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石果衣(Endocarpon pussilum)是一种生长在荒漠地区的地衣,它是由其共生菌(Endocarpon pussilum)和共生藻——柯氏复球藻(Diplosphaeria chodatii)组成的一种稳定的共生生态系统。之前的研究发现石果衣共生菌具有极强的抗旱能力,随着石果衣共生菌基因组和转录组的完成,可以在分子水平上对石果衣抗逆机制进行研究。本文选取了9个PEG胁迫条件下,转录组中上调表达的基因进行研究。由于石果衣目前缺乏有效的遗传操作方法,在酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)中进行异源表达分析。结果发现:过表达Epnhx、Epmap和Epann3个基因能分别显著提高酿酒酵母对氯化钠、重金属和高温的抵抗能力,其中以Epann抗逆能力最为突出。 对Epann基因进一步研究后发现:过氧化氢、氯化钠和PEG胁迫都能够诱导石果衣共生菌内Epann基因的上调表达。Epann基因的编码产物是一种膜联蛋白EpANN,正常生长条件下,EpANN定位于细胞质,但在高温胁迫条件下,EpANN会发生明显的聚集。异源表达Epann能够提高酵母对高温、过氧化氢和氯化钠的抵抗能力;同时能降低酿酒酵母在高温胁迫条件下细胞内的活性氧(ROS)含量,提高超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)的活性。对Epann抗逆机制进行研究后发现:EpANN具有过氧化物酶活性,能够帮助清除细胞内的ROS,降低细胞在胁迫条件下的氧化损伤。并且,我们的研究首次在真菌内发现膜联蛋白具有分子伴侣活性,能够提高真菌对高温胁迫的抵抗能力。同时证明EpANN具有钙离子依赖的磷脂结合特性,并且发现过表达Epann能够提高其他抗逆基因在胁迫条件下的表达水平。 此外,在拟南芥中表达Epann后,拟南芥在过氧化氢胁迫条件下的发芽率和长势都优于野生型,对干旱胁迫也更加耐受。