植物MYB转录因子研究

转录因子是通过转录水平或转录后水平上调控目的基因的表达来调控植物生长发育及生理代谢的.MYB(v-myb avian myeloblastosis viral oncogene homolog)转录因子是最大的植物转录因子家族成员之一,参与了细胞分化、细胞周期的调节,激素和环境因子应答,并对植物次生代谢以及叶片等器官形态建成具有重要的调节作用.文章对MYB的发现及其结构特征和功能研究进展进行综述,为进一步开展MYB基因的克隆、功能研究和利用提供参考.     

植物MYB转录因子研究

转录因子是通过转录水平或转录后水平上调控目的基因的表达来调控植物生长发育及生理代谢的.MYB (v-myb avian myeloblastosis viral oncogene homolog)转录因子是最大的植物转录因子家族成员之一,参与了细胞分化、细胞周期的调节,激素和环境因子应答,并对植物次生代谢以及叶片等器官形态建成具有重要的调节作用.文章对MYB的发现及其结构特征和功能研究进展进行综述,为进一步开展MYB基因的克隆、功能研究和利用提供参考.     

水稻HD-Zip Ⅲ家族成员OsHox10的功能分析

为了探究HD-ZipⅢ家族成员之一OsHox10在水稻发育中的功能,构建了OsHox10的过量表达载体并获得了转基因株系,明确了OsHox10基因的表达模式和亚细胞定位,并初步了解它与植物激素及抗旱性的关系.表型观察发现,过量表达OsHox10能使水稻叶片出现不同程度的皱缩、卷曲,尤其是靠近叶鞘部分卷曲明显. OsHox10基因的组织特异性表达结果表明,OsHox10在水稻不同器官中都有表达,但主要在分裂旺盛的部位,如茎顶端分生组织及不同时期的幼穗中表达量较高.亚细胞定位结果表明,OsHox10定位于细胞质中或者细胞膜上.分析OsHox10在植物激素及干旱条件处理下的表达,结果发现,激素及干旱处理均能够诱导OsHox10基因的表达,表明OsHox10可能与水稻响应激素信号和干旱胁迫有关.     

白桦BpMYB21基因的克隆及其表达模式分析

【目的】研究了白桦(Betula platyphylla Suk.)MYB基因功能,分析其在茉莉酸(MeJA)和水杨酸(SA)诱导下的表达特性。【方法】以白桦为试材,通过RT-PCR等方法克隆得到1条白桦MYB转录因子家族基因序列,运用生物信息学方法,分析其蛋白质性质和亲缘关系,通过实时荧光定量PCR分析MeJA和SA诱导处理下该基因的表达特性及组织特异性。【结果】获得了1条新的白桦MYB转录因子家族基因,命名为BpMYB21,包含完整的开放阅读框,长度为1 014 bp,编码337个氨基酸。BpMYB 21蛋白与其他植物MYB氨基酸同源性为51%～64%,其中与胡桃(Juglans regia)MYB30-Like的亲缘关系最近。BpMYB21 在白桦根、茎、叶中均有表达,且在叶中的表达量高于茎和根,但差异不显著; 与对照相比,100 μmol/L MeJA和50 mg/L SA分别处理白桦苗6 h时,BpMYB21在茎和叶中的表达较高,处理12～48 h逐渐降低。【结论】BpMYB21为MYB转录因子家族新成员,与胡桃MYB基因亲缘关系较近。该基因响应激素诱导,推测其可能在白桦生长发育及在次生代谢过程发挥重要作用。     

拟南芥膜相关转录因子bZIP60活化后与转录因子MYB7互作共同调控种子萌发

膜相关转录因子在调控植物生长发育、逆境响应中发挥重要作用.拟南芥膜相关转录因子bZIP60在响应生物和非生物胁迫中发挥功能.本研究发现bZIP60的非常规剪接受ABA诱导,bZIP60的突变体zip60在ABA处理后绿色子叶率显著降低,说明bZIP60负调控ABA诱导的种子休眠,促进种子萌发.为了进一步研究bZIP60在其中的作用,以bZIP60Δ为诱饵蛋白对cDNA文库进行筛选,最后筛选到24个可能与bZIP60Δ相互作用的蛋白.体外pull-down实验证明bZIP60Δ蛋白与其中一个MYB7蛋白有直接相互作用,荧光素酶互补实验和双分子荧光互补实验(BiFC)证明bZIP60Δ蛋白与MYB7蛋白在烟草细胞中具有相互作用.MYB7之前报道在种子萌发过程中通过抑制ABI5的表达来解除ABA对种子萌发的抑制.这些实验表明bZIP60活化后可能通过与MYB7相互作用协同拮抗ABA信号,促进种子萌发.     

