植物耐热性的分子机制研究进展

高温胁迫会使植物产生损伤,影响植物的生存,植物通过热激反应来应对热胁迫,如热激蛋白、抗氧化剂、植物激素、渗透调节物质、光合作用和蒸腾作用、细胞膜稳定性、产生挥发有机物及共生关系等在植物的热激反应途径中具有重要作用。Hsfs、MBF1c、APX1、Zats、DREB2A/2C及WRKY等转录因子在热激反应中传递放大信号,对提高耐热性至关重要。综述了植物耐热性的分子机理及分子生物学研究进展,以期为提高植物的耐热性及耐热性植物的选育提供指导。     

茄科植物WRKY转录因子的研究进展

WRKY蛋白是植物中最大的具有重要作用的转录因子家族之一,通过特异性结合启动子区域的W-Box来调控基因的表达,其成员参与了茄科(Solanaceae)植物的生长、发育、代谢、生物和非生物胁迫响应和激素信号的转导等进程。综述茄科植物WRKY转录因子表达模式和在生物和非生物胁迫中调控作用的研究进展。     

西瓜ClKNOX基因家族全基因组鉴定及组织表达分析

KNOX基因家族是编码同源异型盒蛋白的转录因子,在植物生长发育和胁迫响应中发挥着重要的调控作用。为进一步挖掘西瓜KNOX转录因子家族成员信息,探究分析其表达模式及基因功能,通过生物信息学方法对西瓜KNOX基因家族成员进行了鉴定,并对其理化性质、基因结构、系统进化及表达模式进行了分析。结果表明,西瓜基因组中共有12个KNOX基因,均定位于细胞核中,符合转录因子属性特征;KNOX1、KNOX2、ELK和Homeobox＿KN这4类典型结构域均存在于大多数西瓜KNOX基因中,表明这4类结构域在KNOX基因功能中具有重要作用;系统发育分析将ClKNOX基因家族成员分为ClassⅠA、ClassⅠB、ClassⅡA和ClassⅡB 4个亚组,启动子元件分析表明,ClKNOX基因家族含有较多与生长发育和胁迫响应相关的顺式作用调控元件;组织表达分析结果表明,ClKNOX基因具有明显的组织特异表达特性,ClKNOX6和ClKNOX11在根和茎中高表达,而ClKNOX3和ClKNOX10在所有器官中表达量都相对较高,但所有ClKNOX基因在果肉中的相对表达量都较低。研究结果为进一步深入探究ClKNOX基...     

热激蛋白与园艺植物的耐冷性

园艺植物受到一定时间的高温胁迫处理后其耐冷性提高 ,这与热激条件下诱导产生的新蛋白(即热激蛋白 )有关。综述了热激蛋白及其与园艺植物抗冷性关系的研究进展     

园艺植物丛枝菌根抗非生物胁迫的作用机制研究进展

围绕干旱、盐渍、重金属和温度胁迫等非生物逆境,综述了丛枝菌根在提高园艺植物抗逆性中的作用,阐述了丛枝菌根特异性转录因子调控植物抗逆性的分子机制,探讨了植物生长调节剂、光环境、CO₂浓度、营养元素等外源因子在增强丛枝菌根抗逆性效应上的作用,以期为利用丛枝菌根提高园艺植物抗逆性提供参考。     

苹果中乙烯响应转录因子基因的克隆及序列分析

乙烯响应因子(AP2/ERF)转录因子家族是植物中广泛存在的一类转录因子,它们对植物的生长发育、次生代谢过程和植物的抗胁迫能力具有重要的调控作用。通过对苹果中响应乙烯的转录因子(ERF)家族进行分析,选择具有代表性的转录因子基因进行设计引物。以苹果果皮为试验材料,从中分离出响应乙烯的转录因子1、2、3、5的基因,并对其进行序列比对分析,发现这4个基因序列差别较大,但具有很保守的共同序列,初步确定其功能上有一定的相关性。     

苹果基因组中转录因子的鉴定与分析

转录因子是基因表达调控过程中的重要调节因子。为更好地了解蔷薇科植物苹果转录因子所编码的基因家族,利用苹果基因组数据进行转录因子筛选鉴定和系统预测,并与桃和草莓2个蔷薇科物种进行分析比较。结果表明:在苹果、桃、草莓中分别鉴定到3 039、1 527、1 506个转录因子成员,可分为58个转录因子家族;基因染色体定位显示预测的转录因子以不同密度分布在所有染色体上;所有的转录因子都具有类似的GO分析结果和亚细胞定位预测信息;随机选择了与拟南芥MYB转录因子同源性较高的苹果基因进行了干旱胁迫处理下的表达量检测,值得注意的是,有6个基因经过PEG处理后在平邑甜茶和T337苹果品种中的表达量具有相似的变化趋势。该研究系统分析鉴定苹果全基因组中的所有转录因子基因家族,为今后深入了解蔷薇科植物转录因子的分类和基因功能研究提供了一定的参考依据。     

