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。      

Interaction between two cis-acting elements,ABRE and DRE,in ABA-dependent expression of Arabidopsis rd29A gene in response to dehydration and high-salinity stresses

Many abiotic stress-inducible genes contain two cis-acting elements, namely a dehydration-responsive element (DRE; TACCGACAT) and an ABA-responsive element (ABRE; ACGTGG/TC), in their promoter regions. We precisely analyzed the 120 bp promoter region (-174 to -55) of the Arabidopsis rd29A gene whose expression is induced by dehydration, high-salinity, low-temperature, and abscisic acid (ABA) treatments and whose 120 bp promoter region contains the DRE, DRE/CRT-core motif (A/GCCGAC), and ABRE sequences. Deletion and base substitution analyses of this region showed that the DRE-core motif functions as DRE and that the DRE/DRE-core motif could be a coupling element of ABRE. Gel mobility shift assays revealed that DRE-binding proteins (DREB1s/CBFs and DREB2s) bind to both DRE and the DRE-core motif and that ABRE-binding proteins (AREBs/ABFs) bind to ABRE in the 120 bp promoter region. In addition, transactivation experiments using Arabidopsis leaf protoplasts showed that DREBs and AREBs cumulatively transactivate the expression of a GUS reporter gene fused to the 120 bp promoter region of rd29A. These results indicate that DRE and ABRE are interdependent in the ABA-responsive expression of the rd29A gene in response to ABA in Arabidopsis.     

草坪草狗牙根中抗逆基因BeDREB的克隆及功能鉴定

DREB(dehydrationresponsiveelementbindingprotein)蛋白是一类在植物中所特有的,能与DRE(dehydrationresponsiveelement)顺式作用元件特异性结合的转录因子,调控与干旱、高盐以及低温等逆境胁迫应答有关基因的表达.根据狗牙根近缘植物的DREB转录因子的AP2EREBP保守结构域的基因序列,通过RTPCR和RACE的方法分别从冷诱导和盐诱导的狗牙根cDNA中扩增到了2个似DREB基因,分别命名为BeDREB1和BeDREB2,并已提交NCBIGenBank,其登录号分别为AY462117和AY462118.这两个基因的编码框均为753个碱基,编码251个氨基酸,具有DREB转录因子的典型特征.两种逆境胁迫下扩增的基因序列同源性很高,达到了97.8%.利用酵母单杂交真核转录激活的方法进行了功能鉴定,证明BeDREB1和BeDREB2蛋白均可以与DRE顺式作用元件结合,激活下游报告基因HIS3的表达.RTPCR结果显示,BeDREB1基因受冷胁迫诱导表达,而BeDREB2受盐胁迫的诱导表达,且随着诱导时间的不同,表达量也在发生变化.上述结果表明,从狗牙根中克隆到的BeDREB1和BeDREB2基因属于DREB转录因子家族的新成员,在狗牙根中分别与冷胁迫和盐胁迫的信号转导有关.