& 转录因子CBF在植物抗寒中的重要作用

低温能够诱导植物许多基因的表达,从而使植物具有抗寒性,这种现象称为冷驯化。对于植物冷驯化的分子机理,目前研究的最多的是CBF转录因子调控的信号转导途径,其作用途径可归纳为：CBF(C-repeat Binding Factor)转录因子→CRT/DRE(C-repeat /Dehydration Responsive Element)基序→COR基因表达→植物抗寒性增加。研究CBF转录因子在抗寒中的作用机制,能为提高植物的抗寒性,培育抗寒作物品种提供新方向。      

植物低温诱导转录因子CBF研究进展

植物在低温驯化过程中能诱导许多基因的表达。其中CBF转录因子是目前植物抗寒分子生物学领域研究的热点之一。它通过与低温诱导基因启动子区域中的CRT/DRE调控元件结合,调控一系列低温诱导基因的表达,从而提高植物的抗寒性。对植物低温诱导CBF转录因子的结构、功能及其表达调控等方面的研究进展进行了综述。     

拟南芥非生物胁迫应答基因表达的调节子研究概况

分子生物学研究表明,植物中由诸如干旱、高盐和低温等环境胁迫因子诱导的几个基因具有多种功能。大多数干旱应答基因是由植物激素脱落酸（ABA）诱导的,但也有少数基因例外。对模式植物拟南芥基因表达中的干旱应答基因的分析表明,至少存在4个独立调节系统（调节子）。对典型胁迫诱导表达的一些基因中启动子的顺势作用元件和影响这些基因表达的转录子也已进行了分析。已经分离出与脱水效应元件/C重复序列（DRE/CRT）顺势作用元件结合的转录因子,并命名为DRE结合蛋白1/C重复序列结合因子（DREB1/CBF）和DRE结合蛋白2（DREB2）。在转基因拟南芥植株中,DREB1/CBF过量表达可增加其抗寒、抗旱和抗盐碱的能力。DREB1/CBF基因已成功地在许多不同作物中得到应用,从而提高作物对非生物胁迫的耐受性。与胁迫反应相关的其他转录因子的研究也正在取得进展。     

针叶福禄考(Phlox subulata)抗寒基因的克隆及分析

低温影响着植物的生长、发育并限制着农业生产,因此,植物抗寒性的提高与分子育种具有实际意义。抗寒性植物的基因资源发掘能够为非抗寒性植物的抗性分子育种提供帮助。针叶福禄考(Phlox subulata)作为多年生草本花卉,具有很强的抗寒性。本研究利用转录组测序方法从针叶福禄考中筛选获得了6个重要冷调控相关基因,包括冷相关转录因子Ps ICE1和Ps CBF/DREB基因;冷调控基因Ps COR413pm和Ps COR413im以及抗氧化酶基因Ps SOD和Ps POD。PCR扩增与测序显示实际克隆的基因序列与测序结果相似性高达99%以上,说明转录组测序作为基因资源发掘方法的可靠性。此外,不同低温处理下的差异基因表达显示6个基因的表达量都随温度的降低而增加,说明它们与低温胁迫存在直接的应答关系并在植物应对冷胁迫中发挥着重要的功能。     

外源EBR和NO信号对低温胁迫下玉米种胚抗氧化系统和低温响应基因表达的影响

以玉米主栽品种先玉335为试材,研究24-表油菜素内酯(EBR)对低温胁迫下玉米种胚抗氧化能力和低温响应基因表达的影响.结果表明:EBR浸种处理后,玉米种子活力指数和早期幼苗生长显著提高,种胚中超氧自由基(O2(-))含量明显降低,抗氧化酶(包括超氧化物歧化酶SOD、过氧化物酶POD、过氧化氢酶CAT和谷胱甘肽还原酶GR等)活性和非酶类抗氧化物质谷胱甘肽GSH及脯氨酸含量升高,同时促进一氧化氮(NO)的累积,而使用NO清除剂c-PTIO和NO合成酶抑制剂L-NAME处理后,种胚中CAT、POD和脯氨酸含量有所下降,但是外源NO可提高种胚中CAT、POD和脯氨酸的含量,表明EBR诱导的玉米种胚抗氧化能力增加是通过NO介导的.低温胁迫诱导玉米幼胚中P5CS1、CBF1、CBF3和COR15a等基因的表达,EBR处理基因表达进一步提高,而c-PTIO和L-NAME处理基因表达降低;NO供体SNP则提高了这些基因的表达,这表明EBR可能通过NO途径调控低温响应基因的表达.可见,外源EBR可通过NO途径增强玉米种胚抗氧化能力和调控低温响应基因的表达,进而提高低温胁迫的耐受性.     

