植物盐胁迫应答转录因子的研究进展

盐胁迫会导致植物受到初级的渗透胁迫和离子毒害以及次级的氧化胁迫和营养胁迫,严重制约了农业生产.植物盐胁迫应答转录因子能够通过调节下游靶基因的表达减轻盐胁迫对植物造成的伤害.文中基于土壤盐渍化及其对植物的危害、转录因子在植物盐胁迫信号转导网络中的中枢调节作用,综述了盐胁迫应答转录因子参与的盐胁迫信号转导途径、通过形成同源...     

植物转录因子家族在耐盐抗旱调控网络中的作用

植物对干旱和高盐环境的适应是一个复杂的生物学过程,涉及多条信号通路的交叉调控。其中,通过转录因子发挥的调控作用对增强植物的耐盐抗旱特性具有重要意义。结合最近的相关研究,重点综述了植物中的MYB、b ZIP、WRKY、NAC、AP2/ERF等各类转录因子在响应高盐干旱胁迫的信号通路中与ABA信号通路、ROS信号通路、Sn RK2信号通路及H2O2信号通路等存在的交叉整合作用,以期为利用基因工程手段增强植物的耐盐抗旱性提供更有效的改良途径。     

植物WRKY转录因子在应对盐胁迫中的作用研究进展

土壤中的高含盐量严重限制了植物的生长和作物的产量。植物的许多转录因子在植物逆境胁迫中发挥着重要的作用,但仍有很多转录因子的分子机制目前尚不清楚。WRKY转录因子作为高等植物中最大的转录因子家族之一,参与并影响着植物生长发育的多个方面,在盐胁迫的多种不同响应途径中发挥重要作用。WRKY蛋白对基因表达的调控主要是通过与DNA特定顺式调控元件——W-box元件（TTGACC）的结合来实现的。近年来,从模式植物拟南芥（Arabidopsis）到农作物,已经有许多研究揭示了WRKY家族成员的作用和机制。本文综述了WRKY转录因子在应对盐胁迫方面的最新研究进展,探讨了WRKY转录因子研究目前存在的问题和未来的展望。     

GRAS转录因子AtSCL4负调控拟南芥应答渗透胁迫

探讨拟南芥GRAS转录因子AtSCL4(Arabidopsis thaliana SCL4)在渗透胁迫中发挥的生物学功能,为GRAS蛋白在非生物胁迫中的功能研究奠定基础。以野生型和AtSCL4突变体拟南芥为试验材料,通过生理指标测定和qRT-PCR方法研究渗透胁迫下AtSCL4调控植物抗逆的生物学机制。研究发现AtSCL4受渗透胁迫诱导后显著上调表达,且AtSCL4突变体的抗渗能力强于野生型。在渗透胁迫下,AtSCL4可以负调节ATMYB6的表达,减小气孔开放度,降低叶片水分流失;AtSCL4通过负调控P5SC1和BADH的转录来提高植物体内脯氨酸和甜菜碱的含量;AtSCL4通过负调节AtSOD1和PER4的表达来增加抗氧化酶活性而降低活性氧含量。AtSCL4可负向调控抗逆基因表达和生理变化应答渗透胁迫。     

盐胁迫下SOS3调节AtHKT1的活性

拟南芥与抗盐有重要关系的3个基因SOS1、SDS1、SDS3所编码的蛋白为SOS1、SOS2、SOS3,它们组成了一条信号转导途径来控制离子的内稳态。这条途径的起始为外界高盐刺激使细胞内Ca^2 水平发生变化,Ca^2 作为第二信使与SOS3结合,然后导致SOS3与SOS2相互作用激活SOS2的激酶活性,形成SOS2-     

