病程相关基因非表达子1（NPR1）：植物抗病信号网络中的关键节点

最早从拟南芥（Arabidopsis thaliana）中克隆到的NPR1（nonexpressor of pathogenesis-related genes 1）基因是调控植物病害抗性的一个关键基因。它不仅对植物系统获得抗性（systemic acquired resistance,SAR）和诱导系统抗性（induced systemic resistance, ISR）起核心调控作用,而且是植物基础抗性（basic resistance）以及由抗病基因（resistance gene,R）决定的抗性的重要调控因子。氧化突发（oxidative burst）造成的强还原势导致NPR1蛋白还原成单体,以及NPR1单体在细胞核内的积累是诱导水杨酸（salicylic acid,SA）介导的PR（pathogenesis-related）基因表达和SAR产生的充分必要条件。NPR1通过与TGA转录因子的相互作用调控PR基因表达。NPR1作为多种信号途径的交叉点,与某些WRKY转录因子和NPR4一起,在调节和平衡SA和茉莉酸信号传导途径中起关键作用。NPR1的这种调控作用在细胞质内进行,通过遗传工程将其用于植物保护有很好的应用前景。     

植物系统获得性抗性的信号转导

坏死病原菌（necrotizingpathogen）的侵染或者一些化学因子的处理能诱导植物的非侵染或非处理部位产生对多种病原再侵染产生抗性,即系统获得性抗性（systemicacquiredresistance,SAR）。获得系统抗性的组织中SAR基因产物的累积和防卫反应的潜在诱导增强（potentiation）是其两类抗病机制。SAR至少有通过水杨酸（salicylicacid,SA）或茉莉酸（jasmonicacid,JA）、乙烯（ethylene）为系统信号分子的两类信号转导途径。遗传分析已用于SAR产生的信号转导过程的分析,一些与SAR信号转导相关的基因已经和正在克隆,这些基因具有明显提高植物广谱抗性的潜能。     

植物系统获得性抗性的分子机理

系统获得性抗性(systemic acquired resistance, SAR)是水杨酸(salicylic acid,SA)介导的植物对病原物的广谱抗病反应,NPR1和WRKY是SA信号传递过程中的重要转录因子.SAR的发生需要可移动信号(mobile signal)由局部到系统的长途运输,水杨酸甲酯(methyl salicylate, MeSA)和茉莉酸(jasmonic acid,JA)是两种可能的可移动信号.     

转录因子WRKY6和PR1在拟南芥胁迫记忆中的表达模式

植物暴露在细菌或其它微生物病原体下,会形成全身防御,称为系统获得性抗性SAR（Systemic Acquired Resistance）,该系统可以在病原体二次侵染时有效抑制病原体对植物的伤害。其中,WRKY转录因子和病程相关蛋白PRs（Pathogenesis-related proteins）在植物抗病信号调控途径中起着重要作用。本研究以模式植物拟南芥为实验材料,对WRKY6和PR1（PATHOGENESIS RELATED）两个转录因子进行初步研究。首先,从拟南芥eFP数据库中获得WRKY6和PR1的基因表达数据,进行生物信息学分析,获得WRKY6和PR1基因在不同胁迫条件下的表达热图。其次,通过实时荧光定量PCR技术,比较了经过生物胁迫和非生物胁迫处理后WRKY6和PR1的基因表达水平。结果表明,拟南芥经过生物胁迫丁香假单胞菌[Pseudomonas syringae pv.tomato（P_st） DC3000]处理后,WRKY6和PR1的基因表达模式具有一定的相似性,然而经过非生物胁迫和机械损伤组合处理后,WRKY6和PR1基因又呈现出不同的表达模式。本研究初步探索了WRKY6和PR1基因的表达模式及其关系,为今后进一步研究系统性获得抗性应答机制提供了思路。     

