植物抗逆相关ERF转录因子研究综述

植物在它的生命周期中要经历各种逆境胁迫。植物许多胁迫相关基因的表达主要受特定转录因子在转录水平的调控。ERF转录因子家族参与植物的生物胁迫和非生物胁迫的应答,是同植物抗逆应答密切相关的一类转录因子大家族。它们通过识别不同的顺式元件,调节多种功能基因的表达,调节植物抗性应答。综述简要介绍ERF转录因子及其相关顺式作用元件。阐述植物ERF转录因子家族在植物抗逆应答中的功能。     

茄科作物WRKY转录因子全基因组鉴定、进化及功能

WRKY转录因子是存在于高等植物基因组内最重要的转录因子基因家族之一,在植物生长发育、应对生物胁迫(病菌和病毒等)和非生物胁迫(冷害、热害、高盐及干旱等)等一系列生物学进程中发挥重要作用。本文对茄科蔬菜作物(番茄、马铃薯、茄子和辣椒)WRKY转录因子的相关研究进行了综述。在全基因组水平上,分析了WRKY转录因子的数量、分类、基因表达模式以及功能等特征,为未来解析茄科作物WRKY转录因子的分布特征、进化关系以及功能奠定基础。     

WRKY转录因子及其在植物防御反应中的作用

WRKY蛋白是只存在于植物中较为复杂的转录因子家族。由WRKY蛋白N端高度保守的WRKYGQK氨基酸序列及其特殊的锌指结构而命名的WRKY结构域能专性与其顺式作用元件W-盒[(T)(T)TGAC(C／T)]结合。根据WRKY结构域的数量及锌指结构的特征将WRKY蛋白家族分为3类,其中拟南芥中第三类家族中几乎所有的WRKY成员都与应答生物胁迫有关。WRKY蛋白的表达特性为快速、瞬时、具组织特异性诱导表达。目前,WRKY蛋白被广泛认为参与植物生物与非生物胁迫应答反应、植物衰亡、种皮及毛状体发育及果实发育等一系列的生理活动,本文综述了WRKY转录因子的结构特征及其功能特性,重点讨论了它们在植物防卫反应中的调控作用。     

ERFs转录因子对植物生物胁迫和非生物胁迫反应调控的研究

植物在生长过程中,会遇见各种生物胁迫和非生物胁迫。在植物体内有一套系统的应对机制,通过各种转录因子来发挥作用。本研究介绍的是植物中特有的一个庞大的家族-ERFs,其结构特点是含有58~60个氨基酸组成的结构域。所有的植物中都存在该家族的转录因子。ERFs类转录因子参与脱落酸、茉莉酸,乙烯和水杨酸等信号途径的生物胁迫和非生物胁迫应答,而且是多个信号途径的连接因子。本研究对近年来有关植物中ERFs的结构特点、ERFs因子对生物胁迫应答和非生物胁迫应答反应调控进行了综述。     

转录因子与植物抗逆性研究进展

近年来,转录因子在植物防卫反应和逆境胁迫应答过程中的应用越来越广泛。本文综述了与植物逆境抗性相关的5个转录因子家族: MYB类、bZIP类、WRKY类、AP2/EREBP类和NAC类的调控机制以及它们在植物抗逆基因工程的研究进展。     

WRKY转录因子的结构及其在植物抗逆境胁迫中的功能

WRKY转录因子是一超级基因家族,广泛存在于高等植物界,参与了植物的多种生理生化与生长发育过程,在植物应对外界逆境胁迫发挥了十分重要的功能。WRKY超级基因家族由于其N端包括保守的WRKYGQK氨基酸序列而得名,通过其保守的氨基酸序列与靶标基因启动子区W-box相互结合,从而对靶标基因进行表达调控。本文主要综述了WRKY基因的结构特征及其在植物应答外界逆境胁迫过程中的功能,为进一步研究WRKY超级基因家族提供有益的启示。     