棉花MYB转录因子的研究进展

MYB转录因子在棉花的生长发育、纤维发育以及应对生物和非生物胁迫等方面均具有重要作用.为全面梳理MYB转录因子在棉花中的进化和功能特点,文章分别从基因拷贝数目、结构域类型、基因复制模式、进化速率以及生物学功能等方面论述了不同棉种MYB转录因子的相关研究进展,其结果将为今后进一步阐明植物MYB转录因子家族的进化规律以及提升棉花分子育种的精确性提供理论基础.     

调控桃树抗旱反应的转录因子PpDREB1的克隆及功能鉴定

通过酵母单杂交技术从桃树中分离到转录因子PpDREB1,GenBank注册号为EF635424.PpDREB1编码蛋白含有一个高度保守的AP2/EREBP 结构域,一个核定位信号和一个激活域,属于AP2/EREBP类家族转录因子的新成员.Northern杂交分析表明,PpDREB1在桃树根、茎和叶中都表达,同时,PpDREB1表达被ABA和干旱诱导,PpDREB1 mRNA累积速度较快,高盐和低温也能诱导PpDREB1高效表达.PpDREB1编码蛋白能激活报告基因LacZ的表达,具有明显的转录激活能力.这些结果表明,PpDREB1参与了非生物胁迫的信号转导途径.另外,将PpDREB1基因构建到pCAMBIA1304表达载体CaMV35S启动子下游,通过农杆菌介导转化法将其转入野生型拟南芥细胞中,转基因拟南芥抗旱性增强.     

OsNAC2通过ABA依赖途径负调控水稻的多种非生物胁迫反应

在植物感受外界环境变化和对各种胁迫产生应答反应的过程中,转录因子是必不可少的一个环节,但是其中很多重要的成员和功能还不清楚.OsNAC2是NAC转录因子家族的一个成员,它的表达受到ABA和几种非生物胁迫的强烈诱导,如干旱和高盐.通过构建OsNAC2的过表达和RNAi株系,连同野生型共同评价OsNAC2的生物学功能.在营养生长时期,与野生型相比,过表达株系对干旱和高盐更加敏感.相反地,RNAi株系则表现更好的干旱和高盐抗性.通过芯片数据分析,发现在OsNAC2过表达植株中,许多胁迫相关基因的表达量均下调.这些结果说明OsNAC2负调控水稻的非生物胁迫反应,并且可能是ABA依赖通路中的一个重要因子.     

植物抗胁迫类转录因子研究进展

转录因子在植物应答生物和非生物胁迫中起着重要作用．在胁迫环境下,植物中特定的转录因子与抗逆基因上游的顺式作用元件结合,从而特异性地调控该基因在植物体内的表达,提高植物对环境胁迫的适应能力．该文概述了植物抗胁迫相关的4类转录因子：MYB类转录因子、bZIP类转录因子、WRKY类转录因子和NAC类转录因子的结构特点、调控机制以及它们在植物耐逆基因工程中的研究进展．     

番茄SlWRKY1转录因子在植物生物和非生物胁迫中的调控

克隆番茄SlWRKY1基因,构建植物过量表达载体pBI121-35S∷SlWRKY1并通过农杆菌介导的遗传转化法转化番茄,成功获得3株过量表达的转基因植株.研究发现:转基因植株对丁香假单胞菌番茄变种(Pst DC3000)的感染表现出敏感性,表明SlWRKY1基因可以减弱由Pst DC3000引起的植物防御反应,在相关信号通路中起到负调控作用.同时SlWRKY1转基因植株对盐胁迫表现出抗逆性,在胁迫条件下转基因植物中积累了大量的脯氨酸.推测SlWRKY1基因可能参与番茄脯氨酸代谢调控.     

