转录因子参与植物低温胁迫响应调控机理的研究进展

低温胁迫对植物的地理分布和生长发育有着重要影响。当植物受到低温胁迫时,转录因子通过结合基因启动子上的顺式作用元件激活低温响应基因的表达,从而调控植物体内的信号转导通路来提高植物的耐低温性。着重主要介绍了AP2/ERF、NAC、WRKY、MYB、bZIP、ZFPs等转录因子家族参与植物低温胁迫响应的最新研究进展,并提出了一个转录因子通过与其他因子和启动子元件互作的方式参与低温胁迫响应的基因表达调控网络。     

植物bZIP转录因子的生物学功能

碱性亮氨酸拉链(basic region/leucine zipper motif,bZIP)类转录因子是研究最多的转录因子基因家族之一,在所有的真核生物中都存在含有bZIP结构域的蛋白,且在已经测序完成的植物基因组中含有大量的bZIP类转录因子.bZIP类转录因子主要定位于细胞核中,参与多种生物学过程,包括植物生长、花发育、种子成熟、衰老、光信号、损伤、病菌防御以及对各种环境胁迫的响应等.本文对国内外近年来有关植物bZIP类转录因子在分布、结构、分类及其与植物生长发育、植物激素、抗病性、抗逆性以及基因互作等方面的研究进展进行综述并对该基因家族研究过程中存在的问题进行了讨论.     

巴西橡胶树HbbZIP40转录因子基因的克隆与分析

bZIP转录因子普遍存在于真核生物中,参于多种生物学过程。为分析橡胶树bZIP转录因子的结构功能,本研究克隆了1个bZIP基因家族成员,命名为HbbZIP40(登录号:KY807075)。该基因属于bZIP转录因子基因家族A亚族,全长1 110 bp,包含一个长为900 bp的完整开放读码框,含bZIP结构域,是bZIP基因家族成员。q RT-PCR技术检测分析发现,HbbZIP40在草甘膦和干旱处理下显著上调表达,推测HbbZIP40与橡胶树干旱、草甘膦药害胁迫相关。研究橡胶树bZIP转录因子,对弄清其在橡胶树抗逆机制中的作用与机制具有重要意义。     

蓖麻RcbZIP11基因克隆及表达特性研究

为探究蓖麻bZIP(basic leucine zipper)基因在响应非生物胁迫应答过程中的作用,研究基于蓖麻转录组数据,克隆到1条在低温胁迫下显著上调表达的bZIP基因,并将其命名为RcbZIP11(GenBank No. OQ506490)。RcbZIP11基因的编码区序列全长492 bp,其推导163个氨基酸,预测是1个亲水性蛋白质,具有保守的bZIP＿plant＿GBF1结构域。蛋白质的多序列对比显示,RcbZIP11蛋白质在进化过程中相对保守,进化树分析显示RcbZIP11与麻风树JcbZIP11蛋白质亲缘关系最近。亚细胞定位显示RcbZIP11蛋白质定位于细胞核,并成功克隆出RcbZIP11启动子序列,预测结果显示,该区域拥有光响应元件、逆境响应类元件和激素诱导类元件。RcbZIP11基因在蓖麻不同组织(真叶、子叶、茎和根)中均有表达,在子叶中相对表达量最高;且该基因在逆境胁迫下(干旱、盐、低温和ABA)的根和真叶中其相对表达量均高于0 h,说明RcbZIP11基因积极地参与蓖麻的非生物胁迫响应。综上,研究为进一步探究RcbZIP11基因在蓖麻逆境条件生长过程中的功能奠定...     

山葡萄转录因子基因VaDREB的克隆及其抗逆功能分析

DREB/CBF（dehydration-responsive element binding protein/C-repeat binding factor）转录因子能特异的与DRE/CRT（dehydration-responsive element/C-repeat）顺式作用元件结合,在植物干旱、高盐和低温等非生物胁迫应答中起着重要的调控作用。本研究从山葡萄中克隆得到了一个VaDREB转录因子基因（登录号XM₀02283076.1）,并对其进行了序列分析、亚细胞定位分析以及酵母和拟南芥中的功能鉴定。序列分析表明,VaDREB开放阅读框全长459 bp,编码152个氨基酸,预测蛋白质分子量为17 kDa,等电点为8.67,包含一个AP2/ERF结合域。氨基酸序列比对和系统进化分析结果表明,该基因属于DREB/CBF转录因子A-5亚类。亚细胞定位结果表明VaDREB蛋白定位于细胞核中。重组酵母菌株与表达VaDREB基因的转基因拟南芥株系均表现出明显增强的盐、干旱、低温和高温胁迫耐受性表型,基因表达分析结果表明,转基因拟南芥株系中抗逆相关功能基因的表达量出现了明显上调,这些结果证明VaDREB转录因子在植物抗逆调控过程中起着重要作用。     

