植物抗逆性相关转录因子的研究进展

植物在自身的生活周期中往往面临着各种胁迫,在胁迫环境下,植物中特定的转录因子与抗逆基因上游的顺式作用元件结合,从而特异性地调控该基因在植物体内的表达,提高植物对环境胁迫的适应能力。因此,转录因子已成为近年来植物抗逆基因工程的研究热点。本文主要综述了植物抗逆相关转录因子的结构、调控机制、功能特性以及在植物抗病基因工程方面的研究成果,并展望了其应用前景。     

低温胁迫下植物分子响应机制研究进展

低温是重要的非生物胁迫因子之一,严重影响植物的生长。为抵御低温伤害,植物体内逐步形成了复杂且高效的分子调控机制。文中综述了植物对低温信号的感知与传递、响应低温胁迫的转录因子种类和转录调控过程,初步阐述了低温胁迫下植物的分子响应机制,提出该领域研究中存在的问题和今后研究的重点,以期为进一步解析植物适应低温胁迫的分子调控机制提供参考,同时为将来研究目的植物抗寒性遗传改良提供基础。     

油茶WRKY基因家族鉴定及逆境胁迫表达分析

【目的】WRKY转录因子在植物应对生物和非生物胁迫中起重要调控作用。油茶是我国南方丘陵地区重要的经济树种,常受各种逆境胁迫影响。深入挖掘油茶WRKY基因家族成员并探讨其应对逆境胁迫的表达调控模式具有重要意义。【方法】以油茶全基因组数据为参考,利用生物信息学方法,鉴定分析了CoWRKYs基因家族成员,并基于油茶逆境胁迫的相关转录组数据,明确CoWRKYs在低磷、干旱和低温等非生物胁迫下的表达模式,最后基于qRT-PCR方法解析CoWRKYs在不同逆境胁迫下的瞬时表达特征。【结果】CoWRKYs基因家族包含89个成员（CoWRKY1～CoWRKY89）。根据系统发育特征可将其分为3大类,I类、II类和III类的数量分别为20、55和14。保守基序分析表明,进化关系密切的CoWRKYs蛋白具有相同或相似的基序组成。CoWRKYs在低磷、干旱、低温等非生物胁迫下表达谱分析的结果显示,65个CoWRKYs呈现显著表达差异,其中17个CoWRKYs同时受三种非生物胁迫的调控,且大部分基因在逆境胁迫下表现为上调表达,推测这些CoWRKYs在油茶的非生物逆境胁迫中可能起正调控作用。qRT-PCR结果表...     

盐胁迫下构树DREB转录因子基因表达的实时荧光定量PCR分析

转录因子是指那些专一性地结合于DNA特定序列上、能激活或抑制其他基因转录的蛋白质(王少峡等,2004)。DREB(dehydration responsive element binding protein)转录因子是一种特异性的转录因子,当植物在干旱、低温及盐等逆境胁迫下,DREB转录     

转录组在植物抗逆中的研究

逆境胁迫一直是限制植物生长发育的重要因素,对植物逆境胁迫的研究是植物研究的热点难点。转录组学的发展是研究基因转录调控的重要手段,利用转录组学技术对探究植物在非生物胁迫以及生物胁迫中基因的表达调控网络,研究参与逆境胁迫的分子机制有重要意义。对转录组学及其在植物抗逆中的研究进行总结。     

