植物AP2/ERF类转录因子研究进展

植物AP2/ERF是一个庞大的转录因子基因家族,含有由60~70个氨基酸组成的AP2/ERF结构域而得名,存在于所有的植物中。AP2/ERF转录因子参与多种生物学过程,包括植物生长、花发育、果实发育、种子发育、损伤、病菌防御、高盐、干旱等环境胁迫响应等。AP2/ERF类转录因子参与水杨酸、茉莉酸、乙烯、脱落酸等多种信号转导途径,而且是逆境信号交叉途径中的连接因子。文章对国内外近年来有关植物AP2/ERF类转录因子的分类、生物学功能、基因调控等方面的研究进行了综述。     

油橄榄AP2/ERF转录因子鉴定及水胁迫表达分析

为探究油橄榄AP2/ERF基因家族对水胁迫的响应机制,该研究对受干旱及水淹胁迫的‘佛奥’和‘TYZ-1号’2个品种的根和叶进行转录组测序,并对油橄榄中AP2/ERF转录因子的蛋白理化性质、基因结构及系统进化进行分析,同时分析与水胁迫相关的AP2/ERF转录因子在2个油橄榄品种中的基因表达差异且进行RT-qPCR验证。结果表明：(1)在油橄榄中鉴定得到110个AP2/ERF基因家族成员,该110个蛋白质所含氨基酸大小为173～717 bp,均不存在信号肽,为非分泌蛋白。将油橄榄AP2/ERF与模式植物拟南芥AP2/ERF蛋白构建进化树发现,油橄榄AP2/ERF蛋白分为AP2、RAV、ERF和Solosist 4大类,其中ERF分为ERF和DREB 2个亚类,ERF包含ERF B1～ERF B6 6个子亚类,DREB包含DREB A1～DREB A6 6个子亚类,这与模式植物拟南芥AP2/ERF的分类一致,每个亚家族同时包含了油橄榄和拟南芥AP2/ERF蛋白,说明拟南芥和油橄榄的AP2/ERF家族在进化水平上有一定的相似性。(2)油橄榄AP2/ERF同一亚家族蛋白具有相同的基因结构及保守元...     

甘蓝型油菜中一类AP2/ERF转录因子的克隆和生物信息学分析

AP2/ERF转录因子家族是植物中广泛存在的一类转录因子,AP2/ERF这类转录因子主要参与植物的细胞周期、生长发育以及生物和非生物胁迫相关基因的表达调控。由于拟南芥和油菜同属于芸薹属,具有相似的基因信息,利用油菜UniGene数据库,以拟南芥ERF转录因子保守序列为探针,通过电子克隆从一个UniGene Cluster中分离得到三个同类的AP2/ERF转录因子,从cDNA序列、氨基酸序列的相似性、组成成分、理化性质、疏水性/亲水性分析、序列比对、进化树、功能域、二级结构、三级结构、无序化特性进行了预测和较为全面的分析。结果显示油菜来源的BnaERF1、BnaERF2和BnaERF3属于AP2/ERF转录因子的B-2亚族,是亲水性蛋白,在蛋白质的三级结构上与AtERF1相似。蛋白质无序化分析发现,油菜BnaERF1、BnaERF2和BnaERF3无序化程度小于拟南芥AtERF1。设计引物通过PCR和RT-PCR方法分别从甘蓝型双低油菜沪油15幼苗的DNA和cDNA中扩增了上述基因,初步分析BnaERF2没有内含子,BnaERF1和BnaERF3有内含子。另外,通过EST丰度分析显示,该类转录因子的表达最高峰在种子中,其次为花,在芽、茎和分生组织中没有检测出表达的存在。     

