植物DREB转录因子的研究进展及应用

转录因子是一种DNA结合蛋白,通过与真核基因启动子区域中的顺式作用元件发生特异性相互作用来调控基因的转录。DREB(与干旱应答元件结合的)转录因子是一类新发现的植物特有的转录因子,能够特异地识别DRE(干旱应答元件)顺式作用元件并与之发生作用,从而激活植物体内一系列逆境应答基因的表达。本文综述了近几年在DREB转录因子的结构、功能、表达调控以及应用方面的研究进展。     

DREB转录因子研究进展

DREB转录因子即干旱应答元件结合蛋白质,它能特异结合启动子中含有 DRE/CRT 顺式元件,激活许多逆境诱导基因的表达,增强植物对逆境的忍耐力。介绍DREB转录因子与DRE顺式作用元件的关系,DREB 转录因子与 DRE 元件的结合特异性,DREB 的结构特点和功能,DREB 转录因子的表达调控,DREB 转录因子的克隆及鉴定等方面的研究进展,简述 DREB 转录因子对调控逆境诱导基因的表达具有非常重要的作用,在提高植物综合抗逆性方面将有巨大的应用前景。同时,指出 DREB 转录因子在信号转导、作用机理及基因表达等方面的复杂性。      

DREB转录因子在植物非生物胁迫中的作用及应用研究

转录因子也称反式作用因子,是能够与真核生物基因启动子区域中顺式作用元件发生特异性相互作用的DNA结合蛋白。DREB转录因子作为植物特有的转录因子,通过与DRE调控元件特异结合,能促进许多与低温、高盐和干旱相关基因的表达。本文综述了近年DREB转录因子的研究进展,并对其结构和生物学功能、表达调控和信号传递途径以及DREB基因在改良植物抗逆胁迫中的应用进行了讨论,同时对该领域的发展前景进行了展望。     

植物非生物胁迫诱导启动子顺式元件及转录因子研究进展

顺式作用元件(cix-acting element)是与结构基因串联的特定DNA序列,是转录因子的结合位点,它们通过与转录因子结合调控基因转录的精确起始和转录效率,在植物基因表达调控过程中起着重要的作用.非生物胁迫诱导基因的表达受其上游启动子顺式作用元件及转录因子的调控,目前已发现了多种与非生物胁迫相关的顺势作用元件及转录因子,如DRE元件及DREB类转录因子、MYB元件及MYB类转录因子、GT-1元件及GT-1类转录因子等.顺式作用元件及转录因子的研究对研究植物非生物胁迫相关基因的表达调控具有重要意义,综述植物非生物胁迫诱导启动子功能元件及转录因子的研究进展.     

拟南芥非生物胁迫应答基因表达的调节子研究概况

分子生物学研究表明,植物中由诸如干旱、高盐和低温等环境胁迫因子诱导的几个基因具有多种功能。大多数干旱应答基因是由植物激素脱落酸（ABA）诱导的,但也有少数基因例外。对模式植物拟南芥基因表达中的干旱应答基因的分析表明,至少存在4个独立调节系统（调节子）。对典型胁迫诱导表达的一些基因中启动子的顺势作用元件和影响这些基因表达的转录子也已进行了分析。已经分离出与脱水效应元件/C重复序列（DRE/CRT）顺势作用元件结合的转录因子,并命名为DRE结合蛋白1/C重复序列结合因子（DREB1/CBF）和DRE结合蛋白2（DREB2）。在转基因拟南芥植株中,DREB1/CBF过量表达可增加其抗寒、抗旱和抗盐碱的能力。DREB1/CBF基因已成功地在许多不同作物中得到应用,从而提高作物对非生物胁迫的耐受性。与胁迫反应相关的其他转录因子的研究也正在取得进展。     

烟草DREBP转录因子结合DRE元件的关键氨基酸

从烟草品种本塞母氏中分离出2条DREB类转录因子基因,分别命名为NbDREB1和 NbDREB2.根据测序结果推导出的氨基酸序列分析显示,NbDREB1和NbDREB2都具有典型的AP2/EREBP转录因子家族EREBP亚族A类特征.酵母单杂交结果显示,它们都不具有激活功能.连接pGADT7反式激活载体形成融合基因表达结果显示,NbDREB1能与DRE顺式作用元件结合,NbDREB2则不能.比较NbDREB1和NbDREB2的AP2区,发现两者的第2和49位氨基酸残基不同.对NbDREB2的第2位氨基酸残基N点突变为Y,NbDREB2也显示出与DRE顺式元件结合的活性,表明烟草DREB转录因子的AP2区第2位氨基酸残基Y是识别及结合DRE顺式作用元件必需的氨基酸残基.     

转录因子DREB1A和DREB2A调控机制的比较分析

DREB转录因子即干旱应答元件结合蛋白质,它能特异结合启动子中含有DRE／C1KT顺式元件,激活许多逆境诱导基因的表达,增强植物对逆境的忍耐力。从DREB1A和DREB2A转录因子结构、功能、调控表达的基因以及蛋白稳定性等方面进行比较分析,为植物抗逆转录因子研究及应用提供依据。     

转录因子DREBlA和DREB2A调控机制的比较分析

DREB转录因子即干旱应答元件结合蛋白质,它能特异结合启动子中含有DRE/CRT顺式元件,激活许多逆境诱导基因的表达,增强植物对逆境的忍耐力.从DREB1A和DREB2A转录因子结构、功能、调控表达的基因以及蛋白稳定性等方面进行比较分析,为植物抗逆转录因子研究及应用提供依据.     

玉米中与DRE元件结合的转录因子的克隆和结构分析

DREB类的转录因子特异性地与DRE 元件（脱水应答元件）结合,在植物感受干旱、高盐及低温等逆境条件时,激活一系列下游逆境应答基因的表达。进一步的研究发现,拟南芥DREB蛋白的DNA结合域（AP2区）中14位的缬氨酸和19位的谷氨酸对该类转录因子与DNA结合起着关键性的作用。利用酵母单杂交的方法,我们从玉米 (Zea mays L.) 的cDNA文库中分离到一个编码与DRE元件结合的蛋白的基因,命名为maDREB1。酵母体内的反式激活实验表明,该基因编码的蛋白能特异地与DRE元件结合并能激活下游报告基因的表达。对maDREB1蛋白14位和19位的氨基酸进行单点突变和双点突变实验,发现14位的缬氨酸突变为丙氨酸后maDREB1几乎丧失了其转录激活能力,而19位的谷氨酸突变为天门冬氨酸后maDREB1的转录激活能力也受到较大影响.     

DREB1A 转录因子蛋白的原核表达

DREB1A是DREB转录因子的一员,它们都含有一段与DNA结合的保守区域,由58个氨基酸组成,称为EREBP/AP2结构域(EREBP/AP2 domain)。一个DREB转录因子可以调控多个与植物干旱、高盐及低温耐性有关的功能基因表达。从拟南芥中克隆了DREB1A转录因子基因,成功构建了DREB1A基因的原核表达载体,转化E.coliBL21(DE3),经1 mmol/L IPTG诱导表达获得了DREB1A蛋白,但以包涵体形式存在。为以后深入研究DREB转录因子与DRE顺式作用元件相互作用的具体机制奠定了基础。