bZIP转录因子在植物生长发育及非生物逆境响应的作用

在植物的一生中,不同的基因被设定在不同的时期及部位精确地表达,或是在不同的环境条件下如高温、干旱等诱导表达,基因表达受转录因子的精确调控。植物碱性亮氨酸拉链(basic leucine zipper,bZIP)蛋白是一类重要的转录因子,其参与了植物从生长发育到胁迫响应的各种过程。植物生长转变及对胁迫做出响应会迅速地诱发自身大量基因的转录变化,这一过程称为转录重编程。bZIP转录因子就是引导这些转录重编程的转录因子中重要的一类。本文介绍了bZIP转录因子的结构、分类以及重要功能,综述了其在植物生长发育及非生物胁迫响应等过程中所起的关键作用,并就如何拓展完善bZIP转录因子功能研究作了展望。     

玉米bZIP亚家族基因的表达模式分析

bZIP蛋白是植物转录因子中数目最多、最保守的一类转录因子,参与调控植物生长发育及逆境胁迫响应机制等诸多生命进程。本研究选取玉米bZIP基因亚家族、共计14个ZmbZIP基因为研究对象,系统地研究了ZmbZIP在应答不同逆境胁迫的表达模式。系统进化树分析结果表明,14个ZmbZIP基因可以细分为5个亚组。实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析结果显示,ZmbZIP基因在不同组织器官中有不同的表达模式,其表达模式多样性显示其生物学功能的分化。在人为模拟盐、干旱、低温和硝态氮/铵态氮缺乏等逆境胁迫条件下,ZmbZIP基因呈现不同的表达模式,表明ZmbZIP基因广泛地参与各类逆境胁迫响应途径,并在其中发挥着不同的作用。本研究为将来深入研究这些基因的生物学功能提供科学数据。     

植物bZIP转录因子家族的研究进展

植物bZIP转录因子是一类蛋白,在真核生物中广泛分布并且相对保守,其碱性区域高度保守,约包含20个氨基酸残基。根据bZIP结构的不同,可将其划分为10个亚族。不同亚族的转录因子行使不同的功能,主要包括表达植物种子贮藏基因、调控植物生长发育过程、进行光信号转导、预防病害、胁迫应答和ABA敏感性等各种信号的反应。本文主要介绍bZIP转录因子的分类、结构特征、功能多样性及其在不同植物中的分布及数量、参与的植物发育过程、次生代谢调控、生物与非生物胁迫应答及以非生物信号转导方面的研究进展,以期为进一步研究和利用bZIP转录因子提供参考。     

植物bZIP转录因子在非生物胁迫中的作用

非生物胁迫因子如干旱、高温、低温和盐碱等严重影响着植物的生长发育,碱性亮氨酸拉链(bZIP)类转录因子与非生物逆境胁迫响应有密切关联。综述了植物bZIP类转录因子在应答非生物逆境胁迫中的作用及研究进展。     

谷子bZIP转录因子家族的全基因组鉴定与生物信息学分析

谷子是我国重要的杂粮作物之一,其籽粒营养价值高、可药用,茎秆可以作为饲料。bZIP基因家族是植物中家族成员数量最多的转录因子家族之一,其调节包括病原防御、光反应和胁迫信号、种子成熟和花发育等过程。利用谷子的全基因组数据库,通过多种生物信息软件及在线网站对谷子bZIP转录因子家族进行全基因组鉴定,并分析其系统进化、基因结构、蛋白质理化性质、保守基序、启动子顺式作用元件和表达量情况。结果表明,谷子bZIP转录因子家族共有85个基因;亲缘关系较近的谷子bZIP基因的基因结构较为相似;所有bZIP转录因子蛋白质都有模体motif1,motif1在蛋白质序列中最为保守,其中的碱性氨基酸R以及L最保守;bZIP转录因子家族基因的启动子顺式作用元件种类较多,包括ABRE、ARE、CAT-box、G-box等元件,其参与调控胁迫响应、生长发育等过程。基因表达分析结果表明,亲缘关系较近的家族成员具有相似的表达特异性,SibZIP转录因子在根、花和叶片中均有成员表达;SibZIP11、SibZIP12和SibZIP72等在干旱处理的根中表达量较高。谷子bZIP转录因子家族分析结果可为进一步研究谷子bZIP基因功能和分子机制奠定理论基础。     