油柰PsWRKY22基因启动子的克隆与功能鉴定

WRKY蛋白是植物中最大的转录因子家族之一,其家族成员广泛参与植物生长发育,特别在应答环境逆境胁迫中起重要的调节作用。开展WRKY家族成员在应答各种逆境胁迫中的作用及其机制研究,有利于阐明植物应答逆境胁迫的分子机制。本研究采用染色体步移技术,分离获得PsWRKY22的启动子,通过启动子5'端缺失体构建、拟南芥遗传转化和GUS酶活测定等方法研究pPsWRKY22及其缺失体在不同胁迫下(干旱,低温和高盐)以及外源激素(ABA, MeJA, SA和ETH)处理下的表达情况。研究结果表明,PsWRKY22启动子及其缺失片段在多种胁迫处理下都不同程度地抑制下游GUS蛋白的表达,尤其在外源SA胁迫处理下两者被抑制的效果最为明显,另外在低温和外源ABA处理下,pPsWRKY22及其缺失体的GUS酶活差异极其显著。本研究结果为进一步探究WRKY转录因子在非生物胁迫和外源激素作用下诱导油柰抗逆性基因表达的分子机制提供理论依据。     

三烯脂肪酸在高等植物逆境胁迫应答中的作用

三烯脂肪酸(trienoic fatty acids,TAs)是高等植物细胞膜脂中主要的不饱和脂肪酸。三烯脂肪酸不仅是膜的组成成分,而且可以调节植物对温度、盐、干旱等非生物胁迫以及病害等生物胁迫的适应性。本文介绍了高等植物三烯脂肪酸及其相应的脂肪酸去饱和酶,重点综述了三烯脂肪酸在各种逆境胁迫应答中的作用。在低温、盐、干旱等非生物逆境胁迫下,植物体中三烯脂肪酸的含量增加,以维持膜的流动性和稳定性,降低逆境对膜结构和功能的损害,从而增强植物的抗逆性。在病虫害等生物逆境胁迫下,三烯脂肪酸可能做为合成茉莉酸或其它oxylipins的前体参与植物对生物胁迫应答的防卫反应,也可能独立引发植物体产生系统获得性抗性。     

番茄WRKY转录因子in silico鉴定及表达分析

WRKY蛋白是植物中最大的转录因子家族之一,对植物的生长发育具有重要调控作用。本研究利用番茄全基因组测序结果鉴定了WRKY基因,分析了其系统发育关系,内含子-外显子结构,染色体上的分布及其表达方式。研究表明:番茄中存在81个WRKY转录因子,分为三类(Ⅰ,Ⅱ和Ⅲ),第Ⅰ和Ⅱ类分别细分为2和5个亚类,这些基因不均匀分布在番茄的11条染色体上;基因结构分析表明番茄WRKY转录因子进化过程中可能发生内含子的缺失/获得事件;不同芯片表达分析表明WRKY基因不仅参与了番茄根、子叶和真叶等不同组织类型的生长发育,而且还参与了一些生物胁迫(盐)和非生物胁迫(真菌激活子)的反应。     

植物脂氧合酶在逆境胁迫应答中功能研究进展

脂氧合酶(Lipoxygenase, LOX)催化多不饱和脂肪酸加氧反应,进一步通过酶促或非酶促途径生成氧脂素(oxylipins)从而参与调节生长发育、胁迫应答等过程。为了深入了解脂氧合酶在植物应答逆境胁迫中的功能和作用机制,本研究归纳了近期在拟南芥、玉米等模式植物和作物中LOX在生物胁迫和非生物胁迫应答中功能相关研究进展,揭示了LOX家族成员在应答机械伤害、干旱、盐害等非生物胁迫和黄萎病、黄曲霉菌感染、线虫入侵、蚜虫咬食等生物胁迫中的功能,分析了各成员在胁迫应答过程中的分工合作甚至拮抗作用,以及13-LOX途径与9-LOX途径的“对话”,指出LOX活性、转录表达的调节是氧脂素合成和胁迫应答调控的重要组成部分,是潜在的作物遗传改良靶位点。LOX表达调控、作用机制以及脂氧合酶途径下游一系列代谢产物的鉴定和详细研究是未来该领域研究的重点。     

植物NAC转录因子研究进展

成熟和衰老是果实生长发育中的重要过程,直接影响果实贮藏性能及采后品质。植物在生长发育过程中,会经常受到各种生物胁迫和非生物胁迫,严重影响作物产量和采后贮藏品质。NAC是植物特有的重要转录因子家族之一,在植物生长发育和胁迫应答等过程中发挥着重要的调节功能。本文综述植物NAC转录因子的结构特点、表达调控及其在生长发育和胁迫应答中的研究现状,展望NAC转录因子的应用前景及今后的研究方向。     

