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。     

DREB2s转录因子基因的表达调控机制研究进展

DREB2s是植物特有的转录因子,隶属于AP2/EREBP转录因子家族,对干旱、高盐或低温、高温等非生物胁迫应答基因的表达有重要的调控作用。不同植物来源的DREB2在基因结构上有细微差异,对非生物胁迫的响应亦有不同表现。本文阐述了DREB2s的蛋白质结构特征及其对多种非生物胁迫的应答反应,并深入分析了DREB2s转录水平和转录后加工水平的表达调控分子机制的最新研究进展,为理解DREB2s基因功能、分子调控机制及作物抗逆基因工程提供理论依据。     

转录因子MYC2介导植物抗生物胁迫的研究进展

髓细胞组织增生蛋白(Myelocytomatosis proteins,MYC)类转录因子,是植物激素茉莉酸(JA)响应途径中的激活转录因子,广泛存在于动植物中,MYC2转录因子属于bHLH类转录因子家族,含有bHLH保守结构域,是当前MYC类转录因子中研究最透彻的一个。随着对植物抗生物逆境不断深入研究,对MYC2的研究亦逐渐清晰。本文综述了转录因子MYC2通过与下游靶基因形成一个层级转录级联,放大转录输出,参与调控植物抗生物逆境,着重阐述了水稻OsMYC2转录因子在抗生物逆境中的作用;茉莉酸ZIM结构域蛋白(Jasmonate ZIM-domain,JAZ)作为JA信号的转录抑制因子,抑制MYC2的活性并参与介导JA信号途径,为MYC2功能机制研究提供了参考,并对今后的研究热点与方向进行了展望。     

NAC转录因子在植物抗病和抗非生物胁迫反应中的作用

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、由约150个氨基酸组成的NAC结构域,而C端为高度变异的转录调控区。研究表明,NAC转录因子不仅参与植物生长发育的调控,而且在植物抗逆反应中具有重要的调控作用。文章着重介绍NAC转录因子在植物抗逆反应中的作用及其调控机制,并简要讨论NAC转录因子生物学功能的研究方向。     

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。     

提高作物耐旱性的DREB转录因子研究进展

当植物受到干旱胁迫时就会感受到水分的变化,表达产生各种耐旱蛋白包括耐旱功能蛋白、转录因子和激酶,从而抵御干旱胁迫。目前已经明确的耐旱信号途径主要有4条：其中2条是ABA依赖的信号途径,另外2条是不依赖于ABA的信号途径。DREB转录因子是不依赖于ABA的信号途径中的一个重要的转录因子。由于DREB转录因子以及这一信号途径在各种植物中具有很高的保守性,研究这一信号途径对于改良作物的耐旱性以及了解植物抵御干旱的信号交叉联系具有重要意义。综述了近几年来在DREB基因的克隆、表达调控以及遗传转化方面的研究进展,并对未来的发展进行了展望。     

DREB转录因子及其在植物抗逆中的作用

介绍了DREB(dehydration responsive element binding)转录因子及其在植物抗逆作用中的研究进展.DREB转录因子由逆环境胁迫诱导产生后,可激活其他多达12个依赖DRE顺式作用元件的抗逆功能基因,引起脯氨酸及蔗糖含量提高,从而增强植株对多种逆境(旱、冻及盐)的抵抗性.     

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。      

热激转录因子在植物抗非生物胁迫中的功能研究进展

植物在遭受环境胁迫时会产生一系列应激反应,而热激转录因子可通过介导热激蛋白或其他热诱导基因的转录和表达,来参与调控植物抵抗逆境胁迫过程和其他生命活动。主要介绍了植物热激转录因子的基本蛋白结构域,阐述了3类热激转录因子在抗极端温度（高温、低温）胁迫、干旱胁迫、高盐胁迫、活性氧胁迫中的功能与作用机制,并探讨和展望了植物热激转录因子在植物育种和提高植物抗逆性的研究中的发展与应用前景,以期为深入研究热激转录因子在调控植物抵抗逆境胁迫中的生物学功能与机制提供理论参考。     

ERF转录因子调控生物胁迫反应的研究进展

ERF家族是植物所特有的APETALA2/乙烯响应因子(APETALA2/ethylene-responsive factor,AP2/ERF)转录因子家族的一个主要亚家族,其成员结构特点是仅含有1个58-60个氨基酸组成的AP2/ERF结构域.有关该家族成员的大多数研究集中在与寒、旱等非生物胁迫方面,最近越来越多的研...     

Identification of peptidases in Nicotiana tabacum leaf intercellular fluid

Peptidases in the extracellular space might affect the integrity of recombinant proteins expressed in, and secreted from, plant cells. To identify extracellular peptidases, we recovered the leaf intercellular fluid from Nicotiana tabacum plants by an infiltration-centrifugation method. The activity of various peptidases was detected by an in vitro assay in the presence of specific inhibitors, using BSA and human serum gamma-globulin as substrates. Peptidases were detected by 1- and 2-D zymography in a polyacrylamide gel containing gelatin as substrate. Proteolytic activity was observed over a wide range of molecular masses equal to, or higher than, 45 kDa. To identify the peptidases, the extracellular proteins were digested with trypsin and analyzed by LC and MS. Seventeen peptides showing identity or similarity to predicted plant aspartic, cysteine, and serine peptidases have been identified. The extracellular localization of a cysteine peptidase aleurain homolog was also shown.     

