植物次生细胞壁生物合成的转录调控网络

植物次生细胞壁包含纤维素、半纤维素和木质素,赋予细胞壁机械强度及疏水性,这种特性对植物直立生长、水分和营养物质运输以及抵御生物和非生物胁迫十分重要。该文总结了调控次生细胞壁生物合成的转录因子及其调控机制,包括NAC转录因子调控次生壁合成的一级开关作用,AtMYB46/AtMYB83及其下游调控因子的二级开关作用,以及其它转录因子对次生壁生物合成的调控作用,并对未来研究内容和方法进行了展望,以期为深入系统理解次生细胞壁生物合成的转录调控网络提供参考。     

bZIP转录因子调控植物次生代谢产物生物合成的研究进展

植物次生代谢产物是通过次生代谢产生的一类小分子有机化合物,是植物适应环境的表现,次生代谢产物也是重要药物和化工原料的来源。bZIP转录因子是普遍存在于真核生物中的一类多基因家族,可有效调控植物次生代谢产物的生物合成。本文概述了植物bZIP转录因子的结构和类型,重点阐述了bZIP转录因子调控萜类、黄酮类和生物碱等植物次生代谢产物生物合成的研究进展,并对研究前景进行了展望。深入探讨bZIP转录因子的调控机制,有助于利用基因工程技术优化植物次生代谢途径,提高次生代谢产物的含量,在新药创制、工农业生产等方面具有广泛的应用前景。     

植物的次生生长及其分子调控

植物的次生生长是一重要的生命活动, 特别是植物次生木质部的形成对人类生产和生活具有重大意义。次生生长包括维管组织形成、次生细胞壁形成、木质化、PCD以及心材形成等过程。生长素和多个转录因子家族如MYB、NAC、AP2/EREBP、homeobox、MADS等参与了这一过程的调控, 利用分子生物学手段特别是基因组学方法, 人们已分离到生长素信号途径基因以及转录因子家族中的相关调控基因。文章介绍了植物次生生长的活动过程, 并论述了次生生长过程中调控基因的研究情况。     

木材形成过程中次生壁沉积和细胞程序性死亡的分子调控机制

木材的形成经历了维管形成层细胞的增殖,木质部细胞的分化和扩张,次生细胞壁的沉积和细胞程序性死亡(programmed cell death, PCD)的过程.近年来,基于遗传学和组学分析,人们已经从模式植物拟南芥和杨树中鉴定出许多调控次生壁沉积的的关键转录因子和转录抑制因子.这些转录因子调控层次分明,共同构成次生壁沉积的转录调控网络,不仅在次生壁组分木质素、纤维素、木聚糖等物质的生物合成过程中起重要作用,而且可激活下游调控细胞程序性死亡相关的水解酶,启动木质部细胞的程序化死亡过程.对这些基因的生物学功能和调控网络进行解析,为阐明木材形成的分子生物学机制奠定了理论基础.本文综述了木材形成过程中次生壁沉积的转录调控网络和细胞程序性死亡相关的酶学机制及其最新研究进展.     

巴西橡胶树HbMYB52基因的克隆及其在拟南芥中的表达

为揭示Hb MYB52在巴西橡胶树(Hevea brasiliensis)木材发育过程中的功能,从其转录组中分离克隆到1个MYB转录因子G21亚组成员基因,命名为Hb MYB52,开放阅读框为726 bp,编码242个氨基酸的蛋白,在木质部中高度表达。在拟南芥(Arabidopsis thaliana)中过表达Hb MYB52,虽未改变转基因植株株型,但植株维管束间纤维细胞壁明显增厚,同时抑制了木质纤维、导管次生壁形成。转基因拟南芥株系3和株系6中纤维素和木质素含量减少,相应各组分合成的关键酶基因的表达量也不同程度下降;株系8产生了木质素异位沉积,且木质素合成关键酶基因表达活跃。因此,推测Hb MYB52参与了植物次生壁形成调控,在拟南芥次生壁形成中可能发挥了双重功能:一方面负调控维管束次生壁形成以及各组分的生物合成,另一方面具有促进束间纤维次生壁增厚的作用。     

植物Myb转录因子的研究进展

通过转录因子在转录水平上调控目的基因表达是植物对其生长发育及生理代谢调控的一种重要方式.Myb(v-myb avian myeloblastosis viral oncogene homolog)转录因子是最大的植物转录因子家族成员之一,参与了细胞分化、细胞周期的调节,激素和环境因子应答,并对植物次生代谢以及叶片等器官形态建成具有重要的调节作用.最近的研究表明,Myb类转录因子参与了植物花色素形成过程的调控,对果皮、果肉,甚至叶片的着色都起到了重要作用.本文对Myb类转录因子的发现及其结构特征进行了详细综述,重点介绍了Myb转录因子在植物花色素苷合成代谢调节研究中的新发现,以期为Myb转录因子的研究和利用提供参考.     

