WRKY转录因子家族在植物响应逆境胁迫中的功能及应用

WRKY转录因子家族是植物体内最大的转录因子超家族之一,广泛分布在多种植物中。WRKY转录因子家族因具有高度保守的WRKY结构域而得名,它可以结合靶基因启动子W-box顺式作用元件,从而调控多种类型靶基因的表达,在植物响应生物及非生物胁迫(盐胁迫、干旱胁迫、氧化胁迫等)过程中起到重要的调控作用。本文介绍了WRKY转录因子家族的分子结构特征及作用机制,分析了其在植物响应生物和非生物胁迫过程中的生物学功能及分子调控机理,总结了WRKY转录因子家族在牧草中的研究进展,指出深入研究野生植物体内WRKY转录因子的调控机理,可能会为我们探索WRKY转录因子调控功能提供新的视角。本文为深入研究WRKY转录因子家族的调控机理,及其在牧草中发挥的生物学功能奠定理论基础和提供研究思路。     

植物MicroRNA的研究进展

MicroRNA(miRNA)是生物体内一类非编码小RNA分子,长度为21～24个碱基,主要通过对靶基因mRNA的翻译抑制、降解等负调控方式在转录后水平精确有效地调控基因的表达。近年来研究发现,miRNA在植物生长发育、生理生化进程、逆境响应、器官生成、信号传导、细胞调亡等多个方面发挥重要的调控作用,其中,在桑树响应非生物逆境胁迫和抵抗黄化型萎缩病等方面起到重要调控作用。本文从植物miRNA的生物合成、作用机制、生物学功能和miRNA及其靶基因的鉴定等方面进行综述,以期为桑树等植物miRNA的深入研究提供一些思路和参考。     

油莎豆CeWRKY转录因子响应非生物胁迫的功能表征

油莎豆亦称油莎草,地上部分是优质牧草,地下块茎可积累大量油脂,抗逆性强、适应性广,是一种新型饲草和油料作物。WRKY是一类数量庞大的转录因子超家族,广泛参与调控植物生长发育、物质代谢和胁迫应答等生理过程。然而,有关于油莎豆WRKY家族成员及其功能知之甚少。本研究基于转录组分析,鉴定出67条油莎豆WRKY转录因子。系统发育树结果显示,油莎豆CeWRKY与拟南芥AtWRKY类似,分为I、Ⅱ、Ⅲ3个亚家族。CeWRKYs均具有典型的WRKY结构域和锌指结构域,其中7条蛋白序列的WRKY结构域存在变异,可能与WRKY成员功能歧化相关。油莎豆CeWRKY蛋白的序列长度、相对分子量、等电点等存在较大差异,均为亲水性蛋白,不含跨膜结构,亚细胞定位预测均位于细胞核。CeWRKY基因在块茎发育时期的表达模式具有时空特异性。不同CeWRKY基因参与不同逆境胁迫响应,其中CeWRKY8基因分别在干旱、盐、碱胁迫处理的油莎豆幼苗中表达谱变化显著,可能是参与油莎豆逆境胁迫响应调控的一个主效转录因子。本研究为深入解析油莎豆CeWRKY转录因子的多样性生物学功能以及介导逆境胁迫应答的分子机制奠定了基础,亦为优质高抗...     

鸭茅bZIP基因家族鉴定及非生物胁迫表达模式

冷季型牧草鸭茅(Dactylis glomerata)在生长过程中会受到各种逆境胁迫的影响。bZIP转录因子参与多种生物学过程，尤其在植物抵御生物和非生物胁迫过程中发挥关键作用。本研究利用生物信息学和实时荧光定量(qRTPCR)的方法，对鸭茅bZIP基因家族进行全基因组鉴定和分析并探究其表达模式。共鉴定出103个DgbZIP基因并将其划分为11个亚家族。对于同一亚族内成员而言，它们的保守序列和基因结构具有一定的相似性，并预测到许多与胁迫密切联系的顺式作用元件。研究结果表明，在热和干旱胁迫处理后A、C、S亚族成员较强烈地响应胁迫并参与表达调控。本研究为进一步揭示鸭茅bZIP基因响应逆境胁迫的分子机制提供了参考。     

紫花苜蓿响应低温胁迫转录因子的鉴定及表达分析

研究证明,转录因子广泛参与植物的生长发育过程并响应多种生物/非生物胁迫信号途径。低温胁迫可导致紫花苜蓿(Medicao sativa)减产、越冬率降低以及生产年限缩短。利用新一代高通量转录组测序技术,本研究对4℃低温胁迫下紫花苜蓿中响应低温胁迫的转录因子基因进行了鉴定,并对其表达情况进行分析,结果表明,转录组测序共获得78 925条Unigene序列和3 448个差异表达基因。其中,从3 448个差异表达基因中共鉴定出43个转录因子家族,共251个基因被显著地诱导表达。不同转录因子家族基因受低温胁迫诱导表达不同。本研究有助于在整体水平加深了解紫花苜蓿转录因子表达特性,为进一步研究这些响应低温胁迫的转录因子的功能提供参考。     

