Dof转录因子在植物碳氮代谢中的调控作用综述

碳、氮代谢是植物体内最重要的两大代谢,对作物生物量积累与品质形成具有重要作用。在生产中,多依赖增加施肥量来提高作物产量,导致环境污染与不可持续发展,因此迫切需要选育高氮素利用效率的作物品种。植物氮素利用效率的提高,不仅依靠提高植物对氮肥的吸收能力,还需要考虑协调碳、氮代谢之间的关系。作为协调靶基因整个应答网络表达的主要调节因子,转录因子能影响整个应答网络中所涉及的代谢物变化。DNA结合单锌指蛋白(DNA binding with one finger, Dof)转录因子是植物中特有的转录因子,参与调控植物组织分化、种子萌发、物质代谢等生理生化过程。重点综述Dof转录因子在植物碳、氮代谢中的调控作用,在植物碳代谢中,Dof转录因子主要参与光合作用途径中关键基因和光合代谢产物的调控;在氮代谢中,Dof转录因子主要通过调控氮的吸收、转运和同化途径的关键基因促进氮同化,并通过协调碳氮代谢的平衡提高植物对氮素的利用效率,改善植物的品质和产量,这给利用Dof转录因子协调植物碳氮代谢关系、提高氮素利用效率和农艺性状的深入研究奠定了基础。     

菜心Dof基因克隆、生物信息学分析及表达分析

Dof (DNA binding with one finger)是植物特有的转录因子,在调控植物生长发育和代谢过程中发挥着重要作用。为明确Dof具体的生物学功能,本研究以‘油绿501’菜心为材料,采用同源克隆法获得了Dof全长序列,并对其编码蛋白结构、基因表达模式及其互作蛋白的调控网络进行分析。结果表明：菜心BcDof3;1基因全长624 bp,编码207个氨基酸,其N-端含有保守的Dof锌指结构。系统进化树分析表明,BcDof3;1与白菜BrDof3;1和拟南芥AtDof2的同源关系较近。RT-qPCR结果表明,BcDof3;1在菜心根、茎、叶、花和种子中均有表达,尤其在叶和花中的表达水平最高;其表达水平受氮调控。互作蛋白网络分析表明,BcDof3;1可能通过中性转化酶、淀粉酶、酰胺酶等调控碳氮代谢。研究结果为深入研究Dof在菜心生长发育和碳氮代谢中提供了理论参考。