AP2/ERF转录因子调控植物非生物胁迫响应研究进展

低温、干旱、高盐和缺氧等多种不良环境影响植物的生长发育, 植物通过长期进化形成复杂的调节机制来适应这些不利条件。AP2/ERF是植物特有的转录因子, 在各种胁迫响应过程中发挥关键调控作用。近年来, 越来越多的研究表明, 植物激素介导的信号级联通路与逆境胁迫响应关系密切, AP2/ERF转录因子可与激素信号转导协同形成交叉调控网络。许多AP2/ERF转录因子通过响应植物激素脱落酸和乙烯, 激活依赖或不依赖于脱落酸和乙烯的胁迫响应基因的表达。此外, AP2/ERF转录因子参与赤霉素、细胞分裂素和油菜素内酯介导的生长发育和胁迫应答。该文简要综述了AP2/ERF转录因子的结构特征、转录调控、翻译后修饰、结合位点、协同互作蛋白及其参与调控依赖或不依赖激素信号转导途径的非生物胁迫响应研究进展, 为解析不同AP2/ERF转录因子在调控激素和胁迫响应网络中的作用提供理论依据。     

紫花苜蓿转录因子基因MsAP2的克隆及转化

紫花苜蓿(Medicago sativa)为重要的豆科牧草植物,研究紫花苜蓿转录因子基因MsAP2的功能,为探究MsAP2的信号转导网络提供理论指导和材料基础,也为紫花苜蓿生物技术育种提供一定的参考和借鉴.运用RT-PCR技术克隆MsAP2,利用DNA重组技术构建3302-3flag-AP2植物表达载体,并利用农杆菌介...     

新疆野苹果AP2/ERF转录因子家族鉴定与响应腐烂病的表达分析北大核心CSCD

AP2/ERF转录因子家族参与了植物生长发育、抵抗胁迫以及植物激素响应等诸多生物过程,是植物中最重要的转录因子家族之一。该研究基于腐烂病菌侵染后的新疆野苹果(Malus sieversii)全长转录组,使用AP2保守结构域的隐马可夫模型PF00847,鉴定新疆野苹果的AP2/ERF家族成员。利用MEGA6、NCBI CDD-batch、MEME、EXPASY、BUSCA对MsAP2/ERF家族成员进行鉴定、分类和结构分析、理化性质和亚细胞定位分析。通过RNA-seq数据和qRT-PCR实验对差异表达的MsAP2/ERFs基因的表达水平进行分析和验证,旨在鉴定新疆野苹果中潜在具有腐烂病抗性的AP2/ERF家族基因资源。结果显示:(1)在新疆野苹果中共鉴定获得106个AP2/ERF基因,涵盖全部AP2(17个)、ERF(57个)、DREB(25个)、RAV(5个)和Soloist(2个)5个亚家族。(2)进一步的细化分类发现MsERF亚家族包括B1-B6 6个组,而MsDREB亚家族中只有A2、A4、A5、A6共4个组,缺少A1和A3组的基因成员。(3)RNA-seq表达模式分析结果表明,29个MsAP2/ERF基因在腐烂病感染过程中差异表达,其中MsERF亚家族中差异表达基因数量最多(19个)。(4)12个MsAP2/ERF代表基因的qRT-PCR结果表明:8个ERF亚家族基因均受腐烂病病菌诱导显著上调表达,其中B4类ERF成员基因(MsERF40)在腐烂病病菌侵染后5 d表达量上调表达倍数最高;4个MsDREB基因中,3个受到腐烂病病原菌诱导显著上调,1个下调表达;此外,含有TIR保守结构域的MsERF05在腐烂病病菌侵染1 d后上调表达69倍,表明ERF亚家族的MsERF40和MsERF05在新疆野苹果抗腐烂病过程中发挥重要作用。该研究结果为新疆野苹果AP2/ERF基因响应腐烂病的功能和机理研究奠定了基础。     

AP2/EREBP 转录因子在植物发育和胁迫应答中的作用

AP2/EREBP (APETALA2/ethylene-res ponsive element binding proteins) 是一个起源古老的转录因子超家族, 它含有1个或2个由约60-70个氨基酸残基组成的非常保守的DNA结合域 (DNA-binding domain), 即AP2/ERF结构域。根据AP2/ERF结构域的数目, AP2/EREBP转录因子可以分为2个亚族: EREBP亚族(具有1个AP2/ERF结构域)和AP2亚族(具有2个AP2/ERF结构域)。AP2亚族转录因子有调控花、胚珠和种子发育的功能, 而EREBP亚族转录因子(包括DREB类和ERF类) 的主要功能是调节植物对激素(乙烯和ABA等)、病原和胁迫(低温、干旱及高盐)等的应答反应。本文讨论了AP2/EREBP转录因子在植物发育和胁迫应答中的研究进展。     