植物非生物胁迫应答相关转录因子研究进展

非生物逆境胁迫严重危害农作物的生产,并且转录因子在调节植物生长发育以及对外界环境胁迫方面起重要作用,而利用基因工程手段过量表达植物中与抗逆相关的转录因子,可提高下游多个植物抗逆基因的表达,从而提高植物的抗逆能力,因而转录因子受到广泛的关注,由此综述乙烯应答元件结合因子(AP2/EREBP)、MYB、WRKY、碱性亮氨酸拉链家族(bZIP)和HSFs五种植物应答非生物胁迫相关转录因子的结构特点、功能,以及它们在植物应答非生物胁迫方面的研究成果。     

Trihelix转录因子家族研究进展

Trihelix转录因子家族基因在光响应和植物形态建成,如花、萼片、气孔、表皮毛、胚胎和种子发育等不同生长发育过程,以及在病害、盐胁迫、干旱胁迫和低温胁迫等生物胁迫和非生物胁迫响应等过程中都扮演重要角色。从结构特征、生物学功能及逆境胁迫和激素的响应等方面对Trihelix转录因子家族进行综述,以期加深研究者对Trihelix转录因子家族的理解,进而促进Trihelix转录因子家族基因功能研究的开展。     

bHLH转录因子研究进展及其在植物抗逆中的应用

bHLH(basic helix-loop-helix)转录因子是一类重要的转录因子,bHLH转录因子在真核生物的生长发育、调控及应对逆境胁迫中起到了重要作用.综述了bHLH转录因子家族在植物抗逆反应中功能研究的最新进展,为进一步研究bHLH转录因子家族基因在植物逆境胁迫应答中的作用提供理论参考.     

bZIP转录因子与植物抗逆性研究进展

碱性亮氨酸拉链(Basic region/leucine zipper motif,bZIP)类转录因子是近年来研究较多的转录因子家族之一,参与多种生物学过程,对植物的抗病性、抗寒性、抗旱性和耐盐性等逆境均具有重要的调控作用.文章通过对植物bZIP类转录因子的分布、结构、分类及其在植物逆境胁迫中的作用等最新研究进展进行了综述,提出今后可在全基因组层面上发掘更多的bZIP转录因子,并通过定点突变、转基因等手段创造bZIP的突变体,促进对bZIP表达调控机制的认识,进而了解bZIP转录因子对抗逆相关基因的调控机理,并通过基因工程手段提高植物的抗逆性,培育多抗性植物新品种.     

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。     

转录因子在植物抗逆性上的应用研究

转录因子在植物胁迫应答途径中起着十分重要的作用,就转录因子的概念与结构,转录因子的分类与ERF等4类主要转录因子家族的生物学功能进行了详细介绍,对近年来应用转录因子提高植物的抗寒性,抗旱性,抗盐性与抗病性的研究进行了综述。     

胡杨bZIP转录因子PebZIP26和PebZIP33基因的克隆及功能分析

bZIP(basic region/leucine zipper motif)是一类在真核生物中分布广泛的超大转录因子家族,参与调节植物的生长发育、衰老、激素调控、能量代谢、病原防御等过程。胡杨是研究抗逆分子机制的模式木本植物,但是关于胡杨的bZIP功能迄今未见研究报道。本研究从胡杨中克隆得到PebZIP26和PebZIP33两个转录因子的cDNA,经分析,分别编码439与371个氨基酸且PebZIP26与PebZIP33基因的表达受干旱、脱水及盐胁迫诱导。构建植物表达载体,利用农杆菌花序侵染法转化拟南芥,获得CaMV35S:PebZIP26和CaMV35S:PebZIP33超表达株系和空载体对照株系。在含有150 mmol/L NaCl及300 mmol/L甘露醇培养基上,PebZIP26和PebZIP33超表达株系根长均长于野生型,叶片嫩绿,无发黄萎蔫现象;另外,对盆土中的幼苗进行21 d的干旱处理和盐处理,超表达PebZIP26及PebZIP33株系耐旱耐盐性较强,表现为胁迫环境中植株营养生长较好,株高显著高于野生型(WT)及空载体对照株系,干旱复水后,植株存活率为61%及48%,显著高于WT的9%及空载体对照的12%。超表达PebZIP26及PebZIP33株系相比于WT和abf1及tga1(拟南芥同源基因ABF1及TGA1突变体)气孔关闭对外源ABA处理更加敏感,且对氧化胁迫的抗性较强。综上所述,胡杨PebZIP26和PebZIP33转录调节因子可能通过调控气孔开度和活性氧水平及根的生长正向调节植物抗旱耐盐性,进一步丰富了木本植物bZIP的基因功能认识,为遗传育种提供基因资源及理论依据。      

