花生非生物胁迫响应转录因子研究进展

花生生育期易遭受干旱、低温、高盐等非生物胁迫,影响其出苗、开花、营养物质积累等过程,从而造成花生产量和品质的下降。在作物遭受非生物胁迫时,通过转录因子调控下游功能基因的表达,是植物应对胁迫的一 种重要调控模式。本文对非生物胁迫相关的转录因子NAC、AP2/ERF、bZIP、MYB等基因家族的结构、功能及相关基因在花生抗逆反应中的研究进展进行了综述,为花生抗逆分子育种提供参考。     

水稻SPL家族转录因子的生物学功能研究进展

SPL (SQUAMOSA PROMOTER-BINDING PROTEIN-LIKE)家族蛋白是植物特有的一类多功能转录因子。水稻中有19个OsSPL基因,所编码蛋白均含有一个高度保守的SBP结构域,该结构域负责与下游靶基因的核心基序GTAC结合,调控靶基因表达。OsSPL的表达会受到OsmiR156/529/535和多种因子调控。研究表明OsSPL在水稻根系发育、叶舌叶耳发育、株型和穗型形成、籽粒发育和胁迫响应等多个生物学过程中发挥重要作用,是水稻生长发育的调控枢纽。本文综述了水稻OsSPL家族的系统进化与结构特征、表达调控及生物学功能研究进展,并对其研究前景进行了展望。     

苜蓿MsDREB1基因的诱导表达增强大豆的耐盐性

基因转录调节是植物对非生物胁迫适应机制的一个重要方面,转录调节因子在胁迫信号转导途径中调节下游基因的表达,在建立植物对胁迫适应性过程中起到重要作用。DREB是功能多样的转录调节因子蛋白家族,家族成员在植物响应非生物胁迫方面扮演着重要角色。本研究以苜蓿MsDREB1基因为目的基因,分别把MsDREB1克隆到35S启动子与rd29A启动子之后,并把两种载体用农杆菌介导转入大豆基因组中,通过Southern检测转基因植株。15 d龄的幼苗在200 mmol·L~(-1)NaCl胁迫条件下,用RT-PCR分析基因不同时间的表达差异;并测定叶绿素、丙二醛、H_2O_2、SOD、相对根长及相对地上部分长度。结果表明:转MsDREB1基因在两种启动子驱动下均有一定耐盐能力,但存在差异。在非胁迫下35S启动子调控的MsDREB1为超量表达,而rd29A启动子调控MsDREB1表达量较低;在盐胁迫下,rd29A:MsDREB1表达量高于35S:MsDREB1的表达量;MsDREB1超量表达抑制植株正常生长。MsDREB1诱导表达耐盐性效果更明显,其植株脯氨酸含量、SOD活性均显著高于MsDREB1超量表达,而H_2O_2和MDA含量则显著低于MsDREB1超量表达。结果说明MsDREB1作为转录调节因子参与了植物的渗透调节,对植物的耐盐性具有贡献。该试验研究两种启动子调控的转MsDREB1基因大豆耐盐效果,为MsDREB1基因在大豆耐盐基因工程中的应用提供参考。     

小麦SPL家族基因在非生物胁迫下的表达分析

SQUAMOSA promoter binding protein like(SPL)是一类在植物中广泛存在的转录因子家族,在调控植物生长发育、响应逆境胁迫等方面发挥着重要作用。为解析小麦中SPL家族基因响应非生物胁迫的机理,本研究采用生物信息学的方法在全基因组范围内对小麦SPL基因家族成员进行鉴定,并对鉴定到的SPL基因进行表达模式分析。结果表明,在全基因组范围内共鉴定到56个小麦SPL基因,其中27个是miR156的靶基因;系统进化分析发现,56个小麦SPL基因聚类为7个亚家族。基于转录组数据对表达模式进行分析,发现36个小麦SPL基因与非生物胁迫响应相关,响应缺氮、缺磷、高盐、低温、干旱、高温胁迫以及热旱共胁迫的基因分别有12、16、22、6、13、14和21个,其中TraesCS3D02G425800同时响应7种非生物胁迫。qRT PCR验证结果与转录组数据基本一致。     

巴西橡胶树YABBY基因家族鉴定及表达分析

YABBY基因家族是一类植物特有的转录因子,在植物叶片和花器官的发育以及非生物胁迫应答中起重要的调控作用。本研究从橡胶树基因组中鉴定得到11个HbYABBY家族成员,并从基因结构、启动子顺式作用元件、染色体定位、系统进化及基因表达等方面进行分析。结果显示11个橡胶树HbYABBY基因分布在9条染色体上,编码蛋白的长度在132~241个氨基酸,分子量在14.75~26.41 kDa,启动子区域含有丰富的光响应元件。该基因家族具有显著的组织表达特异性,叶片和花中高表达,而在胶乳和根中基本不表达。叶片的发育过程中,除HbCRC1上调表达,另外9个HbYABBY基因均显著持续下调表达,表明HbYABBY深度参与橡胶树叶片发育调控。转录组测序和荧光定量检测均发现所有HbYABBY成员受高温诱导持续下调表达,但不受低温胁迫诱导,暗示了HbYABBY在橡胶树的高温胁迫中发挥调控作用。本研究以热带经济林木巴西橡胶树为研究对象,对YABBY转录因子基因家族的理化特征、表达及功能进行了初步分析,为该基因家族功能的深度研究提供了理论依据和参考。     