AP2/ERF转录因子调控植物非生物胁迫响应研究进展

低温、干旱、高盐和缺氧等多种不良环境影响植物的生长发育, 植物通过长期进化形成复杂的调节机制来适应这些不利条件。AP2/ERF是植物特有的转录因子, 在各种胁迫响应过程中发挥关键调控作用。近年来, 越来越多的研究表明, 植物激素介导的信号级联通路与逆境胁迫响应关系密切, AP2/ERF转录因子可与激素信号转导协同形成交叉调控网络。许多AP2/ERF转录因子通过响应植物激素脱落酸和乙烯, 激活依赖或不依赖于脱落酸和乙烯的胁迫响应基因的表达。此外, AP2/ERF转录因子参与赤霉素、细胞分裂素和油菜素内酯介导的生长发育和胁迫应答。该文简要综述了AP2/ERF转录因子的结构特征、转录调控、翻译后修饰、结合位点、协同互作蛋白及其参与调控依赖或不依赖激素信号转导途径的非生物胁迫响应研究进展, 为解析不同AP2/ERF转录因子在调控激素和胁迫响应网络中的作用提供理论依据。     

棉花抗逆基因GhAREB4的克隆及功能分析

AREBs转录因子家族基因主要参与干旱、高盐、低温等胁迫应答反应,在植物抵御各种逆境胁迫中起着非常重要的作用。该研究经序列电子拼接克隆了陆地棉GhAREB4基因,该基因全长1 784bp,其开放阅读框为1 227bp,编码408个氨基酸,预测分子量为44.3kD,等电点为8.88。蛋白结构预测发现,该蛋白二级结构中含有bZIP基因家族的保守结构域。系统进化树分析表明,GhAREB4与可可的AREB转录因子同源性最高。绿色荧光蛋白亚细胞定位分析表明,GhAREB4蛋白分布在细胞核内。qRT-PCR分析表明,GhAREB4基因在花中的表达量最高;且GhAREB4基因表达受到干旱、高盐、低温、脱落酸(ABA)等处理的诱导,其可能调控棉花对非生物逆境的耐性响应。研究结果为进一步研究该基因对棉花耐逆调控机制奠定了基础。     

AP2/ERF转录因子调控植物非生物胁迫响应研究进展

低温、干旱、高盐和缺氧等多种不良环境影响植物的生长发育,植物通过长期进化形成复杂的调节机制来适应这些不利条件。AP2/ERF是植物特有的转录因子,在各种胁迫响应过程中发挥关键调控作用。近年来,越来越多的研究表明,植物激素介导的信号级联通路与逆境胁迫响应关系密切,AP2/ERF转录因子可与激素信号转导协同形成交叉调控网络。许多AP2/ERF转录因子通过响应植物激素脱落酸和乙烯,激活依赖或不依赖于脱落酸和乙烯的胁迫响应基因的表达。此外,AP2/ERF转录因子参与赤霉素、细胞分裂素和油菜素内酯介导的生长发育和胁迫应答。该文简要综述了AP2/ERF转录因子的结构特征、转录调控、翻译后修饰、结合位点、协同互作蛋白及其参与调控依赖或不依赖激素信号转导途径的非生物胁迫响应研究进展,为解析不同AP2/ERF转录因子在调控激素和胁迫响应网络中的作用提供理论依据。     