中国红豆杉TcNPR1基因的克隆与功能研究

水杨酸（SA）可诱导红豆杉细胞中紫杉醇的合成,病程相关基因非表达子基因（NPR1）是SA介导的植物系统获得性抗性（SAR）信号途径中的关键信号分子。本研究从中国红豆杉（Taxus chinesis）细胞中克隆了TcNPR1基因,该基因完整的开放阅读框大小为1857 bp,编码蛋白序列由619个氨基酸组成,含有典型的NPR1保守结构域、锌指结构域和锚蛋白结构域。进化树分析发现,TcNPR1蛋白与拟南芥AtNPR3和AtNPR4类蛋白的亲源关系较近。TcNPR1基因表达响应SA、干旱和NaCl胁迫处理,且随着处理时间增加,TcNPR1基因表达量逐渐增大。超表达TcNPR1的转基因烟草植株对干旱的耐受力增强,叶片内可溶性糖含量达43.8 mg/g（FW）,比对照高出2倍左右,说明TcNPR1基因具有表达功能,此结果为探究中国红豆杉细胞响应SA诱导大量合成紫杉醇的信号途径提供了依据。     

WRKY转录因子的研究进展

WRKYs是高等植物中最大的转录因子家族(TFs)之一。它具有特殊结构-WRKY结构域,这些结构可使WRKY转录因子拥有不同的转录调控功能。WRKY TFs不仅可以通过调节植物激素信号转导途径来调节它们的应激反应,还可以结合其靶基因启动子中的W-box[TGACC(A/T)],通过激活或抑制下游基因的表达来调节它们的应激反应。此外,WRKY蛋白不仅可以与其他TFs相互作用来调控植物防御反应,而且还可以通过识别和结合本身目标基因中的W-box进行自我调节以调控其对各种压力的防御反应。因此,WRKY TFs不管是在植物响应生物胁迫中,还是非生物胁迫中都具有重要的作用。但是,近年来,关于WRKY TFs在高等植物中的调控作用的研究综述稀少且深度较浅。重点阐述了WRKY TFs的结构特征和分类,在植物生物胁迫和非生物胁迫中发挥的作用,以及通过调节植物激素信号转导途径、MAPK信号级联和自调控来调控各种胁迫,以期为将来WRKY TFs的研究提供理论参考和思路。     

烟草TTG2蛋白质对NPRI介导的抗病防卫反应与ARF8影响的生长发育进行交叉调控的机制

NPR1蛋白是水杨酸信号和系统获得性抗性的转录调节因子,它的功能受蛋白质降解酶体CUL3．E3的控制。植物的发育主要受生长素信号通路的控制,生长素反应因（ARF）参与生长素信号转导转录调控。植物转录因于NPR1和ARF8分别在蛋白质降解酶体CUL3-E3与CUL1-E3控制下,调控抗病防卫与生长发育。烟草TTG2促进ARF8从细胞质向细胞核转运及其转录调控作用,因此促进生长发育;相反,TTG2把NPR1扣留在细胞质,阻止它对防卫反应基因的转录调控作用,从而抑制抗病性。TTG2与NPR1或ARF8并不直接互作,说明存在协助因子。     

植物WRKY转录因子家族基因抗病相关功能的研究进展

植物基因组中,数目众多的转录因子参与植物的生长发育、物质代谢、响应生物和/或非生物胁迫等多种生物进程.WRKY基因家族是植物重要的转录因子家族,在抗病信号转导途径中起重要调控作用,因而成为分子植物病理研究领域中的热点.本文综述了WRKY转录因子基因在植物抗病反应中的作用和调节机制的最新研究进展,以期为深入研究WRKY基因家族在植物抗病反应中的作用,阐明植物抗病信号转导途径提供帮助.     

小麦成熟胚脱分化过程中WRKY家族转录因子基因及其下游基因的表达

用Affymetrix小麦基因芯片研究了小麦成熟胚在MS＋2,4-D（2mg．L-1）培养基上脱分化过程中不同时间点的基因表达变化,用NCBI、DATF和DRTF等生物信息学相关网站对基因表达信息进行处理,并针对WRKY家族转录因子相关基因的变化情况进行分析的结果表明：WRKY家族中有20个相关基因在脱分化过程中的不同时点至少发生一次上调或下调表达变化,变化幅度分别为2～40倍和2～16倍,其中WRKY6,WRKY18．WRKY33及其下游基因CA692019、CA660172、CA640435等与小麦成熟胚脱分化过程可能有密切关系。WRKY6在脱分化的全过程中一直呈下降趋势,推测2,4-D诱导可能导致成熟胚细胞的抗性下降,从而有利于脱分化的进行。WRKY33基因可能在脱分化初期的信号转导中有作用。不同物种的组织或器官脱分化过程中的转录因子基因表达有差异,说明其脱分化机制的多样性和复杂性。