低温胁迫下褪黑激素对烟草悬浮细胞精氨酸脱羧酶活性的影响

研究了褪黑激素对烟草(Nicotiana tabacum)悬浮细胞在低温胁迫下精氨酸脱羧酶活性及细胞生存率的影响.发现褪黑激素可以明显提高低温胁迫下烟草悬浮细胞精氨酸脱羧酶的活性,并明显提高细胞的生存率.表明褪黑激素可能在低温条件下通过调节植物细胞内多胺的合成而提高抵御冷害的能力.     

花烟草NaERF1基因的克隆及在非生物胁迫下的表达模式分析

AP2/ERF类转录因子,是植物所特有的最大的一类转录因子家族,在植物的生长发育过程中,扮演着重要的角色。探究花烟草ERF转录因子的生理功能,为花烟草抵御逆境的分子机制研究提供借鉴。采用同源克隆的方法进行基因克隆。通过对花烟草进行非生物胁迫,运用qPCR的方法进行基因表达模式分析。从花烟草(Nicotiana alata)中克隆了一个属于ERF家族的基因NaERF1。该基因的开放阅读框全长为819 bp,编码了272个氨基酸。生物信息学分析结果表明,该基因编码的蛋白分子量为30.7 kD,等电点为6.07;具有AP2/ERF类转录因子家族典型的保守结构域;该基因主要定位于细胞质内,并含有多个磷酸化位点。同源性分析的结果显示,NaERF1基因与茄科植物的ERF同源性较高,并且与普通烟草的ERF亲缘关系最近。NaERF1基因的表达具有组织表达特异性,花中表达量最高,茎中次之,根和叶中表达量较低。同时,在高盐、干旱、低温、ABA、低钾及H2O2等非生物胁迫下,NaERF1的表达呈现5种模式。其中,对低钾及ABA胁迫的响应强烈。NaERF1基因属于AP2/ERF类转录因子,可能广泛参与了花烟草...     

植物角质层对非生物逆境胁迫响应研究进展

角质层,包括角质和蜡质,是主要由脂肪酸及其衍生物构成的覆盖在植物的外表面的高度疏水层,在植物生长发育过程中起到非常重要的保护屏障作用。除了在极端温度、干旱、高盐等多种非生物逆境胁迫下起到保护作用外,还能够保护植物内部组织免受细菌、真菌病原体的侵染。现就植物角质层的组成、合成途径以及与植物抗逆性,特别是与抗旱能力的关系方面的最新研究进展进行了综述。     

烤烟SSR标记多样性及与致香物质的关联分析

了解烤烟品种的遗传多样性,寻找与烤烟致香物质含量关联的分子标记,挖掘高致香物质含量的优异等位变异与种质,对香气品质分子标记辅助育种具有重要意义。本研究检测了山东和四川2个生态区60份烤烟种质中76种致香物质的含量;筛选覆盖全基因组的1914个SSR标记,利用得到的390对多态性引物扩增供试群体。用基于Nei's(1983)遗传距离的邻接法(Neighor-joining,NJ)进行聚类分析。在分析群体结构的基础上,利用混合线性模型进行关联分析,并进一步发掘极显著关联标记的优异等位变异和种质。结果检测到928个等位变异,平均每个位点2.38个等位变异,变化范围为2~5个。PIC值的变化范围分别为0.141~0.733,平均值0.332。这说明供试群体遗传多样性较丰富。聚类分析将该群体划分为2个亚群,划分结果体现了烤烟品种间的亲缘关系;群体结构分析与聚类结果基本一致。关联分析结果显示:共有56个SSR标记位点与41种致香物质同时在2个生态区显著关联(P0.05)。共5个标记与6个性状在2个生态区极显著关联(P0.01),6种致香物质为草酸、肉豆蔻酸、2,4-庚二烯醛、芳樟醇、a-松油醇和gamma-壬内酯,关联标记分别为PT50662、PT60191、PT52263、PT60597、PT60597和PT52722。关联位点表型解释率为12.54%~42.20%。进一步分析发掘了14种致香物质的优异等位变异,并筛选出含增效等位变异较多的种质:净叶黄、抗9201、单育二号、满屋香、金星6007、秦烟95等。这对香气品质分子标记辅助选择育种以及亲本材料选配等奠定了基础。     

Six active phage-type RNA polymerase genes in Nicotiana tabacum

In higher plants, a small nuclear gene family encodes mitochondrial as well as chloroplast RNA polymerases (RNAP) homologous to the bacteriophage T7-enzyme. The Arabidopsis genome contains three such RpoT genes, while in monocotyledonous plants only two copies have been found. Analysis of Nicotiana tabacum, a natural allotetraploid, identified six different RpoT sequences. The study of the progenitor species of tobacco, N. sylvestris and N. tomentosiformis, uncovered that the sequences represent two orthologous sets each of three RpoT genes (RpoT1, RpoT2 and RpoT3). Interestingly, while the organelles are inherited exclusively from the N. sylvestris maternal parent, all six RpoT genes are expressed in N. tabacum. GFP-fusions of Nicotiana RpoT1 revealed mitochondrial targeting properties. Constructs containing the amino-terminus of RpoT2 were imported into mitochondria as well as into plastids. Thus, the dual-targeting feature, first described for Arabidopsis RpoT;2, appears to be conserved among eudicotyledonous plants. Tobacco RpoT3 is targeted to chloroplasts and the RNA is differentially expressed in plants lacking the plastid-encoded RNAP. Remarkably, translation of RpoT3 mRNA has to be initiated at a CUG codon to generate a functional plastid transit peptide. Thus, besides AGAMOUS in Arabidopsis, Nicotiana RpoT3 provides a second example for a non-viral plant mRNA that is exclusively translated from a non-AUG codon.