中科院遗传发育所发现植物激素“核受体”作用机理

<正>激素调控植物生长发育和对环境适应性的方方面面。传统认为,植物激素的受体定位于细胞膜上,最近研究表明,茉莉酸、生长素等激素的受体却定位于细胞核中,这类似于动物激素的"核受体"。目前,人们对植物激素"核受体"的生理意义及作用机理尚所知还甚少。茉莉酸来源于不饱和脂肪酸的植物激素,调控植物的免疫反应和适应性生长。对应于病虫侵害或其他逆境刺激,活性茉莉酸被其"核受体"COI1识别而释放核心转录因子MYC2的活性,进而在全基因组范围内激活茉莉酸响     

中科院遗传发育所解析茉莉酸调控植物免疫的转录重编程机理

正茉莉酸是来源于不饱和脂肪酸的植物免疫激素,其生物合成途径和化学结构与高等动物中的免疫激素前列腺素有极高的类似性。在受到机械伤害、咀嚼式昆虫和死体营养型病原菌的侵害时,植物激活茉莉酸信号通路,启动并级联放大茉莉酸介导的转录重编程,从而产生有效的防御反应。但目前对茉莉酸激活植物免疫转录重编程的机理所知甚少。中国科学院遗传与发育生物学研究所李传友研究组长期以番茄为模式     

病原诱导的中间偃麦草ERF转录因子基因的克隆及其表达特性

应用RT-PCR、RACE技术，从病原诱导的中间偃麦草叶片cDNA中，分离出1个编码ERF基因的全长cDNA序列，该基因暂命名为TiERF1a，编码由292个氨基酸组成的蛋白质，具有ERF转录因子典型的结构，即保守的AP2/ERF DNA 结合域、核定位位点和酸性激活区。TiERF1a的氨基酸序列与一个水稻ERF蛋白OsBIERF3具有66%的同源性，与拟南芥AtERF1同源性仅39.7%，为植物ERF转录因子家族B3亚群的一个新成员。表达分析结果表明，纹枯病菌、赤霉病菌侵染可诱导TiERF1a基因的上调表达，与防卫相关的激素乙烯、茉莉酸也可诱导该基因上调表达，且TiERF1a对外源乙烯、茉莉酸的响应时期早于对纹枯病菌、赤霉病菌响应时期，说明TiERF1a可能通过乙烯、茉莉酸信号途径参与寄主调控对纹枯病菌、赤霉病菌的防御反应。     

巴西橡胶树产胶基因HbREF、HbHMGR1与MYCs转录因子互作

天然橡胶主要来自巴西橡胶树,巴西橡胶树是海南省主要的经济作物之一。胶乳在乳管中合成储存,乳管数量影响胶乳产量。乳管分化一直被证明与茉莉酸信号途径相关,本实验室已在前期研究中鉴定了茉莉酸信号途径中的关键转录因子MYCs与G-box顺式作用元件的互作,为了验证HbMYCs是否与含G-box(CACGTG)顺式作用元件的产胶相关基因互作,本研究克隆了两个产胶相关基因HbREF与HbHMGR1的全长启动子序列,并设计了相应的单荧光素酶报告基因实验,经生物信息学分析发现,2个基因的启动子上均含G-box (CACGTG)顺式作用元件,单荧光素酶报告基因实验的结果表明,HbREF和HbHMGR1分别与Hb MYC2、Hb MYC3、Hb MYC4互作,且受HbMYCs转录因子的正向调控,说明茉莉酸信号通路中的转录因子可以调控橡胶产排胶基因的表达,对阐明橡胶树产排胶机理具有重要意义。     

JAs、SAs介导的植物防御反应及在药用植物中的应用

茉莉酸（JA）和水杨酸（SA）介导的信号网络能调节植物防御反应。一般JA信号通路涉及抗虫反应,而SA通路则与抗病有关,JA和SA通路之间的交互作用在防御反应的微调中起重要作用。研究表明JA和SA也能有效调节抗寄生植物的防御反应。本文综述一些防御信号分子,尤其是JA和SA在植物防御中的作用,包括JA、SA介导的途径和JA/SA交互作用在抗病虫害和抗植物寄生中的作用;介绍茉莉酸、水杨酸类物质在药用植物研究中的初步应用。     

