拟南芥转录因子CBF的冷调控机制研究进展

拟南芥中CBF(C-repeat binding factor)转录因子在抗寒性方面起重要作用,低温可诱导CBF转录因子的表达。CBF转录因子能够特异结合启动子中含有CRT/DRE(C-repeat/dehydration responsive element)的顺式元件,激活COR等基因的表达,从而增强植株抗寒能力,对调控逆境诱导基因的表达具有非常重要的作用。对CBF转录因子的结构特点、功能、表达调控以及与CBF相关的其它低温调节途径进行了综述,为提高植物综合抗逆性的研究提供参考。     

ERF类转录因子OPBP1基因的超表达提高烟草的耐盐能力

ERF是植物中的一类重要的转录因子,参与调节植物的生长,发育以及抗胁迫等过程,对一烟草OPBP1基因（属于ERF类基因）的烟草转化,获得了该基因超表达的植株,转基因植株明显地增加了耐盐能力,Northern杂交结果表明,OPBP1基因有不同程度的表达,而且表达丰度与其耐盐性有一定的正相关性,凝胶阻滞实验结果证明OPBP1融合蛋白能特异地与含GCC盒的DNA序列结合,这些结果说明OPBP1基因可能作为一转录因子来调节烟草耐盐相关的基因。     

大豆转录因子GmC2H2基因转化拟南芥效果分析

GmC2H2转录因子基因是本实验室获得的一个编码172个氨基酸携带516bp核苷酸的转录因子,属于经典C2H2型锌指蛋白.通过构建植物表达载体GmC2H2-pCAMBIA1304,借助优化的Floral-dip法转化模式植物拟南芥,经潮霉素Hygromycine( 45-50 mg/L)抗性筛选获得转基因拟南芥植株.GUS组织染色分析表明,GmC2H2基因在生长12d的转基因拟南芥幼苗中,表达部位主要集中在根部.对转基因拟南芥进行了低温(1℃)和脱落酸(200 μmol/L)胁迫处理,测定其生理生化指标,通过real-time qPCR确定目的基因在转基因拟南芥中的表达情况.结果表明,携带GmC2H2目的基因的转基因拟南芥中脯氨酸和可溶性糖水平要高于野生型植株,而丙二醛水平要低于野生型,在抗逆性方面明显优于野生型拟南芥植株;并且胁迫处理下的转基因拟南芥中GmC2H2基因的表达量要高于未胁迫处理的转基因植株,说明GmC2H2基因的表达受低温和ABA的诱导,初步明确了该转录因子基因的功能.     

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。     

过量表达棉花CBF2基因提高转基因拟南芥抗旱耐盐能力

CBF/DREB是一类植物中特有的转录因子,在植物抵抗逆境胁迫过程中发挥重要功能。本研究从陆地棉(Gossypium hirsutum L.)Coker 312中克隆获得1个棉花CBF/DREB基因,命名为Gh CBF2,该基因编码一个由216个氨基酸组成的CBF蛋白。序列分析结果显示,Gh CBF2与其他植物的CBF蛋白类似,含有AP2转录因子典型的保守结构域。干旱或高盐胁迫处理明显增加了Gh CBF2基因的表达量。亚细胞定位分析结果发现Gh CBF2定位在细胞核中。将Gh CBF2基因构建到由35S启动子调控的植物表达载体p MD上并转化拟南芥(Arabidopsis thaliana L.),结果表明,在干旱和盐胁迫条件下,过量表达Gh CBF2基因拟南芥的成活率显著高于野生型,并且游离脯氨酸和可溶性糖含量也高于野生型,说明转Gh CBF2基因提高了拟南芥的耐盐抗旱能力。采用实时荧光定量PCR方法分析胁迫相关标记基因COR15A、RD29A和ERD6的表达情况,结果显示转基因株系中的表达量显著高于野生型,说明Gh CBF2参与调控拟南芥干旱和盐胁迫相关基因的表达。     

拟南芥WRKY68转录调控因子的表达谱分析

WRKY基因家族是主要存在于植物中的转录因子,拟南芥中至少有74个成员。根据锌指结构特征和WRKY结构域的数目,可以将WRKY转录因子分为三大类。拟南芥WRKY68属于第Ⅱ类WRKY蛋白。通过GUS染色和qRT PCR分析各组织部位的表达情况,发现WRKY68在根中的表达量是最高的,其次是幼嫩的叶片和老的荚果中。各种处理条件下的表达水平显示,IAA和高温处理后,WRKY68的表达明显上调,PstDC3000、JA、SA、NAA轻微诱导WRKY68的表达,而Botrytis、NaCl、甘露醇、PEG、脱水、ACC、ABA抑制WRKY68的表达,根据以上实验结果,我们推测WRKY68可能参与生长素和温度调控的植物形态建成及发育过程。     

高表达拟南芥miR396提高烟草抗旱性

MiR396是一个由21个核苷酸组成的单链非编码RNA小分子。烟草内的miR396受干旱诱导说明其可能参与烟草的干旱应答。在35S强启动子作用下我们将miR396转入到烟草体内获得高表达转基因植株,生理学测试表明高表达miR396的转基因烟草耐旱性增强,同时叶片表现出比野生型较低的失水率和较高的相对含水量,进一步分析表明转基因植株除了叶片变得更为窄小外,其气孔密度和气孔系数都比野生型降低,这些都表明miR396作为一个正调节因子参与烟草的干旱胁迫应答。     

Overexpression of Multiple Dehydrin Genes Enhances Tolerance to Freezing Stress in Arabidopsis

To elucidate the contribution of dehydrins (DHNs) to freezing stress tolerance in Arabidopsis, transgenic plants overexpressing multiple DHN genes were generated. Chimeric double constructs for expression of RAB18 and COR47 (pTP9) or LTI29 and LTI30 (pTP10) were made by fusing the coding sequences of the respective DHN genes to the cauliflower mosaic virus 35S promoter. Overexpression of the chimeric genes in Arabidopsis resulted in accumulation of the corresponding dehydrins to levels similar or higher than in cold-acclimated wild-type plants. Transgenic plants exhibited lower LT50 values and improved survival when exposed to freezing stress compared to the control plants. Post-embedding immuno electron microscopy of high-pressure frozen, freeze-substituted samples revealed partial intracellular translocation from cytosol to the vicinity of the membranes of the acidic dehydrin LTI29 during cold acclimation in transgenic plants. This study provides evidence that dehydrins contribute to freezing stress tolerance in plants and suggests that this could be partly due to their protective effect on membranes.