bHLH转录因子研究进展及其在植物抗逆中的应用

bHLH(basic helix-loop-helix)转录因子是一类重要的转录因子,bHLH转录因子在真核生物的生长发育、调控及应对逆境胁迫中起到了重要作用.综述了bHLH转录因子家族在植物抗逆反应中功能研究的最新进展,为进一步研究bHLH转录因子家族基因在植物逆境胁迫应答中的作用提供理论参考.     

bHLH转录因子在植物抗非生物胁迫基因工程中的应用进展

植物在生长发育过程中,经常会遭遇干旱、高盐和低温等非生物胁迫的伤害,从而影响其生长发育和地理分布,对于作物而言会降低产量和品质,危害农业生产发展,因此植物抗逆育种研究已经成为保障农业生产的一个重要内容。利用基因工程技术提高植物的抗逆性是一条优于传统育种途径的快捷有效的途径。bHLH转录因子家族是植物中最大的转录因子家族之一,在植物生长发育及抵御多种非生物胁迫反应(干旱、高盐、低温、缺铁等)中具有重要的调控作用。有研究者发现,很多bHLH转录因子可以提高植物的抗逆性。本文全面系统阐述了植物bHLH转录因子的基本结构特征及其在植物抗旱、耐盐、耐冷、耐缺铁基因工程中的应用进展,以期为bHLH转录因子的利用及植物抗旱遗传改良和育种提供参考。     

核桃JrbHLH转录因子家族鉴定与响应冷胁迫基因表达分析

为了探究核桃bHLH转录因子家族在响应冷胁迫过程中的作用，本研究通过转录组数据结合隐马尔可夫模型筛选技术在核桃全基因组挖掘出bHLH转录因子家族成员并进行结构分析，进一步对该家族成员响应冷胁迫的差异表达基因进行冷胁迫不同时间与不同组织中的表转录水平分析。结果表明，核桃bHLH转录因子家族包含72个基因，编码72条蛋白，开放阅读框为393～1 839 bp，编码的蛋白长度为130～612个氨基酸，等电点为4.61～9.51，均为亲水性蛋白；各成员均含有典型的碱性区域和螺旋-环-螺旋结构域；与拟南芥同家族聚类分析发现，核桃bHLH家族成员可分布到15个亚群，且同源性较高。结合转录组数据筛选到16个响应冷胁迫的差异表达基因，在冷胁迫不同时间后出现不同程度响应，并且在不同组织中存在特异性表达。本研究将为核桃bHLH转录因子家族在响应冷胁迫过程中的作用研究奠定基础。     

植物MYC转录因子的克隆与功能研究进展

MYC转录因子属于植物bHLH类转录因子家族,为该家族中研究较多的转录因子.综述了不同植物分离克隆的MYC转录因子的结构与特性,分析了其在植物的生长发育、抗逆反应、次生代谢产物合成、激素信号途径中起着重要的作用,为MYC转录因子在不同植物基因工程和代谢工程中改造应用,提高非生物胁迫耐受性以及药用活性成分的产量等研究提供参考.     

植物TCP转录因子的研究进展

TCPs是一类植物所特有的并普遍存在于植物中的转录因子家族。大多数TCP蛋白具有保守的非典型螺旋-环-螺旋的结构域,研究表明,TCP转录因子与真核转录因子的bHLH类似,且该家族基因在植物体内发挥着重要作用,如植物生长发育、激素反应和逆境胁迫等。因而,TCP转录因子被越来越多的科研工作者所关注。迄今为止,科研工作者对TCP转录因子家族成员的生物学功能研究已经取得了重大进步。总结了TCP转录因子的研究进展,为植物的遗传改良、次生代谢产物合成和生物学功能提供了参考。     

基于转录组分析筛选牛心朴子响应低温胁迫的转录因子家族

[目的]从转录水平分析牛心朴子在低温胁迫下的差异表达基因,筛选响应低温胁迫的转录因子家族,鉴定出牛心朴子低温胁迫响应的关键调控基因,为全面解析逆境胁迫响应分子调控网络及有效挖掘关键调控基因提供理论参考.[方法]通过高通量测序技术对低温胁迫(CT组)和常温处理(对照,CK组)的牛心朴子cDNA文库进行转录组测序分析,对差异表达基因进行功能注释和富集,鉴定出响应低温胁迫的转录因子家族,并选取4个差异表达的转录因子基因进行实时荧光定量PCR检测,以验证转录组测序结果的可信度.[结果]从CK组和CT组共获得30.50 Gb的原始数据,Cycle Q20平均值在96%以上,经数据过滤及去冗余后,拼接组装获得100006条Unigenes,但其功能注释率较低,有47082条至少在一个数据库中被功能注释,占Unigenes总数的47.07%;而在NR、NT、KO、SwissProt、PFAM、GO和KOG数据库中均被注释的Unigene有7070条,仅占Unigenes总数的7.06%.GO功能富集分析筛选到5545个差异表达基因,其中,上调表达基因2039个,下调表达基因3506个,分别富集到生物过程、细胞组分和分子功能三大类别中.从牛心朴子Unigene中共鉴定到83个转录因子家族的1826个转录因子,其中,以MYB转录因子家族成员数目最多,为136个(占7.45%).从差异表达基因中筛选到与低温胁迫有关的66个转录因子家族的550个转录因子,其中MYB、C3H、bHLH、AP2-EREBP、C2H2、NAC、bZIP、CCAAT和WRKY等转录因子家族均有大量转录因子能被低温胁迫诱导表达.基于实时荧光定量PCR的牛心朴子低温胁迫下转录因子基因表达水平检测结果与转录组测序分析结果基本一致.[结论]MYB、C3H、bHLH、AP2-EREBP、C2H2、NAC、bZIP、CCAAT和WRKY等转录因子家族成员在牛心朴子响应低温胁迫时发挥主导作用,同时各家族转录因子间存在共表达性或协同作用,通过复杂的转录调控网络发挥重要调节作用,进而提高牛心朴子对低温胁迫的耐受性.     

