WRKY转录因子表达谱的研究进展

环境胁迫对植物的生长发育造成重大影响,因此,提高植物的抗逆性是农业面临的重要问题。自然界中存在多种抗逆基因,如抗盐基因、抗旱基因、抗寒基因等。利用植物基因工程和分子生物学技术提高植物对逆境的适应性及其抗逆分子机制的研究已成为当今热点。WRKY转录因子是一类参与多种胁迫反应的诱导型转录因子,本文综述了WRKY转录因子家族的结构特点、WRKY转录因子在非生物胁迫（高温、低温、干旱、盐）、外源物质（激素及O3）处理及生物胁迫下的表达模式。各种胁迫下的表达谱均呈现不同特点,这些差异表达可能与它们所行使的不同生物学功能有关。     

水稻WRKY基因家族功能研究进展

WRKY蛋白是一类重要的转录因子家族,因含有高度保守的WRKY结构域而得名,主要存在于植物中。WRKY域长约60氨基酸,其靠近N-端有WRKYGQ(K/E)K基序,后面跟有1个C2H2或C2HC锌指型结构。依据WRKY结构域基本结构特征的差异,水稻WRKY家族可以分成3大类,它们通过调控生长调节物质介导的信号途径,广泛地参与调节水稻生长发育和生物与非生物胁迫应答。     

干旱、高盐及低温胁迫下植物生理及转录因子的应答调控

干旱、高盐及低温等非生物胁迫是限制植物生长发育的主要环境因子。这些环境胁迫因子通常导致植物体内生理代谢改变,并参与非生物胁迫调控转录因子的差异表达。植物抵御上述非生物逆境的能力与转录因子调控逆境相关功能基因的表达密不可分。近年来,发掘植物非生物胁迫相关转录因子的功能及揭示转录因子介导植物非生物胁迫响应的调控机制,已成为植物营养分子生物学关注的热点之一。因此,了解植物非生物胁迫下的生理应答及转录因子参与的调控机制,对建立植物适应性改良途径具有重要科学意义。本文从干旱、高盐和低温三方面阐述了非生物胁迫下植物生理生化的适应性变化,概述了MYB、bZIP、AP2/EREBP、WRKY和NAC五类与植物抗逆相关的转录因子的结构与功能特征,着重论述了转录因子介导植物抵御非生物胁迫的分子调控机制。植物遭遇非生物胁迫时,通常表现为生长速率、叶面积和叶片数量下降,蒸腾及光合速率降低。同时,植物体内活性氧逐渐累积,使细胞膜脂过氧化程度加剧,造成细胞损伤。为适应不利环境,在生理上植物表现为体内抗氧化酶活性增强,渗透调节物数量增多;在分子水平上,植物对非生物胁迫适应性的增强,通常与转录因子识别抗逆基因启动子特异性元件及调控逆境防御基因的转录有关。本文对于深入阐明干旱、高盐及低温胁迫下植物生理生化应答与转录因子的分子调控机制提供了全新的科学启示。     

WRKY转录因子调控植物养分吸收利用及重金属解毒的研究进展

WRKY蛋白是植物特有的一类重要转录调控因子，它们通过与下游基因启动子上的W-box元件特异性结合诱导或抑制相关基因的表达，从而调控植物生长发育以及植物对生物和非生物胁迫的响应。植物WRKY基因组数目多，在拟南芥、大豆和水稻基因组中已经分别鉴定出74、182和109个，在植物对干旱、盐害、高温、养分匮乏和病原体感染等各种生物、非生物胁迫的响应过程中起关键作用。例如AtWRKY45和AtWRKY75参与调控拟南芥应答低磷养分胁迫，GmWRKY142正向调控拟南芥对镉胁迫的耐受性。在植物面对逆境胁迫时，WRKY蛋白通过与养分相关基因启动子的W-box元件特异性结合，进而实现自我调节或交叉调节，激活或抑制下游基因的转录以应对各种逆境胁迫。众多WRKY下游靶基因也已被鉴定出来，例如PHT家族成员与磷营养相关；3个拟南芥WRKY基因和6个大豆WRKY基因参与调控植物对氮素的吸收利用；6个拟南芥WRKY基因、10个大豆WRKY基因和5个水稻WRKY基因调节植物应对低磷胁迫；2个拟南芥WRKY基因和6个大豆WRKY基因影响植物对钾的吸收利用；3个大豆WRKY基因参与调控植物对硫营养的吸收利用；1个拟...     