AP2/EREBP转录因子在植物发育和胁迫应答中的作用

AP2／EREBP（APETALA2/ethylene-responsive element binding proteins）是一个起源古老的转录因子超家族,它含有1个或2个由约60—70个氨基酸残基组成的非常保守的DNA结合域（DNA-binding domain）,即AP2／ERF结构域。根据AP2／ERF结构域的数目,AP2／EREBP转录因子可以分为2个亚族：EREBP亚族（具有1个AP2／ERF结构域）和AP2亚族（具有2个AP2／ERF结构域）。AP2亚族转录因子有调控花、胚珠和种子发育的功能,而EREBP亚族转录因子（包括DREB类和ERF类）的主要功能是调节植物对激素（乙烯和ABA等）、病原和胁迫（低温、干旱及高盐）等的应答反应。本文讨论了AP2／EREBP转录因子在植物发育和胁迫应答中的研究进展。     

欧洲红豆杉AP2/ERF转录因子基因序列分析

以东北红豆杉AP2转录因子氨基酸序列为查询序列,搜索比对欧洲红豆杉基因组草图数据得到一个AP2转录因子全长序列,并命名为TbAP2。同时,利用生物信息学方法对TbAP2基因序列及其编码蛋白进行了特征分析和功能预测,发现该基因全长1 817bp,编码一个217个氨基酸的ORF;TbAP2相对分子量为23.68×103,等电点为4.92,亚细胞定位分析推测该转录因子定位在细胞核中,保守结构域分析发现其含有一个典型的AP2结构域,除与东北红豆杉具有99%的高一致性外,还分别与杨树、苜蓿和大豆的AP2蛋白具有81%、80%和78%的高一致性,进化树分析表明,相近科属植物的AP2转录因子归为一类,红豆杉AP2转录因子与玉米的AP2转录因子亲缘关系最近。本研究获得了TbAP2基因电子序列,为更好地利用分子生物学技术调控紫杉醇的生物合成提供理论基础。     

胡萝卜AP2／ERF-B1亚族两个转录因子基因的克隆及其非生物胁迫响应分析

AP2／ERF是植物中普遍存在的一类重要转录因子,参与植物整个生命周期的生长发育和逆境信号转导。本研究以胡萝卜（Daucus carota）‘黑田五寸’为试验材料,基于其转录组和基因组数据,检索和拼接获得胡萝卜AP2／ERF家族2个转录因子基因序列g39811和g47170。采用RT-PCR方法,分别从‘黑田五寸’中克隆DcERF-B1-1（g39811）和DcERF-B1—2（g4717D）转录因子基因。序列分析显示,胡萝卜DcERF-B1-1和DcERF-B1-2转录因子基因分别含有630个和594个开放阅读框,分别编码209和197个氨基酸;均含有相对保守的AP2结合域,具有典型的植物AP2／ERF类转录因子特征。从氨基酸组成成分、理化性质、亲水性／疏水性和三级结构上分析显示,胡萝卜DcERF—B1-1和DcERF-B1-2转录因子亲水性大于疏水性,其氨基酸序列可能属于亲水性蛋白。空间结构分析显示,它们都具有1个α螺旋和3个β折叠。进化树分析显示,二者均属于AP2／ERF家族转录因子中ERF亚族的B1组。实时定量荧光PCR显示,在低温、干旱、盐胁迫的条件下,DcERF-B1-2转录因子比DcERF-B1-1转录因子对逆境的响应更大;在高温的条件下,DcERF-B1-1转录因子比DcERF-B1-2转录因子对逆境的响应更大。     