盐胁迫下两个甜瓜品种转录因子的转录组分析

利用新一代高通量测序手段——转录组测序（RNA-Seq）技术研究在300 mmol.L-1NaCl胁迫下两个甜瓜（Cucumis melo L.）品种‘玉露’和‘冰雪脆’的转录因子基因表达变化。这两个甜瓜品种在叶绿素荧光参数上的差异表明其在盐胁迫下有不同的生理反应。转录组测序结果表明,盐胁迫与对照相比,‘玉露’共有属于19个转录因子家族的56个转录因子基因表达发生变化（在转录水平,属于7个转录因子家族的22个转录因子上调表达,属于14个转录因子家族的34个转录因子下调表达）。‘冰雪脆’有属于20个转录因子家族的47个转录因子基因表达发生变化（在转录水平上,属于5个转录因子家族的17个转录因子上调表达,属于17个转录因子家族的30个转录因子下调表达）。盐胁迫下,两个甜瓜品种差异表达的转录因子既表现特异性,也存在部分重叠。‘玉露’有29个转录因子特异响应,‘冰雪脆’有20个特异响应。盐胁迫响应重叠的转录因子有27个,其中9个上调表达,18个下调表达。采用实时荧光定量PCR对几个转录因子进行了盐胁迫下的表达检测,其趋势与转录组分析结果基本一致。     

拟南芥WRKY2转录调控因子可能参与调控渗透胁迫反应

拟南芥WRKY2蛋白定位于细胞核,表明WRKY2是转录调控因子。WRKY2在不同器官组织中的表达分析显示在叶的表达量是最高的。在各种逆境条件下的表达分析显示：WRKY2的表达受NaCl和甘露醇比较强的诱导;KCl、LiCl、CaCl2和NaH2PO4均不诱导WRKY2的表达;ABA处理基本上不影响WRKY2基因的表达;另外,WRKY2的表达也不受病原菌、冷害和高温的诱导。这些结果表明WRKY2可能在NaCl和甘露醇引起的渗透胁迫反应中起一定的作用。     

NAC转录因子在植物响应盐胁迫中的作用

盐胁迫是影响植物生长、发育和作物产量的环境因子之一。近年来,植物特异性转录因子在盐胁迫中的功能被广泛研究。其中,NAC(NAM,ATAF1/2,CUC2)转录因子家族的基因已被证实与非生物胁迫的耐受性有关。本文介绍了NAC转录因子的结构特征、参与的生长发育过程及其在盐胁迫调控中的作用,并对今后的研究方向进行展望,为揭示NAC基因在植物适应盐渍环境中的作用机制,以及培育耐盐作物新品种提供理论依据。     

玉米盐胁迫和MeJA处理下的转录组联合分析

玉米是重要的粮饲兼用作物,盐胁迫严重影响其生长发育,导致产量和品质下降。茉莉酸及其衍生物（jasmonates,JAs）是与植物防御相关的天然植物激素,基于模式植物的研究表明,JAs在响应盐胁迫中发挥重要作用。为探究玉米中JAs介导的盐胁迫响应的具体机制,分别对100μmol·L^-1 MeJA和200 mmol·L^-1 NaCl处理6 h玉米幼苗的地上和地下部组织进行转录组测序,交叉分析得到JA诱导且响应高盐胁迫的差异表达基因（differential expression genes, DEGs）,并挑选8个DEGs通过RT-qPCR进行验证。结果发现地上和地下部组织中分别共有362和803个基因差异表达,GO和KEGG富集分析显示这些基因涉及糖的合成转运、防御性次生代谢物合成、抗氧化酶合成以及脱落酸和乙烯信号通路。研究结果提示JA信号通路诱导玉米高盐胁迫响应的潜在关键基因和代谢途径,为进一步挖掘JA信号通路调控抗盐性的具体分子机制提供了线索。     

NaCI胁迫对盐芥和拟南芥光合作用的影响

本研究检测了与盐芥(Ghellungiella halophila)和拟南芥(Arabidopsis thaliana)光合作用相关的叶绿素、净光合速率(photosynthetic rate,Pn)、气孔导度(stomatal conductance,Gs)、胞间隙CO2浓度以及叶绿素荧光参数等指标,观察到随着NaCl浓度逐渐增加,盐芥的叶绿素a／b值(Chl a／Chl b)、类胡萝卜素／总叶绿素值(Car／Chl)显著高于拟南芥,且二比值变化幅度较小并保持较高水平。盐胁迫下拟南芥净光合速率下降、气孔导度下降和胞间CO2浓度减小。气孔因素是引起拟南芥光合能力下降的主要因素。叶绿素荧光参数的变化表明,50-200 mmol·L-1NaCl降低拟南芥叶绿体对光能的吸收能力,而且降低叶绿体的光化学活性,使电子传递速率和光能转化效率大幅度下降,造成光能转化为化学能的过程受阻,进一步加剧了光合放氧和碳同化能力的降低。而50-200 mmol·L-1NaCl胁迫没有使盐芥的光合作用受到不良影响。     

