CIN-like TCP转录因子：植物发育及免疫的关键调节因子

TEOSINTE BRANCHED1、CYCLOIDEA和PCF(TCP)是植物特有的一类转录因子,具有由碱性螺旋-环-螺旋(bHLH)基序组成的TCP结构域．根据TCP结构域的不同特征将TCP分为2个家族：class Ⅰ TCP和classⅡ TCP．越来越多的证据表明,class Ⅱ TCP的亚家族成员CINCINNATA-like(CIN-like)TCPs通过激素合成及信号转导在植株形态建成等方面起关键作用．最近研究表明,CIN-like TCP除了调控植物生长发育外,还介导植物抵御病原菌入侵的免疫反应,称为效应因子引发的免疫反应(effectors-triggered immunity,ETI)．目前,虽然CIN-like TCP的调控机理已有较多报道,但其发育及免疫方面的调控较为复杂,有必要基于目前的研究对该亚家族成员的功能做进一步梳理．因此,本文对CIN-like TCP在发育及免疫调控中的作用机理进行了综述,着重论述了CIN-like TCP相关突变体特征及其与蛋白质及植物激素之间的互作关系,也讨论了目前研究中仍然存在的问题,为今后该亚家族基因的进一步功能解析提供新的思路．     

CIN-like TCP转录因子:植物发育及免疫的关键调节因子（英文）

TEOSINTE BRANCHED1、CYCLOIDEA和PCF(TCP)是植物特有的一类转录因子,具有由碱性螺旋-环-螺旋(bHLH)基序组成的TCP结构域.根据TCP结构域的不同特征将TCP分为2个家族:class Ⅰ TCP和class Ⅱ TCP.越来越多的证据表明,class Ⅱ TCP的亚家族成员CINCINNATA-like(CIN-like)TCPs通过激素合成及信号转导在植株形态建成等方面起关键作用.最近研究表明,CIN-like TCP除了调控植物生长发育外,还介导植物抵御病原菌入侵的免疫反应,称为效应因子引发的免疫反应(effectors-triggered immunity,ETI).目前,虽然CIN-like TCP的调控机理已有较多报道,但其发育及免疫方面的调控较为复杂,有必要基于目前的研究对该亚家族成员的功能做进一步梳理.因此,本文对CIN-like TCP在发育及免疫调控中的作用机理进行了综述,着重论述了CIN-like TCP相关突变体特征及其与蛋白质及植物激素之间的互作关系,也讨论了目前研究中仍然存在的问题,为今后该亚家族基因的进一步功能解析提供新的思路.     

TCP家族基因研究进展

TCP基因编码植物特异性的转录因子,含有一个b HLH motif,能够与DNA结合或者产生蛋白质与蛋白质的互作。TCP基因家族在单子叶植物中有5个成员,在双子叶植物中有超过20个成员。基因的复制和多样化进化出了两类有轻微不同TCPdomain的TCP基因家族。越来越多关于TCP基因功能的研究使得将TCP基因作为工具,调整植物生长模式,产生新的农业学性状成为可能。简要概括这一家族当前的进化、调控、蛋白的生化特性,以及部分成员的生化功能,特别是在控制发育组织的细胞增殖方面。旨在为更好的调节植物的生长模式和调控植物的生理特性的研究提供思路。     

植物TCP转录因子的作用机理及其应用研究进展

TCP转录因子是一类植物特有蛋白,含有保守的TCP domain,其中由60个氨基酸组成的b HLH结构是结合DNA和蛋白互作所必需的。TCP转录因子由于其广泛参与调控植物的生长发育过程(如分枝、株高、叶型、花型等)而备受关注。最近有报道显示,TCP转录因子在植物逆境胁迫应答中(如低温和高盐)同样发挥重要作用。TCP蛋白参与多种信号转导途径(如油菜素内酯、茉莉酸、赤霉素、细胞分裂素等),可能是连接生长发育和介导胁迫响应的一个交叉点。本文从分子生物学角度,系统综述了植物TCP转录因子的作用机理及其在激素应答、发育调控及环境胁迫响应等过程中的功能,以期为基因工程方法改良作物生长模式和抗性提供参考。     

