生长素响应因子ARF研究进展

生长素响应因子ARF是一类新的转录因子,能够特异性结合生长素初期响应基因启动子中的Aux RE的TGTCTC序列,对生长素响应基因的表达起到激活或抑制作用。近年来,其信号转导途径的互作、激素信号途径以及受micro RNA调控机制等多方面研究得到了深入开展。本综述参考国内外有关研究,详细分析了ARF蛋白结构,探讨了其在生长素信号途径中的作用机制,总结了其在植物体内的主要功能研究,尤其是在植物花器官和叶片生长发育过程中的重要作用,为利用分子生物学手段对植物生长的调控提供参考。     

植物生长素响应因子ARF研究进展

生长素响应因子(Auxin response factor,ARF)属于一类转录因子,一般包含3个结构域,能够与生长素响应元件结合,促进或抑制基因的表达.笔者详细阐述了包括木本植物在内的ARF基因分子结构、时空表达、分子功能及调控机理,发现ARF5-8、ARF19等转录激活子在胚模式建成、维管组织形成、花发育、向光性等过程中起重要作用,而其余转录抑制子主要在衰老、种子大小、侧生器官背腹性以及根的向重力性等过程中起重要作用.ARF基因受光照、激素与环境条件变化调控其转录水平表达后,通过内源小分子RNA等实现转录后水平的调节,最终达到调控植物生长发育的目的.     

植物的AUX/IAA基因家族研究进展

AUX/IAA是生长素早期响应基因家族,其编码的蛋白质能通过与生长素响应因子特异性结合来调控生长素响应基因的表达,在整个植物生长素信号转导过程中具有重要作用。为了深入研究生长素信号转导分子机制,本文就AUX/IAA基因结构特征、组织表达特异性及其在植物生长发育中的功能作了介绍;为提高Aux/IAA基因的应用价值和进行分子水平改良植物物种提供依据。     

植物AUX/IAA基因家族研究进展

AUX/IAA是生长素早期响应基因家族,其编码的蛋白质能通过与生长素响应因子特异性结合来调控生长素响应基因的表达,在整个植物生长素信号转导过程中具有重要作用。为了深入研究生长素信号转导分子机制,本研究介绍了AUX/IAA基因家族的基因克隆、结构特征和组织表达特异性,概括了AUX/IAA基因家族的分子调控机制,总结了AUX/IAA基因的功能。最后对AUX/IAA基因家族未来的研究方向做了探讨。     

生长素响应因子(ARF)与植物遗传育种

生长素响应因子(auxin response factor,ARF)是一类能够特异结合生长素初期响应基因启动子中的Aux RE而发挥激活或抑制作用的转录因子。其对生长素合成的调控影响到植物生长发育的各个阶段。ARFs在植物生长发育的不同时期及不同部位中普遍表达,其作用机理的研究主要是通过其缺失突变体的功能来发挥。本研究综述了植物中的ARF家族的情况、其蛋白的基本结构及其作用机制,并重点阐述ARF参与的植物多种代谢途径和生长发育过程,分别从其与植物器官形成、果实生长及发育和抗逆特性等方面具体说明,这些候选基因资源对植物遗传改良和设定育种目标具有重要意义。     

草莓FvARF5基因的克隆、生物信息学及表达分析

生长素响应因子ARF是一类新的转录因子,通过激活或抑制生长素响应基因的表达调控植物的生长发育过程。为解析草莓生长素响应因子FvARF5在草莓形成过程中的功能,以草莓为试验材料,克隆了FvARF5基因并进行了生物信息学分析,利用qPCR分析了FvARF5在草莓不同组织及植物激素处理下的表达模式。结果表明,FvARF5基因开放阅读框为2 745 bp,编码914个氨基酸,蛋白质分子质量为100.65 ku,等电点为5.25。多序列比对和系统进化树分析表明,FvARF5基因具有保守的B3 DNA结合结构域和生长素响应因子保守结构域,与蔷薇科月季ARF5基因的进化关系最近,相似度达95%。亚细胞定位预测分析表明,FvARF5蛋白定位于细胞核中。启动子分析显示,FvARF5基因具有多样化的激素应答元件。qPCR结果表明,FvARF5存在组织表达差异,在茎和绿果中表达量较高。另外,FvARF5基因表达受到生长素和赤霉素的诱导,初步推测该基因可能参与了生长素和赤霉素调控草莓果实的形成过程。为进一步研究FvARF5基因的功能奠定基础。     

