AP2/ERF转录因子对植物非生物胁迫应答的研究进展

植物AP2/ERF(APETALA 2/ethylene-responsive element binding factor)是一个庞大的转录因子超家族,其蛋白质中均含有1或2段60~70个氨基酸残基组成的AP2/ERF结构域,存在于所有植物中。AP2/ERF转录因子参与多种生物学过程,包括干旱、高盐、低温等逆境胁迫响应等。在植物受到逆境刺激后,脱落酸、乙烯等信号相应地被激活,并激活AP2/ERF转录因子的表达,从而调控功能基因的表达。文中对国内外近年来有关植物AP2/ERF类转录因子的分类、结构特点、分布、信号传导途径及基因调节等方面的研究进行了综述。     

AP2/ERF蛋白调控植物的非生物胁迫应答机制

AP2/ERF蛋白是植物所特有的转录因子,参与植物生长发育以及调控生物和非生物胁迫反应。研究表明,AP2/ERF蛋白不仅与其它类型转录因子共同形成复杂的转录调控网络,通过多种信号转导途径调控功能基因的表达,而且可以作为外界信号的感应因子调控植物的非生物胁迫应答。主要从AP2/ERF蛋白在植物激素合成、蜡质合成、低氧胁迫应答、ROS清除以及蛋白质修饰等方面综述了AP2/ERF蛋白在植物非生物胁迫应答中的研究进展,并展望了今后的研究方向。     

乙烯应答因子W17基因RNAi表达载体的构建及小麦遗传转化

干旱、高盐和病虫害严重影响了作物的产量和品质.ERF(ethylene responsive factor)转录因子是介导生物和非生物胁迫响应的重要调控因子.本实验室从小麦中克隆到抗逆相关ERF转录因子W17基因,本研究以植物表达载体pAHC25为基础,构建了含有反向重复序列的RNAi表达载体pAHC-W17RNAi.采用基因枪法45枪轰击小麦品种新春9号幼胚材料2 379个,共获得115株T0代再生植株,其中12株为阳性转基因植株.半定量RT-PCR分析表明,转基因植株中W17基因及其调控的下游基因的表达水平均显著下降;表型鉴定发现转基因小麦苗期发育受到抑制.本研究为深入分析小麦ERF基因的功能与作用机制,进而通过分子育种进行小麦抗性改良奠定了基础.     

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。     

核桃油脂合成转录因子JrWRI1基因的克隆及生物信息学分析

为研究核桃果实油脂合成与积累的分子调控机理,以核桃果实种仁cDNA为模板克隆得到油脂合成关键转录因子JrWRI1基因,其cDNA序列全长为1 230 bp,编码409个氨基酸。通过对其结构特征、生物学特性进行分析,发现该基因编码蛋白属于AP2/ERF转录因子超级家族,具有特异的DNA结合序列,调节生物合成和代谢过程,定位于细胞核中,符合转录因子行使功能的特点。并构建了JrWRI1超表达重组载体,为进一步研究JrWRI1在核桃果实油脂合成与积累过程中的功能奠定基础,也为利用分子手段加快高油核桃新品种的选育提供参考。     

水稻AP2/ERF转录因子家族及其相应miRNAs在叶片衰老中的表达

【目的】探究水稻AP2/ERF转录因子在叶片衰老中的功能及其受miRNA和组蛋白修饰调控的转录机制。【方法】在全基因组水平对水稻(Oryza sativa)AP2/ERF家族成员及其上游靶向的miRNAs进行鉴定和生物信息学分析。对miRNA及其靶基因在水稻叶片衰老过程中的表达谱进行分析。通过RT-qPCR检测该家族成员及miRNAs在水稻叶片衰老过程中的互作关系。【结果】在水稻中共有155个AP2/ERF基因,所有成员启动子都含有光响应元件,大多数基因都具有茉莉酸(jasmonic acid, JA)、脱落酸(abscisic acid, ABA)和厌氧诱导顺式作用元件。预测到45个miRNAs靶向调控水稻AP2/ERF家族的58个成员。鉴定出一系列在水稻叶片衰老过程中呈显著负相关的miRNA-靶基因对,暗示这些miRNAs可能通过抑制AP2/ERF基因的表达,参与水稻叶片衰老过程的调控。同时,发现4个AP2/ERF基因的表达量及其组蛋白H3K9ac富集水平随水稻叶片的衰老持续上升,说明这些基因表达同时受到H3K9ac修饰调控。【结论】在水稻叶片衰老过程中AP2/ERF基因的转录受其...     

