Dof转录因子在植物碳氮代谢中的调控作用综述

碳、氮代谢是植物体内最重要的两大代谢,对作物生物量积累与品质形成具有重要作用。在生产中,多依赖增加施肥量来提高作物产量,导致环境污染与不可持续发展,因此迫切需要选育高氮素利用效率的作物品种。植物氮素利用效率的提高,不仅依靠提高植物对氮肥的吸收能力,还需要考虑协调碳、氮代谢之间的关系。作为协调靶基因整个应答网络表达的主要调节因子,转录因子能影响整个应答网络中所涉及的代谢物变化。DNA结合单锌指蛋白(DNA binding with one finger, Dof)转录因子是植物中特有的转录因子,参与调控植物组织分化、种子萌发、物质代谢等生理生化过程。重点综述Dof转录因子在植物碳、氮代谢中的调控作用,在植物碳代谢中,Dof转录因子主要参与光合作用途径中关键基因和光合代谢产物的调控;在氮代谢中,Dof转录因子主要通过调控氮的吸收、转运和同化途径的关键基因促进氮同化,并通过协调碳氮代谢的平衡提高植物对氮素的利用效率,改善植物的品质和产量,这给利用Dof转录因子协调植物碳氮代谢关系、提高氮素利用效率和农艺性状的深入研究奠定了基础。     

苹果Dof转录因子生物信息学及其表达分析

为了解苹果Dof转录因子家族的生物学信息与功能,利用苹果基因组GDDH13 v1.1检索及RNA-seq转录本重构找到51个Dof基因,并通过Pfam和SMART检测确认,进一步对这些Dof基因进行全面分析.结果表明,除MD07G1265700外,其他50个Dof蛋白均含有一个明显的Dof结构域,且有一个CX2CX21CX2C基序.这些Dof基因编码氨基酸数为163～523,相对分子质量为18210～55800,等电点为5.01～10.30,多数Dof成员定位于细胞核中,少数定位于叶绿体或线粒体中.组织特异表达显示多数Dof基因在营养器官中的表达量高于生殖器官,而MD01G1084700、MD07G1153300、MD08G1040100、MD15G1034500基因在未成熟的果肉中表达量最高.盐碱胁迫下,除MD05G1023800基因没有检测到表达外,其他Dof基因的表达均受盐碱胁迫影响,只是响应强度和时间有差异,基因表达显著上调的有7个,显著下调的有15个.该研究结果为进一步揭示苹果Dof转录因子生物功能奠定了理论基础.     

玉米Dof转录因子家族的全基因组鉴定与分析

【目的】全基因组水平鉴定并解析玉米Dof（DNA binding with one finger）基因家族。【方法】基于玉米V3基因组数据鉴定玉米Dof基因家族,并从基因的结构、系统发育关系、染色体的位置分布、玉米不同组织和不同生理发育阶段基因的表达谱以及在充足氮（sufficient nitrogen,SN）和低氮（limiting nitrogen,LN）条件下V3期叶组织基因的差异表达5个方面分析玉米Dof基因家族。【结果】玉米参考基因组中存在46个Dof结构域基因,命名为ZmV3Dof1-ZmV3Dof46。通过系统发育关系和序列相似性将该基因家族分为8个亚类（Subgroup）S1-S8,每个亚类有3-8个Dof基因。通过分析该家族染色体分布,发现玉米10条染色体,除Chr.9外,均有Dof基因的分布,其中,在Chr.1上分布最为密集,有12个ZmV3Dofs;在Chr.5和Chr.3上分布次之,分别为8和7个ZmV3Dofs;在其他染色体上则分布较少,此外,Dofs在Chr.1的底部、Chr.5的顶部和底部分布密度相对较高。表达谱分析结果表明,Dof基因家族成员在不同组织及不同发育阶段均有差异表达,预示不同Dof基因功能的多样性以及在植物发育过程中扮演着不同角色,且同一亚类Dof基因表达模式存在一定程度的相似性。此外,玉米Dof基因家族对氮响应较为敏感,充足氮（SN）和低氮（LN）条件下,V3期叶组织基因的RNAseq表达结果显示35个Dof基因在2种氮处理下表达量存在差异,其中13个基因表达量差异较大。值得注意的是21个Dof基因在低氮处理下表达量上调,其中8个基因只在低氮条件下表达。【结论】基于最新版基因组数据鉴定玉米在自交系B73基因组中存在46个Dof基因,Dof基因家族成员参与玉米不同生理发育过程中,部分基因可能在氮代谢调控中发挥积极作用。     

