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。     

3个玉米WRKY转录因子在非生物胁迫下的表达分析

为进一步研究WRKY转录因子在玉米生长发育及逆境胁迫过程中的作用,通过生物信息方法,从玉米基因组中得到3个同源性较高的WRKY家族基因:ZmWRKY1-like、ZmWRKY4-like、ZmWRKY21-like。同时,采用荧光定量PCR技术分析这3个基因在玉米不同组织及不同逆境胁迫下的表达模式。结果表明,3个基因在玉米的不同器官中都有表达,但具有组织表达特异性。200mol/L NaCl胁迫处理后,ZmWRKY21-like基因呈上调表达;200g/L PEG6000胁迫处理后,ZmWRKY1-like基因出现下调表达;4℃低温胁迫下,3个基因的表达都没有出现显著变化。上述结果表明,ZmWRKY1-like和ZmWRKY21-like基因可能分别参与玉米植株对干旱和盐胁迫的响应。     

拟南芥WRKY基因家族应答非生物胁迫基因的鉴定

WRKY转录因子家族是植物特有的一类转录因子家族,在植物生长发育和应答各种胁迫反应过程中起重要作用。为筛选和鉴定植物抗逆关键基因,以拟南芥(Arabidopsis thaliana)WRKY家族基因为研究对象,从数据库中搜索到72个拟南芥WRKY基因,通过生物信息学分析,根据其结构特点,可将其分为3大类:Group I、Group II和Group III。其中,Group II又可分为5个亚类:IIa、IIb、IIc、IId和IIe。用实时定量RT-PCR筛选出30个应答盐胁迫的基因,其中上调表达的23个,下调表达的7个。     

拟南芥ERF转录因子基因应答非生物胁迫表达模式

以122条拟南芥(Arabidopsis thaliana)ERF转录因子家族基因为研究对象,用RT-q PCR检测其应答盐胁迫情况,分析15个盐胁迫敏感基因在盐、干旱和ABA胁迫条件下的表达模式。在盐胁迫条件下,有36个基因上调表达,42个基因下调表达,44个基因无明显变化。其中,15个盐胁迫敏感基因在不同胁迫条件下表现出不同的表达模式。在盐胁迫条件下,15个ERF基因的表达水平随胁迫时间的延长均表现出明显升高,在36和72 h两个时间点达到极显著水平。在ABA胁迫条件下,15个ERF基因中大多数表达水平提高。在干旱胁迫下,15个ERF基因表达水平均随胁迫时间延长有所提高,在48 h达到最高。AT1G06160、AT1G21910、AT2G35700、AT4G17490、AT4G39780和AT5G61890等6个基因在非生物胁迫条件下表达模式相似,表明其可能参与相似的基因调控途径。其他9个ERF基因在非生物胁迫下表现出不同的表达模式,表明其可能参与不同基因调控途径。     

WRKY转录因子在植物非生物胁迫抗逆育种中的应用

干旱、高盐和低温等非生物逆境是影响农作物产量的重要因素。WRKY转录因子由于其过量表达能够提高植物抗旱、耐盐、耐低温、抗冻甚至抵抗重金属等逆境胁迫的能力,因此被作为应用基因工程途径进行植物抗逆性状改良的理想候选基因。在分子育种中,增加1个关键的转录因子的调控能力,能同时激活多个功能基因表达,从而提高植株综合抗逆性。本文主要综述了WRKY转录因子的结构、功能、转录调控机制研究以及近年来国内外WRKY转录因子新基因的发现及其在培育抗逆性转基因植物中的应用,以期为植物抗逆分子育种改良提供参考。     

拟南芥中WRKY家族基因功能的研究进展

在植物体中转录因子通过与顺式作用元件相结合对功能基因进行转录调控,完成复杂的生命活动。文中综述了WRKY转录因子的特点及分类,以及拟南芥对环境胁迫进行应答过程中WRKY转录因子发挥功能的机制,为WRKY家族基因功能的进一步开发利用提供依据。     

应答非生物胁迫的植物转录因子

非生物胁迫严重制约着植物的生长和发育。影响植物的水分状态，使植物缺水遭受伤害。近年来．从高等植物中已经分离出一系列调控非生物胁迫相关基因表达的转录因子．通过转录因子之间以及与其他相关蛋白之间的相互作用，激活或抑制非生物胁迫因子诱导的基因表达。文章介绍了调控非生物胁迫相关基因表达的植物转录因子的研究现状、研究方法及前景。     

玉米WRKY 转录因子非生物胁迫的表达分析

WRKY蛋白是一类植物特异的转录因子家族,在植物响应病害及非生物胁迫中起重要作用。通过生物信息学方法,从玉米基因组中得到3个WRKY家族基因序列(ZmWRKY14-like、ZmWRKY25-like、ZmWRKY62-like),预测表明3个蛋白都定位于细胞核。荧光定量PCR分析表明,3个基因在玉米的不同器官中都有表达,但具有组织表达特异性。ZmWRKY14-like和ZmWRKY62-like在幼果中的表达量均显著高于在其他组织中的表达量,ZmWRKY25-like基因在叶、穗丝和幼果中的表达量高于在其他组织中的表达量。盐胁迫下,ZmWRKY25-like基因呈上调表达,ZmWRKY62-like基因呈下调表达;干旱胁迫下,ZmWRKY62-like基因出现下调表达;低温胁迫下,ZmWRKY25-like基因呈上调表达。结果表明,ZmWRKY25-like可能参与了植物对盐和低温胁迫的响应,ZmWRKY62-like基因则可能参与了植物对盐和干旱胁迫的响应。     