辣椒miR169家族在非生物胁迫下的表达及启动子顺式作用元件分析

miRNA169(miR169)是植物中保守且规模较大的一类miRNA基因家族,其在非生物胁迫下的功能被广泛报道。为深入研究辣椒miR169基因家族(Can-miR169)在非生物胁迫下的表达及上游转录调控机制,以‘遵辣一号’(Zunla-1)为研究对象,利用生物信息学手段分析辣椒与其他植物miR169成熟体和前体保守性和进化关系。采用real-time PCR技术对干旱、低温、高盐、高温胁迫下辣椒miR169基因家族前体进行应答检测。克隆辣椒Can-miR169基因家族12个成员启动子,进行顺式作用元件预测及元件功能验证。结果显示：(1)miR169成熟体在植物中保守性强。(2)4种非生物胁迫下,辣椒miR169家族成员前体表达量相对于对照组差异显著。(3)成功克隆了Can-miR169基因家族12个启动子,顺式作用元件预测其家族启动子中含有大量与非生物胁迫相关的元件,如MYB、MYC、MBS、ABRE、LTR、DRE等。(4)经验证明,这些元件为干旱、低温、高盐等胁迫应答元件。本研究结果为进一步挖掘非生物胁迫下调控Can-miR169的转录因子,明确其上游调控机制提供新信息,为辣椒...     

非生物逆境对植物抗坏血酸过氧化物酶作用的影响研究进展

指出了植物抗坏血酸过氧化物酶(Ascorbate peroxidase,APX)含有高度保守的氨基酸残基,分为叶绿体型同工酶和非光合器官型同工酶,以各自特异方式调控细胞内过氧化氢(H2O2)浓度。APX基因编码区同源性较高,表达具有组织特异性,响应H2O2、热激转录因子(Heat shock factors,HSFs)等信号因子调节,可调控胁迫相关蛋白和转录因子的表达。非生物逆境胁迫下,过量表达APX,可有效清除物体内活性氧(reactive oxygen species,ROS),减轻过氧化损伤,提高植物抵御逆境的能力。     

蜡梅转录因子CpTAF10基因的克隆及功能分析

【目的】 TATA框结合蛋白相关因子TAF10作为基本转录因子之一,在生长发育和胁迫响应过程中发挥着广泛的、重要的生物学作用。对蜡梅中TAF10同源基因 CpTAF10的克隆与功能分析,有利于丰富对植物TAFs基因功能的认识,并为解析蜡梅抗逆形成的转录调节机理提供新的理论依据。【方法】以转录组数据库中获得的蜡梅TAFs家族基因序列,克隆得到 CpTAF10基因的cDNA序列,并对其编码蛋白进行序列特征和进化树分析。采用实时荧光定量PCR 技术分析 CpTAF10基因在蜡梅不同组织及花期中的表达特性,以及高温、低温、盐胁迫及ABA处理后的表达变化。同时,构建 CpTAF10基因的过表达载体,采用花序侵染法进行拟南芥遗传转化,对拟南芥转基因纯合株系进行表型观察和胁迫耐性分析。【结果】获得的 CpTAF10基因 cDNA序列为712 bp,包含405 bp的开放阅读框(ORF),编码134个氨基酸,蛋白理论分子量为15.21 kDa,预测的等电点pI值为5.19。CpTAF10蛋白序列与其他植物同源序列具有较高的同源性,蛋白多序列比对显示CpTAF10蛋白属于TAF10同源蛋白,并含有组蛋白折叠结构域。表达特性分析结果发现,CpTAF10基因在蜡梅的根、茎、子叶、幼叶、成熟叶和花6个不同组织中均有不同程度的表达,其中,在成熟叶中的表达量最高。 CpTAF10在蜡梅花朵的不同花期中,呈现出波动的表达模式,在衰老期表达量最高。在低温、盐胁迫和ABA处理的蜡梅叶片中均能被诱导表达,但其表达变化各不相同。在拟南芥中过表达 CpTAF10基因可提高盐胁迫下拟南芥种子的萌发率,相对于野生型植株,转基因植株的主根和侧根在盐胁迫下均表现出一定的生长优势。【结论】 CpTAF10基因能在低温、盐胁迫和ABA处理后诱导表达,可能参与蜡梅逆境胁迫耐性的分子调控。在拟南芥中过表达 CpTAF10基因显著提高了转基因拟南芥的萌芽率及主根和侧根的生长优势,在一定程度上可增强植物的盐胁迫耐性。     