杜鹃bHLH转录因子RsMYC2的克隆及在非生物胁迫下的表达分析

杜鹃是杜鹃花科(Ericaceae)杜鹃属(Rhododendron)著名花卉植物,被广泛应用于园林绿化中。杜鹃不仅具有较高的观赏价值,还能食用和药用,具有很高的经济价值。bHLH转录因子家族成员MYC2在植物生长发育、防御反应、逆境响应等过程中发挥重要作用,但该基因在杜鹃中的研究几乎处于空白状态。本研究克隆了杜鹃RsMYC2基因全长编码序列,并对其理化性质及氨基酸序列进行了分析。结果表明,RsMYC2编码氨基酸总量为644个,平均分子量为70.78 kD,理论等电点为5.76,所带阴电残留物数量为81,阳电残留物数量为69。Rs MYC2蛋白含有高度保守的结构域,具有典型的bHLH蛋白家族特征。RsMYC2蛋白和大多数植物中MYC2蛋白一样,属于亲水性蛋白质,不含信号肽,不属于分泌蛋白,定位在细胞核。系统进化分析显示,杜鹃RsMYC2与褐枝猕猴桃ArMYC2同源性最高。本研究也采用实时荧光定量PCR分析了RsMYC2在各种非生物胁迫中的反应,结果显示茉莉酸甲酯、赤霉素和干旱处理抑制RsMYC2基因表达,而高温可显著诱导RsMYC2基因表达,表明杜鹃RsMYC2可响应多种非生物胁迫。本...     

条锈菌诱导的小麦bZIP转录因子基因的克隆及表达分析

采用电子克隆和RT-PCR方法,从条锈菌诱导的小麦品种水源11的cDNA中分离到一个编码bZIP转录因子基因的cDNA序列,暂被命名为TabZIP。TabZIP包含一个完整的1 071 bp的开放阅读框,编码356个氨基酸,具有典型的bZIP保守结构域;与水稻、玉米、拟南芥等植物bZIP蛋白的氨基酸序列相似性较高;TabZIP基因在小麦根中的表达量丰富,而在茎和叶中表达量很小;在小麦与条锈菌非亲和组合中,TabZIP基因高水平表达,而在亲和组合中没有明显的变化;防卫相关激素乙烯、茉莉酸也可诱导该基因的快速上调表达,表明TabZIP可能通过乙烯、茉莉酸信号途径介导小麦对条锈病的防御反应。     

AP2/ERF转录因子对植物非生物胁迫的应答机制研究进展

AP2/ERF (APETALA2/ethylene responsive factor)家族转录因子是植物中的一大类转录因子,最早从拟南芥(Arabidopsis thaliana)中分离出。该家族转录因子一般包含两个AP2/ERF结构域,该结构域大约由60～70个氨基酸组成与DNA结合有关。AP2/ERF家族参与非生物胁迫的反应,比如干旱胁迫、高盐胁迫和低温胁迫等。这些胁迫会激活植物激素ABA、茉莉酸(jasmonate, JA)、乙烯(ethylene, ET)、水杨酸(salicylic acid, SA)等信号途径,同时激活AP2/ERF转录因子家族基因的表达,进而调控其下游功能基因的表达。本研究综述了近年来有关植物AP2/ERF转录因子响应非生物胁迫应答机制的新进展,探讨了该家族转录因子的结构特点、分布,及其对植物发育和次级代谢的影响以及对非生物胁迫的应答。     

中科院版纳植物园揭示WRKY57参与调控植物激素茉莉酸信号转导及抗病性的分子机理

正植物激素茉莉酸是一类重要的脂类生长调节物质,它们在植物适应环境的过程中发挥着极其重要的调控功能,但茉莉酸调控植物各种生理过程的信号转导机理仍有待深入研究。中国科学院西双版纳热带植物园植物环境适应性研究组与植物分子生物学研究组近期联合研究发现,WRKY57转录因子负调控拟南芥对真菌型病原菌灰     

番茄系统创伤信号因子研究进展

当植物受到机械损伤或害虫伤害时,植物体会在受伤部位产生创伤信号分子启动防御基因的系统表达.许多研究表明系统素(或其前体原系统素)在受伤部位激活茉莉酸的合成,使之达到系统反应的水平,应对外来伤害;茉莉酸或其衍生物是重要的系统伤信号分子,它诱导伤防御基因的系统表达.自从系统素和茉莉酸被认为是伤诱导防御基因表达的信号分子后,番茄成为研究植物系统伤信号很好的模式植物.本文介绍了番茄的茉莉酸合成突变体、茉莉酸感知突变体和系统素功能突变体,及它们之间相互作用,并推测了茉莉酸和系统素在系统创伤信号调节中的作用.     