植物Myb转录因子的研究进展

通过转录因子在转录水平上调控目的基因表达是植物对其生长发育及生理代谢调控的一种重要方式。Myb（v-myb avian myeloblastosis viral oncogene homolog）转录因子是最大的植物转录因子家族成员之一,参与了细胞分化、细胞周期的调节,激素和环境因子应答,并对植物次生代谢以及叶片等器官形态建成具有重要的调节作用。最近的研究表明,Myb类转录因子参与了植物花色素形成过程的调控,对果皮、果肉,甚至叶片的着色都起到了重要作用。本文对Myb类转录因子的发现及其结构特征进行了详细综述,重点介绍了Myb转录因子在植物花色素苷合成代谢调节研究中的新发现,以期为Myb转录因子的研究和利用提供参考。     

非生物胁迫下植物水通道蛋白的应答与调控

【目的】水分不仅是细胞中各类生命物质合成的必需底物,而且也参与植物体内的养分代谢和渗透平衡的调节。植物中水分的跨膜转运主要是由水通道蛋白(AQPs)所介导的,因此,无论是在植物整体水平还是细胞水平上,水分的吸收以及跨细胞膜系统的转运对于植物的生长发育都是至关重要的。近年来,水通道蛋白作为调节水分的吸收与转运的关键,已成为植物营养与分子生物学特别关注和研究的热点之一。本文从水通道蛋白的种类结构,底物特异性,基因表达特征和调控机制四个方面对水通道蛋白转运水分的机理和转运水分过程中对胁迫的响应机制进行了详细阐述;从水通道蛋白的水分运输和渗透调节功能及其养分运输功能两方面说明了水通道蛋白在植物生长过程中的生理作用;阐述了光照、干旱和低温与水通道蛋白功能之间的关系,明确了水通道蛋白通过表达量的增加或者降低来响应相应环境条件的变化。【主要机理】水通道蛋白通过保持一定结构及对底物运输的特异性来实现对水分的高效运输,通过调整基因的表达量和翻译后修饰等过程实现对水分的高效转运;同时,水通道蛋白可以通过水分的运输实现植物渗透平衡的调节,对部分小分子养分的吸收等功能更是实现了对植物生理和养分吸收的调节;另外,水通道蛋白不仅可以提高植物的抗旱、抗盐能力,对低温胁迫也有一定的响应,还可以与多类逆境胁迫蛋白发生相互作用,共同调节植物的水分和渗透平衡,提高植物应对逆境胁迫的能力,表明植物水通道蛋白对非生物胁迫下的应答机制有待于进一步探索,为植物水通道蛋白的应用研究提供科学的理论支持与材料支撑。     

植物抗逆反应中的转录因子网络研究进展

植物生长发育过程中会经历各种生物及非生物胁迫,转录因子所介导的基因表达调控网络在植物抵御各种胁迫反应中起着重要的作用.目前已鉴定的与植物抗胁迫有关的转录因子及家族主要有碱性域亮氨酸拉链(basic-domain leucine-zipper,bZIP)、禽成髓细胞瘤病毒致癌基因同源物类(v-myb avian myeloblastosis viral oncogene homolog,MYB)、乙烯应答元件组合蛋白/因子(APELATA2/ethylene-responsive element binding proteins/factors,AP2/EREBP)、WRKY和NAC等.这些转录因子与特定的顺式作用元件结合组成调控网络,特异地调控植物胁迫反应中各种相关抗性功能基因的表达,提高植物对环境胁迫的适应能力.     

森林草莓全基因组WRKY转录因子基因的鉴定与分析

WRKY转录因子是一类重要的调控分子,在高等植物中以基因家族的形式存在。本研究以森林草莓基因组数据为材料,利用生物信息学手段对WRKY转录因子进行全基因组鉴定与分析。结果表明,森林草莓至少有56个WRKY转录因子,蛋白序列长度为58～1982个氨基酸;基因组DNA全长1092～14227bp,具1～20个内含子。染色体定位结果表明,7条染色体上均有WRKY转录因子基因的分布,6号染色体上最多(17),1号染色体分布最少(1)。森林草莓WRKY转录因子可分为3大类,Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类的数量分别为10、34和12,它们处于进化树的不同分支。除保守的WRKYGQK和常见变异序列WRKYGKK外,新发现WKKYGQK、WRKSYFR等WRKY结构域类型。     

