NAC转录因子在植物非生物胁迫相关抗性中的作用

NAC转录因子是近十几年发现的植物特有的转录因子,其N端独特的DNA结合域及C端的转录激活域在植物非生物胁迫应答中发挥重要的调控作用,从而使植物发生一系列生理生化变化,增强植物对非生物胁迫的抗性。基因表达的转录调控在植物适应环境和抵御逆境胁迫中起重要作用。现从NAC转录因子的结构特点和分类、在非生物胁迫相关抗性中的作用及其调控机理等方面总结前人的研究进展,提出存在的问题与未来发展趋势。     

蒙古沙冬青AmWRKY53基因表达分析及表达载体构建

以蒙古沙冬青为试材,分离到1个编码WRKY类转录因子基因,命名为AmWRKY53。该序列包含1个长为1 065bp的开放阅读框,编码354个氨基酸,具有1个WRKYGQK结构域和1个C_2HC锌指基序,属于Ⅲ型WRKY转录因子。荧光定量PCR方法检测了非生物胁迫下AmWRKY53在叶和根组织中的表达特点。结果表明:AmWRKY53受干旱和高盐诱导,参与逆境胁迫应答。构建的pPZP212-AmWRKY53植物表达载体,为进一步研究AmWRKY53的功能奠定了基础。     

橄榄WRKY转录因子的克隆及其在低温胁迫下的表达分析

【目的】探讨橄榄WRKY转录因子的序列特征及其在生长发育与低温胁迫过程中的调控作用。【方法】以'福榄1号'橄榄为材料,采用RT-PCR技术克隆了4个WRKY转录因子家族成员(分别命名为CaWRKY21、CaWRKY33、CaWRKY50和CaWRKY55),并对其进行生物信息学和qRT-PCR表达模式分析,同时研究橄榄低温胁迫过程中总抗氧化能力的变化。【结果】CaWRKY21、33、50、55开放阅读框分别为561、1 644、357和1 044 bp,预测可分别编码186、547、118和347个氨基酸,GenBank登录号为MG356652、MG356653、MG356654和MG356655。生物信息学分析表明,CaWRKY21、33、50、55的密码子偏好性普遍较弱,均编码不稳定疏水性蛋白质,其中CaWRKY21和CaWRKY55属于第Ⅱ类植物WRKY转录因子,定位于细胞核内,CaWRKY33和CaWRKY50分别属于第Ⅰ类和第Ⅲ类WRKY转录因子,可能分别定位在内质网膜和细胞质中;聚类分析发现,橄榄与番木瓜、甜橙、桉树WRKY的亲缘关系较近。低温胁迫过程中,随着温度下降,橄榄总抗氧化能力和CaWRKY21、33、50、55表达水平均明显上升,在-3℃处理组中达到最高点;此外,它们均呈现器官特异性表达。【结论】WRKY转录因子可能参与橄榄器官形态建成,并且受低温胁迫显著诱导。     

枇杷WRKY转录因子鉴定与表达分析

以枇杷(Eriobotrya japonica)转录组数据为材料,利用生物信息学手段对枇杷WRKY转录因子进行鉴定与特征分析。分离鉴定出33条具典型WRKY结构域的序列,CDS长度分布在492～2 040bp,命名为EjWRKY01～EjWRKY33。分组鉴定和进化树分析结果显示,枇杷WRKY转录因子可分为3大类,其中Ⅰ类数量为6个,Ⅱ类和Ⅲ类的数量分别为22和5个,其中Ⅱ类又进一步分为a～e等5个亚类。WRKY结构域分析显示,WRKY结构域高度保守,绝大多数都含有WRKYGQK七肽和锌指结构。枇杷WRKY转录因子基因组DNA全长895～3 873 bp,编码的蛋白在163～679个氨基酸范围内,具有1～5个内含子。WRKY启动子顺式作用元件预测结果表明,大部分WRKY启动子序列具有典型的TATA和CAAT元件。将获得的所有WRKY基因与已报道的拟南芥WRKY进行进化比对分析发现,所有EjWRKY转录因子并没有位于独立的分支上,表明枇杷的基因序列虽与拟南芥物种有差别,但枇杷WRKY蛋白在调控植物生物和非生物逆境反应、信号传导、生长发育等方面的功能相似。此外,荧光定量PCR结果显示,大部分EjWRKY均在枇杷的根、茎、叶、花和果实中表达,但相对表达水平不同,说明WRKY家族基因在枇杷的生长发育中可能具有不同的功能。     

甜瓜全基因组WRKY转录因子基因的鉴定与分析

WRKY转录因子是植物中一类重要的调控因子,调控植物的多种代谢和反应。以甜瓜基因组数据为材料,利用生物信息学手段对甜瓜中的WRKY转录因子进行了全基因组鉴定与分析。结果表明,甜瓜至少有65个WRKY转录因子,蛋白序列长度为97 769;甜瓜WRKY转录因子可分为Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ3大类,它们处于进化树的不同分支。除保守的WRKYGQK序列外,共发现WRKYGKK和WRKSYYR 2个变异的WRKY结构域类型。     

番茄转录因子基因SlWRKY16的克隆及原核表达分析

从栽培番茄（Solanum lycopersicum）‘M82’中克隆到1个WRKY家族基因SlWRKY16。研究结果显示：SlWRKY16包含1 497 bp的完整开放读码框，编码498个氨基酸，理论分子量为55.5 kD，含有1个WRKYGQK保守结构域和C2H2锌指结构域，属于Ⅱb类WRKY转录因子基因，且定位于细胞膜上；栽培番茄SlWRKY16与潘那利番茄SpWRKY6（XP_015064265.1）、马铃薯StWRKY6（XP_006350473.1）同源性最高。qRT-PCR结果显示SlWRKY16在番茄不同组织中均有表达，叶片中的表达量最高；短时间非生物胁迫下该基因的表达量显著降低。此外，重组菌pET-30a-SlWRKY16在NaCl、甘露醇胁迫下生长均明显低于对照菌pET-30a。综上，番茄SlWRKY16基因可能在响应非生物胁迫过程中具有负调控效应。     

十字花科蔬菜硫代葡萄糖苷合成相关转录因子调控研究进展

硫代葡萄糖苷是十字花科植物中重要的次生代谢产物,其衍生产物和降解产物在植物防卫反应、特殊风味形成和人体防癌抗癌等方面具有特殊作用。硫苷的合成代谢可以概括为:氨基酸侧链的延伸、核心结构的合成及R侧链的修饰,涉及BCATs、MAMs、CYP79s、CYP83s和AOPs等多个基因家族。综述了硫苷合成过程中几种重要的转录因子,其中MYB转录因子家族12亚族的MYB28、MYB29、MYB76、MYB34、MYB51和MYB122对十字花科植物硫苷合成起主要的调控作用,MYB28和MYB34分别为调控脂肪族硫苷和吲哚族硫苷的主效基因。bHLH类转录因子MYC2、MYC3和MYC4通过作用于MYB类转录因子对硫苷合成起调控作用,WRKY类转录因子WRKY18和WRKY40协同CYP81F2负调控吲哚族硫苷的合成。此外,还介绍了上述几种转录因子在外源生物或非生物刺激后的响应,及参与调控硫苷合成的作用机理。通过对调控硫苷合成的转录因子的研究,可进一步丰富硫苷合成的调控网路,为高含量硫苷的十字花科蔬菜作物的分子育种、优质栽培、病虫害生物防治提供新思路和新方法。     

茄果类蔬菜MYB转录因子研究进展

茄果类蔬菜是我国蔬菜的重要组成部分，主要有番茄、茄子和辣椒3种蔬菜作物。MYB转录因子是一类重要的转录因子。本文综述了近些年研究人员对茄果类蔬菜MYB转录因子的鉴定及分类，并总结整理了MYB转录因子在茄果类蔬菜花青素、辣椒素等次生代谢产物合成，植株形态发育，以及生物和非生物胁迫等方面的调控作用，旨在为茄果类蔬菜MYB转录因子研究提供参考。     

植物表皮毛发育研究进展

植物表皮毛是由表皮细胞发育而来的特殊结构附属物,以不同的形态广泛存在于植物中,在植物防御生物和非生物胁迫中产生作用,其分泌物具有不可忽视的价值.基于此,调控表皮毛发育的基因从各种植物中得以克隆并进行了功能验证,特别是关于模式植物拟南芥表皮毛发育的相关基因,多为各种转录因子.结合多种植物表皮毛的发育特征,重点综述了表皮毛...     

植物萜类合成酶及其代谢调控的研究进展

 萜类是植物中一类重要的次生代谢物,具有重要的生理生态作用及经济价值。萜类合成酶是萜类化合物形成的关键酶,包括单萜合成酶、倍半萜合成酶和二萜合成酶等,其种类和功能决定了萜类的多样性。萜类合成代谢具有明显的组织特异性,并受植物发育进程的调控,外界生物与非生物因子对其代谢有显著影响。基因工程技术在一定程度上改变了转基因植株中萜类的组分和含量。综述了近年来在萜类合成酶结构、分类和作用机理以及萜类代谢调控的研究进展。     

Current trends in the genetic engineering of vegetable crops

Vegetables play an important role in human nutrition and health. Cultivation of vegetable crops is an integral part of the agricultural economy of many developing countries. Vegetable crop productivity and quality are seriously affected by several biotic and abiotic stresses, which destabilize rural economies in many countries. Moreover, absence of proper post-harvest storage and processing facilities leads to qualitative and quantitative losses. In the past four decades, conventional breeding has contributed significantly for the improvement of vegetable yields, quality, post-harvest life, and resistance to biotic and abiotic stresses. However, there are many constraints in conventional breeding, which can only be overcome by advancements made in modern biology. In the last decade various traits such as biotic stress resistance, quality and storage life have been successfully engineered into vegetable crops and some of them have been commercialized. In recent years significant progress has been made to manipulate vegetable crops for abiotic stress tolerance, quality improvement and pharmaceutical and industrial applications. Although the progress in commercialization of transgenic vegetable crops has been relatively slow, transgenic vegetables engineered for nutraceutical and pharmaceutical use will contribute significantly to the value added agriculture in near future.     