甜菜ERF转录因子基因克隆及非生物胁迫响应分析

ERF(Ethylene-responsive element binding factors)是调控植物生长发育和响应胁迫的重要转录因子，在植物应对生物及非生物胁迫反应、调控胁迫相关功能基因的表达、提高植物的抗逆性中起着重要的作用。分析甜菜ERF转录因子基因在非生物胁迫下的表达规律，旨在为深入研究ERF转录因子在甜菜逆境胁迫应答中的作用机制提供理论依据。本研究以高糖型甜菜品系‘BS02’为试材，利用RT-PCR方法克隆得到Bv＿ammr基因，并对其进行生物信息学分析。该基因CDS区长906 bp，编码301个氨基酸。蛋白质分子量为33.19 kD，理论等电点为8.61，其二级结构以无规则卷曲和α-螺旋为主，具有一个AP2保守结构域；氨基酸序列的同源性和进化树分析显示其编码蛋白与马兜铃菌毛所编码的蛋白亲缘关系较近。采用实时荧光定量PCR方法观测非生物胁迫下该基因表达模式，结果表明，Bv＿ammr基因对低温、高温、干旱、盐、ABA等非生物胁迫有不同程度响应。     

毛竹PheWRKY76基因序列及相关表达分析

WRKY转录因子家族在植物生长发育和非生物胁迫应答中发挥着重要的作用。本研究以毛竹(Phyllostachys edulis)为材料,克隆PheWRKY76基因并进行相关分析,该基因的开放阅读框全长909 bp,编码302个氨基酸,具有典型的WRKY结构域。PheWRKY76在毛竹的根、茎、叶、花和笋中均有表达,并且受到高盐、干旱和低温等胁迫诱导表达。在不同年龄毛竹的叶片中,随着植株年龄的增加,PheWRKY76基因表达量增加,在不同发育程度的叶片中,老叶PheWRKY76基因表达量较新叶中高,推测该基因可能作为调控因子参与了毛竹的非生物胁迫应答和生长发育调控。     

转录因子和启动子互作分析技术及其在植物应答逆境胁迫中的研究进展

转录因子是一类调节基因表达的重要调控蛋白,转录因子和与其结合的启动子中的相关顺式作用元件,在基因表达方面起着分子开关的作用,因此探究转录因子与启动子的相互作用尤为重要。为了研究在植物遭受逆境胁迫时,转录因子对下游靶基因的调控机制,本文综述了参与逆境胁迫的主要转录因子家族、转录因子的转录激活活性鉴定、转录因子和启动子互作分析技术及其在植物应答逆境胁迫中的应用,为全面、深入研究植物应答逆境胁迫时的基因表达调控机制提供参考。     

辣椒CaWRKY13基因克隆及非生物胁迫下表达分析

WRKY转录因子是植物界中存在的一类较大的基因家族,参与植物在生物和非生物逆境胁迫中的多种应答。为了研究在低温、高温和盐等非生物胁迫对辣椒CaWRKY13基因表达的影响,以豫椒101为实验材料,在对辣椒CaWRKY13基因克隆的基础上,利用生物软件对其编码蛋白进行分析和构建进化树。结果表明,同源扩增获得的序列含有一个702 bp完整ORF框;对其编码蛋白分析发现,只含有一个WRKY结构域,属于WRKY13家族。亚细胞定位在细胞核中,分子进化树表明与茄属亲缘关系最近,相似性达到92%。荧光定量PCR分析表明,与对照相比,低温、高温和盐等非生物胁迫都能诱导CaWRKY13基因表达,表明CaWRKY13基因在应对低温、高温和盐等非生物胁迫方面具有重要作用。     