茶树CsDREB-A2转录因子基因的克隆与非生物胁迫响应分析

干旱应答元件结合蛋白(DREB)类转录因子在植物逆境信号转导途径中具有重要的调控作用。为了解AP2/ERF转录因子在茶树逆境胁迫的分子调控机理,本研究从茶树龙井43叶片的cDNA中克隆得到一个编码CsDREB-A2转录因子的基因;对CsDREB-A2基因及其编码蛋白序列特征进行分析,并利用实时荧光定量PCR法检测该基因在茶树不同非生物胁迫处理下的表达水平。结果表明,CsDREB-A2基因开放阅读框为1 056 bp,编码351个氨基酸,其编码氨基酸序列具有AP2保守结构域,包含典型的YRG元件和WLG基序。AP2结构域第14、第19位氨基酸分别为缬氨酸和谷氨酸。拟南芥AP2/ERF家族转录因子的进化分析表明,该转录因子属于DREB亚族的A2组。CsDREB-A2相对分子质量为39 080 Da,理论等电点为5.32,属于亲水性蛋白,主要由α-螺旋和随机卷曲组成,无序化特征明显且存在一个LM无序区域;可能定位于细胞核,不存在信号肽和跨膜结构,属于非分泌蛋白。CsDREB-A2基因在高温(38℃)和干旱(200 g·L^-1 PEG)胁迫下均能快速诱导表达,并显著高于对...     

番茄2个ERF-B1亚族转录因子基因的克隆及其对生物和非生物胁迫响应

为进一步研究番茄ERF转录因子调控植物抗逆的分子机理,本研究以番茄浙杂-301为试验材料,分别克隆获得2个乙烯反应元件结合蛋白基因SlERF83和SlERF109,并对其进行序列及表达分析。结果表明,番茄SlERF83和SlERF109基因分别含有678 bp和669 bp的开放阅读框,编码225和222个氨基酸,各含有1个保守的AP2结构域,属于亲水性蛋白。进化分析表明,这2个ERF转录因子均属于AP2/ERF家族中ERF亚族的B1组。SlERF83和SlERF109三级结构都含有1个α-螺旋和3个β-折叠。酵母单杂交及β-半乳糖苷酶活性测定结果证明SlERF83转录因子可以与GCC-box结合。番茄2个ERF蛋白启动子含有多种逆境相关的顺式作用元件。采用荧光定量PCR检测SlERF83和SlERF109在非生物和生物胁迫下的表达,结果表明,高盐和干旱胁迫下,SlERF83和SlERF109基因的表达均被抑制;水杨酸处理能够诱导SlERF83和SlERF109基因的表达;茉莉酸甲酯处理下SlERF83表达水平提高,SlERF109表达量降低;番茄黄化曲叶病毒侵染下,SlERF83和SlERF109基因的表达均被抑制。SlERF83和SlERF109转录因子可能参与了番茄对生物及非生物胁迫的响应过程。本研究结果为进一步深入开展ERF转录因子调控番茄抗逆分子机制研究提供了一定的理论依据。     

可变剪切在植物发育和非生物胁迫响应中的作用

可变剪切(AS)主要在转录后水平对植物发育和逆境胁迫响应进行调控,极大地增加了转录组和蛋白质组的复杂性,是植物调控其基因互作网络的分子机制之一。本文简要综述了目前关于AS的分子机理和作用模式,及其在植物发育和非生物胁迫响应中的作用,并结合当前研究现状,对未来AS的研究方向提出建议,为植物生长发育进程调节和优良抗逆性品种的选育提供了一定的理论参考。     

植物转录因子功能分析方法

植物转录因子在植物的生长发育及其对外界环境的反应中起着重要的作用。通过各种途径已经分离出大量经序列分析推断为转录因子的基因，但由于方法的局限性，其功能特征还研究得很不够。综述概述了当前常用的研究植物转录因子功能的分子生物学方法，同时介绍了一些研究植物转录因子功能的新方法，如双链RNA和基于糖皮质激素受体的基因诱导表达。     

转录因子在植物进化和抗逆中的作用

植物基因的表达调控是一个复杂且精准的网络系统,一般包括转录水平和翻译水平二个层次。转录水平的调控发生在基因表达的初期,是许多基因表达调控的主要方式。在此调控过程中,被称为转录因子的蛋白质特异结合到靶基因的顺式作用元件上,控制着一系列相关基因的表达,在植物生长发育、物种起源和逆境胁迫应答过程中起着非常重要的作用,是生物遗传多样性的重要遗传基础。由于转录因子的重要作用,人们对其作用机理的理解也日渐深入。根据近期的研究进展,本文就转录因子在植物驯化、生物和非生物逆境胁迫方面的工作进行概括梳理,希望读者对此领域有一个比较深入和系统的认识,同时也能为挖掘具有关键功能的转录因子,提高重要农作物的遗传改良效率提供借鉴。     