光质和光敏色素在植物逆境响应中的作用研究进展

光敏色素是植物感受外界光环境变化最重要的光受体之一,不仅参与调控植物生长发育,还介导植物对各种生物和非生物胁迫的响应。已有研究表明,光敏色素缺失会导致植物对病原菌、害虫等生物胁迫以及低温、高温、干旱、盐等非生物胁迫的抗性发生改变;改变光质（如调节红光远红光比率）可提高植物对上述逆境胁迫的抗性,并且通过水杨酸、茉莉酸和脱落酸等激素信号途径诱导植物的抗性。在系统综述近年来光敏色素在逆境响应中的作用以及防御机制研究进展的基础上,讨论了在园艺植物生产中通过利用光质和对光敏色素信号途径相关基因进行遗传改良,提高作物抗性,促进作物增产和改善作物品质的重要性。     

Arsenic as a factor affecting virus infection in tomato plants: changes in plant growth,peroxidase activity and chloroplast pigments

The influence of arsenic and Cucumber mosaic virus (CMV), applied separately and simultaneously on young tomato plants was studied. The plants were cultivated in containers under glasshouse conditions. Four main variants were arranged. The first one was without additional As pollution of soil, named as a control, and the other three variants, with As added at 25, 50 and 100 mg kg⁻¹ to dry soil respectively. Half of the plants in each experimental container were inoculated with CMV and the rest uninoculated. A clear response in plant behavior under the conditions of biotic and abiotic stress was estimated. Both arsenic and virus infection had a negative effect on tomato plants by limiting the growth of their roots and above growth parts. The changes in roots were more significant than of stems. Virus infection was a stronger stress factor than arsenic applied at levels of 25 and 50 mg kg⁻¹. The effect of each stress factor applied separately was enhanced in cases of their simultaneous application. The strongest negative effect was manifested in the infected plants, treated with excess arsenic of 100 mg kg⁻¹. It was established that the infection, caused by CMV in tomatoes, was affected by the presence of arsenic in the soil and concentration of the latter. Doses of 25 and 50 mg kg⁻¹ were favorable for infection development, while the dose of 100 mg kg⁻¹ was an inhibitor.Virus infection induced stronger specific peroxidase activity (SPOA) than As treatment. The combination of both stress factors reduced the positive peroxidase response caused by virus infection. Arsenic at rate 50 and 100 mg kg⁻¹, virus infection and the combination of both stress factors at 25 mg kg⁻¹ reduced chlorophyll a, chlorophyll b and carotenoid content The virus infection in cases of the higher arsenic doses reduced the As effect. There was an interaction between the two effects of biotic and abiotic stress. When arsenic and virus infection were applied simultaneously, they caused modification of the effect of each stress on the plants, when applied separately.     

苹果糖转运蛋白基因MdSWEET1在番茄中异源表达提高其耐盐性

克隆得到苹果糖转运蛋白SWEET(sugars will eventually be exported transporters)基因MdSWEET1(MDP0000237435),组织表达分析发现该基因主要在苹果的茎和花中表达,相对定量分析发现其对NaCl、PEG、H_2O_2和ABA等均有响应。在番茄中异位表达MdSWEET1可提高植株耐盐性,并且可溶性糖含量,特别是蔗糖和果糖含量提高。     

园艺植物丛枝菌根抗非生物胁迫的作用机制研究进展

围绕干旱、盐渍、重金属和温度胁迫等非生物逆境，综述了丛枝菌根在提高园艺植物抗逆性中的作用，阐述了丛枝菌根特异性转录因子调控植物抗逆性的分子机制，探讨了植物生长调节剂、光环境、CO2浓度、营养元素等外源因子在增强丛枝菌根抗逆性效应上的作用，以期为利用丛枝菌根提高园艺植物抗逆性提供参考。     

植物表皮蜡质合成转运调控相关基因与干旱响应的研究进展

植物表皮蜡质在植物抵御生物和非生物胁迫中起着重要的作用。通过表皮蜡质的组成、结构、转运调控机制和分子机理的研究,探索增加植物的抗旱性已成热点思路。综述了植物在抵御干旱胁迫过程中表皮蜡质的分子、进化和生理机制,为增加农作物的抗干旱能力,提高农作物的质量和产量奠定理论基础。