毛竹PheMYB2R-4的克隆与功能分析

[目的 ]研究MYB转录因子家族在毛竹干旱胁迫反应中的重要作用，为毛竹的抗逆改良和分子育种提供基因资源。[方法 ]从毛竹的基因组数据库中获得PheMYB2R-4的基因序列，利用亚细胞定位和转录活性实验分析基因的分子特性、通过实时荧光定量PCR技术、转基因拟南芥表型分析和逆境相关生理生化指标的测定来确定PheMYB2R-4基因的功能。[结果]毛竹中PheMYB2R-4编码1个305个氨基酸的蛋白PheMYB2R-4，其N端区域有一个保守的R2R3区域，属于R2R3-MYB亚家族。PheMYB2R-4基因的表达受到干旱和盐的显著诱导。PheMYB2R-4是一个核定位蛋白，具转录自激活活性。PheMYB2R-4的过表达提高了干旱胁迫下拟南芥的叶片相对含水量，降低了相对电导率并减少了丙二醛的积累，说明过表达PheMYB2R-4通过提高拟南芥的保水能力和减少氧化损伤来增强转基因拟南芥的耐旱性；同时干旱胁迫下，AtRD22、AtRD29A、AtDREB2A和AtLEA基因的表达量均上调。[结论 ]MYB转录因子家族中PheMYB2R-4在干旱胁迫应答反应中具有正调控作用，可以提高植物的耐旱性，增强...     

小兰屿蝴蝶兰R2R3-MYB转录因子分析

[目的]本研究为了探讨在植物发育和抗逆过程扮演着重要角色的MYB转录因子的潜在功能。[方法]利用拟南芥MYB转录因子家族蛋白序列(At MYBs)和已报道的蝴蝶兰R2R3-MYB转录因子家族蛋白序列(Pe MYBs),采用本地化软件BLASTP对小兰屿蝴蝶兰全基因组数据库进行搜索,并利用Pfam数据库验证MYB结构域,获得小兰屿蝴蝶兰MYB转录因子家族编码序列(Pe MYBs)125条,包含1R-MYB结构域的Pe MYBs蛋白序列27条,R2R3-MYB结构域96条,R1R2R3-MYB结构域2条。重点对96条R2R3-MYB结构Pe MYBs蛋白序列特点进行生物信息学分析。[结果]依据拟南芥的分类标准将小兰屿蝴蝶兰R2R3-MYB类转录因子划分为20个亚群,预测获得同源性较高的直系和旁系同源基因;各基因在四种器官(花、叶、根、茎)中的表达情况各异,39个Pe MYBs基因在4种器官中均表达,48个基因在不同器官中有特异性不表达现象,一些基因呈现器官特异性表达特点,推测其可能参与相应组织特定发育时期的调控。[结论]预测获得125条Pe MYBs蛋白序列,并对部分Pe MYB转录因子可能的调控功能进行了预测,将为细致研究蝴蝶兰MYB转录因子调控植物生长发育和逆境胁迫响应的分子机理提供一定的数据基础。     

植物晚期胚胎富集蛋白的研究进展

植物在非生物胁迫下会诱导多种蛋白的产生,其中LEA蛋白是逆境生理学研究的热点之一。本文主要介绍了植物LEA蛋白(Late-embryogenesis-abundant protein)的分类、结构与功能,lea基因的表达调控以及转基因的相关研究进展。     

刚毛柽柳 FeSOD 基因的克隆及耐盐应答分析磁

植物响应盐胁迫逆境,涉及一系列的保护酶类基因的表达和调控, SOD酶是其中重要的一类。本研究通过对盐胁迫后7个柽柳转录组分析和进一步测序验证,获得了2个柽柳FeSOD基因全长cDNA序列,它们编码蛋白的氨基酸残基数分别为256、308,分子量为63.8、75.4 kDa,理论等电点为5.0和5.1。实时荧光定量PCR结果显示这2个FeSOD基因在盐胁迫后柽柳根和叶中呈现不同的表达模式。在根中,第9天时, ThFeSOD1和ThFeSOD2基因的表达均明显上调。在叶中, ThFeSOD1和ThFeSOD2在胁迫3天受明显的诱导,而5天表达受明显的抑制。     

