2.2 干旱對(duì)熱激轉(zhuǎn)錄因子基因表達(dá)的影響

在橡膠樹(shù)30個(gè)Hsfs家族成員中，有28個(gè)成員響應(yīng)干旱脅迫，只有HbHsfA1c和HbHsfA5b兩個(gè)基因不響應(yīng)干旱脅迫（圖2）。在干旱處理的橡膠樹(shù)‘93-114’葉片中，HbHsfA3b、HbHsfA4a、HbHsfA4c、HbHsfA4d、HbHsfA5a、HbHsfA6a、HbHsfA7a、HbHsfA9a、HbHsfA9b、HbHsfB1a、HbHsfB3a、HbHsfB4a和HbHsfB4b共13個(gè)基因響應(yīng)干旱處理并呈持續(xù)顯著上調(diào)表達(dá)模式，其中HbHsfA7a、HbHsfA7a和HbHsfB4b的上調(diào)幅度較大，在干旱處理4h時(shí)它們的上調(diào)幅度是0h的3倍以上，對(duì)干旱脅迫比較敏感。HbHsfA1b、HbHsfA2b、HbHsfA3a和HbHsfA4b響應(yīng)干旱脅迫顯著下調(diào)表達(dá)，其中HbHsfA1b和HbHsfA3a在干旱處理中后期持續(xù)顯著下調(diào)表達(dá)，而HbHsfA2b和HbHsfA4b分別在干旱處理2h和24h時(shí)極顯著下調(diào)表達(dá)，響應(yīng)干旱脅迫的時(shí)間有明顯差異。HbHsfA1a、HbHsfA2a、HbHsfB2c、HbHsfB3b、HbHsfB4d、HbHsfC1a和HbHsfC1b在干旱處理的前期上調(diào)表達(dá)，在后期下調(diào)表達(dá)；而HbHsfA8a和HbHsfB2b的表達(dá)模式與之相反，它們?cè)诟珊堤幚淼那捌谙抡{(diào)表達(dá)，在后期上調(diào)表達(dá)（圖2）。HbHsfB2a在干旱脅迫下先顯著上調(diào)表達(dá)，然后顯著下調(diào)，后期又極顯著上調(diào)表達(dá)；而HbHsfB4c在干旱脅迫下先顯著下調(diào)表達(dá)，然后顯著上調(diào)，中后期又極顯著下調(diào)表達(dá)（圖2）。

2.3 高鹽（NaCl）對(duì)熱激轉(zhuǎn)錄因子基因表達(dá)的影響

在橡膠樹(shù)30個(gè)Hsfs家族成員中，有29個(gè)成員響應(yīng)NaCl高鹽脅迫，只有HbHsfA1c不響應(yīng)高鹽脅迫（圖3）。在高鹽處理的橡膠樹(shù)‘93-114’葉片中，HbHsfA2b、HbHsfA3b、HbHsfA4a、HbHsfA4b、HbHsfA5b、HbHsfA7a、HbHsfB1a、HbHsfB2a、HbHsfB2b、HbHsfB2c、HbHsfB3a、HbHsfB3b、HbHsfC1a和HbHsfC1b共14個(gè)基因響應(yīng)高鹽脅迫并呈持續(xù)顯著上調(diào)表達(dá)模式，尤其HbHsfB2a和HbHsfB3a響應(yīng)高鹽脅迫上調(diào)幅度最大，在高鹽處理2h時(shí)它們的轉(zhuǎn)錄水平是0h的2倍以上，對(duì)高鹽脅迫比較敏感，而HbHsfA2b對(duì)高鹽脅迫的反應(yīng)比較滯后，在12h之前無(wú)響應(yīng)，在處理24h時(shí)HbHsfA2b的表達(dá)迅速上調(diào)，幾乎是0h的3倍。HbHsfA1a、HbHsfA1b、HbHsfA3a和HbHsfA4c響應(yīng)高鹽脅迫顯著下調(diào)表達(dá)，其中HbHsfA1a、HbHsfA3a和HbHsfA4c在高鹽處理中后期持續(xù)顯著下調(diào)表達(dá)，而HbHsfA1b在高鹽處理8h時(shí)極顯著下調(diào)表達(dá)。HbHsfA2a、HbHsfA4d、HbHsfA5a、HbHsfA9b、HbHsfB4a、HbHsfB4b和HbHsfB4d、在高鹽處理的前期顯著上調(diào)表達(dá)，在后期顯著下調(diào)表達(dá)，與這些基因表達(dá)模式相反的基因HbHsfA8a和HbHsfB4c分別在高鹽處理的前、中期顯著下調(diào)表達(dá)，在中、后期顯著上調(diào)表達(dá)。HbHsfA6a和HbHsfA9a在高鹽脅迫前期先顯著上調(diào)表達(dá)，然后顯著下調(diào)，后期又顯著上調(diào)表達(dá)（圖3）。