葡萄EIN3/EIL转录因子家族成员鉴定及表达特征分析

[目的]探究葡萄EIN3/EIL家族的进化特性及其在逆境胁迫及不同激素处理下的表达模式.[方法]通过Blast比对鉴定EIN3/EIL转录因子家族成员,对该家族进行生物信息学分析,利用qRT-PCR分析该转录因子家族成员在不同激素及逆境胁迫下的表达情况.[结果]EIN3/EIL家族主要分布在6号染色体上,定位在细胞核中...     

干旱胁迫下葡萄AQP基因家族的鉴定及转录调控网络预测

【目的】探究干旱胁迫下葡萄AQP的转录调控网络,为后续研究葡萄抗旱基因功能和转录调控机制提供理论依据。【方法】通过生物信息学方法分析葡萄AQP基因家族成员的理化性质、系统进化和染色体定位,进行共线性分析和转录因子调控预测,通过转录组数据分析该基因家族在干旱胁迫和脱落酸(abscisic acid,ABA)处理下的表达情况。【结果】37个VvAQP基因主要分为PIP、TIP、NIP、SIP四类,分别分布在17条染色体上,复制分析结果表明,共有5对节段复制和2对串联复制。蛋白序列分析表明,每个VvAQP蛋白序列中均有1个植物AQP主要内在蛋白(major intrinsic proteins,MIP)的保守结构域特征。通过转录调控网络预测发现,靶向VvAQP基因的转录调控因子主要分为16类。干旱胁迫下,根和叶中大部分VvAQP基因表达持续下调,VvPIP2-3、VvPIP2-6在根中持续上调,7个VvAQP基因受ABA显著诱导。干旱胁迫下15个差异表达的转录因子可能与13个VvAQP基因存在调控关系。【结论】鉴定并提供了葡萄AQP基因家族成员的基本信息,通过转录组数据发现可能参与干旱胁迫的VvAQP基因,并预测了这些基因的转录调控网络。     

茶树CsTIFY家族全基因组鉴定及非生物胁迫和激素处理中主要基因表达分析

TIFY转录因子是陆地植物特有的转录因子,按照结构域特征共分为4个亚家族TIFY、PPD、JAZ、ZML,调控植物的生长发育过程.以茶树TIFY转录因子为研究对象,从茶树基因组数据库中共鉴定了22个CsTIFY转录因子家族成员,都包含了TIFY结构域.基因结构分析发现,大部分CsTIFY家族成员外显子数在5到12之间,...     

中国科学院植物研究所在植物光形态建成转录调控方面取得进展

<正>转录调控是生物体内由转录因子和其他调节蛋白协同或拮抗调控基因表达的重要生化机制。光信号是高等植物早期生长发育中光形态建成的决定性因素,其信号通路中光敏色素互作因子PIF为负向调控因子,HY5为正向调控因子。PIF和HY5分别是bHLH型和bZIP型转录因子,在植物生长发育及环境响应中具有广泛的功能,然而二者之间的相互调节仍不甚清楚。中国科学院植物研究所林荣呈研究组通过对模式植物拟南芥开展研究,发现B-box型蛋白家族第4     

盐碱胁迫下羊草转录因子的转录组分析

以羊草为试材,采用罗氏454二代测序方法,研究了羊草转录因子家族在逆境胁迫条件下来自38个家族的243个转录因子表达差异模式,以期揭示WRKY、C3HL、NAC等转录因子家族差异基因数量,探讨羊草的抗逆分子机制。结果表明:羊草转录组测序片段经de novo拼接共获得104 105条Unigene序列,对照含有97个转录因子基因,盐碱处理组含有213个转录因子,其中67个转录因子为2组共表达。差异基因表达分析揭示羊草主要通过WRKY、C3HL、NAC转录因子家族的差异表达调控盐碱适应性。该研究为耐盐碱型作物培育奠定了基础。     

