小麦非生物胁迫相关基因TaAIM的表达分析

MYB转录因子是一个在植物的应激反应中起着核心作用的蛋白质家族.为了进一步研究小麦非生物胁迫诱导转录因子的表达特性,利用同源克隆的方法从小麦中获得了 1个R2R3-MYB转录因子基因TaAIM,采用生物信息学方法对TaAIM的序列进行分析,采用半定量RT-PCR方法研究TaAIM在不同组织以及不同非生物逆境胁迫条件下的...     

基因芯片技术筛选转SlNAC1基因拟南芥差异表达基因

研究已表明植物特有的一些NAC(NAM,ATAF1/2,CUC2)转录因子可提高植物抗逆性,利用基因芯片技术筛选转SlNAC1基因拟南芥与野生型拟南芥间差异表达基因,能够为研究转基因拟南芥非生物胁迫抗性相关基因提供依据。结果显示,在转SlNAC1基因拟南芥43 604个基因中有3 046个差异表达2倍以上的基因。对差异表达5倍以上基因经过GO富集度统计学分析表明,细胞组分相关基因占33.05%;分子功能相关基因占33.95%;生物学过程相关基因占33.00%。对差异表达2倍以上基因进行KEGG信号通路分析,结果表明有2 431个基因涉及到88个不同的信号通路。通过筛选获得转基因拟南芥非生物胁迫抗性相关候选基因,为后续研究NAC转录因子的下游基因及其调控网络的构建提供方向和理论支撑。     

基于基因芯片技术的转Slnac2基因拟南芥差异表达基因分析

NAC转录因子,对植物的生长发育及抵御逆境胁迫起着重要的作用。实验室前期克隆了辽宁碱蓬(Suaeda liaotungensis)Slnac2基因,转Slnac2拟南芥(Arabidopsis thaliana)提高了抵御盐胁迫的能力。本研究利用基因芯片技术筛选转SlNAC2拟南芥差异表达基因,共筛选出差异表达2倍以上的基因1258个。GO富集度分析结果显示,分子功能相关基因占34.06%,细胞组分相关基因占33.13%,生物学过程相关基因占32.81%。KEGG分析表明,差异表达基因涉及63个信号通路,主要有植物激素信号转导、核糖体、植物病原物相互作用和抗坏血酸代谢等。通过实时荧光定量PCR对部分差异基因进行验证,所得结果与基因芯片结果一致。本研究揭示,SlNAC2可调控多个下游基因的表达,提高植物在逆境胁迫下的生存能力。     

植物MYB转录因子与非生物胁迫响应研究

MYB转录因子家族是植物中最大的转录因子家族之一,在植物体内的多种生理生化反应中起着关键性作用,其中一项重要功能就是对非生物逆境的应答。这类转录因子通过调控生长发育,影响代谢产物的合成和影响激素信号等多方面参与非生物逆境的应答。介绍了MYB转录因子的结构特点和分类上的新发现,并综述了近几年MYB转录因子家族在植物响应干旱、高温、低温和高盐等非生物胁迫方面的研究进展。     

转基因PnDof30拟南芥非生物胁迫下的抗性分析

Dof(DNA-binding with one finger)转录因子是植物中特有的一类转录因子,是锌指蛋白家族中的一个具有众多成员的家族,氨基酸长度一般在200~400,含有非常保守的N端和较为多变的C端。已有研究表明,Dof转录因子家族在参与植物发育的多种生理途径和调节碳氮代谢、增加氮素的吸收与利用,提高植株抗逆能力中起着重要作用。为了探究小黑杨(Populus simonii×P.nigra)中Dof30基因的抗逆能力,本研究以转基因PnDof30拟南芥为研究对象,对干旱、盐和渗透胁迫后过表达PnDof30拟南芥株系L2和野生型拟南芥WT的生理指标进行比较。发现胁迫后拟南芥株系L2的种子萌发率、根长和鲜重等指标均高于WT;同时SOD、POD、脯氨酸含量高于WT,叶绿素和MDA含量下降;胁迫后L2中的PnDof30基因表达量显著提高。这些结果表明了PnDof30基因具有抗旱、耐盐和渗透胁迫的能力,对全面了解Dof转录因子的抗逆胁迫功能具有重要的意义。     

WOX家族基因调控植物生长发育和非生物胁迫响应的研究进展

WOX(WUSCHEL-related homeobox)家族是植物特有的一类转录因子家族,其含有由65-66个氨基酸残基组成的同源异型结构域（Homeodomain,HD）。植物WOX家族成员通过在转录水平上调控靶基因表达,从而参与植物的生长发育和对非生物胁迫的响应等重要生物过程。综述了植物WOX家族成员的分类、结构特征,重点介绍了其在植物生长发育（根、茎、叶、花、果实、种子、胚胎）的调控及植物响应非生物（干旱、盐、冷）胁迫方面的功能研究进展,并对研究WOX转录因子的意义及有待解决的问题进行了展望,旨在为进一步研究WOX家族基因的功能提供参考。     