陆地棉基因GhWRKY40-1的克隆及表达分析

【目的】WRKY转录因子通过激活下游一系列抗逆应答基因的表达而提高植株的综合抗性。本研究旨在研究WRKY转录因子在陆地棉中的功能。【方法】通过基因芯片筛选鉴定出1个逆境诱导的陆地棉WRKY转录因子基因,由于此基因编码蛋白含有1个典型的WRKY结构域,且与拟南芥At WRKY40具有较高相似性,故命名为GhWRKY40-1。采用电子克隆及反转录-聚合酶链反应技术获得GhWRKY40-1基因c DNA全长,并对其进行序列分析及结构与功能预测。【结果】GhWRKY40-1的开放阅读框为981 bp,编码326个氨基酸,预测蛋白相对分子质量为35.78×103,等电点为8.39。GhWRKY40-1在拟南芥原生质体中瞬时表达定位于细胞核,且具有转录激活活性。RT-PCR结果表明,GhWRKY40-1受甘露醇诱导上调表达。【结论】推测GhWYKY40-1可能参与干旱胁迫应答反应,并且在植物逆境胁迫中发挥重要作用。上述分析为进一步从分子水平上验证其抗逆生物学功能以及揭示棉花非生物胁迫抗逆机制奠定了基础。     

水稻AP2/ERF转录因子参与逆境胁迫应答的分子机制研究进展

AP2/ERF (APETALA2/ethylene responsive factor)是植物特有的转录因子家族,广泛参与生长发育和胁迫应答等多种生物学进程。水稻是我国重要的粮食作物,但在其生长过程中受到多种逆境的影响。目前研究发现AP2/ERF转录因子在水稻逆境应答中扮演十分重要的角色。本文结合国内外研究进展,综述了水稻AP2/ERF转录因子的分类和结构,并梳理了不同亚家族的AP2/ERF转录因子响应病害、干旱、高盐和低温胁迫的功能和机制研究进展,为深入阐释水稻AP2/ERF转录因子调控逆境应答的分子网络及品种改良提供参考。     

AP2/ERF转录因子对植物非生物胁迫的应答机制研究进展

AP2/ERF (APETALA2/ethylene responsive factor)家族转录因子是植物中的一大类转录因子,最早从拟南芥(Arabidopsis thaliana)中分离出。该家族转录因子一般包含两个AP2/ERF结构域,该结构域大约由60～70个氨基酸组成与DNA结合有关。AP2/ERF家族参与非生物胁迫的反应,比如干旱胁迫、高盐胁迫和低温胁迫等。这些胁迫会激活植物激素ABA、茉莉酸(jasmonate, JA)、乙烯(ethylene, ET)、水杨酸(salicylic acid, SA)等信号途径,同时激活AP2/ERF转录因子家族基因的表达,进而调控其下游功能基因的表达。本研究综述了近年来有关植物AP2/ERF转录因子响应非生物胁迫应答机制的新进展,探讨了该家族转录因子的结构特点、分布,及其对植物发育和次级代谢的影响以及对非生物胁迫的应答。     

nsLTPs基因参与植物逆境胁迫应答的研究进展

编码非特异性脂质转移蛋白的基因nsLTPs在植物应答生物和非生物胁迫以及植物的生长发育中起到重要作用。为了研究植物nsLTPs基因响应生物及非生物胁迫的分子机制,本文归纳了非特异性脂质转移蛋白nsLTPs的结构特点及分类,分析了nsLTPs的亚细胞定位情况,并重点总结了nsLTPs基因在植物逆境胁迫应答方面的相关研究进展,提出了植物不同物种中nsLTPs基因参与植物逆境胁迫的分子调控途径,为完善nsLTPs基因参与植物逆境胁迫应答调控机制提供理论基础。     

植物类萌发素蛋白研究进展

在植物整个生长发育过程中时刻受到外界环境信号调控,遭遇各种逆境胁迫。在研究植物对逆境胁迫响应中,很多胁迫响应蛋白被发现。植物类萌发素蛋白(Germin-like proteins,GLPs)是其中一类重要的胁迫响应蛋白。它是一类与小麦萌发素(Germin)序列高度同源的、位于胞外基质的可溶性糖蛋白,几乎在所有生物中均发现有该类蛋白的存在。它具有多种生物学功能,在植物的生长发育阶段、生物和非生物逆境胁迫应答中起重要的作用。从植物GLPs 的分类、结构等方面全面介绍了植物GLP蛋白的主要特点,同时归纳它在抵御生物胁迫及非生物胁迫等方面的研究进展,为今后的进一步研究提供参考。