生长素反应因子

生长素反应因子(ARF)是1997年发现的新一类转录因子家族,它们与生长素早期反应基因启动子中的生长素反应元件(AuxRE)TGTCTC特异性地结合,调节这类基因的转录活性.文章阐述生长素反应因子和其结构的特点、作用模式的设想的研究进展.     

TIR1终于被确证为生长素受体

生长素受体-TIR1近期被确定,解决了生长素研究中长期令人困惑的一大难题。生长素首先和TIR1结合并且促进TIR1和Aux／IAA蛋白质的相互作用。TIR1和其他至少3种F-box蛋白质一起发挥作用,激活了泛素化的蛋白质降解过程,启动了基因转录,从而导致了植物生长发育过程中的生长素反应。     

生长素信号转导研究进展

长素的信号转导是一个复杂的网络系统,在信号的感知上,除了存在ABPI介导的膜上感知途径外,还有其他的感知途径。G蛋白参与诱导生长素信号的胞内传递,生长素信号转导的第二信使包括离子型第二信使、磷酯酶A2、脂活化蛋白激酶、MAPK和PINOIND等。AUX／IAA蛋白的泛素化降解在生长素反应中发挥关键性作用,ARF和AUX／IAA蛋白相互作用调节生长素响应基因的转录。     

中国科学家在生长素信号转导领域取得突破性研究进展

生长素(IAA)作为一种重要的植物激素, 参与调节植物生长发育的许多过程, 其作用机理长期以来备受人们的关注。最近, 中国科学家在生长素信号转导的分子机理研究领域取得了突破性进展。     

生长素响应因子与植物的生长发育

生长素响应因子(Auxin response factor, ARF)作为一类调控生长素响应基因表达的转录因子, 是生长素研究的重要内容。它可与生长素响应基因启动子区域内的生长素响应元件结合, 促进或抑制基因的表达。文章介绍了植物体内ARF家族的分子生物学近年来的研究进展, 同时也讨论了ARF转录因子的结构、ARF基因的表达调控、ARF在植物生长发育及信号转导中的作用以及ARF对靶基因的调控机制等内容。植物ARF成员都有一定的同源性, 大多含有4个结构域, 在多种组织和器官中都有表达, 其表达受到转录及转录后调控, 并且在介导生长素与其它激素之间相互作用方面扮演重要角色。     

植物Aux/IAA基因家族生物学功能研究进展

生长素是最重要的植物激素之一,对植物生长发育起着关键调控作用。生长素作用于植物后,早期生长素响应基因家族Aux/IAA、GH3和SAUR等被迅速诱导,基因表达上调。其中Aux/IAA基因家族编码的蛋白一般由4个保守结构域组成,结构域Ⅰ具有抑制生长素信号下游基因表达的作用,结构域Ⅱ在生长素信号转导中主要被TIR1调控进而影响Aux/IAA的稳定性,结构域Ⅲ/Ⅳ通过与生长素响应因子ARF相互作用调控生长素信号。Aux/IAA基因家族在双子叶植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)的器官发育、根形成、茎伸长和叶扩张等方面发挥重要作用;在单子叶植物水稻(Oryza sativa)和小麦(Triticum aestivum)中,主要影响根系发育和株型,但大多数Aux/IAA基因的功能尚不清楚。该文主要从Aux/IAA蛋白的结构、功能和生长素信号转导途径方面综述Aux/IAA家族在拟南芥、禾谷类作物及其它植物中的研究进展,以期为全面揭示Aux/IAA家族基因的生物学功能提供线索。     

生长素调控植物重力反应的分子机理研究

重力反应是植物对环境的一种适应现象。生长素参与植物环境适应与发育调控的过程,重力反应过程的核心之一是在重力反应器官形成生长素的浓度梯度,诱导下游基因的差异表达。生长素的合成、代谢、极性运输及信号转导在此过程中发挥了关键作用。该文以拟南芥和水稻的研究为基础,综述了近几年对生长素调控植株重力反应的分子机理的研究进展,并对该领域未来的研究进行展望。     