葡萄TCP基因家族全基因组鉴定和分析

TCP基因家族是植物特有的转录因子家族之一,在植物的生长、发育等多个过程发挥重要的调控作用。本研究利用生物信息学方法对葡萄TCP基因家族成员、染色体定位、基因分类、进化分析、保守域结构和基因结构进行了详细分析。结果表明,葡萄TCP基因家族含有15个成员;进化分析表明,TCP基因家族可分为2组:ClassⅠ和ClassⅡ,其中ClassⅡ可继续分为CIN和CYC/TB1两个小组。保守结构域分析表明,葡萄TCP基因家族TCP结构域高度保守;基因结构分析表明,葡萄TCP基因家族成员是由1~8个外显子构成。以上结果将为今后揭示葡萄TCP基因的功能提供重要的理论基础。     

BRC1/TB1基因调控植物分枝的研究进展

植物分枝是决定其形态建成的重要因素,是由叶腋内的腋芽发育成枝条的过程,该过程受光照、营养及内源激素等多种因素的调控。近年来的研究发现,TCP(TEOSINTE BRANCHED1,CYCLOIDEA,PCF)转录因子家族成员BRC1/TB1可响应并整合多种信号来调控植物的分枝。该文总结了BRC1/TB1对光照、营养及不同激素的响应特征,及其在调控植物分枝过程中发挥的核心作用等研究成果,并重点对BRC1/TB1基因上下游调控网络的相关研究进行综述,且对未来的研究方向进行了展望,旨在为后续分枝调控方面的研究提供信息,也为今后创制符合人们期望的优良种质提供参考依据。     

沙棘HrTCP转录因子家族鉴定及其干旱胁迫下的表达分析

TCP家族是植物特有的响应高盐、干旱等非生物胁迫的重要转录因子.该研究基于沙棘转录组数据,利用生物信息学与qRT-PCR对HrTCP转录因子家族进行鉴定,预测其家族成员的结构和功能,为解析TCP转录因子调控沙棘抵御干旱胁迫的作用机制奠定基础.结果表明:(1)获得了 11个HrTCP转录因子成员,并命名为HrTCP2/4...     

WOX转录因子在植物发育中的作用

WOX(WUSCHEL-related homeobox)转录因子与植物发育密切相关,包括植物胚胎发育和体胚发生、花和根发育、愈伤组织的形成和维持,以及干细胞维持等过程。越来越多的研究表明WOX在植物发育过程中扮演着极其重要的角色。WOX调控植物发育的机理研究在促进植物发育以及构建植物良好表型等研究提供了突破口。本文主要对WOX调控植物发育的相关研究进行综述,并结合表观遗传学调控,探讨了WOX调控植物发育的过程,以期为WOX转录因子调控植物的作用机制提供启示。     

miR396-GRF模块参与植物逆境胁迫响应的研究进展

miR396-GRF模块是一类新型高效的植物生长发育调控模块。该模块中miR396通过负调控生长调节因子GRF,影响植物生长发育过程中的信号传导通路,并广泛参与植物对干旱、盐害、温度、UV-B等非生物胁迫,以及胞囊线虫和病原菌等造成的生物胁迫的响应过程。本文综述了miR396-GRF模块的调控网络和其参与植物抗逆响应的作用机理,并探讨了相关研究动态及存在的问题,旨在为进一步推动GRF相关研究提供理论参考。     

毛竹TCP基因家族全基因组鉴定与分析

TCP蛋白是植物特有的一类转录因子,在植物生长、发育、信号转导以及生理生化刺激响应等方面具有重要功能。毛竹(Phyllostachys edulis)是世界上生长速度最快的植物之一,在中国具有重要的经济、生态和社会价值。为了解TCP基因家族在毛竹基因组中的数量和表达,本研究利用生物信息学方法对毛竹TCP基因家族进行全面概述,包括基因结构、进化关系、保守结构域和表达模式等。结果显示,毛竹基因组中含有19个基因编码TCP转录因子,依次命名为Phe TCP1-Phe TCP19,蛋白质大小为100～406 aa,等电点为4.85～10.70,均是疏水性蛋白;PheTCPs基因结构较为简单,大部分不含内含子;发现所有PheTCPs转录因子具有高度保守的TCP结构域;19个PheTCPs隶属于2个组:ClassⅠ和ClassⅡ,ClassⅡ进一步划分为CIN、CYC/TB1两个亚类。表达模式分析表明,19个PheTCPs在毛竹不同笋和花发育时期中的表达差异明显。本研究为进一步探索毛竹TCP基因家族各成员的功能提供一定的理论基础。     

