裂殖酵母Papl应答H2O2氧化胁迫的机制

转录因子Papl是裂殖酵母(Schizosaccharomyces pombe)应答H2O2氧化胁迫反应中的关键调控因子.高浓度的H2O2激活蛋白激酶Styl途径清除过量的H2O2,使H2O2降至较低浓度再活化Papl;低浓度的则直接氧化活化Papl,导致Papl快速向细胞核内运输从而激活Papl相关基因的表达.本文综述了裂殖酵母中转录因子Papl在不同浓度H2O2胁迫下的激活途径,以及蛋白激酶Styl对Papl激活的重要作用.     

拟南芥热激转录因子AtHsfA2调节胁迫反应基因的表达并提高热和氧化胁迫耐性

越来越多的证据表明热胁迫和氧化胁迫间存在着内在联系. 最近的研究发现, 热激转录因子(Hsfs)在联系热和氧化胁迫信号反应中具有重要的作用. 对拟南芥热激转录因子AtHsfA2在热激和氧化胁迫反应的功能进行了分析和鉴定. 利用Northern blot和定量RT-PCR的方法, 我们发现AtHsfA2的表达不仅被热激诱导, 同样也受到氧化胁迫诱导. 对AtHsfA2敲除突变体和超表达植株进行功能分析表明, 突变体降低了基础性和获得性耐热能力以及氧化胁迫耐性, 而超表达植株却增强这些耐性, 并且这些表型的改变与APX1和一些热激蛋白基因的表达, 离子渗漏水平, H2O2的水平和膜过氧化伤害程度的变化相关联. 以上结果表明, 拟南芥热激转录因子AtHsfA2通过调节胁迫反应基因的表达而提高热和氧化胁迫耐性. 因此, 我们提出热激转录因子AtHsfA2在联系热和氧化胁迫信号反应中具有重要的作用.     

组蛋白H3K4甲基转移酶复合物亚基Ash2参与裂殖酵母产孢

在氮源缺乏及信息素存在的条件下,裂殖酵母(Schizosaccharomyces pombe)进行减数分裂并完成产孢。在此过程中,信息素介导的MAPK(Mitogen-activated protein kinases)信号通路调控减数分裂相关基因的表达。Spk1是MAPK通路的核心成员,通过蛋白磷酸化的方式激活转录因子Ste11,从而激活mei2⁺、mam2⁺和map3⁺等减数分裂相关基因的表达。尽管组蛋白H3K4甲基化参与基因转录激活、染色质重塑等诸多生物学过程,但其在裂殖酵母产孢过程中的作用并不清楚。文章通过序列比对,发现裂殖酵母Ash2作为H3K4甲基转移酶复合物COMPASS的亚基具有两个保守的结构域,定位于细胞核内参与H3K4的甲基化修饰。ash2⁺的缺失引起裂殖酵母在氮源缺乏时产孢过程的延迟及产孢率下降。ChIP、定量PCR分析结果显示,ash2⁺的缺失降低了spk1⁺编码区H3K4的二甲基化水平,造成spk1⁺mRNA水平的明显下调。在ash2Δ细胞中,虽然ste11⁺的转录水平没有变化,但Ste11的靶基因mei2⁺、mam2⁺和map3⁺的转录水平明显下降。在裂殖酵母中,组蛋白H3K4甲基转移酶复合物COMPASS的亚基Ash2通过调控二甲基化水平修饰从而调节MAPK信号通路,参与裂殖酵母的有性生殖,为建立表观遗传修饰与减数分裂之间的联系提供了新的线索。     

外源H2O2对水稻幼苗抗寒性的调节作用

在常温下用不同浓度的外源H2O2(0～20 mmol·L-1)预处理水稻幼苗,再进行12 h 6℃低温胁迫,根据幼苗相对含水量和质膜相对透性筛选最佳外源H2O2处理浓度,并分析最佳外源H2O2浓度下幼苗的渗透调节物质和活性氧相关指标的变化.结果表明:(1)0～8 mmol·L-1 H2O2预处理可以增加水稻幼苗的相对含水量,降低其质膜相对透性,并以4 mmol·L-1 H2O2的效果最佳.(2)低温胁迫后,与对照组相比,4 mmol·L-1外源H2O2预处理降低了水稻幼苗萎蔫程度,并使其总呼吸速率、交替途径容量都有增加,同时还抑制了丙二醛的含量,增加了可溶性糖、可溶性蛋白质和脯氨酸的含量.(3)外源H2O2预处理对水稻幼苗的内源H2O2含量以及O(-)/(·)2产生速率没有显著影响.研究发现,外源H2O2可以通过提高呼吸速率、降低脂质过氧化程度、增加碳氮代谢来有效增强水稻幼苗的抗寒性,它可能以一种独立于内源活性氧系统之外的方式发挥作用.     

过表达秋茄C2H2型锌指蛋白基因KcZFP提高烟草耐盐性

基因转录调节是植物对非生物胁迫适应机制的一个重要方面,转录调节因子在胁迫信号转导途径中调节下游基因的表达,在建立植物对胁迫适应性过程中起到重要作用.锌指蛋白是功能多样的转录调节因子蛋白家族,家族成员在植物响应非生物胁迫方面扮演着重要角色.本研究以秋茄C2H2型锌指蛋白编码基因KcZFP为目的基因,在烟草中过表达KcZFP,分析C2H2型锌指蛋白在植物耐盐性中的作用.研究结果显示:转基因株系中,KcZFP表达量显著提高.过表达KcZFP的烟草植株的耐盐性明显提高,在200 mmol/L NaCl处理的条件下,KcZFP过表达烟草中脯氨酸水平远高于野生型植株.对光合作用参数比较分析显示,在KcZFP过表达植株中净光合速率受盐胁迫的影响小于野生型植株,光合系统在一定程度上得到了保护.研究结果说明KcZFP作为转录调节因子参与了植物的渗透调节,对植物的耐盐性具有贡献.     