破坏光敏色素A 改变生长素反应因子8 的表达谱

拟南芥生长素反应因子8(auxin response factor 8, ARF8)受光诱导表达, 涉及光信号转导。为阐明光信号通过光受体传递给ARF8的过程和机理, 首先利用半定量RT-PCR分析发现, PhyA的突变促进幼苗中ARF8的表达, 而PhyB、Cry1和Cry2的突变对ARF8的表达没有明显影响。进而, 利用GUS染色以及半定量和定量RT-PCR方法, 系统分析PhyA基因的突变对ARF8基因表达的影响。结果表明, 在黑暗、白光和远红光条件下, PhyA突变均明显提高拟南芥(Arabidopsis thaliana)幼苗子叶和叶片中ARF8的表达水平, 并且明显降低其在幼苗下胚轴、茎尖和根尖中的表达水平。上述结果说明,PhyA基因的突变组成型地改变了ARF8基因的表达谱。然而, ARF8的突变并未明显改变PhyA的表达。说明在远红光信号通路中, ARF8位于PhyA的下游。     

破坏光敏色素A改变生长素反应因子8的表达谱

拟南芥生长素反应因子8（auxin response factor8,ARF8）受光诱导表达,涉及光信号转导。为阐明光信号通过光受体传递给ARF8的过程和机理,首先利用半定量RT-PCR分析发现,PhyA的突变促进幼苗中ARF8的表达,而PhyB、Cry1和Cry2的突变对ARF8的表达没有明显影响。进而,利用GUS染色以及半定量和定量RT-PCR方法,系统分析PhyA基因的突变对ARF8基因表达的影响。结果表明,在黑暗、白光和远红光条件下,PhyA突变均明显提高拟南芥（Arabidopsis thaliana）幼苗子叶和叶片中ARF8的表达水平,并且明显降低其在幼苗下胚轴、茎尖和根尖中的表达水平。上述结果说明,PhyA基因的突变组成型地改变了ARF8基因的表达谱。然而,ARF8的突变并未明显改变PhyA的表达。说明在远红光信号通路中,ARF8位于PhyA的下游。     

植物根尖生长素信号研究进展

生长素信号调控植物生长发育的各个方面。该文综述了生长素信号在植物根尖的研究进展概况,从生长素在根尖的运输与分布、生长素信号对根尖细胞命运的影响及静止中心细胞的生长素信号研究三个方面进行了阐述,并对未来该领域的研究方向进行了展望。     

拟南芥突变体在生长素信号传导中的研究进展

近年来,在植物激素的信号传导研究上已取得突破性进展.生长素的信号传导通路研究除了在生长素结合蛋白(ABP)上有所进展外,在生长素应答基因(Aux IAA),生长素调节因子(ARF)以及感应突变体的研究上也取得较大进展.对生长素运输通路及PIN1蛋白的功能和其抑制剂的研究也使对生长素信号传导的认识更清楚.生长素应答基因(Aux IAA)是生长素处理后快速诱导的基因.Aux IAA蛋白具有组织特异性(例如SAU蛋白)可以用来研究外源激素对植物生长发育的影响.生长素调节因子(ARF)与生长素应答基因的启动子序列具有特异性结合,Aux IAA蛋白与生长素调节因子(ARF)相互作用,并引发一系列蛋白质降解.使用转基因的拟南芥突变体,能有效地研究生长素在植物体内的特异性分布.借助运输载体抑制剂,可以对生长素的极性运输有更深入的了解.已经证明PIN蛋白参与生长素运输并与肌动蛋白有关.而且生长素参与了赤霉素介导的植物伸长反应.     

生长素信号转导途径及参与的生物学功能研究进展

生长素参与植物生长和发育诸多过程,调控众多生理反应,在植物整个生命周期中自始至终发挥着调节作用.研究生长素的作用机制,对深入认识植物生长发育的生理过程有着重要的意义.综述了与生长素信号转导途径相关的3类主要蛋白组分:生长素/吲哚乙酸蛋白(auxin/indoleacetic acids proteins,Aux/IAAs)、生长素响应因子(auxin response factors,ARFs)和SCF(SKP1-CDC53/CUL1-F-box)复合体,及相关的SGT1(suppressor of the G2 allele of skp1)基因,并对生长素相关基因表达的模式及其生物学功能进行了总结.     