玉米生长素响应因子家族基因的表达模式分析

生长素响应因子(auxin response factor,ARF)是一类重要的转录因子,通过特异性地结合生长素响应元件调节下游靶基因的转录,参与诸多植物生长发育过程的调控。玉米中有许多ARF家族基因,但其表达模式有待深入研究。本研究分析了玉米ARF家族基因在不同组织器官中的表达,发现除ARF10、ARF16和ARF34组成型表达外,其余32个ARF基因的表达水平在生殖器官中要明显高于营养器官。对ARF基因启动子区的顺式作用元件分析显示,28个ARF基因的启动子区含有逆境胁迫相关顺式元件,实时定量PCR分析结果显示,多个ARF基因分别响应冷、热、盐和渗透胁迫。研究结果不仅暗示了ARF家族基因在玉米生殖生长和非生物逆境胁迫响应中的重要性,也为全面解析ARF基因在玉米中的生物学功能提供有用信息。     

蒺藜苜蓿和天蓝苜蓿ARFs类转录因子的鉴定和特征分析

生长素应答因子(Auxin responsive factors)是植物内传导生长素信号、调控生长素响应的功能基因的表达过程中,起中心作用的重要转录因子,参与植物生长发育的各个方面的调控,包括组织分化、器官发生、顶端优势和根生成、趋向性等。我们利用豆科植物的模式作物,蒺藜苜蓿已有的全基因组序列数据,应用生物信息学的手段,对蒺藜苜蓿全基因组和天蓝苜蓿叶片转录组ARFs基因家族进行系统的分析和基因功能预测。共鉴定出34个完整的蒺藜苜蓿ARFs基因,其中27个基因有基因芯片的表达证据。天蓝苜蓿鉴定出11个完整的ARFs基因。染色体定位分析发现在蒺藜苜蓿第5染色体上聚集了6个基因结构和氨基酸序列均非常相似的ARFs。系统进化分析表明这6个基因在拟南芥中没有同源基因。拟南芥的部分ARFs在苜蓿中也没有同源基因。应用基因芯片数据进行基因表达分析表明蒺藜苜蓿的ARFs在不同器官特异性的表达。部分蒺藜苜蓿ARFs成员响应盐胁迫和菌根真菌侵染。Medtr8g100050不仅响应盐胁迫上调表达,菌根真菌侵染后也上调表达。     

植物Dof转录因子的结构特点及功能研究进展

Dof(DNA binding with one finger)蛋白是植物中特有的转录因子,其N-末端具含保守锌指结构的Dof结构域,能够识别AAAG序列;Dof转录因子能够发挥多种功能,主要是由于其具有多变的C-末端,它是Dof蛋白的特异转录调控结构域。在植物中,Dof转录因子的功能主要与维管发育、叶片极性、保卫细胞特异基因的调控、碳氮代谢、种子发育和萌发、光响应及光周期调控的开花和花粉发育、次生代谢物合成、防御反应、生长素响应等生理过程有关。将这些进程归纳为组织分化、种子发育和代谢调节三个方面,通过对植物Dof转录因子的结构特点及功能进行分析,为Dof转录因子的深入研究提供参考。     

中科院植物激素互作机制研究获进展

<正>了解植物激素脱落酸(ABA)和生长素(auxin)相互协同或拮抗调控植物生长发育和应对环境胁迫的过程,以及深入解析两种激素的交叉作用机制,对于农业生产中定向编辑基因、培育优良性状具有重要意义。目前已鉴定多个既能响应脱落酸也能响应生长素的基因,但对其交叉作用机制理解甚少。中国科学院遗传与发育生物学研究所谢旗研究组以拟南芥根的发育为     

油菜素内酯对植物根发育调控机制研究进展

大量研究表明,油菜素内酯(brassinosteroid, BR)在调控植物根发育过程中具有重要作用。本研究对BR在植物根发育过程中调控作用的研究进展进行了综述。阐述了BR特异的生物合成途径及其关键合成酶基因DWF4、CPD、DET2、CYP85A1、DAS5和转录因子Dof在根发育中的调控机制;BR对根尖干细胞生态位、分生组织区、细胞伸长区、过渡伸长区及分化区连续发育的调控机制;并归纳总结出BR与生长素(Auxin)、脱落酸(abscisic acid, ABA)、乙烯(Ethylene)、茉莉酸(jasmonate acid, JA)等植物激素间调控根器官发育的互作方式,对阐明BR对植物根发育的调控机理具有重要意义。     