DREB转录因子的表达调控

植物DREB转录因子属于AP2/ERF转录因子家族,能够特异性地结合启动子区的DRE/CRT顺式作用元件,调控下游逆境应答基因的表达,从而在植物应对低温、干旱、高盐等非生物胁迫中发挥重要作用。围绕对DREB转录因子的调控,重点介绍了其表达、功能、降解等过程中涉及的调控机理方面的研究成果,并对DREB转录因子未来的研究方向进行了展望。     

杨树干旱胁迫响应转录因子的研究进展

转录因子是杨树干旱胁迫应答分子调控网络中的重要组成部分之一,通过特异性结合干旱响应相关基因启动子区的顺式作用元件,调控下游靶基因的转录表达,从而参与杨树干旱胁迫响应过程。杨树WRKY、NAC、bZIP、MYB和AP2/ERF是干旱胁迫响应分子机制研究中最主要的五大转录因子家族,每个家族拥有超过80个成员。本文简要介绍了杨树干旱胁迫转录组学研究进展,系统总结和概括了杨树这五类转录因子的结构特征与亚家族分类、调控下游靶基因表达的方式及其在参与调控干旱信号转导网络中的作用等方面的研究进展,并对存在的问题与未来研究进行展望,旨在深入了解杨树耐旱分子机理,为培育抗旱型杨树新品种提供参考。     

茶树AP2/ERF-B3类转录因子基因的克隆与表达特性分析

植物在受到高温、低温、干旱和盐害等逆境胁迫时,ERF作为信号转导因子被诱导并调控其他抗逆基因的表达。研究茶树AP2/ERF-B3类转录因子在不同茶树品种间的分子特性、组织表达和逆境响应情况,将有助于了解AP2/ERF转录因子在茶树逆境调控中的作用。以2个茶树品种‘安吉白茶’和‘迎霜’为试验材料,通过RT-PCR方法分别从2种茶树的cDNA中克隆得到CsERF-B3基因。利用实时定量PCR技术检测该基因在茶树根、茎、叶、花各组织和4种非生物逆境胁迫处理(4℃低温、38℃高温、200 g·L-1PEG干旱处理、200 mmol·L-1NaCl)中的表达情况。结果表明:2种茶树中CsERF-B3基因全长均为639 bp,编码212个氨基酸,含有保守的AP2结合域,是植物典型的AP2/ERF家族转录因子;该转录因子属于AP2/ERF转录因子家族中的ERF亚族B3组;该转录因子是亲水性蛋白,无序化特征明显,并与拟南芥AtERF1具有相似的三级结构;该基因在茶树根中表达量最高,并且均能快速响应高温(38℃)、低温(4℃)和高盐(200 mmol·L-1NaCl)等非生物逆境胁迫。结论:环境中常见非生物胁迫可诱导茶树中CsERF-B3基因的表达,表明该AP2/ERF-B3类转录因子在茶树非生物胁迫中起着重要调节作用。     

茶树AP2/ERF-B3类转录因子基因的克隆与表达特性分析

植物在受到高温、低温、干旱和盐害等逆境胁迫时,ERF作为信号转导因子被诱导并调控其他抗逆基因的表达。研究茶树AP2/ERF-B3类转录因子在不同茶树品种间的分子特性、组织表达和逆境响应情况,将有助于了解AP2/ERF转录因子在茶树逆境调控中的作用。以2个茶树品种‘安吉白茶’和‘迎霜’为试验材料,通过RT-PCR方法分别从2种茶树的cDNA中克隆得到CsERF-B3基因。利用实时定量PCR技术检测该基因在茶树根、茎、叶、花各组织和4种非生物逆境胁迫处理(4℃低温、38℃高温、200 g·L-1PEG干旱处理、200 mmol·L-1NaCl)中的表达情况。结果表明:2种茶树中CsERF-B3基因全长均为639 bp,编码212个氨基酸,含有保守的AP2结合域,是植物典型的AP2/ERF家族转录因子;该转录因子属于AP2/ERF转录因子家族中的ERF亚族B3组;该转录因子是亲水性蛋白,无序化特征明显,并与拟南芥AtERF1具有相似的三级结构;该基因在茶树根中表达量最高,并且均能快速响应高温(38℃)、低温(4℃)和高盐(200 mmol·L-1NaCl)等非生物逆境胁迫。结论:环境中常见非生物胁迫可诱导茶树中CsERF-B3基因的表达,表明该AP2/ERF-B3类转录因子在茶树非生物胁迫中起着重要调节作用。     

非生物胁迫下转录因子增强植物抗性的研究进展

转录因子通过调控下游基因的表达来缓冲各种环境压力反应。其中AP2/EREBPL参与植物的细胞周期、生长发育、生物胁迫和非生物胁迫相关的基因的表达调控;MYB参与植物的细胞周期、细胞死亡、新陈代谢等响应;b ZIP基因参与植物种子贮藏相关的基因表达,控制光和发育的发生和器官形态建成等;NAC基因参与了植物激素信号传导和生长素通路。这些转录因子通过调控一系列基因的表达增强植物忍耐逆境胁迫能力。     

