ELONGATED HYPOCOTYL5在植物应对非生物胁迫中的作用.pdf

摘要

摘要

植物因其定植属性往往暴露于非生物胁迫之中，植物已进化出多种反应通路来感知

和应对非生物胁迫。光信号和非生物胁迫反应通路之间的相互作用是植物适应不断变化

的环境的基础。ELONGATEDHYPOCOTYL5(HY5)作为光信号调控网络的中心转录因

子，对整合光信号和调控植物应对非生物胁迫反应至关重要。为确定HY5可作为植物

应对非生物胁迫的信号分子，本研究以高温(37℃)、低温(4℃)、盐(100mMNaCl)和

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UV-B(10μw/cm)为非生物胁迫代表，大豆和水稻为研究对象，探究HY5在大豆和水稻

应对非生物胁迫中的作用，并建立一种用于检测HY5的间接竞争酶联免疫分析方法

(ic-ELISA)，完成ic-ELISA的优化以及灵敏性、特异性、准确性和可行性的评估，在

ic-ELISA法的基础上完成HY5在新型污染物中作用研究。主要结果如下：

(1)发现了HY5可以作为植物应对非生物胁迫的信号分子。现有文献可视化分析关

键词共现网络、聚类和时间线图谱表明HY5可作为转录因子参与植物胁迫应激反应，

同时HY5还可通过自身累积量来影响植物胁迫应激反应，从理论角度证明了HY5可以

作为植物应对非生物胁迫的信号分子。高温、低温、盐、UV-B和正常条件处理大豆和

水稻1h、3h、12h和24h时，HY5相对水平变化比传统信号分子(叶绿素含量、丙二

醛含量、活性氧含量和脯氨酸含量)迅速和明显，同时在处理24h内HY5相对水平的变

化也表现出多种规律性，且在不同植物中表现出规律的一致性。从实验角度证明了HY5

可以作为植物应对非生物胁迫的信号分子，并通过改变自身蛋白含量发挥功能。

(2)建立了可用于检测HY5蛋白的ic-ELISA方法。利用免疫共沉淀方法分离纯化

HY5蛋白，得到浓度为67ng·mL-1的HY5纯蛋白。在建立ic-ELISA方法时，选择包被

浓度为0.333μg·mL-1，HY5一抗浓度为0.111μg·mL-1作为工作点。最优的HY5纯蛋白

稀释液pH、甲醇含量和NaCl含量、HY5一抗孵育时间、酶标二抗反应时间和显色时间

分别为7.5、不含甲醇和0.8%NaCl、30min、30min和15min。在最优条件下，测得半

-1-1

数抑制浓度值为1.598ng·mL，最低检测限为0.272ng·mL，检测线性范围为0.523

-1-1

ng·mL~4.878ng·mL。ic-EILSA方法检测结果表明，HY5过表达体(较高量HY5mRNA

转录水平和蛋白表达水平)中HY5含量高于野生型拟南芥(Col-0)，hy5突变体(HY5功能

缺失)中HY5检测低于检出限，表明ic-ELISA具有良好的特异性。利用新建的ic-EILSA

方法和传统WesternBlot测定HY5，所得检测结果一致，证明了ic-ELISA具有准确性。

在实际样本的添加回收率在90%~110%范围内，变异系数小于10%，具有实际样品检测

可行性。

(3)基于ic-ELISA方法揭示了HY5在植物应对新型污染物胁迫中的作用。基于

ic-ELISA方法检测HY5含量，利用遗传学(hy5突变体)和相关性分析方法，确定了HY5

在植物面对镧[La(III)]、双酚A和聚乙烯微塑料胁迫中的作用。具体表现为，低浓度(30

和60μM)La(III)作用下，植物HY5含量降低，导致下胚轴长度、花青素含量、净光合

速率(P)和胞间二氧化碳浓度(C)增加；高浓度(120和240μM)La(III)作用下，植物HY5

ni

含量增加，导致下胚轴长度、花青素含量、P和C降低。在3、6、12和24mg·L-1双