪酸去饱和酶基因沉默表达,转基因后代中 植物体中叶绿体铁氧还蛋白对细胞的代谢起着 烯脂肪酸含量较野生型低,提高了植物的耐热性。关键作用,V.B. Tognett等将FD转化烟草,正 刘训言从番茄叶片中分离获得了番茄叶绿体常温度培养14d的幼苗置于40℃高温下,野生型烟 ω-3脂肪酸去饱和酶基因 Lead7,通过对其表达模草叶片全部白化而转基因烟草仍表现为正常生长。 式和功能分析表明,抑制该基因的表达可以提高番X.H.Yang等{将来自菠菜的甜菜碱基因 BAdH-I 茄植株的耐热性。M. Zhang等则研究发现过表达转化烟草,发现转基因烟草的耐热性高于对照,进一 FADB8基因的烟草植株对高温更为敏感,也从反面步研究表明,高温条件下转基因烟草的叶绿素荧光 证实了FAD8与植物耐热性相关。 参数和对照的保持同一水平,而转基因烟草 Rubisco 3.4植物激素相关基因 的活性强于野生型的。 J. Larkindale等(2筛选了45个拟南芥的突变 随着生物技术的不断发展,植物基因工程技术 体和1个转基因株系的耐热性,鉴定了一些与耐也取得了长足进步,遗传转化及所转化基因表达的 热性相关的基因,这些基因涉及到ABA信号转导稳定性不断提高。因此,通过转基因技术来增强植 途径、水杨酸信号途径、乙烯信号转导途径及活性物的抗逆性成为可能。近年来,与植物耐热性相关 氧信号转导途径,进一步研究表明,这些突变体中基因不断被分离、克隆、转化得到了转基因植物,获 的HSP01和 SHSPs的累积量都和野生型维持在得耐热性(表1)。 同一水平,说明这些途径都是独立于热激蛋白热
植 物 遗 传 资 源 学 报 １６ 卷 为伸展。 许多证据表明，在热胁迫条件下叶绿体 ｓＨｓｐ 超 表达可以提高番茄和烟草光系统Ⅱ免受伤害［３０⁃３１］ ， 同时烟草线粒体 ｓＨｓｐ 的超表达可以增强烟草的耐 热性［３２］ 。 ３． ２ 热激转录因子相关基因 在植物细胞中存在一种热激蛋白，在热胁迫条 件下可以与热激元件结合从而激活下游基因的表 达，称为热激转录因子［３３］ 。 Ｎ． Ｙｏｋｏｔａｎｉ 等［３４］ 将水 稻的 ＯｓＨｓｆＡ２ｅ 转录因子超表达转化拟南芥，结果表 明，转基因拟南芥从种子萌动到开花耐热性都明显 提高，并且转基因株系还表现为一定的耐盐性。 拟 南芥热激转录因子 ＨｓｆＡ２ 是一类参与逆境胁迫调 节的关键基因［３５］ ，Ｙ． Ｃｈａｒｎｇ 等［３６］ 利用 Ｔ⁃ＤＮＡ 插 入技术获得了拟南芥 ＨｓｆＡ２ 突变体，３７ ℃ 热处理 后，突变体和野生型相比表现为耐热性下降，通过 免疫印迹法分析可知，突变体中小分子量热激蛋 白的 数 量 远 少 于 野 生 型 的。 秦 丹 丹［３７］ 以 小 麦 ＴＡＭ１０７ 为材料克隆获得了热胁迫剧烈上调表达 的乙烯应答转录共激活子基因 ＴａＭＢＦ１ｃ，通过转 化酵母发现在 ４８ ℃ 高温下，重组酵母的耐热性明 显高于转空载体的。 ３． ３ 脂肪酸合成相关基因 植物中的脂肪酸去饱和酶主要有 ＦＡＤ２、ＦＡＤ３、 ＦＡＤ６、ＦＡＤ７、ＦＡＤ８ 等 ５ 种，催化产生不饱和脂肪 酸。 研究表明，脂肪酸的饱和度与温度具有相关性， 因此，编码脂肪酸去饱和酶基因在植物抗高温胁迫 中起着积极作用。 Ｙ． Ｍｕｒａｋａｍｉ 等［３８］ 将编码叶绿体 ω⁃３ 脂肪酸去饱和酶基因沉默表达，转基因后代中 三烯脂肪酸含量较野生型低，提高了植物的耐热性。 刘训言［１８］ 从番茄叶片中分离获得了番茄叶绿体 ω⁃３ 脂肪酸去饱和酶基因 ＬｅＦＡＤ７，通过对其表达模 式和功能分析表明，抑制该基因的表达可以提高番 茄植株的耐热性。 Ｍ． Ｚｈａｎｇ 等［３９］ 研究发现过表达 ＦＡＤ８ 基因的烟草植株对高温更为敏感，也从反面 证实了 ＦＡＤ８ 与植物耐热性相关。 ３． ４ 植物激素相关基因 Ｊ． Ｌａｒｋｉｎｄａｌｅ 等［２２］筛选了 ４５ 个拟南芥的突变 体和 １ 个转基因株系的耐热性，鉴定了一些与耐 热性相关的基因，这些基因涉及到 ＡＢＡ 信号转导 途径、水杨酸信号途径、乙烯信号转导途径及活性 氧信号转导途径，进一步研究表明，这些突变体中 的 ＨＳＰ１０１ 和 ｓＨＳＰｓ 的累积量都和野生型维持在 同一水平，说明这些途径都是独立于热激蛋白热 胁迫响应的信号转导途径。 Ｃ． Ｂ． Ｋｏ 等［４０］ 筛选了 玉米子粒的 ｃＤＮＡ 文库，发现了一个很可能与耐热 相关的基因序列，Ｂｌａｓｔ 结果显示该序列与拟南芥 ＧＡＳＡ４ 基因有较高同源性，并且受赤霉素的诱导， 超表达转化拟南芥发现该基因可提高转基因株系 的耐热性，内质网伴侣表达分析表明 ＧＡＳＡ４ 很可 能通过影响 ＢｉＰ 基因的表达来改善拟南芥的耐 热性。 ３． ５ 抗氧化相关基因 Ｇ． Ｍｉｌｌｅｒ 等［４１］ 以拟南芥抗坏血酸过氧化物酶 ｔｙｌＡＰＸ 突变体来研究植物的耐热性，发现热胁迫可 提高 ＡＰＸ 的含量，进而清除植物体内因热诱导产生 的活性氧中间体（ＲＯＳ，ｒｅａｃｔｉｖｅ ｏｘｙｇｅｎ ｓｐｅｃｉｅｓ），降 低 ＲＯＳ 对细胞膜的损伤，提高植物的耐热性。 李枝 梅等［４２］将定位于植物叶绿体和细胞质的胆碱氧化 酶基因 ｃｏｄＡ 在番茄植株中过量表达，研究了 ｃｏｄＡ 基因与耐热性的关系。 试验表明，ｃｏｄＡ 基因能够抑 制高温胁迫下番茄体内活性氧的产生，降低膜质过 氧化程度，维持细胞膜的稳定性，提高 ＰＳⅡ的耐热 性和抗氧化酶基因的表达。 张扬［４３］利用 ＶＩＧＳ 技术 沉默了番茄 Ｓ － 亚硝基谷胱甘肽还原酶基因 ＳｌＧＳＮ⁃ ＯＲ，研究了高温下番茄 ＳｌＧＳＮＯＲ 基因的沉默对植株 光合机构和高温抗性的影响，并通过抗氧化系统、基 因表达和激素含量的分析，研究了 Ｓ － 亚硝酰化在 植物抗逆反应尤其是耐高温反应中的作用机制，为 改进高温条件下番茄的栽培措施和耐高温新品种创 造提供理论基础。 ３． ６ 其他基因 植物体中叶绿体铁氧还蛋白对细胞的代谢起着 关键作用，Ｖ． Ｂ． Ｔｏｇｎｅｔｔｉ 等［４４］ 将 ＦＬＤ 转化烟草，正 常温度培养 １４ｄ 的幼苗置于 ４０℃ 高温下，野生型烟 草叶片全部白化而转基因烟草仍表现为正常生长。 Ｘ． Ｈ． Ｙａｎｇ 等［４５］将来自菠菜的甜菜碱基因 ＢＡＤＨ⁃１ 转化烟草，发现转基因烟草的耐热性高于对照，进一 步研究表明，高温条件下转基因烟草的叶绿素荧光 参数和对照的保持同一水平，而转基因烟草 Ｒｕｂｉｓｃｏ 的活性强于野生型的。 随着生物技术的不断发展，植物基因工程技术 也取得了长足进步，遗传转化及所转化基因表达的 稳定性不断提高。 因此，通过转基因技术来增强植 物的抗逆性成为可能。 近年来，与植物耐热性相关 基因不断被分离、克隆、转化得到了转基因植物，获 得耐热性（表 １）。 １３０
1期 刘克禄等:植物耐热相关基因研究进展 131 表1植物耐热相关基因 Table 1 Heat-related genes in plants 来源物种 备注 参考文献 Genes Remark Reference 热激蛋白 拟南芥 转基因获得耐热性 热激蛋白 植物生长中获得耐热性 mHSP22 线粒体sHSP 拟南芥 热胁迫后获得耐热性 过量表达sHSP 幼苗耐热 [29] 叶绿体热激蛋白 传反义链失去耐热性 转录因子 拟南芥 录共激活因子 拟南芥 热胁迫和渗透胁迫耐性 Hsf 2 热诱导转录 拟南芥 基因敲除 APG 热激蛋白 拟南芥 叶绿体的合成 rtel, ttc, npl, cad2 活性氧代谢突变 拟南芥 耐热或热敏感 IBIL.ABI2 拟南芥 耐热性 分子伴侣 拟南芥 过量表达增加耐热性 [40] AtDia2 arDiA3 J蛋白分子伴侣 拟南芥 突变体热敏感 FADE 脂肪酸不饱和酶 生长速度加快、叶绿素含量增加 ATTS244 and ATTS405 保护光合系统的FsH蛋白酶 拟南芥 突变体热敏 在叶绿体中黄素氧还蛋白的表达 耐热,抗高辐射、水分胁迫、紫外线 PARPI: PARP2 多聚ADP核糖聚合酶 拟南芥、油菜 基因沉默获得耐热性 BADH-I 甜菜碱醛脱氢酶 光合作用中耐热性 吡咯啉羧酸合酶(脯氨酸的合成) 抗滲透胁迫和热胁迫 NAD(P)H脱氢酶 烟草 热胁迫下光合作用 抗坏血酸过氧化物酶 拟南芥 获得耐热性 异戊二烯合成 过量表达获得耐热性 OsAKRI 醛酮还原酶 表达获得耐热性 HIT 编码核仁蛋白 拟南芥 突变株热敏感 植物体,并在某些特定试验条件下对植物的耐热性 4展望 有一定贡献。植物今后转基因的方向不仅仅是转人 热胁迫扰乱了植物的细胞平衡,导致植物发育单个基因,而是相关表达的基因以及影响植物耐热 停滞或死亡。植物体内热胁迫响应极其复杂。普遍性的一系列物质的基因共同表达体。植物耐热性是 认为高温导致植物体内热胁迫响应基因的表达,随受多基因控制的数量性状,耐热性QIL的克隆比较 着研究的深入热胁迫响应中研究比较清楚的是热困难,涉及的基因数目较多,因此,分析基因表达谱 激转录因子及保护膜系统和蛋白的相关基因。近年筛选植物耐热相关基因,鉴定出植物耐热性关键基 来,越来越多的试验也证实了其他基因参与植物耐因,通过基因工程手段过量表达基因,对植物耐热性 热的产生。 改良具有重要的现实意义。 目前,对植物耐热机理的研究有了更深入的发 展,但其耐热的应答过程及其复杂,涉及到许多生化参考文献 分子和大量基因,许多方面还不能做出确切解释,仍 [1 Wang W, Vinocur B, Shoseyow 0, et al. Role of plant heat-shock proteins and molecular chaperones in the abiotic stress respons 达,这些高温应答基因的调控机制尚不明确。