植物非生物逆境胁迫DREB/CBF转录因子的研究进展

综述近十几年来,特别是近5年来国内外DREB/CBF转录因子的研究进展,主要包括DREB/CBF转录因子的结构特点,DREB/CBF基因的克隆、表达调控及其在植物抗逆基因工程中的作用,以及DREB/CBF转录因子研究中的问题与展望,旨在为植物抗逆育种提供理论依据.DREB/CBF类转录因子即干旱应答元件结合蛋白质/C-重复序列结合子,是AP2/EREBP转录因子家族的一个亚家族,拥有保守的AP2结构域,能够特异性地与抗逆基因启动子区域的DRE/CRT顺式作用元件相结合,在干旱、低温和高盐等条件下调节一系列下游逆境应答基因的表达,是植物逆境适应中的关键性调节因子.目前,已从拟南芥、欧洲油菜、水稻、玉米、小麦、陆地棉、大豆和番茄等几十种植物中分离并鉴定出调控干旱、高盐及低温耐性的DREB/CBF基因,并利用这些基因得到抗逆性增强的拟南芥、欧洲油菜、番茄、小麦以及杨树等转基因植株.转基因结果表明,DREB/CBF转录因子家族在植物抗逆品种改良中具有重要的应用价值.     

小叶锦鸡儿转录因子CBF／DREB1 cDNA全长的克隆

以旱生豆科植物小叶锦鸡儿为材料,利用RT—PCR和RACE方法克隆了CBF／DREB1基因eDNA全序列。结果表明：小叶锦鸡儿CBF／DREB1序列全长为1,022bp,包括565bp的开放阅读框（ORF）,起始密码子为ATG,终止密码子为TAA,包括128bp的5’UTR、279bp的3’UTR、加尾信号AATAAA和poly（A）12。     

毛竹GRF转录因子的生物信息学及表达分析

通过生物信息学手段,对毛竹GRF(Growth-regulating factors, GRFs)转录因子基因家族成员展开研究。主要包括对毛竹转录因子家族成员的鉴定,基本信息的分析,进化分析,基因结构分析,保守基序分析,保守结构域分析,以及在不同组织中的表达分析。一共鉴定了18条毛竹GRF转录因子。根据拟南芥、水稻的系统进化树分析,将毛竹GRF转录因子划分为6个家族。利用Gene structure、NCBI和MEME在线分析软件,发现毛竹GRF转录因子的基因结构和氨基酸序列较为保守。表达量分析发现GRF转录因子普遍在花中表达丰度最高,其次在竹笋侧芽中表达丰度较高,而在叶片中表达量较低,表明GRF转录因子在毛竹花发育以及笋尖生长发育过程中发挥着重要的作用。     

转录因子CBF基因转化烟草抗寒性指标的检测

为了解棉花转录因子CBF基因转化烟草的抗寒性,将苗龄21d的转基因及其野生型T2代烟苗进行0、-1、-2、-3、-4℃低温处理4h,分别进行各处理材料的电解质渗透率、丙二醛含量和可溶性糖含量的检测。结果表明转基因烟草的电导率和丙二醛含量均低于非转基因烟草,而转基因烟草的可溶性糖含量高于非转基因烟草。证实转CBF基因可以提高烟株的抗寒性。     

CBF转录因子及其在林木抗寒研究中的应用前景

CBF转录因子是一类受低温诱导的反式作用因子,广泛存在于各种植物中。它可以与启动子中CRT/DRE顺式作用元件特异结合,激活其下游冷应答基因COR的表达,从而提高植物的抗寒性。自CBF1基因被发现以来,关于CBF基因结构及功能方面的研究已有很多报道,为提高植物的抗寒性和培育抗逆新品种提供理论依据。该文介绍了CBF基因家族的结构特点、表达调控及抗寒作用机制,并展望了其在林木抗逆研究中的应用前景。     