棉花抗枯萎病相关转录因子基因GhERFB101的克隆与表达分析

为了探究ERF转录因子家族与棉花枯萎病抗性之间的关系,也为海岛抗枯萎病品种的选育工作提供新的基因资源,从Solexa高通量测序技术建立的棉花基因表达谱中筛选探针序列,通过电子克隆结合RT-PCR技术从高抗枯萎病的棉花品种中棉所12中克隆到一个新的ERF-B1亚组转录因子基因,命名为Gh ERFB101(Gen Bank:KF850521)。序列分析表明,该基因开放阅读框738 bp,编码245个氨基酸,含有一个保守的AP2/ERF结构域,在进化上与拟南芥At ERF11的亲缘关系最近。实时荧光定量PCR分析显示,枯萎病菌诱导后,Gh ERFB101基因在抗病品种根中的表达量呈现下降趋势;而在感病品种中,该基因呈上调表达,随着病菌处理后时间延长,其表达量呈现先增加后降低的变化趋势,在病菌处理后12 h表达量达到最大,在48 h下降到最低。乙烯和茉莉酸诱导后,该基因表达量均呈现明显的先增加后降低的变化趋势,在乙烯处理后2 h基因的表达量达到最大;茉莉酸则在处理后1 h基因的表达量达到最大;而水杨酸诱导后基因的变化幅度不大;推测该基因可能通过茉莉酸、乙烯信号传导途径参与对枯萎病菌的防御反应。     

中科院动物所研究发现大气二氧化碳浓度改变植物对线虫的诱导抗性

<正>地上与地下生物的互作联系是当代生态学研究的热点,而大气中CO2浓度升高是未来发生的必然趋势。由于茉莉酸介导的系统防御能够贯串植物的地上与地下部分,因此研究植物的茉莉酸诱导抗性途径可以将大气CO2浓度升高和地     

茉莉酸等3种因素刺激番茄LeWRKY1的表达特征分析

为了研究LeWRKY1参与植物抗逆反应的分子机理,采用实时荧光定量PCR技术研究了LeWRKY1在番茄灰霉菌（Botrytis cinerea）侵染、茉莉酸（jasmonic acid,JA）、水杨酸（salicylic acid,SA）刺激时的表达情况。结果表明：外源植物激素JA可诱导LeWRKY1的表达,而SA对其无明显诱导作用;番茄灰霉菌侵染可诱导LeWRKY1表达。LeWRKY1可能通过JA依赖而SA非依赖的信号途径参与番茄对番茄灰霉菌防御反应的应答。     

白花虎眼万年青QtJMT基因的克隆及其植物表达载体的构建

茉莉酸及其甲基化的衍生产物茉莉酸甲酯,后者具有较高生物活性,在植物的生命活动过程中发挥重要作用。茉莉酸甲基转移酶(jasmonic acid carboxyl methyltransferase, JMT)作为甲基转移酶类家族中的重要成员,是将茉莉酸甲基化衍生为茉莉酸甲酯过程中发挥催化作用的关键酶,过表达能够使得植物内源茉莉酸甲酯的生物合成能力增强,内源茉莉酸甲酯的含量提高,进而增强植物抗逆性及提高植物次生代谢物质含量,以及调控植物生长发育。白花虎眼万年青具有抗逆性强、次生代谢物质丰富、以及器官再生方式独特等特点,可能具有较高生物活性的茉莉酸甲基转移酶及其分子机制,但是尚未见到报道。本研究根据白花虎眼万年青叶上珠芽转录组分析数据,设计引物,克隆分离出茉莉酸甲基转移酶基因完整编码区,进而对其进行了三维立体结构、蛋白质保守序列及系统发育等生物信息学分析,将其命名为QtJMT基因,并成功将其连接到泛素启动子(pUB)驱动的植物表达载体上。本研究结果为QtJMT基因的深入分析其功能及在花卉分子育种中的应用提供了一定的依据。     

我国科学家发现茉莉酸调控植物开花时间的分子机制

<正>开花是植物从营养生长向生殖生长转化的重要发育事件。在适宜的条件下开花结实对于繁衍后代至关重要,因而植物在长期的进化过程中形成了复杂而精细的调控机制严格控制开花时间。中国科学院遗传与发育生物学研究所李传友研究组和浙江大学汪俏梅研究组合作,发现免疫激素茉莉酸通过负向调控成花素基因FT的表达延迟植物开花。在这一过程中,AP2类转录     

植物类黄酮次生代谢生物合成相关转录因子及其在基因工程中的应用

转录因子在类黄酮次生代谢生物合成中起着重要的作用,通过与结构基因的结合,转录因子可激活次生代谢合成途径中多个基因协同表达,从而有效启动次生代谢途径。转录因子可以激活不同植物中相似黄酮类次生代谢合成基因的表达,将从特定植物中分离出来的转录因子基因在不同植物中进行遗传转化,可以有效提高转基因植物中黄酮类物质的含量。因此,转录因子的应用是类黄酮次生代谢基因工程中的一个新方向,已显示出广泛的应用前景。本文主要介绍了类黄酮次生代谢途径相关的MYB和MYC两大类转录因子,以及利用这两类转录因子在类黄酮生物合成遗传改良中的研究进展。     