蜡梅转录因子CpBBX24基因的克隆及功能分析

【目的】BBX (B-box)是锌指结构蛋白转录因子家族中一个重要的亚家族,在植物生长发育、植物信号转导及逆境胁迫响应中具有重要的调控作用。对蜡梅BBX24基因的克隆与分析,有利于丰富植物中对BBX基因家族的认识,为蜡梅抗逆调节机制提供新的理论依据。【方法】以蜡梅转录组数据库中获得的蜡梅CpBBX24基因cDNA序列为基础克隆基因全长,使用DNAStar和MEGA进行序列分析和进化树构建。采用qRT-PCR进行蜡梅不同组织及不同花期表达特性分析,以及ABA、 MeJA、干旱、高盐、高温和低温等处理后表达分析。同时,使用Gateway技术构建植物表达载体,花絮侵染法转化拟南芥,对T3代纯合系进行表型观察及非生物胁迫耐性分析。【结果】获得CpBBX24的cDNA序列长为1 374 bp,包含729 bp的开放阅读框(ORF),编码242个氨基酸,分子量为26.54 kD,等电点为4.93。序列分析表明CpBBX24蛋白在N端有两个串联的B-box结构域,其C端不包含CCT结构域。表达特性分析表明,CpBBX24在蜡梅根、茎、子叶、幼叶、成熟叶各器官,外瓣、内瓣、雌蕊、雄蕊等组织中均有表达,...     

植物中miRNA的研究进展

miRNA是长度约19~25个核苷酸的内源性具有调控功能的非编码单链小RNA分子,可通过识别靶基因的裂解位点,并在转录后水平对靶基因进行裂解,从而对靶基因起负调控,以控制蛋白编码基因的表达,研究表明miRNA在植物的多个生物学过程中发挥重要作用。该研究就miRNA及其靶基因的获得和验证以及在植物中的生物学功能进行总结。     

刚毛柽柳Thb HLH1转录因子识别的顺式作用元件的鉴定

[目的]本研究拟对Thb HLH1所识别的顺式作用元件进行鉴定,进一步揭示Thb HLH1调控抗逆基因表达的机理。[方法]利用以转录因子为中心的酵母单杂交系统鉴定Thb HLH1所识别的顺式作用元件;将元件与报告基因融合构建报告载体(p CAM-Cis),通过基因枪法将报告载体与效应载体35S∶Thb HLH1共转化烟草叶片,在盐、干旱胁迫下比较GUS酶活。[结果]鉴定出2段能够与Thb HLH1转录因子结合的DNA序列:分别为CCGAAA(LTRE1)和TGAC(WRKY710S)。[结论]在盐或干旱胁迫下,Thb HLH1通过与LTRE1或WRKY710S元件作用来激活基因表达。     

DREB/CBF基因响应植物抗冷途径的研究进展

低温环境信号通过细胞膜的转导,激活以DREB/CBF途径为主的抗冷信号网络,调控下游大量抗冷功能基因的表达,继而增强植物的抗冷能力。本文重点介绍了国内外近年来有关CBF基因结构特点、CBF转录因子在植物抗逆基因工程中的作用,CBF信号途径的研究包括Ca2+与低温信号转导、CBF转录因子在植物抗冷过程中的表达调控、生物节律调控CBF转录因子的表达等方面,旨在为植物抗逆育种提供理论依据。     