植物WRKY转录因子在非生物胁迫下的研究进展

WRKY转录因子家族是高等植物十大转录因子家族之一,在植物逆境胁迫响应中发挥了重要作用。综述了植物中WRKY转录因子在非生物胁迫下的功能,主要包括温度胁迫(高温胁迫和低温胁迫)、水分胁迫(干旱胁迫)和盐胁迫等胁迫下的研究进展。     

植物WRKY转录因子在非生物胁迫下的研究进展

WRKY转录因子家族是高等植物十大转录因子家族之一,在植物逆境胁迫响应中发挥了重要作用。综述了植物中WRKY转录因子在非生物胁迫下的功能,主要包括温度胁迫(高温胁迫和低温胁迫)、水分胁迫(干旱胁迫)和盐胁迫等胁迫下的研究进展。     

水稻 OsbHLH109 基因的表达分析

【目的】bHLH 转录因子家族是真核生物中重要的转录因子家族,在植物生长发育、次生代谢和逆境应答中发挥重要作用。分析水稻（Oryza sativa L.）bHLH 转录因子基因 OsbHLH109（LOC_Os01g67480）对逆境胁迫和激素的响应模式,为进一步研究 OsbHLH109 在逆境胁迫和激素响应过程中的功能提供理论依据。【方法】对 OsbHLH109 进行生物信息学分析,同时利用定量 PCR（qRT-PCR）技术分析 OsbHLH109 在水稻品种中花 11 不同组织、不同激素和非生物胁迫处理下的表达模式。【结果】OsbHLH109 编码区全长为 1 164 bp,包含 6 个外显子,编码 388 个氨基酸,是一个含有 HLH 保守结构域的 bHLH 转录因子。系统进化分析显示,OsbHLH109 与玉米等单子叶植物中的同源蛋白亲缘关系较近,与双子叶植物中的同源蛋白亲缘关系相对较远。顺式作用元件分析表明,OsbHLH109 的启动子区含有 24 个植物激素响应元件和 25 个环境胁迫响应元件。qRT-PCR 分析表明,OsbHLH109 在水稻根、茎、叶和幼穗等组织中均有表达,但在叶片中的表达量最高;激素和非生物胁迫处理结果表明,叶片中 OsbHLH109 对细胞分裂素（6-Benzylaminopurine, 6-BA）、生长素（Indole acetic acid, IAA）、赤霉素（Gibberellic acid, GA3）、脱落酸（Abscisic acid, ABA）等激素处理的响应表达均达到显著差异水平;且叶片中 OsbHLH109 在低温、干旱、高温、盐胁迫等逆境处理的响应表达均达到显著差异水平,表明 OsbHLH109 的表达受 6-BA、IAA、GA3、ABA、高温、低温、PEG6000 和 NaCl 的诱导,推测其在水稻非生物胁迫响应过程中具有重要作用。【结论】水稻 OsbHLH109 为 bHLH 转录因子家族成员,主要在叶片中高表达,OsbHLH109 基因的表达受高温、低温、盐害等外界因素调控,同时响应 6-BA、IAA、GA3、ABA 等激素信号,推测其可能通过 ABA 等激素信号转导途径参与水稻的非生物胁迫响应。     

基于转录组的洋葱bHLH转录因子家族鉴定与生物信息学分析

bHLH转录因子家族是真核生物中重要的转录因子家族，在植物生长发育、次生代谢和逆境应答中发挥重要作用。本研究利用转录组数据对洋葱基因家族成员进行筛选和鉴定，并对家族成员进行理化性质、保守基序、亚细胞定位、系统发育和蛋白互作生物信息学分析，同时对bHLH基因家族在洋葱幼苗中的表达情况进行分析。结果表明，从洋葱转录组共鉴定到36个bHLH基因，预测编码蛋白质含有的氨基酸数量为127～610个，且均为亲水性蛋白，系统发育分析表明，洋葱bHLH基因家族分为12个亚族，同一亚族的大多数基因具有相似的保守基序，大多数bHLH基因在洋葱幼苗中表达，不同基因的表达量水平差异较大。本研究结果为进一步研究洋葱bHLH转录因子家族的生物学功能奠定了基础。