甘蔗丙二烯氧化物合成酶ScAOS的克隆与表达分析

茉莉酸类物质(JAs)作为植物体内的内源生长调节物质,其包括了茉莉酸、茉莉酸甲酯、茉莉酸异亮氨酸及其相关衍生物质,对植物生长发育及抗性防御机制发挥着重要作用。丙二烯氧化物合成酶(allene oxide synthase, AOS)是植物体内茉莉酸生物合成途径的关键酶,影响着茉莉酸类物质的生物合成,进而调节植物的形态建成和防御反应。本研究基于甘蔗转录组数据库,成功克隆到甘蔗丙二烯氧化物合成酶ScAOS的ORF全长序列,利用生物信息学方法了解该基因基本理化性质,并通过qRT-PCR实验分析不同组织和不同胁迫下ScAOS的表达水平差异。生物信息学结果表明,ScAOS基因开放阅读框为1 450 bp,编码482个氨基酸,等电点为6.30,不稳定系数为28.4,平均疏水性值为-0.12,预测ScAOS基因编码的蛋白为稳定酸性亲水蛋白。二级结构三级结构预测其元件结构主要为α-螺旋结构和无规则卷曲,该基因含有P450超家族的PLN02648的结构域,属于细胞色素P450基因家族中的CYP74A蛋白家族成员。系统进化树结果显示,ScAOS与高粱处在同一分支上,一致性高达90.4%。qRT-PCR结果显示,ScAOS在甘蔗根茎叶中均有表达,其中在茎中的表达量最高,在叶中的表达量最低。不同胁迫处理的表达差异结果显示,ScAOS均能响应盐害、干旱、植物激素、病虫害等环境胁迫。其中在NaCl、PEG、MeJA、病原菌和黏虫取食胁迫下表达水平均表现持续上升趋势,而在ABA处理下则表现下调趋势。本研究成功克隆到甘蔗ScAOS基因,并通过表达分析发现ScAOS在植物抗性防御方面作用显著。     

AFP2基因调控拟南芥茉莉酸合成与开花时间的分析

拟南芥AFPs (ABI five interaction proteins)是一类与植物激素脱落酸(ABA)信号途径中转录因子ABI5互作的蛋白,以前报道它们可以通过促进ABI5的降解来调控种子萌发,但是AFPs的新功能鲜有报道。我们发现过表达AFPs家族成员之一AFP2可以促进拟南芥小苗茉莉酸(JA)的合成并延迟开花,反之,拟南芥突变体afp2表现为较低的茉莉酸积累与较早的开花时间。突变茉莉酸合成酶LOX2或受体COI1都可以部分缓解AFP2-ox的晚花表型,同时过表达AFP2增强了AFP2类转录因子TOE1结合到成花素FT启动子区域的能力,并抑制FT的转录导致晚花。以上结果揭示了AFP2参与ABA与JA信号调控开花时间的新功能。     

茉莉酸甲酯诱导西瓜ClTPS1基因的表达特性及其生物学信息分析

TPS基因在海藻糖的积累过程中具有决定性作用,目前对TPS亚家族Ⅰ型基因研究比较多,而对TPS亚家族Ⅱ型基因研究较少。我们选取了西瓜Ⅱ型TPS亚家族基因中的一个TPS基因,命名为Cl TPS1,对该基因进行了生物信息学分析。并进一步以二倍体西瓜细胞为材料,利用q RT-PCR技术对Cl TPS1基因在茉莉酸甲酯诱导下的表达特性进行了研究。结果表明Cl TPS1基因的转录起始位点位于起始密码子上游1 332 bp处,启动子区域包含多个激素响应元件和逆境胁迫响应元件等;该基因编码的蛋白含有831个氨基酸,分子量为94 104.2 Da,理论等电点为5.57。该基因与拟南芥TPS7基因同源性最高。而蛋白结构分析进一步暗示了该基因可能兼备TPS活性和TPP活性。在茉莉酸甲酯施加了4 h后Cl TPS1基因的表达量达到最高,整体变化呈现出先上升后下降的趋势。以上结果表明Cl TPS1基因能迅速响应逆境胁迫,并通过促进海藻糖生物合成抵御逆境。本研究不仅为利用茉莉酸甲酯提高西瓜抗逆性提供了理论支持,而且为以后深入研究植物中Ⅱ型TPS亚家族基因奠定基础。     

中科院发现植物激素茉莉酸正调控拟南芥抗冻害反应

<正>中科院西双版纳热带植物园余迪求研究员领导的植物分子生物学组研究发现,植物激素茉莉酸正调控拟南芥(Arabidopsis thaliana)抗冻害反应(Freezing response)。外源施加茉莉酸显著提高植物的组成型及冷驯化诱导的抗冻能力。相反,阻断植物内源茉莉酸的合成及信号转导,则导致植物对冻害敏感,表现为存活率低及电导率高。与茉莉酸正调控植物抗冻能力相一致的是,低温处理诱导内源茉莉酸合成相关酶的表达,从而提高内源茉莉酸的含量。进一步分析表明,