转录因子JAGGED调控拟南芥花瓣的形态建成

在自然界中,被子植物的花瓣有着特殊的生物学功能,花瓣在植物的生殖过程中发挥重要作用,是与多种授粉昆虫产生接触的界面,有利于授粉者驻留在花瓣上进行高效的传粉作业,从而影响植物的授粉和农作物产量。拟南芥是一种模式植物,其花瓣的结构简单,细胞类型少,是研究器官形态建成的一种非常理想的模型。JAGGED(JAG)是一类具有单链C2H2锌指结构的转录因子,在植物的器官形态发育和极性生长过程中具有非常重要的调节作用。本综述讨论了拟南芥转录因子JAG作为重要的生长调节子调控花瓣的生长发育和形态建成,以及JAG通过调控生长素信号通路、边界特化和DNA复制等方面相关基因的表达来影响花瓣器官发育,并根据目前的研究进展对JAG调控花瓣形态建成的分子机制进行了分析总结。     

植物叶缘锯齿发育调控的研究进展

叶片是植物重要的营养器官,叶片的形成模式和发育涉及激素信号和转录因子间复杂遗传网络的调控。叶缘锯齿的产生是植物对不同环境长期适应的结果,对植物应对高温、干旱等逆境胁迫及响应光周期都有十分重要的作用。为了更清晰地认识植物叶缘锯齿的发育过程,本研究对植物叶缘锯齿形成过程中重要的调控因子及其调控机制进行了分类和总结。叶缘锯齿的发育受生长素、细胞分裂素、赤霉素等植物激素,NAM/CUC、TCP、SPL等转录因子,KNOX基因家族及其他调节因子的调控,并在单叶和复叶植物中表现出明显不同的调控模式。植物叶缘锯齿发育仍有很多未知的调控因子,因此,未来一个重要的研究方向就是要继续挖掘和鉴定更多参与植物叶缘锯齿发育的调控因子,并进一步解析其作用的分子机制,从而为今后通过调控叶形为其他作物性状改良提供理论依据。     

石榴YABBY基因家族的生物信息学分析

YABBY基因家族是种子植物特有的转录因子,该家族具有N-末端锌指结构域和C-末端螺旋-环-螺旋保守结构域;在植物的生长发育,特别是叶片的生长、果实的发育、花器官的形成和植物次生代谢物质的代谢中起重要作用。本研究从石榴基因组中鉴定到6个YABBY基因,并将其划分为5个亚族。不同器官和品种的表达分析表明:Pg YABBY基因家族在石榴的生长发育和生理过程中起重要作用。转录组分析表明:PgYAB2可能负调控石榴果皮和种子的发育。PgINO有可能负调控外种皮的发育。PgFILb基因有可能通过调控木质素或半纤维素等次生代谢物质的生物合成相关基因的表达进而调控石榴籽粒的硬度。本研究结果为石榴YABBY家族基因功能研究、探索YABBY调控石榴果实发育及品质形成提供参考,为石榴的分子育种提供科学依据。     

茶树生长素响应因子基因CsARF1的克隆与表达分析

生长素响应因子(ARFs)是能够与生长素原初反应基因启动子区的生长素响应基元(TGTCTC)特异结合的一类转录因子,调控生长素应答基因的表达。采用SMART-RACE-PCR技术,获得茶树生长素响应因子基因CsARF1的全长cDNA序列(GenBank登录号为JX307853),并进行了生物信息学分析和表达分析。CsARF1基因cDNA全长3222 bp,包含2463 bp的开放阅读框(ORF),编码820个氨基酸残基。编码蛋白的分子量为49.35 kD,具有保守的N端DNA结合域B3和C端二聚化结构域IAA_ARF,中间区域富含谷氨酸、丝氨酸和亮氨酸,是一个定位于细胞质的具有激活转录功能的可溶性蛋白。相似性及系统进化分析表明,该基因编码的氨基酸序列与葡萄ARF8的相似性最高(83%),与番茄ARF8的亲缘关系最近。利用实时荧光定量PCR技术,检测该基因在茶树越冬芽休眠到萌发后不同时期的表达情况。结果显示CsARF1在茶树越冬芽深休眠和萌动期表达量较高,表明该基因与茶树越冬芽的休眠维持及解除密切相关。     