植物体内重要的信号分子--H2O2

越来越多的证据表明,植物体内的H2O2作为信号分子发挥作用.在病原、诱发因子和激素应答中是调节细胞程序性死亡的关键因子.H2O2在环境胁迫防御反应中的信号作用也得到证实.已知H2O2直接调节无数基因的表达,其中有些基因与植物防御和超敏反应有关.H2O2还与其它信号系统特别是激素信号相互作用,是激素介导的信号传导通路上的上游或下游组分;更重要的是H2O2还影响和修饰其它第二信使如钙信号的作用,在H2O2信号和钙信号之间发生众多的交互作用且这两种信号分子都调节植物对多种胁迫的交互耐性.此外,现已广泛地认识到与H2O2相关的氧还状态调节是调整细胞活动的关键因子.本文主要概括和讨论了H2O2在不同生物过程中的信号作用.     

H2O2胁迫锻炼对小麦幼苗抗旱性的影响

12 d龄的春小麦幼苗在1 mmol·L-1 及10 mmol·L-1 H2O2的胁迫锻炼过程中,质膜透性增大,O-·及H2O2含量增多,CAT活性升高,叶绿素含量降低,低浓度H2O2胁迫使SOD活性上升,高浓度时却使其活性下降.经过H2O2胁迫锻炼后的小麦遭受干旱胁迫时,叶绿素含量、SOD活性、CAT活性均高于对照组,而质膜透性、O-·及H2O2含量却低于对照组.表明H2O2胁迫锻炼,提高了小麦幼苗的抗氧化能力,增强了其抗旱性.     

转录因子HBP1调控H2O2诱导的骨肉瘤细胞生长阻滞过程

为探讨氧化应激对人骨肉瘤细胞增殖的影响及其作用机理,首先用H2O2处理U2OS细 胞,采用Western印迹和real-time PCR检测HMG盒转录因子1 (HBP1)及其下游靶基因 DNMT1和p16表达水平的变化. 用荧光素酶报告基因实验检测在H2O2诱导下, HBP1对于DNMT1 和p16启动子的影响. 用细胞增殖试验（BrdU掺入,细胞生长曲线）检测 H2O2对细胞增殖的影响以及HBP1的作用. 用衰老相关β半乳糖苷酶(SA-β-Gal)染色 检测在H2O2诱导的细胞衰老中HBP1所起的作用. Western 印迹, real-time PCR及荧光素酶报告基因实验结果显示,细胞经H2O2处理后,明显增高HBP1表达水平,转录抑制DNMT1的表达, 促进p16蛋白的表达. 细胞增殖实验结果显示, H2O2显著抑制了细胞的增殖,HBP1 knockdown可部分逆转这种抑制作用. SA-β-Gal染色实验说明, H2O2可诱导HBP1表达正常的U2OS细胞衰老,而HBP1 knockdown使这种促衰老作用减弱. 研究结果说明, H2O2可抑制人骨肉瘤细胞增殖,诱导细胞衰老. 其作用机制是通过上调转录因子HBP1的表达,转录抑制或促进其下游靶基因DNMT1或p16的表达来抑制细胞增殖,促进细胞衰老.     

玉米逆境响应相关转录因子ZmC2H2-1基因克隆及功能验证

玉米是我国第一大作物,提高玉米的抗逆性是玉米育种的重要目标性状之一。植物C2H2型锌指蛋白广泛参与植物各个时期的生长发育及逆境应答过程。本研究从玉米中分离了转录因子ZmC2H2-1基因并对其功能进行了初步研究。结果表明,ZmC2H2-1属于C2H2锌指蛋白转录因子家族,编码蛋白主要位于细胞核中,酵母自激活实验表明ZmC2H2-1不具有自激活活性;干旱、盐和ABA等逆境可抑制ZmC2H2-1基因在玉米中的表达;过表达ZmC2H2-1基因的拟南芥叶片失水速率更快,在PEG、高盐和ABA处理条件下,与对照相比转ZmC2H2-1基因拟南芥耐逆性降低,以上结果说明ZmC2H2-1基因是作为玉米抗逆的负调控因子参与了逆境胁迫应答。本研究为深入解析玉米ZmC2H2-1的调控网络和玉米的抗逆调控机制奠定了基础。     

大豆转录因子GmC2H2基因转化拟南芥效果分析

GmC2H2转录因子基因是本实验室获得的一个编码172个氨基酸携带516bp核苷酸的转录因子,属于经典C2H2型锌指蛋白.通过构建植物表达载体GmC2H2-pCAMBIA1304,借助优化的Floral-dip法转化模式植物拟南芥,经潮霉素Hygromycine( 45-50 mg/L)抗性筛选获得转基因拟南芥植株.GUS组织染色分析表明,GmC2H2基因在生长12d的转基因拟南芥幼苗中,表达部位主要集中在根部.对转基因拟南芥进行了低温(1℃)和脱落酸(200 μmol/L)胁迫处理,测定其生理生化指标,通过real-time qPCR确定目的基因在转基因拟南芥中的表达情况.结果表明,携带GmC2H2目的基因的转基因拟南芥中脯氨酸和可溶性糖水平要高于野生型植株,而丙二醛水平要低于野生型,在抗逆性方面明显优于野生型拟南芥植株;并且胁迫处理下的转基因拟南芥中GmC2H2基因的表达量要高于未胁迫处理的转基因植株,说明GmC2H2基因的表达受低温和ABA的诱导,初步明确了该转录因子基因的功能.