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真核细胞内质网中未折叠蛋白的积累会引起内质网胁迫(ER stress),激活未折叠蛋白应答(UPR)信号途径,从而诱导内质网中分子伴侣的表达(比如BiP和Calnexin等)。目前关于内质网中分子伴侣在UPR应答机制中作用的研究主要集中于高分子量热激蛋白,而对小分子热激蛋白相关的研究较少。我们通过对番茄LeHSP21.5蛋白的表达特性和亚细胞定位分析,发现其为典型的内质网定位的小分子热激蛋白。为研究内质网小分子热激蛋白在UPR信号系统中的功能,我们构建了LeHSP21.5基因的真核表达载体并转化番茄,获得了过量表达内质网小分子热激蛋白的转基因株系,并分析了在各种逆境胁迫下,转LeHSP21.5基因番茄中的UPR应答反应。主要结果如下:1、Northern和Western杂交均表明LeHSP21.5基因是一个热诱导型基因,但其启动子并非高效,且其表达不受低温和高盐的诱导;Southern杂交结果表明,该基因在番茄基因组中是单拷贝;LeHSP21.5蛋白在膜微囊泡各片层中的分布趋势同内质网标志蛋白Calnexin的分布一致,初步说明LeHSP21.5蛋白定位于内质网中。2、将LeHSP21.5的全长cDNA序列构建到组成型启动子(CaMV 35S)控制的pROK2真核表达载体中,转化农杆菌LBA4404,通过农杆菌介导的叶圆盘法转化番茄,获得了过量表达LeHSP21.5基因的转基因番茄,通过Southern杂交证实外源基因已整合入番茄基因组,Northern杂交证实,外源LeHSP21.5基因在常温条件下的番茄转基因株系中呈现组成型表达,但不同的转基因株系LeHSP21.5表达信号强度有所差别。非胁迫条件下转基因番茄的生长发育与对照之间没有可见差异,说明外源基因的转入未影响植物的正常生长。3、比较转LeHSP21.5基因番茄和未转基因番茄在ER stress诱导剂(衣霉素和DTT)处理下的生活力和存活率,发现过量表达LeHSP21.5蛋白提高了转基因番茄整株植物对衣霉素等的抗性。Northern分析结果表明,衣霉素处理使未转基因番茄中BiP、PDI和calnexin mRNA和蛋白的诱导表达量迅速升高,转基因番茄中这些分子伴侣的表达量也有所增加,但表达强度明显低于未转基因番茄。基于以上实验数据,本文首次证明LeHSP21.5能够减轻ER stress。