园艺植物性别决定机制研究进展

性染色体、性别基因、MADS-box转录因子等是植物雌雄个体或器官发育过程中关键的遗传因素。性染色体和性别决定基因是雌雄异株植物性别决定的遗传基础,而性别分化基因在花器官分生组织中选择性表达,调控不同性别花的产生。花发育的ABCDE模型中涉及的基因绝大部分属于MADS-box家族基因。综述了植物性染色体进化机制、园艺植物性染色体类型、性别连锁基因群定位、基因鉴定以及MADS-box家族基因对花器官发育的调控等方面的研究进展,并提出园艺植物性别决定机制研究中需要解决的问题。     

长足大竹象取食胁迫下慈竹bZIP转录因子的鉴定及生物信息学分析

植物b ZIP转录因子在多个生命过程中起着重要的调控功能。基于长足大竹象取食胁迫下慈竹笋转录组测序结果及bZIP转录因子系统进化树和基因表达模式的分析,鉴定出10个慈竹bZIP转录因子,并推测慈竹中的b ZIP转录因子(comp8738＿seq0、comp10711＿seq0、comp4125＿seq0)的过量表达可能通过调控细胞内内质网的应激反应来应对虫害的取食胁迫。     

辣椒(Capsicum annuum L.)热休克因子家族(CaHsfs)全基因组分析、表达谱分析及CaHsfA2的鉴定

背景:热休克因子(Hsf)在植物生长和防御过程中具有重要作用。辣椒(Capsicum annuum L.)是重要的蔬菜作物,其产量和质量受高温、盐渍及渗透胁迫等环境胁迫影响而严重降低。尽管辣椒基因组测序已经完成,但Hsf家族在非生物胁迫条件下的作用尚不明确。结果:通过生物信息学分析及PCR检测,在辣椒基因组中共鉴定出25个CaHsf。根据Hsf的保守结构域,CaHsf可分为3类,分别是CaHsf A、CaHsf B和CaHsf C;除第11号染色体外,该家族基因在其他11条染色体上均有分布;除CaHsf A5外,该家族蛋白均能形成蛋白互作网络。据辣椒栽培种CM334的转录组数据,大部分CaHsf基因在根、茎、叶、果皮、胎座等组织中不止一处表达。q RT-PCR表明,除耐热株系R9叶片中的CaHsfC1外,所有CaHsf均响应高温胁迫(40℃,2 h);且其表达模式与热敏株系B6的CaHsf表达模式不同。许多CaHsf也受到盐胁迫、渗透胁迫、外源Ca~(2+)、腐胺、ABA和茉莉酮酸甲酯的调控。此外,CaHsfA2定位于细胞核,且具有转录活性,具有Hsf的典型特征。随时间变化,CaHsfA2响应高温胁迫的表达谱表明,CaHsfA2在辣椒热敏株系B6与耐热株系R9中的表达模式与表达水平均不相同。结论:从辣椒基因组中鉴定了25个Hsf,多数响应高温胁迫、盐胁迫、渗透胁迫及外源物质,为进一步研究辣椒CaHsf在各非生物胁迫中的功能及相应的信号转导途径奠定了基础。     

NAC转录因子在植物非生物胁迫相关抗性中的作用

NAC转录因子是近十几年发现的植物特有的转录因子,其N端独特的DNA结合域及C端的转录激活域在植物非生物胁迫应答中发挥重要的调控作用,从而使植物发生一系列生理生化变化,增强植物对非生物胁迫的抗性。基因表达的转录调控在植物适应环境和抵御逆境胁迫中起重要作用。现从NAC转录因子的结构特点和分类、在非生物胁迫相关抗性中的作用及其调控机理等方面总结前人的研究进展,提出存在的问题与未来发展趋势。     

巴西蕉2个ERF转录因子基因的克隆及功能研究

【目的】筛选、克隆响应非生物胁迫的关键ERF转录因子基因,并研究其功能。【方法】综合运用转录组学、生物信息学、生物化学等技术手段,分析不同非生物逆境胁迫下AP2/ERF转录因子超家族基因的表达谱聚类变化,并从中筛选、克隆关键ERF转录因子,对其功能进行研究。【结果】不同非生物胁迫下,AP2/ERF超家族基因的表达模式不同,对低温胁迫的响应较其他胁迫敏感;筛选克隆的Ma ERF25和Ma ERF27基因是ERF家族基因,具备ERF家族基本特征,编码蛋白为核定位蛋白,C端具有转录激活活力,并参与了香蕉对非生物胁迫和激素的应答,在其中发挥着一定的作用。【结论】获得了2个巴西蕉ERF基因Ma ERF25和Ma ERF27,被定位在细胞核,具有转录激活活性,参与非生物逆境胁迫应答。