拟南芥中CBF对COR基因表达的调控1

拟南芥中COR基因的启动子含有CRT/DRE元件,转录激活因子CBF蛋白与之结合,促进COR基因的表达.CBF基因超表达不需要低温刺激就能促进COR基因的表达而增加植物的抗寒性,显示其调节COR基因表达的能力.作者对CBF基因和CBF蛋白的特性、CBF基因表达与植物抗寒性之间的关系以及CBF调节COR基因表达的机理进行了介绍.     

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。     

拟南芥中CBF对COR基因表达的调控

拟南芥中COR基因的启动子含有CRT／DRE元件,转录激活因子CBF蛋白与之结合,促进COR基因的表达,CBF基因超表达不需要低温刺激就能促进COR基因的表达而增加植物的抗寒性,显示其调节COR基因表达的能力,作者对CBF基因和CBF蛋白的特性,CBF基因表达与植物抗寒性之间的关系以及CBF调节COR基因表达的机理进行了介绍。     

拟南芥CBF/DREB途径的研究进展及其在植物基因工程中的应用

细胞膜感知低温环境信号,通过信号转导激活以CBF/DREB信号途径为主、兼与其他途径交谈和交叠所构成的信号网络,继而调控下游相应功能蛋白的表达,赋予植物低温抗性。文章重点介绍了拟南芥CBF/DREB信号传导途径的研究进展、CBF基因在高等植物中的保守性,以及构建CBF转基因抗冻植物所取得的成果,包括CBF的表达调控与作用的分子机制、影响CBF途径的一些重要蛋白和环境因子、组成性启动子以及冷诱导特异性启动子驱动CBF基因表达所获得的抗冻转基因植物的研究进展。同时,对该研究领域未来可能的发展方向进行了展望。     

CBF/DREB转录因子与植物矮化的相关性研究进展

CBF/DREB转录因子即干旱应答元件结合蛋白,是一类可以调控多个与干旱、高盐及低温耐性有关的功能基因表达的转录因子家族。很多报道称CBF/DREB转录因子的过量表达使转基因植株产生矮化、晚花现象。着重探讨CBF/DREB转录因子与植物矮化现象相关性与其矮化机理,并对草坪草育种新方向进行展望。     

Barley Cbf3 gene identification,expression pattern,and map location

Although cold and drought adaptation in cereals and other plants involve the induction of a large number of genes, inheritance studies in Triticeae (wheat [Triticum aestivum], barley [Hordeum vulgare], and rye [Secale cereale]) have revealed only a few major loci for frost or drought tolerance that are consistent across multiple genetic backgrounds and environments. One might imagine that these loci could encode highly conserved regulatory factors that have global effects on gene expression; therefore, genes encoding central regulators identified in other plants might be orthologs of these Triticeae stress tolerance genes. The CBF/DREB1 regulators, identified originally in Arabidopsis as key components of cold and drought regulation, merit this consideration. We constructed barley cDNA libraries, screened these libraries and a barley bacterial artificial chromosome library using rice (Oryza sativa) and barley Cbf probes, found orthologs of Arabidopsis CBF/DREB1 genes, and examined the expression and genetic map location of the barley Cbf3 gene, HvCbf3. HvCbf3 was induced by a chilling treatment. HvCbf3 is located on barley chromosome 5H between markers WG364b and saflp58 on the barley cv Dicktoo x barley cv Morex genetic linkage map. This position is some 40 to 50 cM proximal to the winter hardiness quantitative trait locus that includes the Vrn-1H gene, but may coincide with the wheat 5A Rcg1 locus, which governs the threshold temperature at which cor genes are induced. From this, it remains possible that HvCbf3 is the basis of a minor quantitative trait locus in some genetic backgrounds, though that possibility remains to be thoroughly explored.