木薯ERF转录因子调控的靶基因筛选与表达分析

为解析乙烯响应因子（ERF, Ethylene Response Factor）在木薯（Manihot esculenta）生长发育过程中的调控通路，本研究从木薯全基因组数据库中，筛选出启动子区含有GCC-box顺式作用元件的基因204个，利用生物信息学手段对这些基因进行染色体位置分布分析、病原菌侵染下表达模式分析以及启动子结构预测，部分候选基因的qRT-PCR结果表明:Manes.02G189600，Manes.03G039700，Manes.06G002000，Manes.09G063700，Manes.14G141600，Manes.15G181900可能参与调控植物的抗病途径，同时在乙烯介导的信号传递途径中也起重要作用。     

一个麻疯树AP2/ERF家族基因的克隆和植物表达载体的构建

[目的]克隆1个麻疯树AP2/EFR家族的基因,并构建其植物表达载体。[方法]利用麻疯树EST数据库中的AP2/ERF相关信息设计引物,通过RT-PCR克隆麻疯树AP2/EFR家族的基因,用生物信息学方法对其序列进行分析,并构建其植物表达载体。[结果]试验克隆到1个AP2/EFR家族基因JcERF;从cDNA序列、氨基酸序列、保守域序列、功能组成、理化性质、进化树等方面进行分析,结果显示JcERF属于AP2/EFR家族中的ERF亚家族;将JcERF连接至pCAMBIA1301载体上,构建了以35S为启动子的植物表达载体。[结论]该研究为麻疯树中JcERF的功能研究及提高麻疯树的抗逆性奠定了基础。     

大豆5个新发现ERF基因的生物信息学及表达分析

ERF转录因子广泛存在于植物中并且参与植物对生物及非生物胁迫的响应。从NCBI数据库中获得5个新的ERF基因,GmERFa/b/c/d/e。蛋白序列分析显示,5个ERF基因均含有一个保守的AP2/ERF结合域。进化分析表明,GmERFe与GmERF3和GmERF7同源性最高,GmERFb、GmERFc与GmERF5的同源性最高,GmERFd与GmEREBP1的同源性较高,而GmERFa与其他ERF蛋白的同源性均较低。实时荧光定量PCR结果显示,5个基因都主要在大豆的根和叶中表达。逆境处理后的实时荧光定量PCR结果显示,GmERFd/e主要对乙烯信号和低温产生响应,GmERFb主要对干旱产生响应,而GmERFa主要对低温产生响应。     

马铃薯乙烯响应因子基因的克隆表达及生物信息学分析

根据番茄ERF5基因(NM_001247583.1)序列设计引物,采用RT-PCR方法得到马铃薯ERF基因的cDNA,并对其进行生物信息学及表达分析.结果表明:该cDNA全长789bp,阅读框为732bp,编码243个氨基酸.序列同源性分析表明该基因序列与番茄ERF5基因的序列同源性达82%,氨基酸序列同源性达70%.对该马铃薯ERF基因的氨基酸序列经BLAST进行多序列比对,发现该氨基酸序列的98～160bp为AP2结构域,属于AP2/EREBP转录因子的EREBP亚族ERF类.蛋白质三级结构预测表明该基因的AP2结构域非常保守.对ERF基因进行荧光定量PCR分析,表明该基因可能参与了马铃薯块茎解除休眠与发芽过程的调控.     

植物生长素响应因子基因的研究进展

生长素响应因子(ARF)是一类调控生长素响应基因表达的转录因子,在生长素的信号传导过程中处于中心位置,它可与生长素响应元件特异结合,促进或抑制基因的表达.介绍了ARF结构特征,生物学功能以及调控机制.植物ARF由3个结构域组成:氨基端的DNA结合结构域(DBD),中间结构域(MR)以及羟基末端的二聚结构域(CTD).中间结构域包括激活结构域(AD)和抑制结构域(RD).在生长素信号转导过程中,ARF主要通过与生长素响应元件结合,促进早期基因转录,从而调节下游基因的表达.不同的ARF在不同的组织和器官中都有特异表达,同时通过ARF突变体的研究表明:不同的ARF具有各自独特的功能.这些功能特异性的产生,既可以来自在时间和空间表达上的不同,也可能是来自对目的基因启动子的亲和性差异.植物激素、外界环境因子和非编码区小RNA对ARF功能的发挥具有重要的调控作用.     

植物DREB转录因子研究进展

DREB转录因子是重要的转录因子之一,在调控与逆境相关基因的表达、提高植物对逆境胁迫适应性中发挥重要作用.文章综述DREB转录因子的克隆、结构特点、表达、与植物逆境胁迫的关系、信号传导及在植物抗逆基因工程中的应用等的研究进展,指出该领域研究存在的问题如:其他多个逆境条件下DREB类转录因子的研究、受DREB直接调控的基因的特点及其调控机制、DREB自身和结构调控及其调控基因形成的表达调控网络,今后须针对这些问题进行深入研究,为提高作物抗逆性和选育抗逆作物品种奠定基础.