OsNAC2转录因子介导生长素代谢通路调节水稻早期根的发育

NAC家族是植物特有的一类转录因子,在植物的生长发育和逆境胁迫等方面具有重要的功能.研究发现,OsNAC2基因的过表达(ON11)和RNAi(RNAi31)转基因株系,早期主根的长度有显著变化的特征.与野生型日本晴水稻(WT)相比,ON11植株的主根变短,而RNAi31的主根变长.通过对早期OsNAC2pro∶∶GUS株系根尖染色结果表明OsNAC2在根尖具有时序性表达.不同激素诱导OsNAC2表达谱和OsNAC2pro∶∶GUS株系对激素响应结果显示OsNAC2受生长素显著性诱导.结合芯片数据和qRT-PCR分析,OsNAC2转基因株系中生长素合成代谢及信号通路相关基因表达量变化较为明显.同时,ON11根尖淀粉粒发育及其向重力性受到抑制.因此,推测OsNAC2可能通过抑制生长素的合成代谢及信号通路相关基因的表达,降低生长素含量,并参与生长素响应通路,最终影响水稻根的生长.     

厚叶旋蒴苣苔BcWRKY2基因5''端调控区的克隆及功能元件分析

在克隆厚叶悬蒴苣苔干旱诱导表达转录因子BcWRKY2基因的基础上,利用接头介导的PCR(LM-PCR)技术,从基因组DNA中克隆了908bp的BcWRKY2基因的上游调控区序列.序列分析显示,该启动子中存在多种非生物胁迫反应元件,如ABA反应元件ABRE、干旱反应元件DRE/C-repeat以及MYB结合位点MBS(MYB binding site involvedin drought-inducibility)等.     

植物ABI3转录因子研究进展

植物脱落酸不敏感蛋白3(abscisic acid-insensitive 3,ABI3)属于植物特有的B3蛋白家族,是脱落酸(ABA)信号转导过程中重要的调控因子之一,可与ABI5(abscisic acid-insensitive 5)共同作用,来诱导ABA响应基因的表达,从而调节种子休眠和萌发.其功能缺失突变体在种子萌发、幼苗生长以及气孔运动过程中都对ABA不敏感.除此之外,ABI3还在非生物胁迫方面发挥重要作用.文章综述了植物ABI3转录因子的结构特点、生物学功能等方面的最新研究进展,以期对ABI3转录因子的分子调控网络有一定了解,对作物遗传改良有新的思考.     

拟南芥SnRK2.2/2.3激酶参与调节镉胁迫响应的机制探究

为探究拟南芥SnRK2.2和SnRK2.3基因对Cd胁迫响应的分子机制. 以野生型（WT）、双突变体SnRK2.2/2.3、过表达SnRK2.2和过表达SnRK2.3的转基因植物为材料,研究SnRK2.2和SnRK2.3基因与Cd胁迫响应的关系.发现过表达两个基因可以提高拟南芥对Cd的耐受性,表现为可以减少Cd、丙二醛（MDA）及活性氧（ROS）的累积量,增加抗氧化酶CAT、POD和SOD的活性. qRT PCR结果显示在Cd胁迫下,两种过表达植株中铁转运蛋白IRT1和转录因子FIT、bHLH038和bHLH039表达水平受到明显抑制,ABA合成相关基因AAO3和NCED3的表达量显著上调.在Cd胁迫下,两种过表达植株中ABA含量显著高于WT和双突变体. 以上结果表明：拟南芥遭受Cd胁迫时,SnRK2.2和SnRK2.3基因通过下调IRT1基因表达从而减少植物对Cd的吸收,同时通过增加内源ABA含量来缓解Cd对植物的毒害.     

