植物冷驯化相关信号机制

植物经过非致死温度的处理可以获得更强的抗冷能力叫做冷驯化,主要包括寒驯化和冻驯化 .在冷驯化过程中,质膜首先感受冷信号,调节胞质中IP3的含量,诱导胞质Ca2+浓度的升高,从而激活CBF基因的表达.至今已经克隆了大量的冷调控基因,组成了复杂的信号传导网络,其中ICE1-CBF-COR通路在植物的冷驯化过程中起到重要的作用.ICE1基因编码一个MYB类型的碱性螺旋 环-螺旋（bHLH）转录因子,在上游调节CBF和 其它转录因子的表达,提高抗冷性. HOS1蛋白通过泛素化介导的蛋白降解负调控ICE1,另外,CBF还通过转录的自我调控保持恰当的表达水平.基因的分析研究证明,RNA修饰和核质转运在植物的抗冷过程中也具有重要作用.在不依赖于CBF的途径中,转录因子HOS9和HOS10在调节抗冷有关基因的表达和提高抗冷能力方面具有至关重要的作用.     

GsZFP1, a new Cys2/His2-type zinc-finger protein, is a positive regulator of plant tolerance to cold and drought stress

Plant acclimation to environmental stress is controlled by a complex network of regulatory genes that compose distinct stress-response regulons. The C2H2-type zinc-finger proteins (ZFPs) have been implicated in different cellular processes involved in plant development and stress responses. Through microarray analysis, an alkaline (NaHCO(3))-responsive ZFP gene GsZFP1 was identified and subsequently cloned from Glyycine soja. GsZFP1 encodes a 35.14?kDa protein with one C2H2-type zinc-finger motif. The QALGGH domain, conserved in most plant C2H2-type ZFPs, is absent in the GsZFP1 protein sequence. A subcellular localization study using a GFP fusion protein indicated that GsZFP1 is localized to the nucleus. Real-time RT-PCR analysis showed that GsZFP1 was induced in the leaf by ABA (100?μM), salt (200?mM NaCl), and cold (4°C), and in the root by ABA (100?μM), cold (4°C), and drought (30% PEG 6000). Over-expression of GsZFP1 in transgenic Arabidopsis resulted in a greater tolerance to cold and drought stress, a decreased water loss rate, and an increase in proline irrespective of environmental conditions. The over-expression of GsZFP1 also increased the expression of a number of stress-response marker genes, including CBF1, CBF2, CBF3, NCED3, COR47, and RD29A in response to cold stress and RAB18, NCED3, P5CS, RD22, and RD29A in response to drought stress, especially early during stress treatments. Our studies suggest that GsZFP1 plays a crucial role in the plant response to cold and drought stress.     

赤桉抗寒转录因子ICE1基因的分子克隆与表达分析

ICE1属于一种类似MYC的bHLH转录因子,可特异地结合到CBF3启动子的MYC作用元件并诱导CBF/DREB1下游基因的转录表达。本文以拟南芥ICE1蛋白序列为信息探针,搜索桉树基因组和EST数据库的同源序列并进行拼接、设计引物,通过RT-PCR从赤桉克隆了桉树的第一个ICE1基因。其cDNA长1792bp,含有完整的开放阅读框,可编码523个氨基酸。BLAST分析表明,cDNA序列及其推导的氨基酸序列均与拟南芥、芥菜、小麦和甜杨ICE1存在着较高的同源性,预示所获得的cDNA可能是赤桉ICE1基因（EcaICE1）。EcaICE1基因表达分析结果显示,EcaICE1在赤桉根、茎、叶中均表达,而且表达水平不受低温胁迫处理时间的影响,这表明EcaICE1是组成型表达。此外,EcaICE1的超表达可以提高转基因烟草的耐低温能力。上述结果为进一步研究EcaICE1在赤桉耐低温胁迫过程中基因表达的调控机制打下基础。     

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。