植物非生物逆境胁迫DREB/CBF转录因子的研究进展

综述近十几年来,特别是近5年来国内外DREB/CBF转录因子的研究进展,主要包括DREB/CBF转录因子的结构特点,DREB/CBF基因的克隆、表达调控及其在植物抗逆基因工程中的作用,以及DREB/CBF转录因子研究中的问题与展望,旨在为植物抗逆育种提供理论依据.DREB/CBF类转录因子即干旱应答元件结合蛋白质/C-重复序列结合子,是AP2/EREBP转录因子家族的一个亚家族,拥有保守的AP2结构域,能够特异性地与抗逆基因启动子区域的DRE/CRT顺式作用元件相结合,在干旱、低温和高盐等条件下调节一系列下游逆境应答基因的表达,是植物逆境适应中的关键性调节因子.目前,已从拟南芥、欧洲油菜、水稻、玉米、小麦、陆地棉、大豆和番茄等几十种植物中分离并鉴定出调控干旱、高盐及低温耐性的DREB/CBF基因,并利用这些基因得到抗逆性增强的拟南芥、欧洲油菜、番茄、小麦以及杨树等转基因植株.转基因结果表明,DREB/CBF转录因子家族在植物抗逆品种改良中具有重要的应用价值.     

抗冻诱导因子CBF基因及其在木本植物的抗寒应用

温度是植物生长发育的必要条件,低温是影响植物生长发育的重要逆境因子,因此抗冻诱导因子CBF基因作为重要的抗逆系列基因成为目前研究的热点之一。系统介绍了CBF基因家族、结构与特性、表达、调节因子、生理生化功能、抗逆条件下的交叉适应现象,及其在木本植物上的应用前景及原理。     

转录因子CBF基因转化烟草抗寒性指标的检测

为了解棉花转录因子CBF基因转化烟草的抗寒性,将苗龄21d的转基因及其野生型T2代烟苗进行0、-1、-2、-3、-4℃低温处理4h,分别进行各处理材料的电解质渗透率、丙二醛含量和可溶性糖含量的检测。结果表明转基因烟草的电导率和丙二醛含量均低于非转基因烟草,而转基因烟草的可溶性糖含量高于非转基因烟草。证实转CBF基因可以提高烟株的抗寒性。     

基因工程在林木抗寒中的应用研究进展

本文对结构基因、顺式作用元件、转录因子和转基因技术等基因工程在林木抗寒方面的研究进展进行综述。     

基因工程在林木抗寒中的应用研究进展

文章综述了基因工程在林木抗寒方面的研究进展,包括结构基因、顺式作用元件、转录因子和转基因技术。     

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。     

电导法在植物抗寒研究中的应用

本文综述了电导法不同计量单位在植物抗寒研究中的应用。电解质渗出率、相对抗性和回归系数“ｂ”更为有用     

蓝花楹JaCBF1转录因子片段的序列分析及耐寒性功能验证

CBF类转录因子是调控植物冷害应答反应的关键因子.从蓝花楹中克隆到一个457 bp CBF类基因片段,序列分析表明其编码142氨基酸的片段,并与多个物种CBF1基因序列高度同源,且具有CBF家族的AP2核心结构域,因此将其命名为JaCBF1.原核表达的结果显示此基因片段编码16 kDa的蛋白,表达分析结果显示JaCBF1于低温条件下在蓝花楹根、茎、叶中有差异性转录.Southern杂交结果揭示JaCBF1在蓝花楹基因组中存在至少2个拷贝.通过脓杆菌介导方法将JaCBF1异源转录到拟南芥中,荧光共聚焦显微照相结果显示其编码的蛋白质定位于细胞核,冷处理实验发现转基因拟南芥植株的耐冷性得到了显著提高,表明此新片段具有CBF类植物耐冷因子的典型功能.     