植物生长调节剂对大豆根瘤菌生长及功能的调控效应

主要研究植物生长调节剂对大豆根瘤菌生长和功能的调控效应,分析了大豆根瘤菌固氮作用的重要意义,并从根瘤菌生长、基因表达、蛋白表达等方面,讨论了植物生长调节剂对大豆根瘤菌的调控作用。     

根际微生物调控植物根系构型研究进展

根系构型是最重要的植物形态特征之一,具有可塑性,既由遗传因素控制,又受到许多环境因子的调控。近年的大量研究表明,根际微生物能够调控植物的根系构型,进而影响植物的一系列生理与生态过程。综述丛枝菌根真菌(AMF)、根瘤菌、植物根际促生菌(PGPR)等重要根际微生物类群对植物根系构型的调控模式以及相应的调控机理,并对进一步的研究进行了展望,旨在为今后的相关研究和实际应用提供参考。     

苦荞FtTCPlike1和FtTCPlike2的克隆及表达分析

植物TCP转录因子家族是一类调控植物生长、发育的重要转录因子,主要分为class Ⅰ和class Ⅱ两种类型。在本研究中,我们克隆了苦荞(Fagopyrum tataricum)两个TCP转录因子基因并分别命名为FtTCPlike1和FtTCPlike2。蛋白聚类分析表明FtTCPlike1属于class Ⅱ而FtTCPlike2属于class Ⅰ,并且均含有TCP转录因子典型的保守结构域。亚细胞定位实验也表明FtTCPlike1和FtTCPlike2与报道的其他物种TCP转录因子类似,都定位在细胞核中。本文同时收集了苦荞芽期的子叶和下胚轴、第1~3片长出的真叶以及5个时期由幼嫩到成熟的种子和花共11种样本进行了实时荧光定量PCR,发现FtTCPlike1和FtTCPlike2在苦荞的各个不同时期和不同组织中均有不同的表达,并且在种子的某个特定时期(FtTCPlike1和FtTCPlike2分别在种子发育第3、第4时期和第1、第3时期)有较高的表达量,表明这两个基因可能参与种子发育。从苦荞芽期来看,FtTCPlike1在子叶中表达量较高但在下胚轴表达较低,而FtTCPlike2则相反,这说明FtTCPlike1和FtTCPlike2在苦荞早期形态建成中的调控方式可能有很大区别。     

植物密度调控及其对环境变化响应的研究进展

植物密度调控规律研究对于推动植物生态学理论的发展和指导林业、农业、牧业的合理密植以及恢复、改良不良生态环境等具有重要意义.文章综述了植物-3/2与-1/2自疏法则,自疏指数的不稳定性与争论,以及自疏法则与密度调控指数的关系的研究,总结了密度调控指数对水分梯度、盐分浓度、海拔以及光照条件等环境变化的响应,讨论了植物个体间的正负相互作用及其生态场、植物形态、盖度等植物密度调控机理与环境变化的关系,指出自疏指数研究经历从恒定、变异、随环境变化的发展,最后从WBE模型和代谢生态理论(MTE)、植物邻体效应、根冠整合机制、植物根际微生物对植物相互作用的调控、宏观与微观结合等方面展望了植物密度调控规律的研究发展趋势.     