激素在植物冷胁迫应答中的角色

寒冷是限制植物生长发育的非生物胁迫因子之一。冷胁迫应答过程中,植物内源激素在生理水平和基因表达调控中起重要作用。本文综述了水杨酸、脱落酸、乙烯、茉莉酸、赤霉素和细胞分裂素等激素在植物抵御冷胁迫过程中的作用机制,并对这些激素在植物冷胁迫应答研究中存在的问题进行了讨论,以期为今后通过激素调节提高植物的抗寒性研究提供参考。     

白菜WRKY转录因子cDNA全长的克隆及分析

参照拟南芥WRKY转录因子基因保守序列设计引物，利用RT-PCR及RACE技术克隆了白菜WRKY转录因子基因cDNA全长，命名为BcWRKY1 (GenBank登录号为AY836002)。序列分析发现，白菜BcWRKY1基因核苷酸序列长980bp，推导的氨基酸序列编码285个氨基酸残基，与拟南芥AtWRKY18 氨基酸序列的同源性为74%，与拟南芥AtWRKY60同源性为59%；与其它植物WRKY基因的同源性则较低。Southern杂交显示该基因在白菜基因组中为单拷贝。半定量RT-PCR分析表明，用2mmol/L的水杨酸处理后2h~8h，以及用霜霉病菌接种后6h~12h，白菜BcWRKY1基因的表达量最高。     

蜡梅nsLTPs基因家族3个成员的分子特征及非生物胁迫应答分析

为了探索脂转移蛋白在蜡梅开花抗寒性形成方面的可能功能,在构建蜡梅花cDNA文库及 EST分析的基础上,通过对文库cDNA克隆全长测序 ,得到了3个蜡梅非特异性脂转移蛋白的基因,分别命名为CpLTPI.1,CpLTPI.2,CpLTPI.3。它们的cDNA全长分别为611 bp,1016 bp和656bp ,ORF大小基本一致,分别为360bp,360bp和351bp,但 5′端和3′端的非翻译区的长度不等,存在的调控基序有所不同。3个基因的编码蛋白均具有植物非特异性脂转移蛋白的典型结构,即4对二硫键,4个ɑ-螺旋,有一个可结合和容纳脂肪酸分子的类似口袋状的疏水结构,分子量约为9 kD,为nsLTPI类。实时荧光定量PCR技术分析比较蜡梅叶片中 3个基因对非生物胁迫的应答情况,结果表明3个nsLTP基因在蜡梅幼苗中的表达受干旱、ABA、低温和NaCl处理的影响程度不同,表明这些基因可能在蜡梅幼苗的水分平衡、耐受低温、离子代谢等过程中发挥着不同的作用。     

植物应答缺铁胁迫的分子生理机制及其调控

铁是植物生长发育中所必需的微量营养元素。虽然土壤中铁的丰度很高,但其生物有效性非常低,特别是在碱性石灰性土壤上,高pH和高重碳酸盐含量严重降低了土壤中铁的有效性。因此如何有效地提高植物对铁的利用效率及增强植物对缺铁胁迫的响应已成为目前该领域的研究热点。本文重点阐述了植物两种不同的铁吸收机制,以及对缺铁胁迫的应答反应;对目前所发现的植物中调控缺铁胁迫的相关基因进行了全面的综述,包括新发现的吞噬机理中所涉及的NRAMP基因;同时也介绍了感应铁缺乏的众多相关信号,包括植物激素、气体信号分子及microRNAs等;此外,还提出利用铁吸收相关基因的转导、控制铁吸收相关因子以及各种农艺措施的实施来提高植物铁的生物有效性从而有效缓解缺铁胁迫。最后对未来有关植物吞噬机制、铁缺乏感应信号及改善植物铁营养新途径等研究方向作了初步展望。     

DREB转录因子研究进展

摘要:生物和非生物胁迫,严重影响植物的生长发育,是阻碍农、林业进一步发展的主要因素。逆境胁迫信号通过多个转录因子调控与逆境相关的基因的表达,其中DREB转录因子是最为重要的转录因子之一。本文综述了近年DREB转录因子研究进展。DREB转录因子的研究进展为理解植物抗逆的分子机制及利用DREB转录因子提高植物的抗逆性提供了理论基础和技术途径。     

白菜WRKY转录因子CDNA片段的克隆

WRKY转录因子是一类含有WRKY氨基酸的锌指蛋白，到目前为止，仅在植物中被发现(Yu et al．，2001)。WRKY蛋白含有1个或2个十分保守的WRKY区域，但在保守区域外基因间的同源性较低(Chen and Chen，2002)。本研究参照拟南芥WRKY转录因子保守序列设计简并引物，通过RT-PCR方法获得白菜WRKY转录因子cDNA序列，为克隆该转录因子全长cDNA提供基本资料。