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摘 要

各种非生物胁迫环境影响着植物的生长发育过程，植物能够响应逆境并且产生有关胁迫信号，从而使大量与响应胁迫相关的基因表达。热激转录因子（HSF）就是在其中起着重要作用的元素。近年来，高温已经成为了主要的制约作物生产的非生物胁迫之一，热激转录因子可在高温对植物的胁迫中激活热激基因的表达，保护植物生长发育。因其在转录水平上作为高等植物热应激应答基因的中枢调控因子，故研究其作用机制有着很大的意义。目前，大豆基因组的测序完成为我们分析热激转录因子打下了基础。我们鉴定了大豆中的热激转录因子基因并作了进化分析。这些结果为进一步研究大豆热激因子家族的功能基因组提供了保证。

关键词：大豆，热激转录因子，逆境胁迫，基因家族

Abstract: Various abiotic stress environments influence the growth and development of plants. Plants are able to respond to adversity and produce relevant stress signals, thereby allowing a large number of genes associated with stress response to be expressed. Heat shock transcription factor (HSF) is an element that plays an important role. In recent years, high temperature has become one of the major abiotic stresses that restrict crop production. Heat shock transcription factors can activate the expression of heat shock genes at high temperature to plants, protecting plant growth and development. Because of its transcriptional level as a central regulatory factor of higher plant heat stress response genes, it is of great significance to study its mechanism of action. At present, the sequencing of the soybean genome has laid the foundation for our analysis of heat shock transcription factors. We identified genes for heat shock transcription factors in soybean and performed an evolutionary analysis. These results provide a guarantee for further study of the functional genome of the soybean heat shock factor family.

Keywords: Soybean, Heat shock transcription factor, Adversity stress, Gene family

目录

1引言 6

1.1高温对植物的影响 6

1.1.1高温对植物形态结构的影响 7

1.1.2高温对植物机体功能的影响 7

1.1.3热害的概念 8

1.2植物的耐热性研究 8

1.2.1植物耐热性的形态适应 9

1.2.2植物耐热性的生理适应 9

1.2.3植物的热激反应与热激蛋白 10

1.3.热激转录因子 10

1.4研究目的与意义 11

2材料与方法 11

2.1植物热激转录因子数据获取与鉴定 11

2.2 HSF保守序列的鉴定和分析 12

2.3多序列联配、蛋白质保守序列对比和系统进化树的构建 12

2.4 HSF基因家族在不同物种中染色体区段的复制分析 12

3结果与分析 12

3.1 HSF热激转录因子家族的鉴定 12

3.2 HSF转录因子家族的进化分析 14

3.3大豆HSF转录因子的保守基序分析 17

3.4大豆HSF转录因子家族所在染色体区段复制分析 17

结论 19

参考文献 21

致谢 23

1引言

从DNA双螺旋结构的发现到今天，物种全基因组测序计划已经取得了一定的成就，近几十年来生物遗传信息的研究过程取得了很大的进展。在此次研究中，我们主要探索和了解基因组中由基因形成的基因家族相关作用机制。虽然基因组序列在生物体基因的进化过程中会留下相应的证据，但就个体基因的序列变化而言，其进化的不同阶段各不相同。因此研究单个基因会加大研究基因组功能和进化过程的难度^[1]。通过对不同物种中的基因家族的研究可以更深入了解基因在生物体内表现出来的生理功能。

基因家族复杂的进化历史让我们的研究有了更深层次的历史意义。了解基因组的历史，分析基因的进化和演变及其相应功能是基于我们对基因家族的理解。本文主要分析了大豆中的热激转录因子家族的生物信息。

植物在自然环境的生长过程一定会受到各种逆境因子的胁迫，干旱，盐渍，高温低温等都是常见的逆境胁迫。当植物自身的调控能力不能承受由外界胁迫引起的损伤时，植物会出现外观上的损伤症状。如今，高温对植物的影响随着全球气温不断升高正越来越严重^[2]。不同植物对高温的忍耐程度不同，界定植物受到伤害的温度也不同。根据植物对温度的反应可分为耐冷耐温植物和中生植物^{[3, 4]}。

热激转录因子（HSFs）在植物热激反应基因的转录水平上起到调控作用，与植物的耐热性有关并负责热胁迫信号的传导^[5]。有实验表明，不同的信号可以激活不同种类的热激基因，但其中的原理还需继续研究。但随着热激转录因子家族基因与耐热性关系的研究，作物耐热能力的相关机制也渐渐明晰起来^[2]。

1.1高温对植物的影响

随着温室气体的排放，全球变暖，夏季极端天气具有温度高、时间长且出现频率高的特点，植物的生长发育正受到严重威胁。

植物在长期的进化过程中，形成了具有特殊结构和形态的保护机制。植物的热激响应网络是由高温诱导的高温胁迫产生的基因组成的，是抵御高温的第一道防线。已有大量研究表明热激转录因子的表达可增强大豆等植物对环境的耐热性，因此对热激基因家族的研究就有了实际性的价值和意义。

1.1.1高温对植物形态结构的影响

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