砀山酥梨TCP基因家族全基因组鉴定与分析

TCP蛋白是植物特有的转录因子家族之一,在植物生长和发育等多个过程起到重要作用。本研究利用生物信息学方法对砀山酥梨TCP基因家族成员、染色体定位、进化分析、亚组分类、保守域结构和保守元件进行了相关分析。结果显示,梨TCP基因家族含有34个成员;进化分析表明,根据进化树拓扑结构将其分为两类:ClassⅠ和ClassⅡ,其中ClassⅡ可被分为CYC/TB1和CIN两个小组。结构域分析表明,梨TCP基因家族TCP结构域高度保守;保守元件分析表明,梨TCP基因家族包含5个保守元件:元件1是TCP保守域;元件2为R结构域,元件3、4和5为功能尚未鉴定的结构域,所有梨TCP蛋白都含有元件1,ClassⅡ组中CYC/TB1小组包含特异元件2。以上结果将为今后揭示梨TCP基因的功能提供重要的理论基础。     

植物花青素生物合成与调控的研究进展

花青素是一种广泛存在于植物中的水溶性色素,在植物抗逆和预防人类慢性疾病中起着重要作用。花青素生物合成过程在模式植物中的研究较为清晰,其过程主要受多种结构基因编码的酶类及转录调控因子(MYB、bHLH和WD40蛋白)控制。此外,LBD基因家族中的LBD37、LBD38和LBD39基因对花青素的生物合成起负调控作用,microRNA和环境因子对花青素的生物合成过程也起到了调控作用。同时,茉莉酸、赤霉素和脱落酸等植物激素也参与了花青素的生物合成调控过程。近年来,随着人们对植物花青素研究不断深入,越来越多的研究结果揭示花青素合成途径的分子调控机制在不同种植物中存在很大的差异性和复杂性。该文对植物花青素的合成途径、相关酶和各种调控因子进行了综述,并概述了植物花青素合成代谢中基因突变与花色变异的关系,旨在为今后深入研究花青素的分子调控机制,解析其遗传规律以及利用基因工程开展作物遗传改良等方面提供理论依据。     

光敏色素对植物抗逆反应的调控研究进展

光敏色素是红光和远红光受体,不但在植物光形态建成中扮演着重要的角色,还参与调控植物抗逆信号通路。阐述了光敏色素及其互作的转录因子通过诱导植物激素信号途径调控植物对病原菌、害虫等生物胁迫的反应及作用机制,以及光敏色素调控植物对临近植物的竞争胁迫、干旱、低温、高温等非生物胁迫反应的作用机制研究进展,并讨论与展望了光敏色素研究领域所面临的挑战与发展方向。     

miR319在植物器官发育中的调控作用

microRNAs(miRNAs)是一类内源性的、21~25个碱基长度的小分子非编码RNA,它通过指导剪切或者抑制翻译等方式调节植物基因的表达,参与调控植物生长发育各个方面。大量研究表明,miR319通过靶向TCPs转录因子控制植物叶、花等器官的生长命运,并参与调控部分激素生物合成和信号传导通路,在植物发育过程中发挥重要生物学功能。文章综述了miR319在植物叶形态建成、生长发育以及叶衰老和花器官发育等过程中的重要调控作用。     

果树成花转变途径与调控研究进展

植物成花转变是营养生长向生殖生长转变的过程,木本果树过长的童期严重制约了育种的进程。相对于模式植物,目前对果树成花转变与调控的研究相对较少。因此,了解并掌握果树成花转变的途径及调控方法,对于缩短果树童期、调控开花,加速果树育种具有重要意义。基于近年来国内外相关研究,本文系统总结了果树的成花途径,阐述了果树栽培措施、植物生长调节剂等成花调控方法,以及果树中成花调控的相关基因及网络机制。最后,本文还对以修饰组学为主的多组学以及嫁接和植物生长调节剂在果树成花调控中的研究前景进行了展望。     

模式植物拟南芥开花时间分子调控研究进展

植物从营养生长到生殖生长的转变是开花发育的关键,在合适的时间开花对植物的生长和繁衍极为重要,植物开花时间的调控对农业生产发展意义重大。植物开花是由遗传因子和环境因子协同调节的一个复杂过程。近年来,对不同植物开花调控的研究,特别是对模式植物拟南芥（Arabidopsis thaliana（L.） Heynh.）的开花调控研究取得了显著进展,已探明开花时间分子调控的6条主要途径分别是光周期途径、春化途径、自主途径、温度途径、赤霉素途径和年龄途径。各遗传调控途径既相互独立又相互联系,构成一个复杂的开花调控网络。本文综述了模式植物拟南芥开花时间调控分子机制相关研究的最新进展,并对未来的研究进行了展望。