转录因子AtWRKY28在拟南芥与甘蓝链格孢菌(Alternaria brassicicola)亲和性互作中的功能分析

WRKY是植物特有的一类转录因子,是一个超级大家族,与植物多种逆境胁迫应答密切相关,在植物防御病原菌的侵染中发挥十分重要的作用。拟南芥转录因子WRKY28属于WRKY家族的成员,包括一个WRKYGQK核心序列和一个Cys2His2锌指型结构。为了鉴定拟南芥WRKY28的功能,构建了反义抑制表达株系和转基因过表达株系并进行抗病性鉴定。研究表明,反义抑制表达株系降低了对腐生型真菌甘蓝链格孢菌(Alternaria brassicicola)的抗性,而转基因过表达株系提高了对甘蓝链格孢菌的抗性。由此可见,转录因子WRKY28参与了拟南芥对甘蓝链格孢菌的免疫应答,是其抗病反应中的一个正调控因子。     

拟南芥转录因子CBF1基因的克隆与原核表达

CBF1转录激活因子与植物的抗逆密切相关,根据GenBank中拟南芥（Arabidopsis thaliana）CBF1（C-repeat/dre binding factor 1）基因的编码区设计1对特异引物,通过RT-PCR扩增出拟南芥CBF1基因,随后亚克隆到pMD18-T载体,测序、序列分析表明与拟南芥CBF1对应区域相似性为100%。将该片段亚克隆到原核表达载体pET22b（＋）中构建原核表达质粒,转化大肠杆菌ER2566,在IPTG诱导下产生CBF1蛋白,SDS-PAGE结果表明表达的蛋白约24ku,与预期一致。     

甜菜WRKY转录因子全基因组鉴定及其在非生物胁迫下的表达分析

【目的】WRKY转录因子是一类植物响应生物、非生物胁迫,对生长发育都起重要调控作用的转录因子。在甜菜全基因组信息分析的基础上,鉴定WRKY家族基因(Bv WRKYs),解析其组织特异性及盐、热胁迫下的表达情况,为该类基因的功能研究提供参考,为观赏甜菜和石竹目其他观赏植物的基因工程打下基础。【方法】以75条拟南芥WRKY蛋白为参考,根据WRKY保守蛋白序列(PF03106)利用hmm和BLAST同源性搜索对甜菜WRKY家族基因进行鉴定。利用Map Inspect、GSDS2.0、MEGA5.0、DNAMAN5.0、Web Logo 3、MEME生物信息学工具对甜菜WRKY家族基因染色体定位、系统发生关系、基因结构、蛋白质保守结构域、保守元件进行预测和分析。利用RNA-seq和q RT-PCR分析甜菜WRKY组织表达特异性,盐胁迫、热胁迫条件下WRKY表达情况。【结果】甜菜WRKY家族基因包含40个成员,其中39条不均匀地分布在9条染色体上,另外1条定位到随机片段上。根据WRKY保守域特征并与拟南芥WRKY蛋白进化分析,可将40个成员分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3类,Ⅰ类有9个成员,Ⅱ类有26个成员,Ⅲ类有5个成员。根据进化关系Ⅱ类可进一步分为Ⅱa(1个)、Ⅱb(4个)、Ⅱc(9个)、Ⅱd(5个)和Ⅱe(7个)5个亚类。基因结构分析发现,甜菜WRKY外显子和内含子数目具有高变异性(2—7个外显子),即使同一亚类内也都差异较大。保守元件分析显示同一类或亚类内成员具有相同的保守元件。WRKY保守域分析发现2个WRKY七肽域变型:WRKYGKK和WRKYGEK。每个WRKY至少在2个组织中表达,30个WRKY在叶中表达,40个WRKY在花序中均有表达,36个WRKY在幼叶中有表达,38个WRKY在直根中有表达,39个WRKY在幼苗中有表达,36个WRKY在种子中有表达。各WRKY表达量差异较大,可分为低表达、高表达基因两类,如Bv WRKY23、Bv WRKY3、Bv WRKY11、Bv WRKY7、Bv WRKY6、Bv WRKY26、Bv WRKY4、Bv WRKY40、Bv WRKY24、Bv WRKY2和Bv WRKY28在各组织中均有较高表达,而Bv WRKY38、Bv WRKY13、Bv WRKY36、Bv WRKY35、Bv WRKY5和Bv WRKY34在各组织中均表达较低。热胁迫条件下Bv WRKY16、Bv WRKY21、Bv WRKY20、Bv WRKY22、Bv WRKY32、Bv WRKY33和Bv WRKY34上调表达;盐胁迫条件下Bv WRKY1、Bv WRKY6、Bv WRKY19、Bv WRKY31和Bv WRKY33呈现不同程度上调表达;Bv WRKY33对热、盐2种胁迫均有明显响应。【结论】甜菜WRKY蛋白结构高度保守,基因序列长度和内含子数量变化很大,在不同组织中呈现出多种表达模式,部分WRKY响应热或盐胁迫,对甜菜逆境生理调控起重要作用。     