小麦Dof转录因子家族全基因组鉴定和表达分析

利用生物信息学方法对小麦Dof转录因子家族进行全基因组鉴定,并对其保守结构域、系统进化关系、共线性和表达模式进行分析,以期为小麦Dof转录因子的功能研究奠定基础。结果表明,在小麦基因组水平上共鉴定到86个Dof基因,它们在小麦染色体上不均等分布,A、B、D染色体组中分别含有30、29、27个Dof转录因子;小麦Dof转录因子可被分成A、B、C1、C2、C3、D1、D2七个亚组,其中亚组D1是最大的一个亚组,含有29个Dof转录因子;多序列比对结果显示,所有的Dof转录因子都包含有一个C-X_2-C-X_(21)-CX_2-C保守基序;共线性结果表明,有23个Dof基因组成了29对共线性基因对,暗示Dof基因在进化过程中发生了复制;表达模式分析表明,Dof基因在不同生长发育时期的组织和胁迫条件下均存在差异表达,说明Dof基因广泛参与小麦生长发育,且在响应生物和非生物胁迫中可能发挥重要作用。     

棉花纤维发育相关转录因子的研究进展

棉花纤维细胞分化和发育是1个极其复杂的过程,在纤维发育的各个时期均有大量基因参与调控,相关转录因子在棉纤维发育过程中起着极其重要的作用。介绍了近年来研究较多的棉纤维发育相关转录因子MYB类转录因子、MADS类转录因子和SPB类转录因子等的概况以及最新的研究进展,可为棉花转录因子的研究提供参考。     

转录组荔枝Dof基因家族的鉴定及其表达

单锌指DNA结合蛋白(DNA binding with one finger,Dof)是植物中特有的一类转录因子,在植物生长发育与非生物胁迫响应中发挥非常重要的作用.利用妃子笑荔枝果实发育RNA-seq数据库,采用生物信息学分析方法,对荔枝Dof(LcDof)基因家族的基本理化特性,亚细胞定位,蛋白质保守结构域,进化关...     

MYB转录因子功能与调控研究进展

综述了MYB蛋白家族的结构、功能和调控机制的研究进展,为分析、预测和阐明植物多物种中的MYB家族成员的功能打下良好的基础。     

转录因子与植物抗逆性研究进展

近年来,转录因子在植物防卫反应和逆境胁迫应答过程中的应用越来越广泛。本文综述了与植物逆境抗性相关的5个转录因子家族:MYB类、bZIP类、WRKY类、AP2/EREBP类和NAC类的调控机制以及它们在植物抗逆基因工程的研究进展。     

植物抗病反应相关转录因子的研究进展

概述了植物抗病反应相关转录因子的研究进展,以及转录因子在植物抗病性改良中存在的问题和应用前景.     

植物GRAS家族转录因子的研究现状

GRAS转录因子是植物特有的转录因子,参与植物的生长发育、信号转导、解毒作用、生物胁迫和非生物胁迫相关的应答过程.该文从GRAS转录因子的结构特征、在植物中的分布和功能作用方面对GRAS家族转录因子的研究现状进行综述,为GRAS家族转录因子的进一步开发利用提供依据.     

油菜菌核病相关的WRKY转录因子研究进展

介绍了WRKY转录因子的结构特点,综述了WRKY转录因子在植物防卫反应中的作用以及在油菜菌核病防卫调控机制中的研究,在此基础上,提出了研究WRKY转录因子可能为油菜菌核病防治及抗病育种提供新的思路。     

