1、植物熱激蛋白及其在抗性方面的植物熱激蛋白及其在抗性方面的研究進展研究進展熱激蛋白及其作用 熱激蛋白（Heat Shoct Proteins ，簡稱HSPs）是在高低溫、激素、高鹽、干旱、缺氧及機械損傷等多種環境脅迫下生物體內正常蛋白受到抑制而誘導合成的新的或功能增強的應激蛋白，又被稱作是熱休克蛋白。 1962 年 Riotossa在果蠅上發現。 1974 年 Tisseres從熱激果蠅幼蟲的唾液腺等部位分離到了6 種HSPs。 至今, 發現植物、動物、微生物都可對熱激產生反應, 合成HSPs。氨基酸類藥物能量代謝抑制物滲透壓熱休克因子熱休克元件熱激蛋白的種類熱激蛋白的種類1 根據分子量 Hsp

2、100家族(分子量約為100kDa) Hsp90家族(分子量約為83-90kDa) Hsp70家族(分子量約為66-78kDa) Hsp60家族(分子量約為60kDa) 小分子量Hsp家族(分子量約為12-43kDa) 但也有人將其分為六個家族，分別還包括HSP40家族和泛素家族18-30kD應激下表達的誘導型蛋白（參與逆境損傷蛋白的修復和降解） 正常狀態下表達的組成型蛋白（參與新生肽鏈的折疊、運輸和組裝） 2 根據表達情況分子伴侶協助蛋白質通過脂雙分子層。在多肽通過位于脂膜上的蛋白孔道時，分子伴侶與之結合；分子伴侶在膜的一側使多肽保持未折疊的形式， 膜的另一側則幫助多肽正確折疊。1 1. 熱

3、激蛋白的多樣性熱激蛋白的多樣性 HSPs的種類很多, 分子質量(15110) kD或更高, 定位于多種細胞器, 植物HSPs的顯著特點是smHSPs居多，如大豆有27種分子質量在(1525) KD之間的smHSPs。熱激蛋白的特點熱激蛋白的特點2 熱激蛋白的普遍性 從原核生物到真核生物都有 HSPs 的表達，而且在同一生物體的不同組織內也有表達 。 3. HSPs的保守性的保守性 HSPs是目前發現的最保守的蛋白質之一。 首先, 親緣關系很遠的原核生物和真核生物, 它們的HSPs有很高的同源性, 例如真核生物HSP70和大腸桿菌的HSP70的同源性大于65%。 其次, 不同物種相同細胞器如細胞

4、質HSP70之間的同源性比同一物種不同細胞器的HSP70之間的同源性高。 第三, 同種植物不同類型的HSPs的同源性較低。4. 4. 熱激反應的短時性熱激反應的短時性 Northernblots分析表明, 熱激35 min就可檢測到大豆幼苗HSPsmRNAs的積累, 12 h達到高峰,6 h后顯著下降, 12 h就檢測不出了； 放射性標記顯示, 氨基酸滲入HSPs在4h 達到高峰, 隨后下降。5交叉耐受性交叉耐受性 一種應激刺激誘導細胞產生一種應激刺激誘導細胞產生HSPs，不僅使細胞對該刺激的耐受性增加，也不僅使細胞對該刺激的耐受性增加，也增加了細胞對其他應激原刺激的耐受性。增加了細胞對其他應

5、激原刺激的耐受性。 熱激蛋白的產生熱激蛋白的產生 植物在熱激3 5 min 內HSP mRNA 的量增加, 在20min 時可以檢測到新合成的HSP。如果植物一直處于熱激狀態, HSP 的合成可以持續幾個小時。熱激蛋白的分布及功能HSP 廣泛存在于植物細胞膜、細胞質、葉綠體、線粒體等組織中。植物熱激蛋白的誘導條件 植物在高于其正常生長溫度刺激下能誘導合成HSPs。目前認為其理想合成條件是比正常生長溫度高10左右。 植物合成HSP的最適溫度因植物種類而異，如豌豆為37，玉米為40-42，水稻為37-40。 此外，很多研究表明，除了熱處理，其它類型脅迫都可以誘導熱激蛋白的產生。 1.1. 抗熱性抗

6、熱性 HSPs的生成量與生物耐熱性呈正相關,熱激過程中有大量的HSPs表達, 它們聚集在膜組分中,與膜蛋白發生分子互作, 可阻止膜蛋白的變性, 穩定細胞膜系統, 對膜微囊有熱保護功能。在抗性方面的研究進展在抗性方面的研究進展對兩種不結球白菜幼苗進行熱激處理,均檢測到了熱激處理能明顯誘導兩個基因的表達。在對萌發期間的玉米種子肧熱激處理后在恢復時,顯示熱激蛋白含量減少或消失,正常蛋白的合成重新開始。2. 2. 耐冷性耐冷性 HSP 的主要功能是提高植物的耐熱性, 但越來越多的研究證實HSP 與植物的耐冷性的提高存在明顯相關。 研究熱激對水稻幼苗耐冷性及熱激蛋白合成的誘導時發現萌發的水稻種子經 42

7、熱激處理后，其幼苗耐冷性明顯增強，并且熱激誘導萌發的水稻胚合成的熱激蛋白與水稻幼苗耐寒性的提高有關 。3.抗病性 近年來的研究表明HSP在植物抗病性上表現出一定的作用。朱峰等研究表明在南方根結線蟲侵染番茄根部時，誘導根內 Hsp90 基因的大量表達，但Hsp90 基因是否可能在抗線蟲侵染過程中起作用沒有給出進一步的驗證。5. 5. HSPs的交叉保護功能的交叉保護功能 有人提出在不同脅迫蛋白之間必定存在某種功能上的重疊，即 HSP 具有交叉保護功能。 作為一種逆境脅迫蛋白，HSPs 能被許多逆境誘導，能夠減輕逆境脅迫引起的傷害并對其進行修復。熱激、紫外線處理產生熱激蛋白可在水果和蔬菜中增加抗冷性HSP 基因的表達調控1.1. 植物植物HSP HSP 在轉錄水平上的調控在轉錄水平上的調控 在植物DNA中有對HSP 基因轉錄中起調控作用的DNA 序列, 稱之為熱激元件 (Heat shock element, HSE)。這是一種順式元件, 位于熱激蛋白基因5端的啟動子區域, 經熱激而活化的熱激因子HSF(heat shock factor) 可識別存在于HSP 基因上游啟動子區域的熱激元件而誘導HSP的轉錄。 常溫下, HSF以單體形式與HSP70結合,而不能結合到HSE上。熱刺激下,HSF與HSP70分離,在HSE 附近形成三聚體,然后與HSE特異結合,促進基因轉錄起始。 2