盐胁迫下比拉底白刺差异表达基因的转录组分析

[目的]为了挖掘比拉底白刺耐盐相关基因,对其盐胁迫下差异表达基因进行筛选分析。[方法]以比拉底白刺幼苗为材料,用200 mmol·L^-1 NaCl对幼苗处理7 d,并对胁迫处理和对照植株叶片进行转录组测序及生物信息学分析。[结果]有效序列组装共得到应答盐胁迫的168463条unigenes和196个差异表达基因。通过差异基因GO和KEGG功能聚类,分别获得64个GO功能小类和25条KEGG通路。进一步基因相互作用网络分析发现,转录调控、氧化还原以及抗逆相关基因在比拉底白刺应答盐胁迫中发挥重要作用,其中,筛选到3个重要的节点基因,分别是热激同源蛋白基因、L型凝集素类受体激酶基因和Win类蛋白基因。[结论]本研究获得了盐胁迫下比拉底白刺的差异表达基因及功能注释信息,有助于理解其耐盐的分子机制,为后续开发耐盐分子标记及通过基因编辑改良植物耐盐特性提供了科学依据。     

干旱胁迫下柠条锦鸡儿叶片SSH文库构建及CkWRKY1基因克隆

为研究柠条锦鸡儿抗旱的分子机制,挖掘干旱响应相关基因,成功构建干旱胁迫下柠条锦鸡儿叶片的抑制性差减杂交(SSH)文库,获得1 286条高质量的EST序列,平均长度475 bp,拼接得到Unigenes 645条.对这些Unigenes进行Blast比对注释后发现很多抗旱相关基因,例如LEA蛋白、DHN蛋白编码基因,MYB、bZIP、WRKY、NAC和bHLH转录因子等.通过RACE技术克隆其中1个WRKY转录因子的cDNA全长,命名为CkWRKYI,GenBank登录号为JX987095.CkWRKY1编码330个氨基酸的蛋白质,氨基酸序列中有1个“WRKYGQK”的WRKY转录因子家族保守序列,属于第Ⅱ类WRKY转录因子.利用实时荧光定量PCR技术检测发现,CkWRKY1基因在干旱处理后mRNA的表达水平明显上升,预示该转录因子可能与柠条锦鸡儿抗旱的分子机制相关.     

植物盐胁迫研究进展

根据国内外相关的文献资料，从盐胁迫对植物生长的影响、盐胁迫蛋白的研究、耐盐机制的分子生物学研究等几方面入手，对植物盐胁迫研究现状及进展情况进行了综述。     

核桃转录因子JrDof3的克隆及渗透胁迫表达分析

【目的】Dof转录因子普遍存在于植物,含有特殊的C2-C2型单锌指结构(C2-C2-Dof domain),在调控植物生命过程中发挥着重要作用,参与激素应答、碳固定和氮同化与吸收、开花结实等过程。但目前有关Dof转录因子响应逆境胁迫的研究报道较少,旨在探讨核桃Dof转录因子响应逆境胁迫的表达情况,探讨其响应逆境的潜在能力,为核桃抗逆优良品种选育及产业科学管理筛选重要的候选基因,并提供理论基础。【方法】从‘香玲’核桃转录组中鉴定出1条Dof基因(命名:JrDof3),对JrDof3基因上游启动子包含的顺式作用元件进行分析,预测其潜在的逆境响应功能;对该基因进行BLASTP搜索获得同源蛋白,利用MEGA构建进化树;采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)方法对JrDof3基因在盐、干旱及ABA胁迫下的表达进行分析。【结果】JrDof3基因的完整开放读码框(ORF)长为873 bp,编码的多肽包含291个氨基酸,蛋白分子量为30.54 ku,理论等电点为9.36。系统发育分析发现JrDof3蛋白与来自壳斗科栎属的欧洲栓皮栎Quercus suber QsDof2.4蛋白具有较近的进化关系。其上游1 299 bp启动子包含逆境响应相关的DOF、MYB、MYC、WRKY等顺式作用元件和激素响应相关的ARFAT等元件。非生物胁迫下的表达分析发现JrDof3基因受NaCl、PEG6000及ABA诱导,且分别在处理24 h、3 d、48 h被诱导最为明显,分别为对照的6.56、7.82、6.08倍。【结论】JrDof3基因能积极响应渗透(盐和干旱)胁迫,并受上游启动子调控;且其逆境响应调控可能涉及ABA信号通路;JrDof3可作为核桃逆境响应调控的重要候选基因。