在21[. Trends Plant00.5324232 需做大量工作。高温胁迫会诱导一系列基因的表 animal S K, Bharti K, Chan K Y, et al. Heat stress response in plants: a complex game with chaperones and 物中通常采用将这些基因过量表达的策略,不仅可 heat stress transcription factors [J]. J Biosci, 2004, 29(4) 471-487 以分析这些基因的功能,也可能创造出耐热的新种[3]Mirc, Mittler. Could heat shock transeription factors func- 质。因此,不断有植物耐热相关基因被克隆且转化 tion as hydrogen peroxide sensors in plants[ J].Ann 98(2):279-28
１ 期 刘克禄等：植物耐热相关基因研究进展 表 １ 植物耐热相关基因 Ｔａｂｌｅ １ Ｈｅａｔ⁃ｒｅｌａｔｅｄ ｇｅｎｅｓ ｉｎ ｐｌａｎｔｓ 基因 Ｇｅｎｅｓ 功能 Ｆｕｎｃｔｉｏｎ 来源物种 Ｏｒｇａｎｉｓｍ 备注 Ｒｅｍａｒｋ 参考文献 Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｈｓｐ１０１ 热激蛋白 拟南芥 转基因获得耐热性 ［４６］ Ｈｓｐ１０１ 热激蛋白 水稻 植物生长中获得耐热性 ［２６］ ｍＨＳＰ２２ 线粒体 ｓＨＳＰ 拟南芥 热胁迫后获得耐热性 ［２７］ ＴＬＨＳ１ 过量表达 ｓＨＳＰ 烟草 幼苗耐热 ［２９］ ＬｅＨＳＰ１００ ／ ＣｌｐＢ 叶绿体热激蛋白 番茄 转反义链失去耐热性 ［２８］ ＯｓＨｓｆＡ２ｅ 转录因子 拟南芥 过量表达；定位于核内 ［３４］ ＭＢＦ１ｃ 转录共激活因子 拟南芥 热胁迫和渗透胁迫耐性 ［４７］ ＨｓｆＡ２ 热诱导转录 拟南芥 基因敲除 ［３６］ ＡＰＧ６ 热激蛋白 拟南芥 叶绿体的合成 ［４８］ ｖｔｃ１，ｖｔｃ２，ｎｐｑ１，ｃａｄ２ 活性氧代谢突变 拟南芥 耐热或热敏感 ［２２］ ＡＢＩ１，ＡＢＩ２ ＡＢＡ 调控 拟南芥 耐热性 ［４９］ ＧＡＳＡ４ 分子伴侣 拟南芥 过量表达增加耐热性 ［４０］ ＡｔＤｊＡ２ ＆ ａｔＤｊＡ３ Ｊ 蛋白分子伴侣 拟南芥 突变体热敏感 ［５０］ ＦＡＤ７ 脂肪酸不饱和酶 水稻 生长速度加快、叶绿素含量增加 ［５１］ ＡＴＴＳ２４４ ａｎｄ ＡＴＴＳ４０５ 保护光合系统的 ＦｔｓＨ 蛋白酶 拟南芥 突变体热敏感 ［５２］ ＦＬＤ 在叶绿体中黄素氧还蛋白的表达 烟草 耐热，抗高辐射、水分胁迫、紫外线 ［４４］ ＰＡＲＰ１；ＰＡＲＰ２ 多聚 ＡＤＰ 核糖聚合酶 拟南芥、油菜 基因沉默获得耐热性 ［５３］ ＢＡＤＨ⁃１ 甜菜碱醛脱氢酶 烟草 光合作用中耐热性 ［４５］ Ｐ５ＣＲ 吡咯啉羧酸合酶（脯氨酸的合成） 大豆 抗渗透胁迫和热胁迫 ［５４］ ｎｄｈＣＫＪ ＮＡＤ（Ｐ）Ｈ 脱氢酶 烟草 热胁迫下光合作用 ［５５］ ＡＰＸ１ 抗坏血酸过氧化物酶 拟南芥 获得耐热性 ［５６］ ＩＳＰＳ 异戊二烯合成 杨树 过量表达获得耐热性 ［５７］ ＯｓＡＫＲ１ 醛酮还原酶 水稻 过表达获得耐热性 ［５８］ ＨＩＴ４ 编码核仁蛋白 拟南芥 突变株热敏感 ［５９］ ４ 展望 热胁迫扰乱了植物的细胞平衡，导致植物发育 停滞或死亡。 植物体内热胁迫响应极其复杂。 普遍 认为高温导致植物体内热胁迫响应基因的表达，随 着研究的深入，热胁迫响应中研究比较清楚的是热 激转录因子及保护膜系统和蛋白的相关基因。 近年 来，越来越多的试验也证实了其他基因参与植物耐 热的产生。 目前，对植物耐热机理的研究有了更深入的发 展，但其耐热的应答过程及其复杂，涉及到许多生化 分子和大量基因，许多方面还不能做出确切解释，仍 需做大量工作。 高温胁迫会诱导一系列基因的表 达，这些高温应答基因的调控机制尚不明确。 在植 物中通常采用将这些基因过量表达的策略，不仅可 以分析这些基因的功能，也可能创造出耐热的新种 质。 因此，不断有植物耐热相关基因被克隆且转化 植物体，并在某些特定试验条件下对植物的耐热性 有一定贡献。 植物今后转基因的方向不仅仅是转入 单个基因，而是相关表达的基因以及影响植物耐热 性的一系列物质的基因共同表达体。 植物耐热性是 受多基因控制的数量性状，耐热性 ＱＴＬ 的克隆比较 困难，涉及的基因数目较多，因此，分析基因表达谱， 筛选植物耐热相关基因，鉴定出植物耐热性关键基 因，通过基因工程手段过量表达基因，对植物耐热性 改良具有重要的现实意义。 