ptc-miR801人工microRNA表达载体构建及功能初步研究

在构建盐胁迫下青杨microRNA文库中发现了ptc-miR801,为探索植物在盐胁迫条件下ptc-miR801参与胁迫应答的机制,本实验构建了植物表达载体pCAM2300-ami801,经根癌农杆菌EHA105介导、花序侵染法获得拟南芥转基因植株。RT-PCR半定量结果显示ptc-miR801可以在转基因拟南芥中超表达且NaCl胁迫下ptc-miRNA801转基因植株种子萌发率和根长显著高于野生型,说明ptc-miR801超表达增强了转基因拟南芥耐盐性。该试验为进一步研究miR801在杨树胁迫应答机制中的作用奠定基础。     

Classification of Genes Differentially Expressed during Water-deficit Stress in Arabidopsis thaliana: an Analysis using Microarray and Differential Expression Data

Many changes in gene expression occur in response to water-deficitstress. A challenge is to determine which changes support plantadaptation to conditions of reduced soil water content and whichoccur in response to lesions in metabolic and cellular functions.Microarray methods are being employed to catalogue all of thechanges in gene expression that occur in response to specificwater-deficit conditions. Although these methods do not measurethe amount or activities of specific proteins that functionin the water-deficit response, they do target specific biochemicaland cellular events that should be detailed in further work.Potential functions of approx. 130 genes of Arabidopsis thalianathat have been shown to be up-regulated are tabulated here.These point to signalling events, detoxification and other functionsinvolved in the cellular response to water-deficit stress. Asmicroarray techniques are refined, plant stress biologists willbe able to characterize changes in gene expression within thewhole genome in specific organs and tissues subjected to differentlevels of water-deficit stress.     

植物表皮毛发育的分子遗传控制

植物表皮毛是一种特化的单细胞表皮结构。近年来,通过对拟南芥表皮毛的分子遗传研究已发现了多个直接控制表皮毛发育的基因,它们都编码转录因子,包括M^1YB类转录因子(GLABROUS1、WEREWOLF、TRIPTY-CHON、CAPRICE),含WD40重复序列的转录因子(TRANSPARENT TESTA GLABRA1),bHLH类转录因子(GLABROUS3)。含HD—ZIP的转录因子(GLABROUS2),WRKY类转录因子(TRANSPARENT TESTA GLABRA2)。进一步的实验证明GL1／WER—GL3—TTG1通过形成一个转录调控复合体来控制表皮毛和根毛的发育。在根毛和表皮毛的发育过程中,临近的细胞竞争表达这些转录因子决定原初细胞的命运(包括GL1／WER,GL3,TTG1,GL2),同时,还表达一些转录因子阻止临近细胞接受这个命运(包括TRY和CPC)。此外,这一复合体还是其他器官(如种皮、下胚轴气孔等)发育所共用的一种调控机制。     

拟南芥AtUNE12基因的耐盐功能初探

bHLH转录因子家族成员在植物生长发育、生理代谢及非生物胁迫响应过程中起重要作用。本研究选取拟南芥抗逆相关bHLH转录因子家族中AtUNE12基因为研究对象,对其进行耐盐功能初探。首先构建AtUNE12基因的植物过表达载体（pROKⅡ-AtUNE12）,通过农杆菌介导的浸花法转化拟南芥,利用qRT-PCR技术检测获得T₃代AtUNE12过表达转基因植株。在盐胁迫下,分析过表达AtUNE12与野生型拟南芥长势、根长及鲜重;比较过表达AtUNE12与野生型植株的电解质渗透率、失水率、MDA含量、POD与SOD活性及H₂O₂含量,鉴定AtUNE12基因是否具有耐盐能力。结果表明：过表达AtUNE12基因降低了拟南芥植株的失水率、电解质渗透率及MDA含量,保护细胞膜结构的完整性;增强了POD与SOD活性,降低了拟南芥植株内的H₂O₂含量,进而增强拟南芥植株的ROS清除能力,从而提高拟南芥的耐盐能力。