生长素调控植物株型形成的研究进展

高等植物通过调节顶端分生组织和侧生分生组织的活性建立地上株型系统,分生组织的活性受环境信号、发育阶段和遗传因素的综合调控,植物激素参与这些信号的整合。顶端优势是植物分枝调控的核心问题,而生长素对顶端优势的形成和维持发挥关键作用。本文综述了近几年与植物地上部分株型形成相关的生长素合成代谢、极性运输及信号转导领域的研究进展,并提出了展望。     

Production and characterization of auxin-insensitive rice by overexpression of a mutagenized rice IAA protein

Since auxin was first isolated and characterized as a plant hormone, the underlying molecular mechanism of auxin signaling has been elucidated primarily in dicot plants represented by Arabidopsis. In monocot plants, the molecular mechanism of auxin signaling has remained unclear, despite various physiological experiments. To understand the function and mechanism of auxin signaling in rice ( Oryza sativa ), we focused on the IAA gene, a well-studied gene in Arabidopsis that serves as a negative regulator of auxin signaling. We found 24 IAA gene family members in the rice genome. OsIAA3 is one of these family members whose expression is rapidly increased in response to auxin. We produced transgenic rice harboring m OsIAA3 - GR , which can overproduce mutant OsIAA3 protein containing an amino acid change in domain II to cause a gain-of-function phenotype, by treatment with dexamethasone. The transgenic rice was insensitive to auxin and gravitropic stimuli, and exhibited short leaf blades, reduced crown root formation, and abnormal leaf formation. These results suggest that , in rice, auxin is important for development and its signaling is mediated by IAA genes.     

Tissue-specific expression of stabilized SOLITARY-ROOT/IAA14 alters lateral root development in Arabidopsis

Auxin is important for lateral root (LR) initiation and subsequent LR primordium development. However, the roles of tissue-specific auxin signaling in these processes are poorly understood. We analyzed transgenic Arabidopsis plants expressing the stabilized mutant INDOLE-3 ACETIC ACID 14 (IAA14)/SOLITARY-ROOT (mIAA14) protein as a repressor of the auxin response factors (ARFs), under the control of tissue-specific promoters. We showed that plants expressing the mIAA14-glucocorticoid receptor (GR) fusion protein under the control of the native IAA14 promoter had the solitary-root/iaa14 mutant phenotypes, including the lack of LR formation under dexamethasone (Dex) treatment, indicating that mIAA14-GR is functional in the presence of Dex. We then demonstrated that expression of mIAA14-GR under the control of the stele-specific SHORT-ROOT promoter suppressed LR formation, and showed that mIAA14-GR expression in the protoxylem-adjacent pericycle also blocked LR formation, indicating that the normal auxin response mediated by auxin/indole-3 acetic acid (Aux/IAA) signaling in the protoxylem pericycle is necessary for LR formation. In addition, we demonstrated that expression of mIAA14-GR under either the ARF7 or the ARF19 promoter also suppressed LR formation as in the arf7 arf19 double mutants, and that IAA14 interacted with ARF7 and ARF19 in yeasts. These results strongly suggest that mIAA14-GR directly inactivates ARF7/ARF19 functions, thereby blocking LR formation. Post-embryonic expression of mIAA14-GR under the SCARECROW promoter, which is expressed in the specific cell lineage during LR primordium formation, caused disorganized LR development. This indicates that normal auxin signaling in LR primordia, which involves the unknown ARFs and Aux/IAAs, is necessary for the establishment of LR primordium organization. Thus, our data show that tissue-specific expression of a stabilized Aux/IAA protein allows analysis of tissue-specific auxin responses in LR development by inactivating ARF functions.     

早期生长素响应蛋白在生长素信号转导中的作用

3种早期生长素响应蛋白--生长素/吲哚乙酸蛋白(Aux/IAAs)、生长素响应因子(ARFs)和泛素介导的蛋白降解途径组分在生长素的信号转导中起着关键性的作用.目前的研究结果支持负调控模型的说法,即Aux/IAAs蛋白以生长素依赖的方式通过泛素相关的蛋白降解机制为26S蛋白酶降解.当Aux/IAAs-Aux/IAAs以及Aux/IAAs-ARFs二聚体含量降低时,ARFs-ARFs水平升高,ARFs-ARFs结合在生长素调控基因启动子的生长素响应元件(AuxREs)上调节一系列基因的表达,进而引导植物的正常生长和发育.