白桦BpGRAS1基因的克隆及耐盐功能分析

【目的】 GRAS转录因子是植物特有的转录因子家族之一,在植物响应盐、干旱等非生物胁迫中发挥重要的调控作用。从白桦(Betula platyphylla )中克隆GRAS转录因子基因,研究其耐盐功能,为研究木本植物GRAS转录因子的抗逆机制奠定理论基础。【方法】 在白桦转录组数据库中获得一个GRAS转录因子基因,命名为BpGRAS1 (GenBank 登录号: MN117546.1)。利用生物信息学进行多序列比对、构建进化树。分别构建植物过表达(pROKⅡ-BpGRAS1) 及抑制表达(pFGC5941-BpGRAS1) 载体。利用农杆菌介导高效瞬时遗传转化体系获得BpGRAS1基因瞬时过表达(OE)、抑制表达(IE) 及对照 (WT) 白桦植株。通过实时荧光定量RT-PCR(qRT-PCR) 技术分析盐胁迫下OE、IE及WT植株中BpGRAS1基因的表达情况,鉴定转基因植株中BpGRAS1的表达效率是否响应盐胁迫。在盐胁迫下比较了BpGRAS1基因瞬时过表达、抑制表达及对照白桦植株的电解质渗透率、失水率、丙二醛(MDA) 含量、过氧化物酶 (POD) 和超氧化物歧化酶 (SOD) 活性。【结果】 BpGRAS1基因的开放阅读框为1 425 bp,编码 474个氨基酸。BpGRAS1具有GRAS家族的序列特征,在C端的氨基酸序列相似度较高,与AtSHR亲缘关系较近。盐胁迫处理下,BpGRAS1的表达量升高,过表达植株中表达量高于对照,抑制表达植株中表达量低于对照,说明BpGRAS1受盐胁迫诱导,成功获得过表达及抑制表达植株。过表达BpGRAS1基因能降低白桦在盐胁迫下的电解质渗透率、失水率及 MDA 的积累,并显著增强了 POD 和 SOD 酶的活性,从而提高转基因植株的耐盐性。【结论】 BpGRAS1基因响应盐胁迫,过表达BpGRAS1基因降低了盐胁迫下植株细胞受损程度,通过增强POD 和 SOD 活性提高白桦的耐盐能力。     

低氮胁迫下栽培大豆和野大豆幼苗适应性转录组学比较研究

以栽培大豆和野大豆幼苗为实验材料，人工模拟低氮胁迫，采用转录组测序技术(RNA-seq)测试分析了胁迫处理下栽培大豆和野大豆幼苗在转录水平发生的变化，揭示了野大豆抵御低氮胁迫的分子机制.结果表明：野大豆能够通过促进根系生长维持较高的根冠比、增大根系与营养物质的接触面积吸收更多的氮抵御低氮胁迫.低氮胁迫下野大豆和栽培大豆幼苗叶片中分别有182个和733个差异表达基因，根系中分别有807个和621个差异表达基因.野大豆通过调控NRT1、NRT2和AMT蛋白家族相关基因的表达来抵御低氮胁迫.叶片中AP2/ERF-ERF、C2H2、C3H、GRAS、MYB、NAC、TIFY和WRKY转录因子，根系中C2H2、GRAS、MYB、NAC、TIFY和WRKY转录因子在野大豆抵御低氮胁迫的过程中起调控作用.野大豆抵御低氮胁迫的关键是增强叶片中的半胱氨酸、蛋氨酸代谢和谷胱甘肽代谢，增强根系中的半胱氨酸、蛋氨酸、氰基氨酸代谢，N-聚糖生物合成、氨基糖和核苷酸糖代谢及糖酵解.     

木本植物响应干旱胁迫的研究现状

为深入了解木本植物响应干旱胁迫的分子机理，本文系统的从木本植物对干旱信号的感知、信号转导到转录调控、生理生化反应以及表型变化等方面总结了木本植物对干旱胁迫可能的响应过程.认为木本植物由于其固着根生的特点，不得不进化出相应的机制来应对不断变化的环境.当遭受干旱胁迫时，木本植物根系细胞膜上的感受器首先感知到土壤水分状态的变化，细胞内的蛋白质和激素调控系统触发相应的干旱适应反应.干旱信号通过细胞间的信号传导路径传递到植物体内的各个部位，主要的信号传导途径包括Ca²⁺信号、激素信号和转录因子调控等.一些关键基因和信号通路，如脱落酸(ABA)信号通路、DREB蛋白家族等也参与调控植物的干旱适应性.木本植物也会发生形态和解剖上的变化来减少水分蒸发和增强根系的吸水能力.本文可为抗旱型木本植物选育提供见解.     

