草坪在我国被广泛应用于园林建设、街道绿化、改善盐碱地、防范风沙、护坡护堤等领域。高温是限制草坪草生态分布及生长发育的重要环境因素之一,根据草坪草生长发育对温度的不同要求可以划分为暖季型草坪草和冷季型草坪草。狗牙根(Cynodon dactylon)作为多年生暖季型草种,在35-40℃高温环境下仍然能良好的生长发育,不过在我国长时间高温地区狗牙根的生长也会受到抑制。高羊茅(Festuca arundinacea)是冷季型草坪草,夏季持续高温严重抑制其生长,降低草坪的使用价值。比较分析冷、暖季型草坪草在高温胁迫下的应答机理,剖析两类草坪草在抗热差异下的分子调控机制,有助于提高草坪草的耐热性,培育抗热新种质,在生产上具有重要意义。本研究通过比较冷、暖季型草坪草对高温胁迫的响应差异,同时借助转录组数据挖掘并解析了F-box基因在高羊茅和狗牙根高温应答中的功能,阐述蛋白质泛素化修饰在草坪草高温胁迫中的作用机理。本研究主要结果如下:1.测定暖季型草坪草狗牙根和冷季型草坪草高羊茅狗牙根经过42℃高温处理的生理生化变化。以暖季型狗牙根‘Common’和冷季型高羊茅‘太阳神’作为试验材料,分别测定了高温条件下两种草坪草的生理指标变化。结果表明高温处理以后,冷季型草高羊茅的相对电导率和脯氨酸含量都显著高于狗牙根,但是MDA含量和SOD酶活性低于狗牙根。这些结果表明高羊茅在高温胁迫下植株体内生理代谢进程比狗牙根更快;而狗牙根受到高温的伤害小,生理代谢相对平缓。2.对狗牙根和高羊茅高温处理2 h和12 h的转录组进行分析,结果表明高温处理以后,2140-5485个基因在表达水平上发生了变化。118个unigenes在高羊茅和狗牙根中共同上调,51个unigenes在高羊茅和狗牙根中共同下调。在高温处理下的狗牙根和高羊茅差异表达基因的GO富集分析显示,高温处理2 h差异基因的功能多集中在多糖生物合成途径、多糖代谢途径、碳水化合物的生物合成、生物学的正调控等方面,高温处理12 h的差异基因则集中在远红外线信号、葡聚糖生物合成途径、光周期和花合成有关的合成途径、碳水化合物的生物合成等方面。大量参与蛋白质泛素化相关的E3泛素连接酶F-box基因和RING/U-box基因在表达水平发生显著变化。3.解析了F-box基因在狗牙根和高羊茅中的抗热功能。根据转录组数据分析挑选出高温2 h和12 h处理表达都上调的F-box基因作为候选基因进行功能解析。定量结果也证实高温处理2 h和12 h后Fa F-box1和Cd F-box1基因表达量先升高后降低,并且高温处理后高羊茅中F-box基因表达量比狗牙根更高上升速率更快。Fa F-box1和Cd F-box1氨基酸序列与其他C4及C3植物F-box氨基酸序列进行比对,结果表明C3和C4植物的氨基酸序列具有一定的保守性,但也有一定的差异。转基因拟南芥q PCR结果显示,超表达Fa F-box1和Cd F-box1的转基因株系表达量明显高于野生型拟南芥。高温处理后,超表达Fa F-box1和Cd F-box1的转基因拟南芥表现出比野生型拟南芥更强的耐热性,叶片枯黄萎蔫和叶损伤率比野生型拟南芥更少。利用瞬时转化烟草实验检测Cd F-box1亚细胞定位,Cd F-box1主要定位在核中。利用FPNI-PCR的方法对Cd F-box1和Fa F-box1基因的启动子进行克隆,并进行元件分析。结果表明Cd F-box1启动子区域中与非生物胁迫相关的元件有4个ABRE元件和2个HSE元件,而Fa F-box1启动子区域只有2个HSE元件。以Fa F-box1无自激活的基因全长为诱饵,对c DNA酵母文库进行互作蛋白筛选。发现候选的互作蛋白中有和植物光合作用有关的基因,如Psa F-c163080和CAB-c157615。表明F-box可能通过泛素化光合作用相关蛋白调控冷暖季型草坪草的耐热性。