甘蓝型油菜BnMYB80基因的生物信息学分析

在高等植物花药发育和花粉形成中, MYB转录因子起着非常重要的作用, 其中MYB80是参与绒毡层发育及引起雄性不育的重要转录因子。该研究以拟南芥(Arabidopsis thaliana) AtMYB80为参考序列, 通过BLAST比对分析, 在白菜(Brassica rapa)、甘蓝(B. oleracea)和甘蓝型油菜(B. napus)中分别获得MYB80基因的2、2和6个同源序列, 运用生物信息学方法对其核苷酸序列及编码的氨基酸序列进行组成成分、亚细胞定位、磷酸化位点、疏水性/亲水性、蛋白质二级、三级结构和功能域分析。结果表明, MYB80转录因子亚细胞定位于细胞核, 具有多个不同的磷酸化位点, 肽链表现为亲水性; 二级、三级结构预测显示, MYB80蛋白以α-螺旋和无规则卷曲为主要结构元件; 保守结构域分析表明, 其N端具有2个串联的SANT功能域, 属于R2R3型MYB转录因子。多重序列比对和进化树分析结果表明, 甘蓝型油菜与白菜、甘蓝的序列相似性大于92%, 且MYB80转录因子的功能结构域具有较高的同源性和较强的序列保守性。该研究结果对深入解析甘蓝型油菜MYB80的生物学功能及育性调控的分子机理具有重要意义, 为甘蓝型油菜杂种优势利用提供了依据。     

基于转录组测序的花烟草低温胁迫响应转录因子挖掘

为了鉴定参与花烟草低温胁迫的转录因子,对花烟草幼苗进行了4℃低温处理,并在处理后12 h采集其幼苗样本,提取总RNA后,采用高通量测序技术,进行了转录组测序。在对差异表达基因进行GO及KEGG分析的基础上,对参与其中的转录因子进行了挖掘,并采用qRT-PCR的方法,对转录组测序的结果进行了验证。结果表明,低温处理后,花烟草基因表达量变化在2倍以上的基因有8388个(P<0.01),其中,上调表达4229个,下调表达4159个。这些差异表达基因的功能归类于生物过程、细胞组分及分子功能3大类69个GO条目,并显著富集在40条KEGG代谢通路中。同时,在低温胁迫下,花烟草有118个转录因子的表达发生了显著改变,其中,上调表达82个,下调表达36个。这些转录因子属于28个家族,其中,数量最多的为NAC家族19个,其次为ERF家族16个、MYB家族15个、WRKY家族15个。本研究的结果为花烟草低温响应分子机制的研究提供了借鉴。     

水稻逆境相关转录因子研究进展

干旱、盐碱、高温和低温等逆境因子胁迫水稻的生长发育,进而影响水稻的产量和品质。因此,研究水稻的抗逆性,尤其是揭示其抗逆分子机理具有重要的生物学意义。近年来,水稻抗逆分子机理的研究主要集中在转录因子及其分子调控机制方面。在水稻中,目前研究较多的转录因子类型主要有b ZIP、MYB/MYC、WRKY、AP2/EREBP和NAC,它们的结构通常由DNA结合结构域、转录活化结构域、寡聚化位点和核定位信号组成。转录因子在水稻逆境信号转导途径中起着中心调节作用,它们将逆境信号传递和放大,通过与目的基因启动子区中顺式作用元件特异结合,调控下游多个逆境相关基因的表达,从而引起水稻对逆境应答反应,最终实现水稻获得综合抗逆性的提升。该文简要概述了植物转录因子的调控机制、结构特点、分类与功能特性,重点论述了转录因子在水稻抗逆中的作用,指出了转录因子应用过程中转基因水稻产生的负效应问题,并提出了解决负效应问题的研究思路,同时展望了今后转录因子的研究前景,以期为挖掘和应用新的水稻转录因子基因以及阐明其抗逆调控机制提供理论依据。     

谷子bZIP转录因子的全基因组鉴定及其在干旱和盐胁迫下的表达分析

bZIP蛋白是植物转录因子中最大和最保守的一类转录因子, 参与调控植物生长发育等多种生命活动。谷子(Setaria italica)是一种重要的C4杂粮作物, 其bZIP基因家族与功能报道较少。利用生物信息学工具, 从谷子全基因组中鉴定出73个SibZIP转录因子, 划分为A、B、C、D、E、G、H、I和X等亚家族。与已测序的禾谷类作物相比, 谷子SibZIP基因家族在进化中发生缩减。在谷子SibZIP蛋白中检测到25种不同的保守氨基酸基序。RNA-seq和定量PCR检测结果表明, 在干旱和盐胁迫条件下, 多数SibZIPs基因不同程度地被诱导表达, 预示着部分SibZIP成员在谷子干旱和盐胁迫响应中起重要作用。共表达关联性分析进一步揭示19个谷子SibZIP转录因子可通过与蛋白激酶或NPR1相关调节蛋白等互作介导谷子胁迫响应。研究结果为全面解析谷子SibZIPs基因结构与生物学功能、抗旱分子机制以及分子育种提供了新信息。