猴头菌MnP1基因全长cDNA克隆及生物信息学分析

【目的】克隆猴头菌 CB1锰过氧化物酶( MnP)基因,用于分析 He-mnp1基因及蛋白序列、基因的结构与功能,为研究猴头菌 MnPs基因功能、转录调控和构建优良工程菌株提供参考。【方法】根据 GenBank 中已报道的白腐菌MnPs基因cDNA序列的保守区域设计引物,采用简并PCR、逆转录RT-PCR、cDNA末端的快速扩增( RACE)等方法扩增出全长 cDNA基因序列,命名为 He-mnp1( GenBank 登录号为 HM116841.3),并对其猴头菌 He-mnp1基因进行生物信息学的分析。通过 NCBI 数据库进行 BLAST 同源搜索; ORF Finder 查找该基因的完整开放阅读框( ORF);利用Expasy数据库和BioEdit软件预测He-mnp1蛋白质的理化特性及氨基酸的组成;同时进行亲/疏水性及跨膜区的分析;采用 SignalP 4.1软件进行蛋白信号肽的预测;并利用 Clustal W 和 MEGA 5.1软件对 He-mnp1蛋白序列同源性比对和构建白腐菌MnPs系统发育树;利用数据库Conserved Domain Database( CDD)蛋白保守结构域的预测,查看 He-mnp1血红素、基质及锰、钙等结合位点;采用 PredictProtein 软件和 SWISS-MODEL 软件进行He-mnp1蛋白二级结构的预测和同源三维建模。【结果】该基因 He-mnp1的 cDNA 全长1279 bp,完整开放阅读框1080 bp,起始密码子 ATG,终止密码子 TAA,5'端非翻译区有68个核苷酸,3'端非翻译区有131个核苷酸,编码蛋白359 aa;生物信息学分析表明,猴头菌 He-mnp1氨基酸组成中丙氨酸含量最高,无酪氨酸,分子量为38.18 kDa,等电点为4.35,He-mnp1的蛋白有明显的亲水区,存在81－105、121－141间有2处疏水区域,此蛋白为亲水蛋白。He-mnp1蛋白质多肽前体包含1个18 aa的信号肽及1个5 aa的中间前导短肽。【结论】蛋白系统进化分析表明He-mnp1分布在第2组群,与平菇侧耳、冬生多孔菌、变色栓菌的 MnPs亲缘关系最为接近。He-mnp1基因存在1个保守结构域,分析显示为 Class Ⅱ类的真菌血红素过氧化物酶蛋白家族。He-mnp1蛋白二级结构预测α－螺旋占30.99%,β－折叠占3.38%,无规则卷曲占65.63%,属于稳定蛋白。He-mnp1蛋白三维建模,结果得到1个 Fe 血红素,2个 Ca2+、1个 Mn2+的结合位点及组氨酸残基等。     

植物抗逆性相关转录因子的研究进展

植物在自身的生活周期中往往面临着各种胁迫,在胁迫环境下,植物中特定的转录因子与抗逆基因上游的顺式作用元件结合,从而特异性地调控该基因在植物体内的表达,提高植物对环境胁迫的适应能力。因此,转录因子已成为近年来植物抗逆基因工程的研究热点。本文主要综述了植物抗逆相关转录因子的结构、调控机制、功能特性以及在植物抗病基因工程方面的研究成果,并展望了其应用前景。     

转基因植物转录后的基因沉默

针对转基因沉默的分子机理、特征进行了阐述,并探讨了机理沉默与生物进化的关系。     

棉花竹FsMyb1基因的生物信息学研究

以项目组已克隆并在GenBank中登记的棉花竹的FsMyb1基因(GU390881)序列为基础,利用生物信息学分析方法,对其编码的FsMyb1蛋白进行理化性质、分子结构、生物功能预测和分析。结果显示,棉花竹FsMyb1基因编码是一种亲水性蛋白质;无信号肽,无导肽,无跨膜结构域;亚细胞定位为细胞核;共有2个糖基化位点和21个磷酸化位点。二级结构包括无规则卷曲、α-螺旋、延伸链;三级结构的构象为α-helix/loop混合型构象,是典型的R2R3-Myb转录因子。同源比对和进化分析结果显示,FsMyb1蛋白与OsMyb等蛋白有很高的同源性。初步推测,FsMyb1蛋白可能是一类调节苯丙氨酸代谢,尤其是一种与调节次生细胞壁增厚和花青素生物合成功能相关的转录调节因子。     