长叶红砂RtMYB1基因的克隆及表达

MYB转录因子家族在植物抵抗非生物胁迫过程中发挥着重要的调控作用。基于转录组测序数据,从珍稀泌盐盐生植物长叶红砂(Reaumuria trigyna)中克隆一个MYB转录因子基因,命名为RtMYB1。RtMYB1基因具有780bp的ORF(open reading frame)序列,编码236个氨基酸残基组成的蛋白。RtMYB1能够被盐、冷、高温、紫外照射(UV)和干旱(PEG)5种非生物胁迫诱导表达,这表明RtMYB1基因可能参与长叶红砂响应非生物胁迫的调节途径。本研究为深入了解长叶红砂的抗逆机理及发掘优异的抗逆基因奠定了基础。     

bHLH转录因子的研究进展

碱性螺旋—环—螺旋(basic helix-loop-helix,bHLH)蛋白属于转录因子超家族,在真核生物中广泛分布。目前,大部分bHLH转录因子功能在动物中已明确,但在植物中的研究相对滞后。bHLH转录因子作为植物体内第二大类转录因子,其在植物的生长发育、生理代谢及逆境应答等过程中起着重要的作用,它主要通过特定的氨基酸与靶基因的相互作用,进而调节相关基因的表达。为进一步了解bHLH转录因子在植物体内的功能和特点,现对其结构特点、分类及生物学功能进行阐述,主要侧重于其在非生物胁迫下的最新研究进行综述。该综述为深入理解bHLH转录因子在逆境胁迫下的分子作用机制提供理论依据。     

中间锦鸡儿WRKY15基因克隆及其生物信息学分析

WRKY家族是高等植物中最大的转录因子家族之一,参与多种生物与非生物胁迫过程的调节。本研究采用PCR技术从中间锦鸡儿(Caragana intermedia)中克隆了CiWRKY15基因。结合生物信息学方法对CiWRKY15基因编码的蛋白质进行理化性质、亚细胞定位、蛋白结构以及系统进化等进行预测分析。结果显示:CiWRKY15基因序列包含1005bp开放阅读框,编码335个氨基酸,含有一个典型的WRKY结构域,属于Group IId亚族。预测蛋白分子量为47.39KD,等电点为8.59,它的亚细胞定位于细胞核内。该研究结果为进一步挖掘与非生物胁迫相关的WRKY15转录因子的功能,以及为改进植物抗生物和非生物逆境的特性提供了理论依据。     

马铃薯WRKY6基因的克隆、序列分析与原核表达研究

在高等植物中WRKY转录因子家族成员众多,它广泛参与植物对生物胁迫、非生物胁迫、生长发育和代谢过程的调控。本研究采用同源序列克隆的方法获得马铃薯WRKY6基因,序列分析表明该蛋白属于WRKY家族第3组成员,锌指结构为C-X7-C-X23-H-X-C。构建系统发育树结果表明它与拟南芥WRKY70亲缘关系较近,相似性达58%。然后将其完整编码区构建到大肠杆菌表达载体。在培养温度18℃条件下添加0.2 mmol/L IPTG(异丙基硫代半乳糖苷),诱导培养8 h可获得高表达融合蛋白。进一步实验获得特异性和纯度非常高的纯化蛋白。本研究为进一步确定该蛋白的体外活性及生物学功能奠定了坚实基础。     

马铃薯WRKY6基因的克隆、序列分析与原核表达研究

在高等植物中WRKY转录因子家族成员众多,它广泛参与植物对生物胁迫、非生物胁迫、生长发育和代谢过程的调控。本研究采用同源序列克隆的方法获得马铃薯WRKY6基因,序列分析表明该蛋白属于WRKY家族第3组成员,锌指结构为C-X₇-C-X₂₃-H-X-C。构建系统发育树结果表明它与拟南芥WRKY70亲缘关系较近,相似性达58%。然后将其完整编码区构建到大肠杆菌表达载体。在培养温度18℃条件下添加0.2 mmol/L IPTG(异丙基硫代半乳糖苷),诱导培养8 h可获得高表达融合蛋白。进一步实验获得特异性和纯度非常高的纯化蛋白。本研究为进一步确定该蛋白的体外活性及生物学功能奠定了坚实基础。