谷子WRKY36转录因子的分子特性及功能鉴定

【目的】干旱等非生物胁迫严重影响了植物的生长和作物的产量。WRKY转录因子广泛参与了植物生长发育、形态建成和代谢调控等过程,在调控非生物胁迫响应中也扮演着十分重要的角色。分析谷子SiWRKY36的分子特性和功能,解析谷子转录因子的抗逆调控机制。【方法】通过对干旱胁迫谷子转录组测序结果分析,获得了一个WRKY转录因子SiWRKY36;利用生物信息学的方法分析谷子SiWRKY36的分子特性;根据SiWRKY36蛋白序列进行同源性搜索,得到与谷子SiWRKY36蛋白序列相似度较高的其他物种的蛋白序列;使用MEGA5对谷子SiWRKY36蛋白序列及其同源序列进行多序列比对分析并构建同源物种间系统进化树;利用MEME和SMART在线工具进行蛋白序列分析;利用GSDS和PHYRE2在线工具分别对谷子SiWRKY36基因结构和三级结构进行分析;从谷子基因组数据库Phytozome获取谷子SiWRKY36上游2 000 bp作为启动子;用PLACE数据库对SiWRKY36启动子顺式作用元件进行分析;利用实时荧光定量PCR检测SiWRKY36在不同胁迫条件下（PEG、低温、NaCl、MeJA、ABA、GA和SA、H₂O₂）的表达模式;分别以8种胁迫处理的谷子cDNA作为模板,以谷子Si001873m.g为内参,以SYBR Green染料法进行real-time PCR。用实时荧光定量PCR仪进行PCR扩增;将SiWRKY36的cDNA序列连入带有CaMV 35S启动子的pBI121表达载体中,构建表达载体pBI121-SiWRKY36,转入农杆菌,侵染野生型拟南芥得到转基因株系。用T₃转SiWRKY36拟南芥植株进行抗性鉴定。【结果】谷子SiWRKY36全长1 485 bp,基因编码区包含UTR区和3个内含子以及4个外显子,与柳枝稷亲缘性最高,属于WRKY转录因子家族的第一类。SiWRKY36编码蛋白包含2个WRKY保守域,预测的SiWRKY36蛋白三级结构包含2个α螺旋结构和3个β折叠结构。启动子元件分析表明SiWRKY36包含ABA-responsive element（ABRE）、MYB、MYC、low-temperature-responsive element（LTRE）、GT-1等多种逆境胁迫应答元件。实时荧光定量PCR结果显示SiWRKY36对多种非生物胁迫和激素均有不同程度的响应,但在H₂O₂和低温处理下基因表达量无明显变化;亚细胞定位结果表明SiWRKY36蛋白主要定位于细胞核中。抗性鉴定结果显示,在不进行任何处理的MS培养基上,野生型拟南芥和过表达株系拟南芥的长势基本一致;在2% PEG的处理条件下,3个转基因株系的根长、根的总表面积和根的总体积要大于野生型拟南芥。【结论】SiWRKY36转基因植株可能对轻度干旱有一定的抗性。     

番茄WRKY2基因的克隆(英文)

[目的]研究WRKY转录因子在番茄中的功能。[方法]根据已克隆的番茄WRKY转录因子片段设计引物,以100μmol/LJA处理6h后的番茄总RNA为模板,采用RT-PCR方法。[结果]从JA诱导的番茄幼苗中获得了608bp的cDNA片段,序列分析表明,该序列含有WRKYGQK保守结构域,与Capsicum annuum WRKY-c序列相似性是79%,与Nicotiana tabacum NtWRKY-7序列相似性是74%。[结论]已经成功克隆了番茄WRKY2基因片段。     

WRKY耐逆研究进展

介绍了WRKY转录因子的结构特点和分类,及其在植物生物逆境中的作用。     

拟南芥高迁移率族蛋白B族基因At2G34450的表达及功能鉴定

[目的]研究高等真核生物细胞核中的高迁移率族蛋白B（HMGB）在植物胁迫反应的转录调控中的作用方式。[方法]克隆了拟南芥中编码HMGB蛋白的基因At2G33450,将其转化拟南芥并筛选出超表达的转基因植株,检测干旱、高盐等非生物胁迫对转基因拟南芥的影响。[结果]在盐或干旱胁迫下,过度表达At2G33450的转基因拟南芥与野生型相比,出现萌发及生长迟缓现象。[结论]HMGB蛋白家族中的At2G33450蛋白对各种胁迫条件下拟南芥的生长发育具有重要作用。