茉莉酸甲酯处理雷公藤悬浮细胞的基因差异表达分析

以不同浓度茉莉酸甲酯(MeJA)为诱导子对雷公藤悬浮细胞进行处理,采用cDNA-AFLP技术对差异表达基因进行研究。结果表明,茉莉酸甲酯在50～400μmol/L浓度范围内对雷公藤悬浮细胞总碱的积累呈抑制作用。茉莉酸甲酯处理后,分析筛选出了19个雷公藤悬浮细胞内差异表达的基因。通过与NCBI蛋白质数据库比对,7个片段的功能得以预测,涉及植物细胞的信号转导、转录调控和能量代谢等。这些结果对今后利用生物技术手段提高雷公藤生物碱含量奠定了一定基础。     

低磷胁迫对雷公藤幼苗形态指标及生物量的影响

采用土培的方法,研究了磷(P)胁迫对雷公藤(Tripterygium wilfordii Hook.f.)1年生和3年生幼苗在一个生长季内形态指标及生物量的影响。结果表明:低P处理显著抑制了雷公藤幼苗地上部分的增长,而对地下部分的影响较小,导致根冠比的增加,在相同P水平处理下,3年生雷公藤的根冠比高于1年生的;低P胁迫显著影响了雷公藤的生物量积累及分配,雷公藤幼苗总生物量及1年生雷公藤细根生物量占根系生物量的比例下降,根系生物量在总生物量中的比例及3年生雷公藤细根生物量在根系生物量中的比例上升。这表明3年生雷公藤对P逆境有更好的适应机制,对低P林地套种雷公藤的苗龄选择有参考价值;雷公藤幼苗的株高、最长枝均与生物量呈显著的正相关,可作为耐低P雷公藤良种选育中优良性状的指标。中轻度的P胁迫不显著影响根系生物量的积累,维持较大比例的根系是雷公藤适应低P胁迫的主要策略。     

雷公藤组培产物的杀虫杀菌活性研究

采用室内生测法研究了雷公藤愈伤组织、悬浮细胞、不定根等组培产物对小菜蛾毒杀、生长发育影响以及不定根提取物对番茄灰霉病等植物病原真菌菌丝生长抑制作用,以明确雷公藤组培产物的生物活性及其应用前景。结果表明,不同雷公藤组培产物对小菜蛾3龄幼虫都具有明显的毒杀作用,悬浮细胞以及不定根的LC50均超过了根皮粉的效果,其中的不定根提取物对小菜蛾3龄幼虫毒杀作用的LC50为根皮粉的1.95倍;不同组培产物提取物对小菜蛾幼虫的生长均有明显的抑制作用,其中不定根提取物处理后每天的小菜蛾体重显著下降,72h后70%左右已经死亡,存活的试虫体重比试验前下降了18.33%;雷公藤不定根提取物对供试的11种植物病原真菌菌丝生长均有一定的抑制作用,有5种的抑制率超过60%,并对番茄灰霉病菌的抑制作用最强,其EC50为10.074mg/mL,且不定根的抑制效果均超过了根皮粉的抑制效果。     

