NAC转录因子在果实发育成熟过程中的作用研究进展

就NAC基因结构与功能及对果实发育和成熟的调控作用研究进行了综述,提出NAC转录因子通过乙烯途径和多重激素途径影响果实成熟。乙烯途径包括：乙烯诱导NAC转录因子,NAC转录因子调控乙烯信号系统上游转录因子,和直接调控主要乙烯合成基因影响果实成熟;多重激素途径包括,通过生长素、脱落酸及赤霉素/油菜素内酯等途径,影响果实成熟。     

肉果发育和成熟的转录调控机制

肉果是人类饮食中必不可少的一部分,研究肉果成熟和发育的转录调控机制具有重要意义,将为果实品质改良奠定基础。文章首先介绍了肉果早期发育阶段和成熟过程的转录调控,以及乙烯作为一种重要激素在肉果成熟转录调控中的作用。番茄作为研究肉果成熟转录调控的模式植物具有很多优点,重点概述了番茄成熟的转录调控网络和转录因子的作用目标分子,指出MADS(MCM1 AGAMOUS DEFICIENS SRF)域蛋白FUL(FRUITFULL)、RIN(RIPENINGINHIBITOR)、AP2a(APETALA2a)和TAGL1(TOMATO AGAMOUS-LIKE1)等转录因子在番茄果实发育和成熟转录调控中的重要作用。     

果实中脱落酸的研究进展与展望

综述了果实中脱落酸（abscisic acid,ABA）的生理作用、代谢及信号转导的研究进展,并提出了果实中ABA从产生到作用的分子机制。果实中ABA的积累主要受4种关键酶的调控,包括NCEDs、CYP707As、GTs和BGs。在果实成熟过程中,ABA信号的启动是通过PYRs等受体蛋白感知,并通过ABI1和SnRK2等蛋白的可逆磷酸化作用将信号传递给下游转录因子和顺式元件,最终促发果实软化、糖分积累及着色等成熟相关基因的表达。进一步深入研究ABA调控果实成熟的信号转导分子机制及ABA、糖和乙烯交叉调控网络是未来重要的研究领域。     

MADS-box转录因子在果实成熟及品质形成中的调控作用研究进展

近年来关于MADS-box转录因子的研究已陆续从花器官的形成扩展至植物生长发育的全过程,其中参与果实成熟与品质调控是研究的热点之一。综述了MADS-box转录因子参与调控果实品质形成的研究进展,讨论了该基因家族在果实品质调控研究方面存在的主要问题,明确了其未来研究的主要方向。     

NAC转录因子在果实成熟中的调控作用

NAC转录因子是植物中最大的特异性转录因子家族之一，其依赖由高度保守的N端结构域和高度变异的C端转录调控结构域组成独特的NAC结构域发挥功能，在果实成熟的调控中发挥着重要的作用。在介绍NAC转录因子的结构特征及不同物种NAC基因的成员与分类的基础上，总结了近年来NAC转录因子在果实成熟过程中的积极作用，包括促进果实软化影响果实质地，促进叶绿素降解及类胡萝卜素、类黄酮和花色苷的合成决定果实着色、调控糖分积累影响果实糖酸比例以及促进多种芳香化合物合成积累形成果实特有风味、果实脱涩等方面，并阐述了NAC转录因子与内源激素特别是乙烯和ABA交互在调控果实成熟中的重要作用。总结了NAC转录因子调控果实成熟的潜在机制以及影响NAC表达的因素与分子通路，旨在为在果实成熟性状遗传改良与调控技术研发提供重要参考。     

植物所揭示果实成熟的转录后调控机制

<正>成熟是果实发育的重要阶段,伴随着颜色、香气及硬度等一系列变化。这一过程受到内外因素的共同调控,机制非常复杂。对果实成熟调控的有关机制开展研究,对于提高果实品质、优化贮藏保鲜技术具有很大的指导意义。近年来,有关果实成熟的转录调控已有较多报道,鉴定到多个重要的转录因子,     