参考文献 ［１］ Ｗａｎｇ Ｗ，Ｖｉｎｏｃｕｒ Ｂ，Ｓｈｏｓｅｙｏｖ Ｏ，ｅｔ ａｌ． Ｒｏｌｅ ｏｆ ｐｌａｎｔ ｈｅａｔ⁃ｓｈｏｃｋ ｐｒｏｔｅｉｎｓ ａｎｄ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｃｈａｐｅｒｏｎｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ａｂｉｏｔｉｃ ｓｔｒｅｓｓ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ［Ｊ］． Ｔｒｅｎｄｓ Ｐｌａｎｔ Ｓｃｉ，２００４，９（５）：２４４⁃２５２ ［２］ Ｂａｎｉｗａｌ Ｓ Ｋ，Ｂｈａｒｔｉ Ｋ，Ｃｈａｎ Ｋ Ｙ，ｅｔ ａｌ． Ｈｅａｔ ｓｔｒｅｓｓ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｉｎ ｐｌａｎｔｓ：ａ ｃｏｍｐｌｅｘ ｇａｍｅ ｗｉｔｈ ｃｈａｐｅｒｏｎｅｓ ａｎｄ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ｔｗｅｎｔｙ ｈｅａｔ ｓｔｒｅｓｓ ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎ ｆａｃｔｏｒｓ ［ Ｊ］． Ｊ Ｂｉｏｓｃｉ， ２００４， ２９ （ ４ ）： ４７１⁃４８７ ［３］ Ｍｉｌｌｅｒ Ｇ，Ｍｉｔｔｌｅｒ Ｒ． Ｃｏｕｌｄ ｈｅａｔ ｓｈｏｃｋ ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎ ｆａｃｔｏｒｓ ｆｕｎｃ⁃ ｔｉｏｎ ａｓ ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｐｅｒｏｘｉｄｅ ｓｅｎｓｏｒｓ ｉｎ ｐｌａｎｔｓ［ Ｊ］． Ａｎｎ Ｂｏｔ，２００６， ９８（２）：２７９⁃２８８ １３１
132 植物遗传资源学报 卷 [4 Foyer C H, Lopez-Delgado H, Dat J F, et al. Hydrogen peroxide [27] Rhoads D M, White S J, Zhou Y, et al. Altered gene expression in and glutathione associated mechanisms of acclimatory stress toler- plants with constitutive expression of a mitochondrial small hea d signaling[ J]. Physiol Plant, 1997, 100(2): 241-254 shock protein suggests the involvement of retrograde regulation in [5 Dat J F, Lopez-Delgado H, Foyer C H, et al. Parallel changes in the heat stress response[J]. Physiol Plant, 2005, 123(4): 435-444 H,O, and catalase during thermotolerance induced by salicylic [28] Yang J, Sun Y, Sun A, et al. The involvement of chloroplast acid or heat acclimation in Mustard seedlings[J. Plant Physiol HSP100/ClpB in the acquired thermotolerance in tomato [J] 1998,116(4):1351-1357 Plant Mol biol,2006,62(3):385-395 [6]何亚丽,胡雪华,金浩.植物激素对耐热性的调控机制及其在[29] Park s m, Hong B. 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植 物 遗 传 资 源 学 报 １６ 卷 ［４］ Ｆｏｙｅｒ Ｃ Ｈ，Ｌｏｐｅｚ⁃Ｄｅｌｇａｄｏ Ｈ，Ｄａｔ Ｊ Ｆ，ｅｔ ａｌ． Ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｐｅｒｏｘｉｄｅ ａｎｄ ｇｌｕｔａｔｈｉｏｎｅ ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ｏｆ ａｃｃｌｉｍａｔｏｒｙ ｓｔｒｅｓｓ ｔｏｌｅｒ⁃ ａｎｃｅ ａｎｄ ｓｉｇｎａｌｉｎｇ［Ｊ］． Ｐｈｙｓｉｏｌ Ｐｌａｎｔ，１９９７，１００（２）：２４１⁃２５４ ［５］ Ｄａｔ Ｊ Ｆ，Ｌｏｐｅｚ⁃Ｄｅｌｇａｄｏ Ｈ，Ｆｏｙｅｒ Ｃ Ｈ，ｅｔ ａｌ． Ｐａｒａｌｌｅｌ ｃｈａｎｇｅｓ ｉｎ Ｈ２ Ｏ２ ａｎｄ ｃａｔａｌａｓｅ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅｒｍｏｔｏｌｅｒａｎｃｅ ｉｎｄｕｃｅｄ ｂｙ ｓａｌｉｃｙｌｉｃ ａｃｉｄ ｏｒ ｈｅａｔ ａｃｃｌｉｍａｔｉｏｎ ｉｎ Ｍｕｓｔａｒｄ ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ［ Ｊ］． Ｐｌａｎｔ Ｐｈｙｓｉｏｌ， １９９８，１１６（４）：１３５１⁃１３５７ ［６］ 何亚丽，胡雪华，金浩． 植物激素对耐热性的调控机制及其在 冷地型草坪草研究中的应用前景［ Ｊ］． 上海农学院学报， ２０００，１８（１）：６７⁃７３ ［７］ Ｓｕｎｇ Ｄ Ｙ，Ｋａｐｌａｎ Ｆ，Ｌｅｅ Ｋ Ｊ，ｅｔ ａｌ． Ａｃｑｕｉｒｅｄ ｔｏｌｅｒａｎｃｅ ｔｏ ｔｅｍｐｅｒ⁃ ａｔｕｒｅ ｅｘｔｒｅｍｅｓ［Ｊ］． Ｔｒｅｎｄｓ Ｐｌａｎｔ Ｓｃｉ，２００３，８（２）：１７９⁃１８７ ［８］ Ｋｏｔａｋ Ｓ，Ｌａｒｋｉｎｄａｌｅ Ｊ，Ｌｅｅ Ｕ，ｅｔ ａｌ． Ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｈｅａｔ ｓｔｒｅｓｓ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｉｎ ｐｌａｎｔｓ ［ Ｊ］． Ｃｕｒｒ Ｏｐｉｎ Ｐｌａｎｔ Ｂｉｏｌ， ２００７， １０ （ ３ ）： ３１０⁃３１６ ［９］ Ｙｕ Ｈ Ｄ，Ｙａｎｇ Ｘ Ｆ，Ｃｈｅｎ Ｓ Ｔ，ｅｔ ａｌ． Ｄｏｗｎ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｈｌｏｒｏ⁃ ｐｌａｓｔ ＲＰＳ１ ｎｅｇａｔｉｖｅｌｙ ｍｏｄｕｌａｔｅｓ ｎｕｃｌｅａｒ ｈｅａｔ⁃ｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅ ｅｘｐｒｅｓ⁃ ｓｉｏｎ ｏｆ ＨｓｆＡ２ ａｎｄ ｉｔｓ ｔａｒｇｅｔ ｇｅｎｅｓ ｉｎ Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ［Ｊ］． ＰＬｏＳ Ｇｅｎｅｔ， ２０１２，８（５）：１⁃１８ ［１０］ 陈香波，李淑娟，李毅，等． 观赏山楂耐热性及其叶片光合与 叶绿素荧光特性研究［ Ｊ］． 西北植物学报，２００９，２９ （ １１ ）： ２２９４⁃２３００ ［１１］ Ｗａｎｇ Ｚ Ｌ，Ｈｕａｎｇ Ｂ Ｒ． Ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｏｆ Ｋｅｎｔｕｃｋｙ ｂｌｕｅ⁃ ｇｒａｓｓ ｆｒｏｍ ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ ｄｒｏｕｇｈｔ ａｎｄ ｈｅａｔ ｓｔｒｅｓｓ［ Ｊ］． Ｃｒｏｐ Ｓｃｉ， ２００４，４４（５）：１７２９⁃１７３６ ［１２］ Ｘｕ Ｓ，Ｌｉ Ｊ Ｌ，Ｚｈａｎｇ Ｘ Ｑ，ｅｔ ａｌ． Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｈｅａｔ ａｃｃｌｉｍａｔｉｏｎ ｐｒｅ⁃ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｎ ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｌｉｐｉｄ ｐｅｒｏｘｉｄａｔｉｏｎ，ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔ ｍｅｔａｂｏｌｉｔｅｓ，ａｎｄ ｕｌｔｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｃｈｌｏｒｏｐｌａｓｔｓ ｉｎ ｔｗｏ ｃｏｏｌ⁃ｓｅａｓｏｎ ｔｕｒｆｇｒａｓｓ ｓｐｅｃｉｅｓ ｕｎｄｅｒ ｈｅａｔ ｓｔｒｅｓｓ［Ｊ］． Ｅｎｖｉｒｏｎ Ｅｘｐ Ｂｏｔ，２００６，５６ （３）：２７４⁃２８５ ［１３］ 李植良，孙保娟，罗少波，等． 高温胁迫下华南茄子的耐热性 表现及其鉴定指标的筛选［ Ｊ］． 植物遗传资源学报，２００９，１０ （２）：２４４⁃２４８ ［１４］ 何霞，杨志民，徐迎春． 不同品种高羊茅叶片细胞膜热稳定性 鉴定［Ｊ］． 中国草地学报，２００８，２（３０）：７４⁃７８ ［１５］ 王飞，马金玲，秦丹丹，等． 小麦耐热及热敏感基因型在高温 胁迫下膜透性及膜质组分的差异［ Ｊ］． 农业生物技术学报， ２０１３，２１（８）：９０４⁃９１０ ［１６］ 龚萍，王健． 利用电导率法测定六种芳香植物的耐热性［ Ｊ］． 