青稞HvBAS1基因的克隆及表达分析

细胞色素P450单加氧酶(CYP450)是参与植物代谢的最大酶家族,其中CYP734A亚家族成员广泛参与植物激素油菜素类固醇(BRs)的失活。该研究以青稞农家品种‘肚里黄’幼苗为实验材料,通过人工合成激素24 表油菜素内酯(24 eBL)和BRs合成抑制剂油菜素唑(BRZ)处理,分析BRs对青藏高原特色作物青稞(Hordeum vulgare L. var. nudum Hook. f.)的影响;采用RT PCR技术从青稞中克隆HvBAS1基因,并运用实时定量PCR检测其表达特征,为深入分析HvBAS1基因的功能奠定研究基础。结果显示：(1)24 eBL能够显著促进青稞幼苗的生长,而BRZ处理后幼苗长势明显减缓。(2)从青稞中成功克隆到2个与拟南芥BRs失活基因BAS1高度同源的CYP734A亚家族基因,即HvBAS1 1和HvBAS1 2;HvBAS1 1开放阅读框全长1 629 bp,编码542个氨基酸;HvBAS1 2长1 689 bp,编码562个氨基酸,二者氨基酸序列相似性为76.42%;亚细胞定位预测结果显示二者均存在于内质网。(3)实时定量PCR检测发现,青稞HvBAS1 1与HvBAS1 2的表达模式完全不同,其中HvBAS1 1在青稞根中的表达量高于叶中,而HvBAS1 2在叶中的表达量高于根,且随着苗龄的增大,HvBAS1 1在根中的表达呈先升高后降低的趋势,HvBAS1 2在叶片中呈先降低后升高的变化趋势;BRZ处理青稞幼苗后,其HvBAS1 1与HvBAS1 2基因的表达较对照均显著下调,且HvBAS1 2下调更为明显。研究表明,HvBAS1 1和HvBAS1 2很可能都参与了青稞内源BRs的失活,但二者的功能存在差异。     

棉花抗枯萎病相关ERF-B3亚组转录因子的克隆与表达

以拟南芥ERF-B3亚组转录因子的AP2/ERF结构域为探针,利用NCBI中的棉花(Gossypium hirsutum)EST数据库,通过电子克隆结合RT-PCR方法,从枯萎病菌诱导后的高抗枯萎病品种‘中棉所12’克隆到1个与抗枯萎病相关的ERF-B3亚组转录因子基因GhB301。序列分析结果显示,GhB301基因cDNA全长593 bp,开放阅读框384 bp,编码127个氨基酸,含有一个保守的AP2/ERF结构域。实时荧光定量PCR检测该基因的表达显示,枯萎病菌诱导后,GhB301基因在棉花根中、抗病品种中优势表达;在乙烯、水杨酸、干旱、低温及高盐的诱导下表达量均发生变化。研究结果表明,GhB301基因可能参与了棉花对病原菌、激素及非生物胁迫的应答反应。     

小桐子JcCIPK2基因的克隆与表达分析

钙调磷酸酶B类似蛋白互作蛋白激酶(CBL-interacting protein kinase, CIPK)是一类植物中特有的丝氨酸/苏氨酸(Ser/Thr)蛋白激酶,参与多种生物和非生物胁迫响应过程。该实验通过RT-PCR克隆了小桐子(Jatropha curcas L.)JcCIPK2基因cDNA全长序列,采用荧光定量qRT-PCR分析JcCIPK2基因在不同组织及不同处理(12℃和1℃低温、42℃高温、30%PEG、250 mmol/L NaCl、150μmol/L ABA)下的表达模式。结果显示:(1)小桐子JcCIPK2基因开放阅读框全长1 398 bp,编码465个氨基酸,相对分子量为52.95 kD,等电点为8.89。(2)蛋白质结构分析表明,JcCIPK2的N端含有位于第11～265个氨基酸之间的丝氨酸/苏氨酸激酶_蔗糖非发酵-1型相关蛋白激酶3催化域STKc_SnRK3,在激酶结构域内还具有激活环(Activation Loop);C端含有位于第316～430个氨基酸之间的CIPK蛋白激酶调控域CIPK_C,其调控域中含有CIPK家族典型的能与CBL特异性结合的NAF结构域,位于第314～369个氨基酸之间。(3)系统进化分析显示,小桐子JcCIPK2蛋白与同属于大戟科的木薯(Manihot esculenta Crantz.)同源关系最近,序列一致性达87%。(4)qRT-PCR分析表明,JcCIPK2基因在小桐子根、茎、叶中均有表达,经12℃和1℃低温处理后,叶片中JcCIPK2基因的表达都呈现先上调后下调表达的趋势,且都在低温处理24 h的表达量最高,与对照相比分别上调了6.0倍和16.72倍;小桐子JcCIPK2基因在42℃高温、30%PEG、150μmol/L ABA、250 mmol/L NaCl处理下也受到不同程度的诱导表达。研究推测,JcCIPK2基因在小桐子对逆境的响应与适应中起重要作用。