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。     

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。     

贵州青钱柳膜结合转录因子CpMTF9的基因克隆及功能鉴定

NAC 转录因子作为植物最大的转录因子家族之一，当植物遭到逆境时，会通过一系列应激 反应将调控信号逐级放大，促进NAC 转录因子与启动子结合调控相关基因的表达，以增强细胞胁迫 应答能力。     

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。     

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。     

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。     

抗逆相关DREB转录因子的研究进展及应用

DREB转录因子即干旱应答元件结合蛋白,可以特异地与DRE顺式作用元件结合,在非生物逆境胁迫(干旱、低温、高盐)中激活胁迫诱导基因的表达,使植物能够耐受水分胁迫的影响.本文介绍DREB转录因子的结构特点和生物学功能,表达调控以及在抗逆基因工程方面的研究进展,同时对DREB转录因子在信号传递和调控网络方面的复杂性进行了讨论.     

bZIP转录因子提高植物抗逆性研究新进展

植物遭遇逆境会受到伤害,利用基因工程技术提高植物抗逆性是一条快捷有效的途径。碱性亮氨酸拉链（bZIP）转录因子是高等植物中数目较多且相对保守的基因家族之一,在植物抵御低温、干旱、盐渍、病虫等生物和非生物胁迫过程中具有重要的调控作用。综述了bZIP转录因子的结构、分类及其提高植物抗非生物胁迫（干旱、高温、低温、高盐、营养缺乏等）和生物胁迫的研究新进展,为bZIP转录因子的应用及植物抗逆遗传改良提供参考。     

生物胁迫相关NAC1转录因子的生物信息学分析

植物NAC1转录因子在调控植物的抗生物胁迫反应中起着重要的作用。为探究生物逆境相关NAC1转录因子的功能,通过生物信息学的方法对8个生物逆境胁迫相关NAC1蛋白氨基酸序列一致性、氨基酸组成、理化性质、亲/疏水性、保守结构域、磷酸化位点、亚细胞定位、二级结构及三级结构等进行了预测和分析。结果表明,8个生物逆境胁迫相关NAC1蛋白N-端保守性较强,包括5个保守的亚结构域,共同组成NAC1结构域。C-端含有多个保守的氨基酸,具有转录激活功能。同时蛋白中含有多个丝氨酸(S)、苏氨酸(T)和酪氨酸(Y)磷酸化位点。8个NAC1蛋白都为亲水性蛋白,大多定位于细胞核,个别定位于细胞质或叶绿体。二级结构则以α-螺旋和β-折叠为主。8个NAC1蛋白三维结构上的相似性暗示了功能上存在相似。本研究结果为进一步挖掘生物逆境相关NAC1转录因子的功能和改良植物抗生物逆境特性提供理论依据。     

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。     

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。     

bZIP转录因子在植物激素介导的抗病抗逆途径中的作用

植物体内有一套复杂精细且交叉调控的激素信号网络,在植物应对不良环境胁迫的过程中起着至关重要的作用。bZIP转录因子作为基因表达的关键调控因子,在植物抗病抗逆相关基因的表达中行使着重要的功能。文章首先介绍了bZIP转录因子的结构和功能,阐述了其在几种主要的激素抗性调控途径中的作用机理,之后对各种激素信号通路之间的交叉调控途径及其关键调控节点蛋白进行了概括,以期阐明植物激素介导的抗性调控网络,并为新的抗性相关基因的挖掘和利用提供理论依据。     

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。     

玉米转录因子ZmbZIP77基因克隆及表达分析

碱性亮氨酸拉链蛋白(Basic Leucine Zipper,bZIP)是广泛存在于真核生物中的一类转录因子,广泛参与植物多种生理进程.从玉米(Zea mays L.)中克隆出1个碱性亮氨酸拉链蛋白家族成员ZmbZIP 77,对该基因进行生物信息学分析,并采用实时荧光定量PCR技术分析了其在玉米不同组织部位及不同胁迫处理下的表达谱.结果表明,ZmbZIP77与其他bZIP家族成员一样,均含有1个保守的GBF1(Plant G-box binding factor 1)结构域,暗示它和该家族中其他成员具有相同或相似的功能;根据bZIP序列的同源性,植物bZIP序列可以分为3类,ZmbZIP77位于第Ⅱ类,与小麦Wlip9a和拟南芥AtbZIP10亲缘关系最近;玉米ZmbZIP77基因在根中表达量最高,胚芽鞘次之,在叶中表达量最低;高温、干旱和脱落酸均能显著诱导玉米根中ZmbZIP 77的表达,提示Zm-bZIP 77可能在玉米组织发育及逆境胁迫响应中起到重要作用.     