毛竹NLP转录因子鉴定及其响应氮素的表达模式

目的

鉴定毛竹中NLP家族成员,为深入研究毛竹NLP分子调控机制奠定基础。

方法

采用生物信息学方法鉴定并系统分析毛竹NLP成员的分子特征,用实时荧光定量PCR (qPCR)技术检测毛竹NLP响应氮素的表达模式。

结果

毛竹中鉴定出10个NLP成员(PeNLP1～PeNLP10),其蛋白长度为714～963 aa,分子量为77.41～105.08 kDa,理论等电点介于5.36～6.25之间;亚细胞定位预测结果表明,除PeNLP9定位于叶绿体外,其余成员均定位于细胞核内。系统进化分析表明：PeNLPs分成3个组,各组成员分别为4、2、4个。PeNLPs均包含4个内含子,不同成员内含子的大小和位置存在一定的差异;PeNLPs内有共线性基因对6个,PeNLPs和OsNLPs之间有共线性基因对9个,且它们的Ka / Ks均小于1,说明其在进化上经历了纯化选择。组织特异性分析表明,有的PeNLPs呈组织特异性表达,有的则呈组成型表达。PeNLPs受到氮饥饿诱导表达,在1 h内PeNLP1的表达量显著上调,其它5个PeNLPs则显著下调(p < 0.01);对氮饥饿72 h后的毛竹进行复氮处理,在24 h内所有PeNLPs的表达量均显著或极显著上调(p < 0.05或p < 0.01)。

结论

毛竹中NLP家族有10个成员,各成员的分子特征和组织表达特异性存在一定的差异,PeNLPs的表达能够对氮饥饿作出快速响应,且在氮饥饿后复氮过程中显著上调表达,响应氮素的诱导。

     

生物技术在林木遗传育种中的应用

简要介绍了我国林木育种的发展历程及取得的主要成就, 综述了近年来林木遗传标记技术、林木基因组研究、林木抗虫、抗病、抗逆境、品质改良、遗传转化等基因工程技术在林木遗传育种中的应用进展, 并探讨了生物技术与林木常规育种的关系。     

ASReml及其在林木遗传分析中的应用前景

介绍了当前用于林木遗传分析的主要方法和统计软件,详细阐述了ASReml软件的基本原理、功能、特点、操作步骤以及在当前林木育种中的应用情况和在方差分量估计、育种值预测、多变量分析和基因型与环境互作等领域的应用前景,以此为基础开发的TREEPLANdeng等系统在林木遗传评估中的应用展望。     

转录组和代谢组在林木真菌病害防御反应中的应用研究进展

真菌病害是林木的主要生物胁迫之一,严重影响林业生态安全和经济效益。近年来随着组学技术的突破,转录组技术和代谢组技术已成功应用于林木真菌病害研究,主要包括致病和抗病关键基因的挖掘、林木防御物质的动态合成、抗病分子育种等方面,但林木如何抵御真菌病害及其两者间的互作机制仍是今后研究的热点与难点。文中通过对林木遭受真菌侵染后的转录组信息和代谢组信息进行探讨,包括类黄酮物质合成途径、植物激素信号转导、林木防御关键基因和关键代谢物、关键防御机制及功能网络等,将在理论上丰富林木响应真菌病害侵染的过程,为林木和真菌病害的互作研究奠定基础,并为林木抗性育种和化学防治提供参考;此外,基于目前转录组和代谢组在林木真菌病害防御反应方面的研究,对林木基因组研究、多组学联合研究以及病原菌组学研究等进行展望,以期为林木真菌病害研究提供新思路。     

生物技术在林木抗性育种中的应用

本文综述了林木抗性育种领域生物技术研究、应用现状，并对生物技术在应用方面存在的问题及其发展前景进行了探讨。     

麻竹转录因子DlSCL6的基因克隆及在拟南芥中异位表达

GRAS家族HAM(Hairy Meristem)亚家族是一类转录因子,对植物的生长发育和形态建成具有重要作用.利用RT-PCR和RACE技术从麻竹中得到一个HAM同源基因,命名为DlSCL 6.该基因全长2 006 bp,含有5'非编码区129 bp,3'非编码区266 bp,编码区1 611 bp.DlSCL6蛋白具有LHRⅠ,VHIID,LHRⅡ,PFYRE,SAM 5个保守域,且与某些单子叶植物的SCL6蛋白有较高的一致性,与拟南芥有部分一致性,为43%.DlSCL 6基因在大肠杆菌中表达,获得分子量约为60 kDa的重组蛋白.在拟南芥中正义表达DlSCL 6基因的植株营养期延长,开花延迟,植株粗壮,莲座叶数量增加; 而转反义基因的植株开花提前,植株瘦弱,且莲座叶数量明显减少.由此表明,DlSCL 6基因能影响转基因植株茎端分生组织的分生状态,从而导致形态建成的变化.     

