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热激因子(heatshockfactor,HSF)是真核生物热激反应的主要调控因子。正常生长条件下，HSF是以非活性单体的形式存在，逆境胁迫诱导HSF形成有活性的三聚体，而与靶基因启动子区的热激元件(heatshockelement，HSE)特异性结合，以调控靶基因的转录表达，从而控制生理功能。已证实拟南芥(Arabidopsisthaliana)热激因子HsfAla是与耐逆境有关的主要调控因子，但是关于热激因子HsfAla的详细作用机制和生理功能范围还不完全清楚。从功能基因组学角度进一步研究热激因子HsfAla的作用机制及其生理功能，对揭示植物耐逆境机理具有重要意义，亦是用基因工程方法改善植物耐逆性的理论基础。
本文以拟南芥HsfAla为研究对象，从以下三个方面进行了研究：
1.拟南芥热激因子HsfAla结合的热激元件(HSE)的分离与鉴定
采用染色质免疫沉淀(ChIP)与分子克隆技术相结合的方法在体内分离和鉴定了拟南芥热激转录因子HsfAla结合的热激元件(HSE)。首先热胁迫诱导拟南芥叶片的HsfAla与HSE结合，接着甲醛处理使HsfAla与HSE共价交联，然后用HsfAla抗体进行染色质免疫沉淀，染色质免疫沉淀DNA经过衔接头介导(linker-mediated)的PCR扩增并克隆，最后进行测序。在富集的HsfAla结合位点文库中，分离了21个片段(65to332bp)，其中，6个片段包含了已知的HsfAla结合核心序列(perfectHSE)；6个片段包含了新的HsfAla结合核心序列：(1)gap-type，(2)TTC-TC-rich—type，(3)逆境反应元件(STRE)。通过体外电泳迁移率变动分析(EMSA)和体内PCR对21个片断进行了验证，大约81％的分离片段或含有HsfAla结合序列，或能与HsfAla结合，表明这种方法分离调控蛋白在基因组的结合位点是有效的。HsfAla潜在靶DNA片段最近的下游基因，包括热激蛋白基因：Hsp17.4，Hsp18.2，Hsp21，Hsp81-1，Hsp101和几种新型的编码例如非种专一性的抗病蛋白和跨膜CLPTM1家族蛋白的基因。这些结果阐明HsfAla在基因组的热激元件(HSE)和靶基因是多样的，为更全面认识HSF1调控机理和功能的多样性提供了理论依据。
2.拟南芥热激因子HsfAla对高温、酸、碱及H2O2胁迫应答机制的研究
应用体内染色质免疫沉淀(ChIP)和PCR方法，以及应用体外电泳迁移率变动分析(EMSA)方法研究了高温、酸、碱及H2O2胁迫对体内或体外HsfAla-DNA结合行为的影响，结果表明无论在体内或体外，高温、酸、碱及H2O2胁迫均可以激活HsfAla而获得与HSE结合的能力，显示HsfAla不仅可以传导高温逆境信号，而且可以传导酸、碱及H2O2逆境信号。进一步分析发现强还原剂DTT在体内或体外均可以导致逆境下的HsfAla不能与HSE结合，表明DTT能使活性的HsfAla转化为非活性状态，从而初步揭示在高温、酸、碱及H2O2逆境胁迫下，HsfAla的活性状态可能是通过氧化作用机制而形成。
3.拟南芥热激因子HsfAla过量表达对植株抗热性和抗氧化酶活性的影响
以过量表达HsfAla的拟南芥转基因幼苗为实验材料，研究了热胁迫下过量表达HsfAla对拟南芥的抗热性的影响。结果表明过量表达HsfAla转基因植株抗热性高于非转基因植株。从生理水平分析发现过量表达HsfAla的拟南芥转基因植株的H2O2和反应脂质过氧化水平的硫代巴比土酸反应物质(TBARS)的浓度均低于非转基因幼苗，表明过量表达HsfAla可以降低热胁迫导致的氧化胁迫，使细胞受伤降低，从而提高抗热性。为了探讨氧化胁迫降低的原因，初步研究了在热胁迫下过量表达HsfAla对抗氧化酶包括超氧化物歧化酶(SOD,EC1.15.11)、过氧化氢酶(CAT,EC1.11.1.6)、抗坏血酸专一性过氧化物酶(APX,EC1.11.1.11)、愈创木酚过氧化物酶(GPX,EC1.11.1.7)和谷胱甘肽还原酶(GR，EC1.6.4.2)活性的影响，结果表明这些抗氧化酶的活性均高于非转基因植株，说明过量表达HsfAla的拟南芥转基因植株可以通过提高抗氧化酶SOD、CAT、APX、GPX及GR活性而降低氧化胁迫，从生理角度为揭示拟南芥热激因子HsfAla耐热性的生理功能提供了理论基础。