植物非生物胁迫相关转录因子研究方法

转录因子是一类能够与启动子区域顺式作用元件特异性结合的蛋白质,是一大类转录调控因子,也是植物中最大的基因家族之一。转录因子可以调节众多下游基因的表达,对植物的生长发育、形态建成、激素调节,以及抵抗多种生物和非生物胁迫具有重要作用。结合近年来转录因子的研究进展,归纳总结了植物非生物胁迫相关转录因子研究的主要策略和方法,包括转录因子结构域、亚细胞定位、转录激活作用、转录因子复合体以及转录因子功能的研究,为植物转录因子的相关研究提供理论和方法的参考。     

拟南芥CKL3基因表达对非生物胁迫的响应

以拟南芥为材料,采用PCR和RT-PCR技术在DNA和RNA水平上鉴定出了与CKL3基因对应的T-DNA插入纯合突变体,并对其表型变化进行了观察.半定量RT-PCR检测CKL3基因在拟南芥不同器官和非生物胁迫响应中表达的结果表明,CKL3基因在根、花、叶中表达较高,在茎、叶柄中表达较弱;盐胁迫下CKL3基因表达下降,蓝光下CKL3基因表达升高,但热激和红光对此基因表达量的影响不大.     

胡萝卜ABF转录因子基因DcABF1的克隆与非生物胁迫应答分析

ABF转录因子是一种碱性亮氨酸拉链类蛋白,与植物的生长发育和逆境调控密切相关。该研究以胡萝卜‘君川红’为材料,克隆出编码ABF转录因子的基因DcABF1,分析其编码氨基酸的序列组成、进化关系和蛋白质理化性质等;采用实时荧光定量PCR方法检测DcABF1基因在不同非生物胁迫下的应答模式。结果显示:DcABF1基因含有一个长1 293 bp开放阅读框,编码430个氨基酸,其蛋白质分子量为104.96 kD,理论等电点为4.85。对DcABF1蛋白与其他植物的ABF家族成员进行同源性比对与进化树分析表明,DcABF1与榴莲中的ABF亲缘关系最近。蛋白质功能域预测发现,DcABF1蛋白中有28.84%的α螺旋和56.05%的无规则卷曲。DcABF1基因启动子区域含有多个顺式调控元件。实时荧光定量PCR分析表明,DcABF1基因对高温、低温、盐胁迫均有响应,其表达水平在盐处理下均高于对照,且于处理后4 h达到峰值,呈先上升后下降的趋势,但干旱处理下DcABF1基因的表达水平与对照相比均下降。     

Glutathione peroxidase genes in Arabidopsis are ubiquitous and regulated by abiotic stresses through diverse signaling pathways

Glutathione peroxidases (GPXs) are a group of enzymes that protect cells against oxidative damage generated by reactive oxygen species (ROS). The presence of GPXs in plants has been reported by several groups, but the roles of individual members of this family in a single plant species have not been studied. A family of seven related proteins named AtGPX1- AtGPX7 in Arabidopsis was identified, and the genomic organization of this family was reported. The putative subcellular localizations of the encoded proteins are the cytosol, chloroplast, mitochondria, and endoplasmic reticulum. Expressed sequence tags (ESTs) for all the genes except AtGPX7 were identified. Expression analysis of AtGPX genes in Arabidopsis tissues was performed, and different patterns were detected. Interestingly, several genes were up-regulated coordinately in response to abiotic stresses. AtGPX6, like human phospholipid hydroperoxide GPX (PHGPX), possibly encodes mitochondrial and cytosolic isoforms by alternative initiation. In addition, this gene showed the strongest responses under most abiotic stresses tested. AtGPX6::GUS analysis in transgenic Arabidopsis showed that AtGPX6 is highly expressed throughout development in most tissues, thus supporting an important role for this gene in protection against oxidative damage. The different effects of salicylic acid (SA), jasmonic acid (JA), abscisic acid (ABA), and auxin on the expression of the genes indicate that the AtGPX family is regulated by multiple signaling pathways. Analysis of the upstream region of the AtGPX genes revealed the presence of multiple conserved motifs, and some of them resembled antioxidant-responsive elements found in plant and human promoters. The potential regulatory role of specific sequences is discussed.     

