WRKY转录因子参与植物非生物胁迫应答的研究进展

WRKY转录因子在植物的非生物胁迫中发挥了重要的调节作用,能够参与多种不同的信号途径,功能具有多样性。WRKY蛋白除具有高度保守的WRKYGQK基序外,通常还具有Cys2His2或Cys2His-Cys型锌指结构,它通过与靶基因启动子中的W-box[(T)TGACC(A/T)]特异结合调控其表达,从而响应植物的逆境胁迫及其它信号途径。为了帮助我们更全面地了解WRKY转录因子在植物中的作用,本文主要对近年来WRKY在植物非生物胁迫方面的研究进展进行了综述。     

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。     

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...     

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。     

水稻OsWRKY19基因启动子的分析

利用PCR技术从水稻(Oryza sativa)秀水11品种中克隆了转录因子WRKY19编码区5'上游大小为1 404 bp的调控序列，命名为OsW19p, 将它和长度为105、378、977、1 106、1 205和1 306 bp的5'端缺失体分别与gus基因融合，构建植物表达载体。用根癌农杆菌介导法将所有载体转化水稻，GUS组织化学分析和荧光测定结果表明：(1)培养基中的2,4-D强烈抑制 gus基因在愈伤组织阶段的表达；(2) gus基因在转基因植株的根、茎、叶和花中均有表达，在花粉和成熟种子中无表达，在种子萌发时胚有表达，在苗期种子根和不定根及它们的侧根均有表达但根尖无表达，成熟期根部只有侧根有表达；(3)除p105以外OsW19p (p1404)和其它5个不同长度的缺失体均可驱动gus基因在转基因苗叶片中的表达，p1205活性最高，p977和p1306的活性减弱,由此推测-1404～-1306 bp和-1205～-977 bp间包含正调控元件，-1306～-1205 bp和-977～-378 bp间包含负调控元件。     

水稻中生长素作用的分子机理研究进展

水稻的生长与发育是受多个植物激素协同调控的,其中认识最早和研究最深的是生长素。随着分子技术的进步,研究生长素的作用机制已经深入到细胞和基因水平,包括生长素的代谢、运输、信号感知和传导,并且生长素的信号传导在水稻生长发育过程中与其他激素相互交叉、协调作用。研究生长素的作用机制对植物生长发育具有重要意义。     

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。     

水稻OsHsfA7基因RNA干扰载体的构建及遗传转化研究

为研究水稻热激转录因子基因OsHsfA7的功能及其在水稻耐热育种方面的应用价值,本文通过构建水稻OsHsfA7基因RNA干扰载体获得功能抑制变异材料,从反向遗传学进行基因的功能分析。扩增OsHsfA7c DNA3'编码区470bp片段,分别以反向和正向插入到中间载体pBSK连接的GUS片段两侧,然后将得到的RNA干扰片段克隆到改造的植物表达载体p1301M,构建以CaMV35S启动子驱动表达的水稻OsHsfA7基因RNA干扰表达载体。将该载体转入根癌农杆菌EHA105后,采用农杆菌介导法进行了水稻日本晴品种的遗传转化,获得了23株具有潮霉素抗性的转基因植株,其中12株经GUS染色呈蓝色并且DNA检测10株已插入目的片段,RNA检测其中6株OsHsfA7基因的表达水平下降甚至未检出。结果说明本研究构建的OsHsfA7基因RNA干扰载体对该基因表达沉默是有效的。     

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。     

富铁水稻研究进展

本文简述了水稻品种间铁含量的差异性及其遗传控制,综述了采取提高铁绝对含量及增加其生物有效性开展富铁水稻的研究进展,包括常规育种、诱变育种、转基因技术。对富铁水稻研究中存在的问题及诱变技术在该方面的应用前景也作了探讨。     

籼型杂交稻不育系细胞质基因对配合力的作用研究

用5个同核异质不育系和5个恢复系组成5×5不完全双列杂交,估算了不育系细胞质基因对单株粒重、生育期等9个性状的配合力的作用。结果表明:杂交稻同核异质不育系的胞质基因对不育系多数性状的一般配合力效应和组合特殊配合力效应均具显著的作用。因而认为,配合力的遗传基础应包括细胞质基因的效应。     

籼稻诱变糯质基因的回复突变

以辐射诱变籼型杂交稻亲本育成的糯质基因突变系南恢175wxR、湘恢288wxR、明恢86wxR、蜀恢527wxR、明恢63wxRI、I-32wxB、龙特浦wxB和D62wxB为材料,借助肉眼观察和1%KI-I2溶液鉴定各自交后代糙米粒胚乳性质,首先发现诱变糯质基因wx发生回复突变(即胚乳性质由糯质回复突变为非糯质),回复突变频率为0~6.34×10-5,平均为3.74×10-5。遗传分析表明,回复突变是显性突变。糯质基因突变系与糯质基因回复突变系和野生型亲本间除千粒重差异显著外,其他性状差异均不显著。提出杂交糯稻亲本原种生产及种子保纯技术。     

水稻胚乳突变体筛选与特性研究进展

本文在简要介绍胚乳的发育、组成及品质性状遗传的基础上,综述了与淀粉、蛋白质和微营养相关的系列胚乳突变及相关性状的基因定位。胚乳突变主要包括糯性、暗色、云雾状、糖质、皱缩、粉质米、低直链淀粉、高直链淀粉、低粘滞性、高抗性淀粉、低水溶性蛋白、蛋白体缺失、高赖氨酸、高铁、低植酸等方面。     

水稻橙红色突变体的遗传分析与基因定位

从水稻材料H9808航天诱变的后代中筛选出1株与色素相关的突变体,该突变植株在幼穗分化期新出幼叶的叶脉为橙红色,到拔节后期植株节间及下部约1/3的茎秆均呈现橙红色,在茎杆节底部中心有一橙红色的原点,抽穗时颖壳为橙红色,并保持到种子成熟,遗传分析表明突变体受1对隐性基因控制。在突变体与9311杂交的F2代隐性群体中,利用SSR标记将橙红色基因定位在2号染色体RM5350和RM12601标记之间,遗传距离分别为0.55cM和1.38cM。再利用新设计的InDel标记,进一步将该基因定位在S1和S2之间,遗传距离分别为0.41和0.25,为克隆水稻橙红色基因奠定了基础。     

非豆科植物固氮菌-Frankia的基因组研究进展

弗兰克氏菌(Frankia)能够与大约25个属的非豆科植物共生进行结瘤固氮,在生态系统中具有重要意义。本文对Frankia的基因组学研究进展进行了综述,包括Frankia基因组的结构、功能及其表达特点,同时比较了来源于不同菌株的固氮基因的差异,并提出今后的发展趋势。     

稻米功能性成分育种研究进展

本文介绍了稻米中主要功能性成分 ,概述了富含铁、钙和锌、富含 β 胡萝卜素、富含必需氨基酸、低水溶性蛋白及新型胚乳等稻米成分方面的研究进展 ,并讨论了我国开展功能性成分育种的必要性及研究策略