DREB转录因子在植物抗逆胁迫中的作用机理及应用研究进展

干旱、高盐和低温等非生物胁迫严重影响植物的生长发育和作物产量。转录因子在调节植物生长发育以及对外界环境胁迫的响应方面起着重要作用。DREB转录因子含有一个保守的AP2/EREBP结构域,参与外界环境胁迫的应答响应,通过结合DRE(Dehydration responsive element)顺式作用元件,调控下游胁迫相关基因的转录表达,改良植物的抗性。本文在前人研究的基础上,综述了DREB转录因子的结构特征、介导的信号传递途径、对非生物胁迫的响应以及转基因的研究进展,旨在为作物的抗逆育种提供理论依据。     

高等植物WRKY转录因子家族的演化及功能研究进展

WRKY转录因子是植物转录调节因子的最大家族之一,并且是调节植物许多生物过程的信号网络的组成部分。WRKY转录因子通过其保守结构域与靶基因启动子区域的W-box特异性结合,调节靶基因的表达,进而调控植物的叶片衰老、种子萌发与休眠、开花等生长发育过程外,还参与调控植物生物和非生物胁迫的响应过程。本文用代表性植物基因组数据,对WRKY的基因演化作了归纳,综述了近二十年来国内外WRKY转录因子的相要研究进展,并介绍了该转录因子在植物生物胁迫和非生物胁迫应答及生长发育过程中的调控作用。      

植物种子油脂积累的转录调控及在大豆中的研究进展

植物种子是油脂的主要来源之一,种子中的油脂主要在其发育过程中积累。油脂的积累除受脂肪酸合成途径中多种酶的活性、特异性和稳定性的影响,更受到转录前、转录和转录后水平的调控。众多相关基因参与此过程,形成一系列基因网络调控了下游油脂合成基因的表达。文章综述了转录因子对油脂积累的调控、DNA甲基化和组蛋白修饰相关基因在种子发育和油脂积累中的作用以及小RNA调控种子发育的分子机理,并介绍了大豆油脂积累调控机制的研究进展。     

大豆TOE基因的进化分析及开花调控功能解析

为了进一步解析大豆中重要植物开花和花器官发育调控转录因子AP2的编码基因TOE的进化规律及其对开花功能的调控作用,为大豆TOE基因的功能解析和大豆纬度适应性研究提供基础,本研究利用生物信息学手段对大豆TOE基因进行聚类分析、序列特征分析、染色体区段共线性分析和组织特异性表达分析,预测关键开花基因启动子区段AP2结合位点...     

豆科MIKC型MADS-box基因家族生物信息学分析

MIKC型MADS-box是一类生物功能丰富的转录因子家族,参与调控植物的生长发育。为深入研究豆科MIKC型MADS-box基因家族生物学特性,利用生物信息学方法在大豆和蒺藜苜蓿中分别鉴定出92和45个MIKC型基因,并将其分为15个亚类。蛋白基序分析发现,大豆与蒺藜苜蓿不同亚类的共同基序不同,基因结构发生变化;共线性分析及KS分析表明,大豆90.5%的基因对和蒺藜苜蓿87.1%的基因对产生于双子叶植物共同经历的三倍化事件之前;大豆基因表达模式分析表明,大豆幼苗期总体表达量高于其他时期,其中SVP、SOC1、AGL12亚类表达量较高;蛋白互作网络分析表明,大豆SVP蛋白与CO、FT和TFL1蛋白相互作用,一起调控植物开花发育。本研究为进一步揭示MADS-box家族基因的生物学功能奠定基础。     

茶树WOX基因家族的鉴定和表达模式分析

WOX转录因子在植物的生长发育和非生物胁迫响应中起着重要的调控作用.文章基于全基因组数据,从茶树基因组中鉴定出29个WOX基因,并对其基因结构、进化关系、保守域、染色体定位进行分析,同时分析了它们在PEG诱导的干旱胁迫、盐胁迫处理中的转录组数据.结果表明,29个CsWOX(茶树WOX)基因在茶树染色体上分布不均;根据进...     

茉莉酸反应基因转录抑制因子JAZ蛋白家族研究进展

茉莉酸类物质在调节植物对逆境的反应和生长发育方面有重要作用.最近,从模式植物拟南芥中分离鉴定了茉莉酸响应基因的转录抑制因子JAZ(茉莉酸ZIM结构域蛋白)蛋白家族的12个成员,这是植物茉莉酸信号途径分子机制研究的重大进展.JAZ蛋白不仅是联系COI1和下游茉莉酸反应基因的环节,而且COI1-JAZ蛋白的相互作用导致发现活性形式的茉莉酸类物质及其受体.笔者综述了JAZ蛋白家族的结构特点、不同成员之间及其与MYC转录因子之间的相互作用,以及JAZ蛋白对茉莉酸响应基因的转录调节机制,并展望其在橡胶生物合成中的调节作用.     