植物NAC转录因子家族在抗逆响应中的功能

NAC转录因子是植物特有的一类转录因子,其共同特点是在N端含有一段高度保守的约150个氨基酸组成的NAC结构域,而C端为高度多样化的转录调控区。NAC转录因子是具有多种生物功能的新型转录因子,在植物细胞次生壁的生长、植物顶端分生组织形成、植物侧根发育等生长发育过程以及作物的品质改良中具有重要作用。此外,研究表明NAC转录因子在植物抗逆反应中也具有重要的调控作用。本文综述了近年来NAC转录因子家族在植物抗逆中的研究进展。     

拟南芥AtGA3OX1和AtGA3OX2基因影响茎秆次生细胞壁增厚的分子机理

赤霉素不仅对植物的种子萌发、叶片伸展和开花结果有重要的影响, 而且在茎秆的发育过程中扮演关键的角色。它的生物合成受到多种酶的调控, 其中赤霉素3-氧化酶(GA3OX)是关键的限速酶, 备受重视。拟南芥AtGA3OX 基因由4个成员组成, 其中A3OX1 和 AtGA3OX2 基因在茎中超量表达, 可能与茎的发育有关。目前, 尚未见到AtGA3OX1、AtGA3OX2基因调控次生细胞壁增厚的报道。文章以拟南芥AtGA3OX1 和 AtGA3OX2 基因双突变体atga3ox1atga3ox2为材料, 系统研究了AtGA3OX1和AtGA3OX2 基因对次生细胞壁的影响。结果表明：同时突变 AtGA3OX1和AtGA3OX2基因不仅显著抑制了茎秆次生细胞壁纤维细胞的增厚(对导管细胞没有影响), 而且也明显降低了次生细胞壁3个组分(纤维素、半纤维素和木质素)的含量。利用实时荧光定量PCR (qRT-PCR) 进一步分析次生细胞壁3个组分生物合成基因及相关的转录因子的表达情况, 结果显示这些基因在双突变体中均受到显著影响, 表明拟南芥AtGA3OX1和 AtGA3OX2 基因可能是通过调控这些转录因子进而调控了次生细胞壁的加厚。研究结果为基因工程调控拟南芥AtGA3OX1、AtGA3OX2 基因(或其他物种同源基因), 进而增强粮食作物抗倒伏性和提高能源植物纤维生物质量提供了理论依据。     

植物NAC转录因子

植物生命过程依赖众多转录因子去调控基因的表达。NAC类蛋白是近十多年来新发现的一类植物特有的、数量较多的转录因子家族。研究发现,拥有一个介导DNA结合的特有的N末端新转录因子折叠结构域和一个具有高度多样性的C端转录功能区是这类转录因子共同的结构特征。NAC转录因子不仅普遍参与了植物生长发育过程的调控,包括茎顶端分生组织、花器官的发育、侧根的形成、细胞次生壁的形成以及叶片衰老等,还参与了胁迫应答、激素调控以及诱导寄主对病原菌侵染产生抗性等过程。本文综述了植物NAC转录因子的结构特征、生物学功能、作用机理以及表达调控等方面的研究进展,对该领域的研究进行了展望。     

植物bHLH转录因子的结构特点及其生物学功能

bHLH(basic/helix-loop-helix)转录因子在真核生物的生长发育过程中起着重要的调控作用,它们组成了转录因子中的一个大家族。bHLH转录因子不仅普遍参与了植物的生长发育,包括毛状体的发生、光形态建成和光信号转导,而且在植物响应逆境胁迫和次生代谢方面也具有重要作用。对植物bHLH转录因子的结构特点及其生物学功能进行综述。     

拟南芥R2R3-MYB家族第22亚族的结构与功能

拟南芥R2R3-MYB转录因子在拟南芥生长发育、代谢及响应生物和非生物胁迫的调控网络中具有重要作用。根据保守的氨基酸序列,R2R3-MYB转录因子被分为25个亚族,其中第22亚族包含AtMYB44、AtMYB77、AtMYB73和AtMYB70 4个基因,主要响应生物和非生物胁迫。文章从基因功能的相似性、基因表达的一致性和基因结构的保守性3方面综述了第22亚族的4个基因,并综合讨论了其在结构与功能上的冗余性和多样性。