转录因子对木质素生物合成调控的研究进展

木质素是维管植物次生细胞壁的重要组分之一,具有重要的生物学功能。木质素分子与细胞壁中的纤维素、半纤维素等多糖分子相互交联,增加了植物细胞和组织的机械强度,其疏水性使植物细胞不易透水,利于水分及营养物质在植物体内的长距离运输。木质素与纤维素共同形成的天然物理屏障能有效阻止各种病原菌的入侵,增强了植物对各种生物及非生物胁迫的防御能力。然而木质素的存在也给人类的生产实践带来诸多负面影响,如造纸业中,由于必须使用大量化学药品去除木质素,加大了造纸成本,严重污染了环境;饲草中的高木质素含量则影响牲畜的消化吸收,降低了饲草的营养价值;过高的木质素含量也影响了人类对生物质能源的发酵利用。因此,利用基因工程改造植物木质素的可降解性意义重大。在高等植物中,木质素通过苯丙烷途径和木质素特异途径合成。在拟南芥中,NAC、MYB以及WRKY类转录因子都参与了对木质素生物合成的调控。在拟南芥中,MYB26可激活NST1/NST2的转录;WRKY12可与NST2的启动子区结合并对其表达进行负调控;SND1（NST3）和NST1主要在纤维次生壁的形成中发挥作用,两者功能有冗余;NST1和NST2在调控花药壁的次生壁的增厚中功能有冗余;VND6和VND7则主要在木质部导管的分化中起重要作用,这些NAC类转录因子通过与下游的MYB类转录因子如MYB83、MYB46及（或）MYB58、MYB63、MYB85和MYB103的结合对木质素合成基因的表达进行正调控,而MYB75对木质素生物合成进行负调控。多数MYB转录因子通过与下游木质素生物合成途径基因启动子区的AC元件（I、II和III）结合从而对其表达进行调控。研究表明,bHLH类转录因子也参与了对木质素生物合成的调控。文章综述了各类转录因子对木质素生物合成调控的最近进展,绘制了拟南芥中木质素生物合成的主要调控网络,同时也总结了其他物种（如水稻、小麦、玉米、桉树、松树和杨树等）中已发现的对木质素生物合成进行调控的转录因子。随着高通量测序技术的发展,研究者有望在更多的物种中发现参与木质素生物合成调控的关键转录因子,这些研究将对通过基因工程改造木质素的组成具有重要的借鉴意义。     

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.     

转录因子的结构与功能区分析

简单介绍了转录因子的结构与功能区,包括DNA结合区、转录调控区、核定位信号区和寡聚化位点,并就转录因子的应用和发展趋势做了初步的阐述。     

ARF类转录因子GhARF3的生物信息学分析

运用生物信息学方法对棉花GhARF3基因序列进行BLAST分析、结构域分析、进化树分析、编码蛋白质的理化性质分析、疏水性分析、二硫键分析、磷酸化位点分析、二级结构以及三级结构的预测、亚细胞定位和蛋白质功能分类预测等分析。分析结果表明GhARF3具有ARF类转录因子的特性,可能参与棉花纤维发育的调控。为进一步研究GhARF3基因功能提供理论指导。     

抗逆性转录因子NAC的生物信息学分析

根据在NCBI中已登录的植物转录因子NAC家族中与抗逆性有关成员的核苷酸序列和氨基酸序列,应用生物信息学软件分析了其理化性质、疏水性/亲水性、跨膜结构、二级结构、功能结构域等,并构建了这类NAC家族成员的系统进化树.结果表明,17种NAC成员的蛋白质一级结构中存在明显的疏水区和亲水区,都存在明显的α--螺旋和β折叠.二级结构组成上相似,都由α-螺旋、β折叠和无规则卷曲组成.这些成员都能够通过同源建模分析NAC蛋白质的三维结构.进化分析表明,它们主要分成4大类群.通过多序列比对得到了这些成员的保守区段,并设计了简并引物.     

元宝枫MYB转录因子基因的克隆

[目的]克隆元宝枫转录因子MYB基因,为进一步研究元宝枫MYB基因功能和对其花青苷结构靶基因的调控研究奠定基础.[方法]以元宝枫‘鲁红1号’为材料,采用RT-PCR和RACE-PCR方法,克隆元宝枫‘鲁红1号’中MYB基因.[结果]测序结果显示该基因全长831 bp,编码276个氨基酸,该蛋白分子量为32.17 kDa,分子式为C1430H14052N2247O406S14,原子总数为4 510个,等电点为9.44,GenBank登录号为1825712,命名为AtrMYB.该蛋白具有R2R3MYB结构域,该蛋白偏疏水性,没有信号肽,具有核定位信号.氨基酸序列比对发现与其它物种的MYB有较高的同源性,进化树分析表明,AtrMYB与调控橙子花青苷合成的转录因子MYB亲缘关系最近,处在同一进化枝.[结论]从元宝枫‘鲁红1号’中成功获得了元宝枫转录因子MYB基因.