白花虎眼万年青QtNPY4组成型表达对烟草叶片形态的影响

白花虎眼万年青的离体叶片在细胞分裂素作用下叶片表面产生多个珠芽,即"叶上珠芽",其再生机制尚需阐明。白花虎眼万年青叶上珠芽转录组分析表明,NPY基因在该过程中发挥了重要作用;NPY基因是BTB基因家族的重要成员,在生长素调控下参与了器官发生。为了探析白花虎眼万年青叶上珠芽的发生机制,我们将来自白花虎眼万年青的叶上珠芽的QtNPY4基因置于泛素启动下在烟草中持续表达,在细胞分裂素调控下转基因烟草出现了叶片浅裂、倒卵形甚至叶脉长芽等多种表型。以上研究说明QtNPY4基因具有调控维管束发育和茎尖分生组织活性的功能,能提高植物的再生能力,能赋予或提高叶表维管束分化和再生能力并且受细胞分裂素调控;可能在白花虎眼万年青的叶上珠芽的形成和发育过程中发挥重要作用,在生物技术中具有潜在的应用价值。     

miR172调控植物生长发育及逆境胁迫的研究进展

microRNA(miRNA)是一类内源性非编码小RNA,在植物整个生长发育过程中都起着重要作用,是基因表达的重要调控因子,而microRNA172(miR172)是众多miRNA家族中的重要的一员。为了更直观的认识miR172在植物中所发挥的作用,笔者归纳和总结了miR172在调控植物生长发育过程和响应逆境的研究进展,具体分析了miR172在植物营养生长阶段转变、开花、花器官发育、节间长度、植物商品器官发育以及逆境胁迫响应等诸多过程中发挥的作用。笔者认为miR172在植物中仍有很多未知的功能尚未发掘,因此未来深入挖掘和研究miR172在植物生长过程中更多的作用是一个重要的研究方向,在此基础上深入解析miR172在此过程中的功能、分子调控机制,为人为利用miR172调控植物生长发育奠定理论基础。     

HvLBD19基因对大麦不定根发育的调控

植物LBD基因家族是植物特异的转录因子家族,在调控植物生长发育和氮素代谢方面起到重要的作用。基因组共线性分析表明,大麦(Hordeum vulgare L.) HvLBD19基因为水稻ARL1和玉米RTCS基因直系同源基因。基因时空表达分析结果表明,该基因在不定根中表达丰度最高,且受外源生长素诱导表达,所编码蛋白定位于细胞核内。转基因功能验证结果表明,苗期超表达株系相对于野生型不定根长度增长近1倍,不定根数目增加40%。本研究初步明确了HvLBD19基因影响大麦不定根发育,为进一步深入探究大麦HvLBD19基因调控不定根发育的分子机制提供了基础。     

miRNA在调控植物种子发育及响应非生物胁迫中的研究进展

microRNA(miRNA)是一类内源性小分子非编码RNA,它通过引导mRNA的裂解或抑制翻译调控靶基因在植物种子发育和响应非生物胁迫过程中起着关键作用。为了进一步鉴定和明确与种子发育及响应非生物胁迫相关的miRNAs功能和调控机制,归纳了植物中参与种子胚和胚乳发育调控及响应低温、盐、干旱等非生物胁迫的miRNAs类型、靶基因及功能。miRNA在进化上高度保守,其表达在生物发育过程中具有明显的组织特异性和时间特异性,但在不同植物之间又有着相似性。然而,目前miRNAs生物发生和功能的调控因子是如何在转录或转录后被调控的以及miRNAs是如何利用转录裂解和翻译抑制机制来调控其靶点的还有待进一步阐明。未来对这些问题的研究不仅能为植物种子发育和植物响应非生物胁迫机制提供新的见解,而且能为基因的转录后调控研究提供更多的思路。     

毛白杨生长素载体蛋白基因PtAUX1超表达的研究

以毛白杨和拟南芥为研究对象,研究生长素信号转导因子基因在植物发育过程中的作用。利用构建好的PtAUX1的表达载体,转化拟南芥和毛白杨,获得转基因植株,通过PCR技术检测转化植株,分析植株表型并观察植株离体条件下的形态变化。结果显示PtAUX1影响植株各器官的形态发育,毛白杨长势旺盛、外植体有莲座状幼叶产生,拟南芥出现了匍匐生长、不改变根的向地性、茎上的表皮毛增多、花器官畸形。以上结果表明PtAUX1基因通过生长素极性运输,促进各细胞、组织对内源生长素IAA的吸收,进而参与器官极性的建立,影响各器官的形态和发育过程。