湖北农业科学，２０１１，５０（１０）：２０３８⁃２０４０ ［１７］ 张文娟，李连国，田东方，等． 应用 Ｌｏｇｉｓｔｉｃ 方程测定景天植物 的耐热性［Ｊ］． 内蒙古农业大学学报，２０１３，３４（３）：４６⁃４８ ［１８］ 刘训言． 番茄叶绿体 ω⁃３ 脂肪酸去饱和酶基因（ ＬｅＦＡＤ７） 的 克隆及其在温度逆境下的功能分析［Ｄ］． 泰安：山东农业大 学，２００６ ［１９］ 刘少卿，何守朴，米拉吉古丽，等． 不同棉花种质资源耐热性 鉴定［Ｊ］． 植物遗传资源学报，２０１３，１４（２）：２１４⁃２２１ ［２０］ 方丽平，李进步． 植物热激蛋白研究进展［ Ｊ］． 淮北煤炭师范 学院学报，２００７，２８（１）：４３⁃４７ ［２１］ Ｎａｋａｍｏｔｏ Ｈ，Ｖｉｇｈ Ｌ． Ｔｈｅ ｓｍａｌｌ ｈｅａｔ ｓｈｏｃｋ ｐｒｏｔｅｉｎｓ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｃｌｉ⁃ ｅｎｔｓ［Ｊ］． Ｃｅｌｌ Ｍｏｌ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉ，２００７，６４（３）：２９４⁃３０６ ［２２］ Ｌａｒｋｉｎｄａｌｅ Ｊ，Ｍｉｓｈｋｉｎｄ Ｍ，Ｖｉｅｒｌｉｎｇ Ｅ． Ｐｌａｎｔ ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ｔｏ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ［Ｍ］． Ｏｘｆｏｒｄ：Ｂｌａｃｋｗｅｌｌ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ，２００５：１００⁃１４４ ［２３］ ｖａｎ Ｍｏｎｔｆｏｒｔ Ｒ Ｌ Ｍ，Ｂａｓｈａ Ｅ，Ｆｒｉｅｄｒｉｃｈ Ｋ Ｌ，ｅｔ ａｌ． Ｃｒｙｓｔａｌ ｓｔｒｕｃ⁃ ｔｕｒｅ ａｎｄ ａｓｓｅｍｂｌｙ ｏｆ ａ ｅｕｋａｒｙｏｔｉｃ ｓｍａｌｌ ｈｅａｔ ｓｈｏｃｋ ｐｒｏｔｅｉｎ［ Ｊ］． Ｎａｔ Ｓｔｒｕｃｔ Ｂｉｏｌ，２００１，８：１０２５⁃１０３０ ［２４］ Ｂａｌｏｇｉ Ｚ，Ｔöｒöｋ Ｚ，Ｂａｌｏｇｈ Ｇ，ｅｔ ａｌ． “ Ｈｅａｔ ｓｈｏｃｋ ｌｉｐｉｄ” ｉｎ ｃｙａ⁃ ｎｏｂａｃｔｅｒｉａ ｄｕｒｉｎｇ ｈｅａｔ ／ ｌｉｇｈｔ⁃ａｃｃｌｉｍａｔｉｏｎ［ Ｊ］． Ａｒｃｈ Ｂｉｏｃｈｅｍ Ｂｉｏ⁃ ｐｈｙｓ，２００５，４３６（２）：３４６⁃３５４ ［２５］ Ｇｕｌｌì Ｍ，Ｒａｍｐｉｎｏ Ｐ，Ｌｕｐｏｔｔｏ Ｅ，ｅｔ ａｌ． Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｈｅａｔ ｓｔｒｅｓｓ ａｎｄ ｃａｄｍｉｕｍ ｉｏｎｓ ｏｎ ｔｈｅ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ ａ ｓｍａｌｌ ｈｓｐ ｇｅｎｅ ｉｎ ｂａｒｌｅｙ ａｎｄ ｍａｉｚｅ［Ｊ］． Ｊ Ｃｅｒｅａｌ Ｓｃｉ，２００５，４２（１）：２５⁃３１ ［２６］ Ｋａｔｉｙａｒ⁃Ａｇａｒｗａｌ Ｓ，Ａｇａｒｗａｌ Ｍ，Ｇｒｏｖｅｒ Ａ． Ｈｅａｔ⁃ｔｏｌｅｒａｎｔ ｂａｓｍａｔｉ ｒｉｃｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄ ｂｙ ｏｖｅｒ⁃ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ ｈｓｐ１０１［Ｊ］． Ｐｌａｎｔ Ｍｏｌ Ｂｉｏｌ， ２００３，５１（５）：６７７⁃６８６ ［２７］ Ｒｈｏａｄｓ Ｄ Ｍ，Ｗｈｉｔｅ Ｓ Ｊ，Ｚｈｏｕ Ｙ，ｅｔ ａｌ． Ａｌｔｅｒｅｄ ｇｅｎｅ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｉｎ ｐｌａｎｔｓ ｗｉｔｈ ｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ ａ ｍｉｔｏｃｈｏｎｄｒｉａｌ ｓｍａｌｌ ｈｅａｔ ｓｈｏｃｋ ｐｒｏｔｅｉｎ ｓｕｇｇｅｓｔｓ ｔｈｅ ｉｎｖｏｌｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｒｅｔｒｏｇｒａｄｅ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｈｅａｔ ｓｔｒｅｓｓ ｒｅｓｐｏｎｓｅ［Ｊ］． Ｐｈｙｓｉｏｌ Ｐｌａｎｔ，２００５，１２３（４）：４３５⁃４４４ ［２８］ Ｙａｎｇ Ｊ， Ｓｕｎ Ｙ， Ｓｕｎ Ａ， ｅｔ ａｌ． Ｔｈｅ ｉｎｖｏｌｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｃｈｌｏｒｏｐｌａｓｔ ＨＳＰ１００ ／ ＣｌｐＢ ｉｎ ｔｈｅ ａｃｑｕｉｒｅｄ ｔｈｅｒｍｏｔｏｌｅｒａｎｃｅ ｉｎ ｔｏｍａｔｏ ［ Ｊ］． Ｐｌａｎｔ Ｍｏｌ Ｂｉｏｌ，２００６，６２（３）：３８５⁃３９５ ［２９］ Ｐａｒｋ Ｓ Ｍ，Ｈｏｎｇ Ｃ Ｂ． Ｃｌａｓｓ Ｉ ｓｍａｌｌ ｈｅａｔ⁃ｓｈｏｃｋ ｐｒｏｔｅｉｎ ｇｉｖｅｓ ｔｈｅｒ⁃ ｍｏｔｏｌｅｒａｎｃｅ ｉｎ ｔｏｂａｃｃｏ［Ｊ］． Ｊ Ｐｌａｎｔ Ｐｈｙｓｉｏｌ，２００２，１５９（１）：２５⁃３０ ［３０］ Ｎｅｔａ⁃Ｓｈａｒｉｒ Ｉ，Ｉｓａａｃｓｏｎ Ｔ，Ｌｕｒｉｅ Ｓ，ｅｔ ａｌ． Ｄｕａｌ ｒｏｌｅ ｆｏｒ ｔｏｍａｔｏ ｈｅａｔ ｓｈｏｃｋ ｐｒｏｔｅｉｎ ２１：ｐｒｏｔｅｃｔｉｎｇ ｐｈｏｔｏｓｙｓｔｅｍ ＩＩ ｆｒｏｍ ｏｘｉｄａｔｉｖｅ ｓｔｒｅｓｓ ａｎｄ ｐｒｏｍｏｔｉｎｇ ｃｏｌｏｒ ｃｈａｎｇｅｓ ｄｕｒｉｎｇ ｆｒｕｉｔ ｍａｔｕｒａｔｉｏｎ ［ Ｊ］． Ｐｌａｎｔ Ｃｅｌｌ，２００５，１７（６）：１８２９⁃１８３８ ［３１］ Ｇｕｏ Ｓ Ｊ，Ｚｈｏｕ Ｈ Ｙ，Ｚｈａｎｇ Ｘ Ｓ，ｅｔ ａｌ． Ｏｖｅｒｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ ＣａＨＳＰ２６ ｉｎ ｔｒａｎｓｇｅｎｉｃ ｔｏｂａｃｃｏ ａｌｌｅｖｉａｔｅｓ ｐｈｏｔｏｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎ ｏｆ ＰＳＩＩ ａｎｄ ＰＳＩ ｄｕｒｉｎｇ ｃｈｉｌｌｉｎｇ ｓｔｒｅｓｓ ｕｎｄｅｒ ｌｏｗ ｉｒｒａｄｉａｎｃｅ［ Ｊ］． Ｊ Ｐｌａｎｔ Ｐｈｙｓｉｏｌ， ２００７，１６４（２）：１２６⁃１３６ ［３２］ Ｓａｎｍｉｙａ Ｋ，Ｓｕｚｕｋｉ Ｋ，Ｅｇａｗａ Ｙ，ｅｔ ａｌ． Ｍｉｔｏｃｈｏｎｄｒｉａｌ ｓｍａｌｌ ｈｅａｔ⁃ ｓｈｏｃｋ ｐｒｏｔｅｉｎ ｅｎｈａｎｃｅｓ ｔｈｅｒｍｏｔｏｌｅｒａｎｃｅ ｉｎ ｔｏｂａｃｃｏ ｐｌａｎｔｓ ［ Ｊ］． ＦＥＢＳ Ｌｅｔｔｅｒｓ，２００４，５５７（１⁃３）：２６５⁃２６８ ［３３］ Ｓｃｈöｆｆｌ Ｆ，Ｐｒäｎｄｌ Ｒ，Ｒｅｉｎｄｌ Ａ． Ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｈｅａｔ⁃ｓｈｏｃｋ ｒｅ⁃ ｓｐｏｎｓｅ［Ｊ］． Ｐｌａｎｔ Ｐｈｙｓｉｏｌ，１９９８，１１７（４）：１１３５⁃１１４１ ［３４］ Ｙｏｋｏｔａｎｉ Ｎ，Ｉｃｈｉｋａｗａ Ｔ，Ｋｏｎｄｏｕ Ｙ，ｅｔ ａｌ． Ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ ｒｉｃｅ ｈｅａｔ ｓｔｒｅｓｓ ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎ ｆａｃｔｏｒ ＯｓＨｓｆＡ２ｅ ｅｎｈａｎｃｅｓ ｔｏｌｅｒａｎｃｅ ｔｏ ｅｎｖｉｒｏｎ⁃ ｍｅｎｔａｌ ｓｔｒｅｓｓｅｓ ｉｎ ｔｒａｎｓｇｅｎｉｃ Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ ［ Ｊ］． Ｐｌａｎｔａ，２００８，２２７ （５）：９５７⁃９６７ ［３５］ Ｎｉｓｈｉｚａｗａ Ａ，Ｙａｂｕｔａ Ｙ，Ｙｏｓｈｉｄａ Ｅ，ｅｔ ａｌ． Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ ｈｅａｔ ｓｈｏｃｋ ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎ ｆａｃｔｏｒ Ａ２ ａｓ ａ ｋｅｙ ｒｅｇｕｌａｔｏｒ ｉｎ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｔｏ ｓｅｖｅｒａｌ ｔｙｐｅｓ ｏｆ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｓｔｒｅｓｓ［Ｊ］． Ｐｌａｎｔ Ｊ，２００６，４８（４）：５３５⁃５４７ ［３６］ Ｃｈａｒｎｇ Ｙ，Ｌｉｕ Ｈ，Ｌｉｕ Ｎ，ｅｔ ａｌ． Ａ ｈｅａｔ⁃ｉｎｄｕｃｉｂｌｅ ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎ ｆａｃ⁃ ｔｏｒ，ＨｓｆＡ２，ｉｓ ｒｅｑｕｉｒｅｄ ｆｏｒ ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ ｏｆ ａｃｑｕｉｒｅｄ ｔｈｅｒｍｏｔｏｌｅｒａｎｃｅ ｉｎ Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ［Ｊ］． Ｐｌａｎｔ Ｐｈｙｓｉｏｌ，２００７，１４３（１）：２５１⁃２６２ ［３７］ 秦丹丹． 