3 討論

本研究分析了30個(gè)橡膠樹(shù)HbHsf家族成員在低溫脅迫下橡膠樹(shù)‘93-114’和‘熱墾501’葉片中的表達(dá)模式。結(jié)果表明，在HbHsf家族中有10個(gè)基因不僅在抗寒橡膠樹(shù)種質(zhì)‘93-114’葉片中上調(diào)表達(dá)，也在不抗寒橡膠樹(shù)種質(zhì)‘熱墾501’葉片中顯著上調(diào)表達(dá)?；虮磉_(dá)在不同組織中既有組織的特異性也有組織的相似性。比如上述葉片中上調(diào)表達(dá)的10個(gè)基因中，在低溫條件下，HbHsfA3b、HbHsfA4a、HbHsfA5b、HbHsfA8a、HbHsfC1a、HbHsfC1b和HbHsfB2b在橡膠樹(shù)‘93-114’和‘熱墾501’葉片中均呈顯著上調(diào)表達(dá)模式，同時(shí)也在相應(yīng)橡膠樹(shù)的樹(shù)皮中呈上調(diào)表達(dá)的模式，呈現(xiàn)組織的相似性。但是其他3個(gè)基因在樹(shù)皮和葉片中的表達(dá)模式不一致，呈現(xiàn)組織的特異性。在這2個(gè)不同耐寒性的橡膠樹(shù)種質(zhì)中都響應(yīng)低溫脅迫，但是響應(yīng)程度不同。尤其HbHsfA4a在低溫脅迫下橡膠樹(shù)‘93-114’葉片和樹(shù)皮中的表達(dá)量均顯著高于‘熱墾501’。這些基因表達(dá)量的高低可能與橡膠樹(shù)抗寒性的強(qiáng)弱相對(duì)應(yīng)。