Rapid divergence in expression between duplicate genes inferred from microarray data

For more than 30 years, expression divergence has been considered as a major reason for retaining duplicated genes in a genome, but how often and how fast duplicate genes diverge in expression has not been studied at the genomic level. Using yeast microarray data, we show that expression divergence between duplicate genes is significantly correlated with their synonymous divergence (K_S) and also with their nonsynonymous divergence (K_A) if K_A ≤ 0.3. Thus, expression divergence increases with evolutionary time, and K_A is initially coupled with expression divergence. More interestingly, a large proportion of duplicate genes have diverged quickly in expression and the vast majority of gene pairs eventually become divergent in expression. Indeed, more than 40% of gene pairs show expression divergence even when K_S is ≤ 0.10, and this proportion becomes >80% for K_S > 1.5. Only a small fraction of ancient gene pairs do not show expression divergence.     

受非生物胁迫和稻瘟病胁迫双重诱导的OsWRKY转录因子基因表达特征分析

OsWRKY 转录因子在水稻非生物胁迫和抗病反应中具有相当重要的调节作用。为阐明其调节作用提供依据,研究了疑似功能广泛的 OsWRKY 转录因子表达谱,采用五个 OsWRKY 转录因子基因,即 Os-WRKY7、OsWRKY11、OsWRKY30、OsWRKY70和 OsWRKY89,利用 real-time PCR 研究各种非生物胁迫和稻瘟菌胁迫诱导表达特征,以及各种激素对 OsWRKY 表达量的影响。所采用的五个基因均受到稻瘟菌胁迫的诱导,而且各种非生物胁迫也能不同程度地诱导其表达。在各个激素处理下,有些被诱导或被抑制,也有未受影响。五个 OsWRKY 基因均有可能参与稻瘟病胁迫响应。其中 OsWRKY7和 OsWRKY70可能是在JA 和 SA 相互拮抗调控下参与,OsWRKY89可能是通过非本研究涉及的其他激素途径参与。在非生物胁迫方面,OsWRKY7可能通过 ABA 途径参与干旱、高盐和极端温度胁迫;OsWRKY11有可能参与高盐胁迫;OsWRKY30有可能参与高盐和高温胁迫;OsWRKY70可能参与高盐、干旱和极端温度胁迫;OsWRKY89可能参与高温胁迫,但并不是通过本研究所涉及的四种激素途径。     

5个毛果杨PtrZFP基因的鉴定和表达分析

ZFP转录因子是植物中的一类具有指环结构域的转录因子。从毛果杨中鉴定出5条ZFP基因（命名为PtrZFP1-5）,对其特性和表达模式进行了分析,以期初步了解这些基因是否能对胁迫做出应答。对PtrZFP1-5基因进行生物学分析,进一步利用qRT-PCR技术分析NaCl、PEG₆₀₀₀和ABA胁迫处理后毛果杨根、茎和叶中5条基因的表达情况。PtrZFP1-5基因编码蛋白氨基酸残基数为258~338 aa,编码蛋白的分子量为27.7~37.3 kDa,理论等电点为4.87~8.61,5个基因不均等的分布在毛果杨基因组的3条染色体上。qRT-PCR结果显示,0.2 mol·L^-1 NaCl、15%（w/v）PEG6000和100 μmol·L^-1 ABA胁迫处理后,5个PtrZFP基因在毛果杨根、茎和叶中的表达模式明显不同。PtrZFP1基因在3种胁迫后毛果杨中均被明显的上调表达;PtrZFP2基因在盐、渗透和ABA胁迫处理后,叶中的表达都明显被抑制;PtrZFP3基因受到干旱胁迫时在根中的响应最为明显;而叶和茎中,表达量在大部分胁迫的大部分时间点无明显改变。PtrZFP4基因也能在根和茎中对干旱胁迫做出明显应答。PtrZFP5基因在经受盐和ABA胁迫后,在叶中的表达受到明显抑制。PtrZFP1-5这5个基因至少能在一种器官中对一种胁迫处理做出应答,但参与的胁迫应答类型和机制可能不同。     

In vivo role of Arabidopsis arginase in arginine metabolism and abiotic stress response

Nitric oxide (NO) and polyamines play essential roles in many developmental processes and abiotic stress responses in plants. NO and polyamines are metabolized from arginine through NO synthase (NOS) and arginine decarboxylase (ADC), respectively. Function of arginase, another important enzyme involved in arginine metabolism, in abiotic stress remains largely unknown. In the recent study, we have dissected the impact of arginase on arginine metabolism and abiotic stress responses through manipulating AtARGAHs expression. The results suggested that manipulation of arginase expression modulated accumulation of arginine and direct downstream products of arginine catabolism. AtARGAHs knockout lines exhibited increased accumulation of polyamines and NO and enhanced abiotic stress tolerance, while AtARGAHs overexpressing lines displayed the opposite results. Notably, we highlighted that Arabidopsis arginase plays distinctive and dual roles in the crosstalk between polyamines and NO signaling during abiotic stress responses, mediating both arginine metabolism and reactive oxygen species (ROS) accumulation. It is likely that accumulation of both NO and polyamines might activate abiotic stress responses in the plant.