林木基因工程及其在林业可持续发展中的应用

林木基因工程能够提高木材质量和产量,减少对天然林木的采伐,更大程度上保留了原始林木种类。同时,转基因林木为生物燃料生产提供了经济便宜的原材料,缓解对于水和其他资源的需求,使得这些资源可以用于食物和饲料作物的种植。林木基因工程可带来的经济效益包括增加生物量产出、提高抗性等,增强对污染地域的植物修复能力和对碳的固定能力。     

辐射育种及其在林木育种中的应用前景

辐射育种既是常规育种的重要补充,又是常规育种难以取代的手段。本文就辐射源的种类、辐射材料和辐射剂量的选择以及辐射的方法手段等进行了综述,并分析了辐射育种在林木育种中的应用前景。     

SRAP标记及其在林木遗传育种研究中的应用前景

相关序列多态性（SRAP）是近年发展起来一种基于PCR的新型DNA分子标记技术。该文介绍了SRAP的原理与方法,阐述了SRAP标记在植物遗传育种研究中的应用进展,展望了其在林木遗传育种上的应用前景。     

生物技术在林木育种中的应用与展望

<正> 生物技术自70年代崛起以来,发展非常迅猛,现已成为世界新技术革命的重要组成部分。生物技术将为人类的未来带来极大的社会效益和经济效益,尤其对未来的农林业将带来一场新的绿色革命。生物技术的核心内容是基因工程和细胞工程,世界各国林业生物技术研究主要方向和重点是生物技术育种,其目的是利用基因工程和细胞工程大幅度提高林木品种的生长量;提高林木品种的各种抗性即抗病、抗虫、抗除草剂、抗旱、抗盐等性能。     

青杄转录因子PwERF8及其启动子序列的克隆与分析

[目的]AP2/ERF是植物的转录因子家族之一,广泛参与生物胁迫和非生物胁迫过程。从青杄中克隆ERF类转录因子PwERF8及其启动子序列,研究PwERF8基因的表达特性、启动子序列功能,并进一步分析其对非生物胁迫的响应模式,为深入了解青杄的耐逆调控机制提供理论基础。[方法]通过RACE-PCR技术获得青杄PwERF8编码区全长序列。通过染色体步移技术克隆PwERF8启动子序列。通过PlantCARE在线软件和BDGP在线软件预测启动子序列上的顺式作用元件、基础启动子和转录起始位点,构建pBI121-PwERF8 promoter∷GUS启动子表达载体,采用农杆菌注射法瞬时转化烟草叶片来验证启动子的功能。构建PGBKT7-PwERF8载体,转化AH109酵母菌株验证其转录激活活性。构建35S∷PwERF8-GFP融合表达载体,通过PEG介导瞬时转化拟南芥原生质体进行基因表达的亚细胞定位分析,应用RT-qPCR技术分析该基因的组织特异性和在非生物胁迫下的时空表达特征。[结果]PwERF8基因的编码区全长序列共1 191 bp,开放阅读框共765 bp,开放阅读框翻译成255个氨基酸。在肽链的N端具有1个保守的由58个氨基酸组成的AP2结构域,在C端含有1个EAR转录抑制基序（DLNLPP）。组织特异性表达分析表明,PwERF8在茎、根、针叶、花粉、种子中均有表达,但在花粉中,PwERF8的表达量最高,其次为种子,在茎中的表达量最少。酵母单杂交试验表明,PwERF8蛋白不具有转录激活活性。亚细胞定位分析发现PwERF8蛋白主要定位于细胞核。将启动子序列进行在线分析显示PwERF8含有GA、ABA、JA和SA等激素的顺式作用元件。进一步在烟草中瞬时过表达PwERF8启动子并用GUS染色显示,PwERF8启动子能响应GA、ABA、MeJA和SA等外源激素的处理。GA、ABA、MeJA和SA分别处理青杄幼苗3、6、12 h后,PwERF8的表达量均显著高于对照,干旱、4℃和42℃处理均能诱导PwERF8表达,但盐胁迫不能诱导其表达。[结论]青杄转录因子PwERF8参与了GA、ABA、JA和SA激素的信号通路,广泛响应干旱、温度逆境等非生物胁迫,且可能作为一个转录抑制子在细胞核中发挥功能。     

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。