小麦苗期热胁迫转录谱分析及相关基因的克隆和功 能鉴定［Ｄ］． 北京：中国农业大学，２００９ ［３８］ Ｍｕｒａｋａｍｉ Ｙ，Ｔｓｕｙａｍａ Ｍ，Ｋｏｂａｙａｓｈｉ Ｙ，ｅｔ ａｌ． Ｔｒｉｅｎｏｉｃ ｆａｔｔｙ ａｃｉｄｓ ａｎｄ ｐｌａｎｔ ｔｏｌｅｒａｎｃｅ ｏｆ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ［ Ｊ］． Ｓｃｉｅｎｃｅ，２０００，２８７ （５４５２）：４７６⁃４７９ ［３９］ Ｚｈａｎｇ Ｍ，Ｒｉｖｋａ Ｂ，Ｍｉｎｇａｎ Ｙ，ｅｔ ａｌ． Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ ｆａｔｔｙ ａｃｉｄ ｄｅｓａｔｕ⁃ ｒａｔｉｏｎ ｖｉａ ｏｖｅｒｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ ｔｗｏ ｄｉｓｔｉｎｃｔ ω⁃３ ｄｅｓａｔｕｒａｓｅｓ ｄｉｆｆｅｒｅｎ⁃ ｔｉａｌｌｙ ａｌｔｅｒｓ ｔｏｌｅｒａｎｃｅ ｔｏ ｖａｒｉｏｕｓ ａｂｉｏｔｉｃ ｓｔｒｅｓｓｅｓ ｉｎ ｔｒａｎｓｇｅｎｉｃ ｔｏ⁃ ｂａｃｃｏ ｃｅｌｌｓ ａｎｄ ｐｌａｎｔｓ［Ｊ］． Ｐｌａｎｔ Ｊ，２００５，４４（３）：３６１⁃３７１ ［４０］ Ｋｏ Ｃ Ｂ，Ｗｏｏ Ｙ Ｍ，Ｌｅｅ Ｄ Ｊ，ｅｔ ａｌ． Ｅｎｈａｎｃｅｄ ｔｏｌｅｒａｎｃｅ ｔｏ ｈｅａｔ ｓｔｒｅｓｓ ｉｎ ｔｒａｎｓｇｅｎｉｃ ｐｌａｎｔｓ ｅｘｐｒｅｓｓｉｎｇ ｔｈｅ ＧＡＳＡ４ ｇｅｎｅ［ Ｊ］． Ｐｌａｎｔ Ｐｈｙｓｉｏｌ Ｂｉｏｃｈｅｍ，２００７，４５（９）：７２２⁃７２８ ［４１］ Ｍｉｌｌｅｒ Ｇ，Ｓｕｚｕｋｉ Ｎ，Ｒｉｚｈｓｋｙ Ｌ，ｅｔ ａｌ． Ｄｏｕｂｌｅ ｍｕｔａｎｔｓ ｄｅｆｉｃｉｅｎｔ ｉｎ ｃｙｔｏｓｏｌｉｃ ａｎｄ ｔｈｙｌａｋｏｉｄ ａｓｃｏｒｂａｔｅ ｐｅｒｏｘｉｄａｓｅ ｒｅｖｅａｌ ａ ｃｏｍｐｌｅｓ ｍｏｄｅ ｏｆ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｏｘｙｇｅｎ ｓｐｅｃｉｅｓ，ｐｌａｎｔ ｄｅｖｅｌ⁃ ｏｐｍｅｎｔ，ａｎｄ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｔｏ ａｂｉｏｔｉｃ ｓｔｒｅｓｓｅｓ［Ｊ］． Ｐｌａｎｔ Ｐｈｙｓｉｏｌ，２００７， １４４（４）：１７７７⁃１７８５ ［４２］ 李枝梅，窦海鸥，卫丹丹，等． 转 ｃｏｄＡ 基因提高番茄植株的耐 热性［Ｊ］． 作物学报，２０１３，３９（１１）：２０４６⁃２０５４ ［４３］ 张扬． 番茄 Ｓ － 亚硝基谷胱甘肽还原酶基因（ ＳｌＧＳＮＯＲ）沉默 对番茄高温抗性的影响［Ｄ］． 杭州：浙江大学，２０１３ ［４４］ Ｔｏｇｎｅｔｔｉ Ｖ Ｂ，Ｐａｌａｔｎｉｋ Ｊ Ｆ，Ｆｉｌｌａｔ Ｍ Ｆ，ｅｔ ａｌ． Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｒｅｐｌａｃｅ⁃ ｍｅｎｔ ｏｆ ｆｅｒｒｅｄｏｘｉｎ ｂｙ ａ ｃｙａｎｏｂａｃｔｅｒｉａｌ ｆｌａｖｏｄｏｘｉｎ ｉｎ ｔｏｂａｃｃｏ ｃｏｎ⁃ ｆｅｒｓ ｂｒｏａｄ⁃ｒａｎｇｅ ｓｔｒｅｓｓ ｔｏｌｅｒａｎｃｅ［ Ｊ］． Ｐｌａｎｔ Ｃｅｌｌ，２００６，１８ （８ ）： ２０３５⁃２０５０ ［４５］ Ｙａｎｇ Ｘ Ｈ，Ｌｉａｎｇ Ｚ，Ｌｕ Ｃ． Ｇｅｎｅｔｉｃ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ｇｌｙｃｉｎｅｂｅｔａｉｎｅ ｅｎｈａｎｃｅｓ ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ａｇａｉｎｓｔ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａ⁃ ｔｕｒｅ ｓｔｒｅｓｓ ｉｎ ｔｒａｎｓｇｅｎｉｃ ｔｏｂａｃｃｏ ｐｌａｎｔｓ［ Ｊ］． Ｐｌａｎｔ Ｐｈｙｓｉｏｌ，２００５， １３８（２）：２２９９⁃２３０９ ［４６］ Ｑｕｅｉｔｓｃｈ Ｃ，Ｈｏｎｇ Ｓ Ｗ，Ｖｉｅｒｌｉｎｇ Ｅ，ｅｔ ａｌ． Ｈｅａｔ ｓｈｏｃｋ ｐｒｏｔｅｉｎ １０１ ｐｌａｙｓ ａ ｃｒｕｃｉａｌ ｒｏｌｅ ｉｎ ｔｈｅｒｍｏｔｏｌｅｒａｎｃｅ ｉｎ Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ［ Ｊ］． Ｐｌａｎｔ Ｃｅｌｌ，２０００，１２（４）：４７９⁃４９２ （下转 １４１ 页） １３２