乙烯应答因子在果实发育方面的作用

乙烯应答因子ERF(ethylene response factor)转录因子属于AP2/ERF超家族的一个家族,在果实发育过程中起重要的作用。该研究对ERF转录因子的发现历史、结构特点和分离进行了综述,并对跃变型和非跃变型果实发育过程中ERF的作用以及在果实发育过程中多种植物激素对ERF基因表达的影响进行综述,以期可以通过多种手段作用于ERF基因涉及的信号通路,用以改良作物的果实品质,增加果实产量。     

转座子介导MYB在果树花青素合成中的调控作用

着色是果实的重要品质性状,也是果树育种计划的重要目标之一。随着更多高质量的果树基因组测序完成,与花青素相关的果实着色的分子调控机制已取得了重要进展,特别是转座子作为重要调控元件控制MYB转录因子影响果实着色的机制,在一些重要果树上已被揭示。综述了转座子调控果树果实着色的相关进展,特别是基于基因组给出了控制梨果实着色的2个重要转录因子MYB10和MYB114启动子区的转座子插入注释,希望能为红色梨以及其他园艺植物果实着色的分子生物学研究提供有价值的线索和思路。     

草莓果实中脱落酸受体基因FaABAR/CHLH表达变化及其影响因素分析

 为了探讨脱落酸调控草莓果实成熟的信号识别机制,以‘北农香’草莓花后1 ~ 4周的果实为试材,在克隆脱落酸受体基因FaABAR/CHLH的基础上,通过荧光定量PCR研究了果实发育过程中该基因表达量的变化及其影响因素。结果表明,草莓果实中脱落酸受体FaABAR/CHLH基因编码一个含有1 381个氨基酸的蛋白,且该蛋白含有一个金属离子螯合酶H亚基超家族保守区。在果实发育的前期（小绿、大绿和浅绿果期）,FaABAR/CHLH基因表达量维持较高水平;随着果实的加速褪绿,其表达量迅速降低,至白果期降到最低点;随着果实着色启动,其表达量又迅速上升。ABA和高pH能促进FaABAR/CHLH基因在转录水平上的表达,而蔗糖则抑制该基因转录水平。草莓果实中脱落酸受体基因FaABAR/CHLH表达水平的变化进一步揭示了ABA在调控果实成熟中的重要作用。     

脱落酸调控果实成熟的分子及信号转导机制研究进展

脱落酸（abscisic acid,ABA）作为一种重要的植物激素，不仅涉及许多植物发育过程和逆境胁迫，而且在果实成熟，尤其是非呼吸跃变型果实成熟中发挥关键作用。随着植物中ABA合成、代谢和作用机制的解析及其受体识别和核心信号转导模型的建立，极大地推动了ABA在果实成熟和品质形成中的研究。一般来讲，褪绿和着色是果实成熟过程中普遍存在的现象，这一过程涉及了ABA早期信号和多种激素的协同作用并组成了复杂的网络调控机制。总之，ABA是调控果实成熟的核心机制，其中存在着乙烯依赖（呼吸跃变型）和不依赖（非呼吸跃变型）类型。综述了ABA在植物体内的合成、代谢及作用的分子机制，构建了ABA调控果实成熟的分子网络模型，为果实的品质改善和保鲜奠定理论基础。     

植物乙烯信号转导研究进展

结合最新研究进展,综述了植物乙烯信号转导途径中的各级元件,其中包括受体的组成结构和功能,CTR1 的负调控模式,MAPK 级联是否参与乙烯信号转导,EIN2 向细胞核传递信息的方式,EIN3/EILs、ERF 的作用机制及调控机制等,并对今后有待解决的问题及研究方向进行展望。     