玉米ZmWRKY41基因克隆及转录激活验证

[目的]干旱是影响作物生长发育及产量的重要因素。植物WRKY转录因子超家族在植物的生长发育、响应逆境胁迫过程中发挥着重要作用。因此,克隆分析玉米WRKY转录因子的序列特征和功能,为研究玉米耐逆分子育种提供重要抗逆基因资源。[方法]本研究以玉米自交系B73为材料提取玉米总RNA反转录cDNA,克隆、分离获得ZmWRKY41基因编码区全长序列。DNAMAN比对发现,ZmWRKY41蛋白具有保守结构域WRKYGQK和锌指结构域(zinc-finger motif)C2HC,属于第三类WRKY转录因子家族。利用生物信息学方法研究该基因蛋白质理化性质,并对其进行结构分析预测。利用PlantCARE在线工具预测、鉴定ZmWRKY41基因启动子区是否含有响应非生物胁迫的顺式作用元件。将ZmWRKY41基因编码区全长序列构建pGBKT7诱饵载体上,与GAL4DNA结合域融合,转化酵母菌株AH109验证ZmWRKY41转录因子转录激活活性。[结果]玉米ZmWRKY41基因编码区全长774bp,含有长度分别为221bp、126bp、427bp 3个外显子,共编码257个氨基酸序列。蛋白质高级结构预测发现,ZmWRKY41蛋白包含2个α-螺旋结构和5个β-折叠结构,不含跨膜结构和信号肽。ZmWRKY41基因启动子元件预测发现,该启动子中含有干旱胁迫(CGGTCA)、热胁迫(AAAAAATTTC)、低温胁迫(CCGAAA)等非生物逆境胁迫响应相关的顺式作用元件。酵母转录激活验证实验显示,将含有pGBKT7-ZmWRKY41融合表达载体转化酵母AH109菌株,能在单缺、三缺培养基正常生长且能使α-半乳糖苷酶底物分解显蓝色,表明ZmWRKY41基因具有转录激活活性。[结论]玉米ZmWRKY41基因是WRKY转录因子基因家族成员之一,在酵母体内具有转录激活活性,可能参与响应非生物逆境胁迫,为进一步研究该转录因子调控非生物逆境胁迫奠定基础。     

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。     

作物耐旱基因的表达特性及遗传工程研究

干旱会限制作物生长及产量形成,并引起作物体内一系列生理生化反应。作物耐旱性是多基因控制的复杂数量性状,为了应对水分缺失,作物体内形成多条信号途径,并在形态、生理和分子水平上适应干旱。受到干旱胁迫后,作物通过激活相关转录因子来调控相应下游基因的表达,并且通过转录后调控和渗透调节来适应干旱,维持正常的生理活动和代谢活动,减少干旱胁迫对植物的伤害。逆境也会诱导小RNA的产生,其通过诱导目的基因mRNA的降解以及阻止翻译过程去调控靶基因,达到耐胁迫逆境的作用。耐旱相关基因的遗传工程对作物在非生物逆境下的正常生长非常重要,总结了干旱响应机制所涉及的基因的功能及利用情况,以期为耐旱育种提供参考依据。     

植物抗逆胁迫相关蛋白激酶的研究进展

蛋白激酶在信号感知、传导、基因的表达调控以及其他调节植物生长发育的众多生理过程中至关重要。植物体内的信号传导系统能够感知外界逆境胁迫,并传递逆境胁迫信号。通过蛋白激酶改变蛋白质的磷酸化和去磷酸化状态,下游的抗逆相关基因在转录表达水平上发生变化,从而启动相应反应来抵制危害。概述了近年来国内外有关植物抗逆胁迫的蛋白激酶的研究进展。