植物抗寒相关转录因子研究进展

低温是影响植物生长和分布范围的一个重要的气象因子。随着全球气候变化影响,低温冻害已经成为植物生产中最重要的限制性环境因子之一。了解植物抗寒的分子机制,成为当前植物分子生物学与生理学的研究热点之一。作为重要的基因调控因子,转录因子在植物的抗寒过程中表现出至关重要的作用。目前研究的与抗寒有关的转录因子主要有AP2/EREBP、MYB、NAC、bZIP、WRKY、Zinc-finger等。该文综述了植物中与抗寒相关的六大类转录因子的结构、分类及抗寒功能的研究现状,并对它们之间的互作研究现状进行简单阐述,同时对抗寒相关领域的进一步研究进行了展望。     

蔬菜作物应答非生物逆境胁迫的分子生物学研究进展

蔬菜作为重要的经济作物,近年来的种植面积、产量及需求都在不断增加。蔬菜作物在生长和发育过程中经常受到非生物逆境（包括干旱、盐、极端温度及重金属胁迫等）的侵害,影响其产量及品质。近十年来,国内外关于蔬菜应答非生物逆境胁迫的分子生物学研究领域取得了一定的进展。在应答干旱胁胁迫方面,DREB、WRKY、NAC、bHLH及bZIP等转录因子受干旱信号诱导,调节下游抗旱基因的表达,从而提高蔬菜作物抗旱能力。同时,水分运输相关功能基因（PIP、TIP）、E3连接酶SIZ1及脱水蛋白DHN也被报道受干旱诱导,并通过调节水势、渗透势及ROS积累抵御干旱胁迫。在抵御盐胁迫方面,SOS途径至关重要。SlSOS2能够通过调节SlSOS1和Na+/H+逆向转运蛋白LeNHX2/4的表达维持离子平衡和调节植物器官中Na+的分配。蔬菜抗盐研究中NAC、ERF、MYB等转录因子响应盐胁迫并激活抗逆相关基因表达,从而提高蔬菜作物抗盐能力。此外蔬菜植物大量合成渗透调节物质是其抵御盐胁迫的常见方式。吡咯啉-5-羧酸合成酶PvP5CS和tomPRO2、脯氨酸脱氢酶BoiProDH等在盐胁迫下能提高脯氨酸的含量;过表达甜菜碱醛脱氢酶SlBADH能提高番茄中甜菜碱含量。在高温胁迫响应过程中,HSFs位于调控网络的核心位置,可调控包括HSPs在内的一系列抗逆基因的表达,番茄中热激转录因子SlHSFs相互之间形成复合体调控下游SlHSPs的表达而应答高温逆境。在低温胁迫中,CBFs/EREBs位于调控网络的核心位置,并受ICE1调控;LEA及HSPs蛋白在低温下能够防止细胞中蛋白质变性并维持细胞膜流动性。蔬菜应答重金属胁迫主要依靠体内隔离和体内外螯合机制。在蔬菜应答非生物逆境的过程中,ABA作为信号受体起到至关重要的作用。蔬菜中NAC、MYB、HSF等转录因子则受ABA信号诱导,应答非生物逆境,进而提高活性氧清除能力,合成更多抗逆物质,从而抵御非生物逆境的侵害。     

烟草bZIP转录因子BZI－4的生物信息分析

[目的]探讨烟草在采收前的生理期和烘烤过程中的变黄阶段抗逆机制。[方法]利用生物信息学方法对烟草b ZIP转录因子BZI-4的理化特性、信号肽、跨膜、系统进化和亚细胞定位进行分析。[结果]烟草b ZIP转录因子BZI-4为碱性、水溶性、耐高温和非分泌型的游离蛋白,该蛋白为叶绿体中的转运肽,仅剪切修复后才具有活性,对环境适应能力强。[结论]通过烟草b ZIP转录因子BZI-4研究,为烟草抗逆境胁迫研究提供理论基础。     

水稻耐盐相关转录因子研究进展

转录调控是真核生物基因表达调控的重要机制。转录因子在植物逆境信号传递和调控功能基因表达的过程中起着中心调节作用。主要概述了水稻耐盐相关的4类转录因子(WRKY转录因子、NAC转录因子、bZIP转录因子和DREB转录因子)的结构特点和部分已克隆的各类转录因子的表达特性,重点讨论了它们在水稻抗盐胁迫中的功能,展望了转录因子在植物抗逆基因工程改良中的应用前景,为利用基因工程创制作物抗逆新品种提供参考信息。     

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。