山葡萄VaCBF3基因克隆及生物信息学分析

为预测山葡萄VaCBF3基因的功能,利用RT-PCR方法从低温处理的山葡萄中克隆出抗寒转录因子VaCBF3基因。利用生物信息学方法对其结构域及功能进行预测,包括开放阅读框分析、基本理化性质分析、保守结构域分析、信号肽预测、蛋白修饰位点分析、疏水性分析、系统进化分析、蛋白质二级结构及三级结构预测等。结果表明:经测序VaCBF3基因序列全长为854bp,编码239个氨基酸,序列提交至GenBank中(登录号为:EU672969;蛋白登录号为:ACD45468.1)。该基因属于AP2 superfamily家族,具有AP2保守结构域;蛋白相对分子量为25.9kDa,分子式为C1109H1754N332O364S11,原子总数为3570,理论等电点为7.1;为不稳定亲水蛋白,不含信号肽;共计43个磷酸化位点,1个N-糖基化位点,39个O-糖基化位点;二级结构中α-螺旋占25.94%,β-转角占4.60%,不规则卷曲链56.07%,延伸链占13.39%;三级结构含有1个α-螺旋和3个β-折叠。系统发育树分析表明,VaCBF3蛋白与Vitisamurensis聚为一支,亲缘关系最近,与V.vinifera、V.riparia亲缘关系较远。     

抗冻诱导因子CBF基因及其在木本植物的抗寒应用

温度是植物生长发育的必要条件,低温是影响植物生长发育的重要逆境因子,因此抗冻诱导因子CBF基因作为重要的抗逆系列基因成为目前研究的热点之一。系统介绍了CBF基因家族、结构与特性、表达、调节因子、生理生化功能、抗逆条件下的交叉适应现象,及其在木本植物上的应用前景及原理。     

平榛冷适应相关基因CBF的克隆及时空表达特性分析

低温是影响植物分布、进而影响生长和产量的关键因素之一。Weiser(1970)指出低温导致植物的基因表达发生变化;早在20世纪90年代研究者就发现了植物的冷适应现象(Guyetal.,1985)。虽然迄今为止植物抗寒的分子机制还没完全清楚,但研     

蓝花楹JaCBF1转录因子片段的序列分析及耐寒性功能验证

CBF类转录因子是调控植物冷害应答反应的关键因子.从蓝花楹中克隆到一个457 bp CBF类基因片段,序列分析表明其编码142氨基酸的片段,并与多个物种CBF1基因序列高度同源,且具有CBF家族的AP2核心结构域,因此将其命名为JaCBF1.原核表达的结果显示此基因片段编码16 kDa的蛋白,表达分析结果显示JaCBF1于低温条件下在蓝花楹根、茎、叶中有差异性转录.Southern杂交结果揭示JaCBF1在蓝花楹基因组中存在至少2个拷贝.通过脓杆菌介导方法将JaCBF1异源转录到拟南芥中,荧光共聚焦显微照相结果显示其编码的蛋白质定位于细胞核,冷处理实验发现转基因拟南芥植株的耐冷性得到了显著提高,表明此新片段具有CBF类植物耐冷因子的典型功能.     

巴西橡胶树CBF2基因的克隆和表达分析

分析植物CBF同源保守区序列设计简并引物,利用RT-PCR技术从橡胶树中克隆了CBF基因家族的保守区,并以SAFA-PCR法克隆了HbCBF2基因的5′端序列以及启动子序列。通过BLAST工具搜索Genbank数据库。结果表明,该序列同其他植物中的CFB家族基因高度同源,认为该序列就是橡胶树中的CBF基因。以此序列设计Northern Blot探针,从低温和干旱两个方面处理,探索该基因在巴西橡胶树中的表达情况。