枇杷EjHsf1(A4)響應(yīng)低溫誘導(dǎo)，通過(guò)轉(zhuǎn)錄調(diào)控EjHsp基因參與提高枇杷抵抗低溫脅迫能力。水稻OsHsfA4d受低溫脅迫后上調(diào)表達(dá)。OsHsfA4s在高鹽脅迫后表達(dá)量上調(diào)。草莓FvHsfA4a受低溫和干旱脅迫上調(diào)表達(dá)。橡膠樹(shù)HbHsfA4a和HbHsfA4d是EjHsf1、OsHsfA4和FvHsfA4a的同源基因，同樣受低溫、干旱和高鹽脅迫后表達(dá)量上調(diào)表達(dá)（圖4），另外，HbHsfA4a受高溫脅迫上調(diào)表達(dá)，而HbHsfA4d受高溫誘導(dǎo)下調(diào)表達(dá)。水稻OsHsfA3和OsHsfA9受低溫脅迫后上調(diào)表達(dá)。草莓FvHsfA3a在高溫、低溫、干旱和高鹽脅迫下上調(diào)表達(dá)，F(xiàn)vHsfA9a在低溫和高鹽脅迫下上調(diào)表達(dá)。辣椒CaHsfA3/A9受高鹽脅迫上調(diào)表達(dá)。同源基因HbHsfA3b在高溫、低溫、干旱和高鹽脅迫下的橡膠樹(shù)‘93-114’葉片中上調(diào)表達(dá)，HbHsfA9b響應(yīng)高溫、低溫和干旱上調(diào)表達(dá)（圖4）。小麥B2亞家族TaHsf3響應(yīng)高溫、低溫、干旱和高鹽的誘導(dǎo)，過(guò)表達(dá)該基因激活下游基因熱激蛋白HSP70，從而提高擬南芥植株的耐熱性和抗寒性。鷹嘴豆CarHsfB2在高溫、高鹽和干旱脅迫下上調(diào)表達(dá)，過(guò)表達(dá)CarHsfB2能夠提高擬南芥植株的耐熱性和抗旱性。但是OsHsfB2b對(duì)水稻的抗旱性起負(fù)調(diào)控作用。B1亞家族基因響應(yīng)高溫、干旱和高鹽的誘導(dǎo)。同源基因HbHsfB2b在高溫、低溫和高鹽脅迫下的橡膠樹(shù)‘93-114’葉片中上調(diào)表達(dá)，HbHsfB1a響應(yīng)高溫、低溫、高鹽和干旱上調(diào)表達(dá)（圖4）。水稻OsHsfC1a/b、OsHsfC2a/b在低溫脅迫下表達(dá)量顯著上調(diào)，其中OsHsfC1對(duì)低溫脅迫最敏感。擬南芥的AtHsfC1同樣可被低溫誘導(dǎo)，表達(dá)量極顯著上調(diào)。另外，在葡萄、胡蘿卜和甘藍(lán)等園藝植物中也發(fā)現(xiàn)VaHsfC1a、DcHsfC16和BraHsfC039受低溫脅迫表達(dá)量顯著上調(diào)。由此可見(jiàn)，C亞家族成員在植物抵抗低溫脅迫中也起著重要的作用。此外，小麥TaHsfC2a受高溫脅迫上調(diào)表達(dá)，過(guò)表達(dá)TaHsfC2a可上調(diào)干旱和高溫誘導(dǎo)基因的表達(dá)，提高轉(zhuǎn)基因植株的耐熱性。OsHsfC1b在水稻抵抗高鹽脅迫中起著重要的作用。由此可見(jiàn)，橡膠樹(shù)HbHsfA3b、HbHsfA4a、HbHsfA9b、HbHsfC1a、HbHsfC1b和HbHsfB2b等基因響應(yīng)多種逆境交叉脅迫，暗示著上述基因功能的多樣性和復(fù)雜性。

高溫、低溫、高鹽、干旱等逆境常常會(huì)導(dǎo)致植物體內(nèi)發(fā)生氧化脅迫。Hsfs是上調(diào)ROS清除酶的活性和HSP基因表達(dá)的關(guān)鍵因子，利于提高植物對(duì)逆境脅迫的抗性。擬南芥體內(nèi)的AtHsfA3受活性氧誘導(dǎo)表達(dá)量上調(diào)，過(guò)表達(dá)AtHsfA3的擬南芥植株中，該基因可直接結(jié)合肌醇半乳糖苷合成酶基因GolS1和GolS2的啟動(dòng)子從而激活GolS1和GolS2的轉(zhuǎn)錄，肌醇半乳糖苷的含量顯著增加，利于清除羥基自由基，以免植物細(xì)胞受到逆境脅迫的傷害。過(guò)表達(dá)CmHsfA4能夠上調(diào)轉(zhuǎn)基因菊花中CmHSP70、CmHSP90等基因的表達(dá)，提高SOD、APX、CAT等活性氧清除酶的活性，降低植物細(xì)胞內(nèi)活性氧的含量，從而增強(qiáng)了轉(zhuǎn)基因植株的抗逆性。東南景天SaHsfA4c轉(zhuǎn)基因擬南芥可激活ROS清除酶的活性和上調(diào)HSP的表達(dá)，降低活性氧的積累，從而增加植物對(duì)逆境脅迫的抗性。水稻體內(nèi)OsHsfC2a響應(yīng)H₂O₂誘導(dǎo)表達(dá)量上調(diào)，可以提高水稻對(duì)氧化脅迫的敏感性和抵抗能力。由此可見(jiàn)，橡膠樹(shù)HbHsfA3b、HbHsfA4a以及HbHsfC亞家族成員可能參與氧化脅迫反應(yīng)，保護(hù)細(xì)胞免受氧化損傷，提高橡膠樹(shù)的抗逆性。

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