核桃JrEFM1转录因子响应逆境及激素的表达模式

MYB转录因子在调控植物生长发育和逆境响应方面发挥着重要的作用.通过克隆获得了核桃的1条R1-MYB类转录因子EFM基因(命名为JrEFM1),利用生物信息学和实时荧光定量RT-PCR(RT-qPCR)技术,分析在不同非生物及植物激素处理下JrEFM1的表达规律,探究了JrEFM1的基本生物学功能.结果显示,JrEFM1的编码区长为1 320 bp,编码蛋白含439个氨基酸,分子量为48.322 KDa,理论等电点为9.26.与葡萄、番薯等具有较近的进化关系.其启动子包含干旱胁迫(MBS)、热激响应(HSE)、水杨酸(SA)、玉米素(O2-site)和赤霉素响应(GARE-motif)等相关元件.对JrEFM1在干旱,冷害,热激,ABA,JA,SA处理下的表达情况进行分析,发现JrEFM1可被这些处理不同程度地诱导,同时根和叶表现出不同的转录水平.表明JrEFM1可响应逆境胁迫,并与激素信号通路相关;JrEFM1可作为核桃逆境响应机制研究及抗逆育种的优良候选基因.     

茶树NAC基因的鉴定及其在逆境反应中的表达调控分析

利用隐马可夫模型检索和同源比对的方法,从茶树基因组鉴定出108个NAC成员(CsNAC).理化特征、进化关系、基因结构和保守基序分析表明,CsNAC蛋白长度在134～1950个氨基酸之间,分子量介于15.4～222kD,等电点介于4.60～9.91,大部分为亲水性蛋白(除CsNAC97).其中,CsNAC3、8、14、23、32、74、82、90、106蛋白含跨膜结构域.进化分析将CsNAC家族分为18个亚类,ONAC022和NAP亚类成员最多,AtNAC3和OsNAC8亚类成员最少.CsNAC基因启动子区富含响应干旱、低温、盐胁迫以及病原菌侵染的序列元件.据转录组数据分析结果,CsNAC基因家族成员在不同组织和胁迫处理后呈现显著的表达差异.低温和干旱胁迫下的CsNAC共表达网络中,ABA参与调控其关键基因的表达;KEGG分析显示,信号传递、糖代谢、植物与病原菌互作等途径存在显著富集.     

植物激素对胁迫反应调控的研究进展

植物激素可作为介导植物胁迫反应的关键内源因子,是植物应对环境刺激的整合中心,在植物的防卫反应中发挥重要作用,通过不同激素信号途径之间复杂的信号网络和错综纷呈的交叉对话实现对胁迫反应的精细调控.植物生长反应的调整和胁迫抗性水平的提升对其生存至关重要.脱落酸(ABA)通常负责植物对非生物因素的胁迫反应;水杨酸(SA)参与对活体和半活体营养型病原菌防卫反应的激活,茉莉酸(JA)和乙烯(ET)则负责对死体营养型病原菌和食草昆虫的防卫反应的激活.赤霉素(GA)和ABA之间的相互作用由DELLA蛋白所介导,对种子休眠和萌发之间平衡的调控,是植物规避早期非生物胁迫条件的关键机制.NPR1和WRKY70转录因子是介导SA和JA之间拮抗作用的关键组分.JA和ET信号途径对昆虫和食草动物攻击起拮抗作用.ET可抑制ABA的合成、促进ABA的失活、拮抗ABA信号转导,从而影响非生物胁迫反应.ET对侧根形成的正控和对不定根形成的负控是通过调节生长素运输实现的.SA和细胞分裂素(CK)之间协同作用以一种OsNPR1和WRKY45依赖的方式增强对病菌的抗性.CK也可拮抗ABA而负控干旱等非生物胁迫反应.GA通过刺激DELLA蛋白的降解,与SA、JA/ET交叉对话而调节病原菌的防御反应和盐胁迫耐受性.对生长素、ABA、GA、SA、JA、ET、CK等主要植物激素在调控非生物和生物胁迫反应中的作用及不同激素之间交叉对话的最新进展进行综述,旨在深化对植物激素调控胁迫反应分子机制的认识,为作物胁迫耐受性的遗传改良提供新思路.