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植物遇到高温胁迫时会产生应热激蛋白,其中植物小分子量热激蛋白含量最为丰富、种类繁多。小分子量热激蛋白的分子量在17～30 kDa之间,有保守的C端。高等植物中含有至少6种小分子量热激蛋白,分别定位于细胞质、叶绿体、线粒体、内质网。近年来,关于高温诱导热激蛋白以及热激蛋白提高植物耐热性的研究取得了重要进展。然而,关于低温诱导热激蛋白基因表达及其防御低温光破坏的研究相对较少。主要结果如下:1.甜椒细胞质小分子量热激蛋白基因(CaHSP18)序列与烟草、番茄、拟南芥的细胞质classⅠ小分子量热激蛋白的基因序列高度同源,因此推断我们获得的全长cDNA编码的产物是细胞质classⅠ小分子量热激蛋白,该基因命名为CaHSP18。聚类分析表明:CaHSP18与烟草、番茄、水稻、玉米叶绿体小分子量热激蛋白的亲缘关系很近。结构同源性分析表明CaHSP18羧基端有两个序列保守的结构域。2.表达分析表明,热激后甜椒CaHSP18在根、茎、叶中均有表达,叶片中表达量最高。常温下没有表达,但是低温可以诱导该基因的表达,说明高温、低温胁迫均可以诱导CaHSP18的表达。3.构建了原核表达载体,常温下在大肠杆菌中表达CaHSP18对大肠杆菌的生长没有影响,但是能提高大肠杆菌在高温胁迫下的细胞活力。SDS-PAGE结果显示,表达外源CaHSP18基因的大肠杆菌的蛋白质在高温胁迫下得到一定程度的保护。在大肠杆菌中表达CaHSP18也可以提高大肠杆菌细胞在低温条件下的活力。4.构建CaHSP18的正义表达载体,并转化番茄。PCR、Northern blot和Western blot分析表明,CaHSP18基因在番茄中已表达。在常温条件下转基因番茄植株与野生型没有差别,但在低温条件下过量表达CaHSP18的转基因番茄能维持较高的光合能力;在4℃条件下,野生型和转CaHSP18基因番茄的放氧活性和Fv/Fm减少,但转基因番茄植株的放氧活性和Fv/Fm下降较少;另外,温度胁迫下,转基因番茄植株能维持较低的膜透性。这些结果表明,低温条件下在番茄中过量表达CaHSP18对光系统II有保护作用。