OsYABBY4基因调控水稻株高的功能研究

株高是影响水稻产量、光合速率、抗倒性的重要农艺性状,赤霉素对株高形成具有重要调控作用。YABBY家族基因作为植物特有的转录因子,参与GA信号途径,调控水稻株高。通过CRISPR/Cas9技术定向突变了OsYABBY4基因,成功创制了3种不同突变类型的osyabby4突变体。表型分析发现,osyabby4突变体结实率下降,倒1和倒2节间的伸长受到抑制,导致株高显著降低。α-淀粉酶诱导及赤霉素相关基因差异表达实验表明,OsYABBY4通过参与GA信号转导调控水稻的株高。本研究为水稻理想株型育种提供了新材料,同时进一步完善了水稻株高分子调控网络。     

水稻同源异形盒基因的研究进展

真核生物中同源异形盒基因是指共含一个保守的DNA序列的基因,即同源异形盒。该序列长180bp,编码含有60个左右氨基酸的同源异形盒结构域,编码一大类具有转录特征蛋白的基因家族,对于维持生物个体形态建成、生殖发育、非生物胁迫等基本生命活动功能具有十分重要的作用。近年来在模式植物拟南芥、水稻上已经识别并克隆出越来越多的同源异形盒基因,并根据这些基因的同源异型框和具有的其他保守基因结构域对其进行了正确的分类。本文基于人们对植物中现有这些基因的认识,重点综述了近年来对于水稻同源异型盒基因的分类、基因结构类比、各同源异型盒基因突变体功能,并对水稻中同源异形盒基因功能和应用研究进行了展望。     

水稻抽穗期途径基因的磷酸化、泛素化研究进展

水稻是一种广泛种植的兼性短日照植物.水稻抽穗期是直接影响产量和品种地域适应性的重要农艺性状.因此,研究该性状的影响因素并使植株在适宜的时间抽穗具有重要意义.水稻抽穗期作为一个复杂的数量性状,受内在基因网络和外界光温等条件的共同调控.目前,已经鉴定和克隆出多个控制抽穗期的关键基因,发现磷酸化和泛素化修饰在抽穗期分子机制中...     

香蕉中 8 个 WRKY 转录因子的克隆及表达分析

WRKY 转录因子在植物生长发育和抗逆过程中发挥重要作用。为了解香蕉 WRKY 转录因子的功能,本研究 在香蕉根系中克隆了 8 个 WRKY 家族基因,与香蕉基因组数据库比对后,将其分别命名为 MaWRKY2、MaWRKY21、 MaWRKY44、MaWRKY47、MaWRKY125、MaWRKY136、MaWRKY139 和 MaWRKY147。序列分析和遗传进化树结果表 明,MaWRKY2 和 MaWRKY47 属于第 I 类家族,其余 6 个属于第 II 类家族。对 8 个基因在香蕉的根、球茎、假茎、 叶、花和果中的表达进行分析,结果表明,这 8 个基因在所有的器官中均表达,说明这些基因在香蕉的生长发育过程 中起作用。对 8 个基因在盐、低温、干旱、水杨酸、茉莉酸、ABA、乙烯和香蕉尖孢镰刀菌生理 4 号小种胁迫处理的 香蕉苗根系中的表达进行分析,结果表明 8 个基因对这些胁迫均有响应,说明香蕉中的这 8 个 WRKY 基因参与了生物 胁迫、非生物胁迫和激素信号途径。     

水稻株型相关基因的定位与克隆研究进展

水稻株型相关性状包括分蘖数、分蘖夹角、株高及穗部性状。株型相关性状都是重要的农艺性状,是水稻产量因素的重要组成部分。株型形成涉及到一系列基因的表达和表达产物行使功能,因此对这些基因的挖掘和功能分析具有重要意义。目前,虽尚未完全了解控制株型相关性状的基因及其功能,但也已取得了日新月异的进展。本文针对各个株型相关性状,综述了已鉴定的基因及其功能特点,以为分子育种运用及进一步遗传生理研究作理论基础。     

WRI1调控植物油脂合成的研究进展

油脂是植物主要的储能物质，也是植物质膜的重要组分，同时还参与植物信号传导、气孔开闭、授粉受精、种子萌发、胁迫响应等多个生物学过程。WRINKLED 1（WRI1）是AP2转录因子家族的成员，在油脂合成过程中起重要调控作用。本文综述了近年来WRI1在植物油脂合成中的研究进展，主要包括（1）WRI1的发现、起源和进化特征；（2）WRI1的基因表达特征、基因结构、蛋白质结构和启动子顺式作用元件；（3）WRI1的转录水平和翻译水平调控机制以及下游的靶基因；（4）对WRI1后续的研究思路和应用前景进行展望。本综述内容以期为深入了解WRI1调控植物油脂合成的分子机制提供参考，也为利用WRI1改良油料作物提供理论基础。