蝴蝶兰AP2/ERF家族基因的克隆及在低温下表达特性分析

用RT-PCR方法从‘大辣椒’蝴蝶兰叶片中克隆得到4个AP2/ERF家族基因，命名为PhAP2/ERF1 ~ PhAP2/ERF4。蛋白结构域和序列比对发现PhAP2/ERF1 ~ PhAP2/ERF4均含有1个AP2结构域， PhAP2/ERF2还含有1个B3结构域。进化树分析表明4个蛋白与兰科AP2/ERF家族成员亲缘关系最近，PhAP2/ERF1属于AP2/ERF家族DREB亚家族中的A1类，PhAP2/ERF2属于RAV亚家族，PhAP2/ERF3属于ERF亚家族的B4类，PhAP2/ERF4属于DREB亚家族中的A2类。用实时荧光定量PCR方法检测低温驯化和低温胁迫条件下PhAP2/ERF1 ~ PhAP2/ERF4在‘大辣椒’和‘富乐夕阳’蝴蝶兰叶片中的表达特性，结果表明：4个基因在‘大辣椒’叶片中的表达趋势一致，表达量在低温胁迫早期达到最高，在胁迫中晚期有所下降；而4个基因在‘富乐夕阳’叶片中的表达趋势有较大差异，PhAP2/ERF1和PhAP2/ERF2的表达在低温处理整个过程中没有被诱导或仅有较小幅度增加，PhAP2/ERF3对低温的响应时间显著晚于‘大辣椒’，PhAP2/ERF4的表达趋势与‘大辣椒’差异较小。蝴蝶兰AP2/ERF在抗冷品种‘大辣椒’和不抗冷品种‘富乐夕阳’叶片中的表达差异暗示AP2/ERF基因家族在蝴蝶兰低温胁迫响应中起重要调控作用。     

枣AP2/ERF转录因子鉴定及其响应枣疯病植原体表达分析

利用生物信息学方法,从植物转录因子数据库和NCBI数据库中分别得到175和164个候选的枣AP2/ERF转录因子序列,使用DNAMAN软件进行序列比对、去除重复序列,采用SMART软件预测蛋白结构域发现,枣基因组中包含有145个AP2/ERF基因,其中ERF、AP2、RAV亚家族分别含有116个、23个、5个,另有1个独立基因。预测枣AP2/ERF转录因子氨基酸数量在111 ~ 692之间,分子量在12 446.87 ~ 76 154.10之间,pI在4.31 ~ 10.11之间。鉴定出的145个AP2/ERF转录因子,105个分别定位到12条染色体上,40个未能定位。在此基础上,利用嫁接病芽方法将枣疯病植原体转至健康枣植株,通过转录组测序和qRT-PCR手段,分析了AP2/ERF转录因子对枣植原体侵染的响应,在植原体侵染枣的6个不同时期,枣AP2/ERF表达数量和表达量均不相同,共有48个差异表达基因,其中ZjAP2*9、ZjERF49和ZjERF91是响应枣疯病植原体最为重要的AP2/ERF转录因子。     

番茄LeEIL1基因表达工程菌的构建及表达分析

 以番茄果实为材料,通过RT-PCR扩增出番茄leEIL1基因,并构建了3种表达载体。表达结果比较分析表明,在以pPIC9k为表达载体,KM71毕赤酵母为宿主细胞的真核表达体系中,LeEIL1蛋白质的表达结果明显优于在以pET30a和pET15b为载体,BL21（DE3）plyss大肠杆菌为宿主细胞的原核表达体系中的表达结果。     

牡丹切花ERF转录因子基因的分离与表达分析

利用已获得的‘洛阳红’牡丹花瓣转录组数据库,筛选得到3个与植物乙烯响应因子ERF蛋白同源性较高的Unigene序列,利用RACE及RT-PCR技术,设计特异性引物对3个ERF基因最大阅读框进行扩增并测序。生物信息学分析表明PsERF1、PsERF2和PsERF3分别含有长为1 158、747和609 bp的开放阅读框,编码383、248和202个氨基酸残基,且均含有1个典型的AP2结构域。进化分析表明3个牡丹ERF转录因子分别属于ERF亚家族的B2组、B1组和B3组。利用实时定量PCR分析了3个ERF基因在牡丹乙烯敏感型品种‘洛阳红’和乙烯不敏感型品种‘雪映桃花’不同花器官（花瓣、雄蕊、雌蕊和萼片）以及不同发育级别切花花瓣中的表达情况。结果表明,PsERF1在2个品种花瓣中的表达量显著高于其他花器官,其表达量在‘洛阳红’切花发育过程中逐渐增加,而在‘雪映桃花’切花发育过程中逐渐降低,推测PsERF1可能对牡丹切花的乙烯响应具有重要的调控作用,PsERF2和PsERF3则可能同时参与了多种信号途径。     

调控黄瓜苦味基因Bi的AP2/ERF家族转录因子

从华北型黄瓜‘9930’中克隆了黄瓜苦味形成的关键基因Bi的启动子序列,通过酵母单杂交技术对黄瓜叶片cDNA文库进行筛选,寻找可以调控Bi表达的转录因子。通过对筛选结果的测序及比对,发现有7种转录因子重复出现,包括2个AP2/ERF家族、3个bZIP家族、1个WRKY家族转录因子和1个E3泛素类COP1蛋白。其中AP2/ERF家族转录因子CsERF（登录号：Csa7M448110）重复出现6次,出现概率高于其他转录因子。利用烟草瞬时表达系统,CsERF对Bi启动子的结合及激活作用得到了进一步验证。初步证明CsERF可以结合到Bi的启动子并激活其转录,推测其很可能就是黄瓜叶片中调控苦味形成的关键转录因子。     

苹果乙烯信号转导相关基因MdEIL1的克隆及功能鉴定

以苹果‘嘎拉’（Malus × domestic‘Royal Gala’）为试材,分离了乙烯信号转导相关的MdEIL1基因（基因序列号：MDP0000423881）。序列分析表明,该基因包含长为1 980 bp完整的开放阅读框,编码658个氨基酸的蛋白。进化树分析表明MdEIL1属于EIN3/EIL转录因子家族蛋白。定量分析显示,MdEIL1基因在苹果的根、茎、叶、花和果实中有不同程度的表达,而且它的表达也受到乙烯、生长素和细胞分裂素的诱导。通过原核表达试验体外诱导MdEIL1蛋白成功,为后续蛋白功能鉴定奠定了基础。MdEIL1基因在拟南芥中异位表达,增强其乙烯响应,在暗处表现为下胚轴变短,并且AtERF1的表达量上升,显示转基因植株对乙烯的敏感性提高。     

茄子调控抗青枯病反应信号基因的筛选和鉴定

以抗青枯病茄子自交系‘E-31’为材料,利用病毒诱导的基因沉默（virus induced gene silencing,VIGS）技术沉默抗病材料中调控抗病相关的信号基因,研究其在茄子抗青枯病反应中的作用。qRT-PCR结果表明,与对照植株相比,VIGS诱导基因沉默植株,目的基因的表达量均下降。MAPK级联途径相关基因MKK2和MAPK6,SA途径中的信号基因PAD4、NPR1、SGT1、TGA和GluA,以及WRRY转录因子基因WRKY70沉默,接种青枯雷尔氏菌（Ralstonia solanacearum）后植株出现不同程度的枯萎,而对照植株无变化。MAPK级联途径相关基因MAPK3和MAPK4,SA途径中的信号基因NDR1,ET途径中的信号基因EIN2和EIL1,JA途径信号基因JAR1沉默后,植株均未出现萎蔫症状。研究结果表明,MKK2、MAPK6、PAD4、NPR1、SGT1、TGA、GluA和WRKY70等基因在茄子调控抗青枯病反应中起正调控作用,而MAPK3、MAPK4、NDR1、EIL1、EIN2和JAR1等基因可能未参与或起负调作用,推断茄子‘E-31’调控青枯病信号途径可能主要依赖于SA途径。