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．     

GA合成酶GA3OX1参与拟南芥避荫反应

避荫反应是避荫植物针对光这一环境信号做出的可塑性反应,对其适应环境胁迫和生存具有极其重要的意义.本研究以拟南芥避荫突变体sav8为材料,通过对其表型鉴定,发现sav8在模拟遮荫后下胚轴较短,其成年植株矮小、分枝较多、顶端优势不明显;在模拟遮荫条件下的激素处理实验中,sav8对赤霉素(GA)表现出超敏感.通过图位克隆,我们确定了sav8是在赤霉素合成基因GA3OX1序列上第1 358位碱基由C突变为T,引起编码蛋白第309位谷氨酰胺的密码子变为终止子.进一步研究表明,遮荫处理诱导赤霉素合成基因GA3OX1表达上调,并且此上调不依赖于色氨酸氨基转移酶基因TAA1.结果说明GA3OX1是避荫反应途径中赤霉素合成调控的关键基因.     

植物激素调控籽粒大小的研究进展

植物种子的大小和品质是影响农作物产量的主要因素之一,研究控制种子籽粒大小发育的相关因素,对提高农作物产量具有重要意义.近年通过分析种子发育缺陷突变体或QTL等分子遗传学的方法,发现许多控制种子发育的重要基因影响着种子的大小和产量.对模式植物拟南芥和水稻的研究发现,许多调控种子发育的功能基因通过整合到植物激素的代谢或信号转导途径起作用,说明植物激素在调控籽粒发育中发挥重要作用,但有关作用的分子机理及其遗传调控网络待阐明.该文以模式植物拟南芥和水稻种子发育研究为例,着重介绍植物激素调控种子籽粒大小调控的研究进展.     

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.     

植物激素在果实与贮藏器官品质形成中的作用

植物激素广泛参与了各种植物生长发育过程,在植物新陈代谢中发挥着重要作用．大量研究表明：植物激素同样参与调控了果实或贮藏器官内各种同化物积累与代谢的各个环节,对同化物的运输与分配有着重要的影响．综述植物激素在植物果实或贮藏器官的品质形成中发挥的作用。以及可能的调控机制作可为生产者和相关技术人员提供参考．     

转录物组学解析植物生长发育的生物钟调控模

基于拟南芥的时间序列的基因组芯片数据,分析了植物生长的昼夜调节模式相关的基因表达规律,发现有2.4%的基因的日振幅达到了显著差异水平.从整体基因转录组水平分析,白天诱导表达的基因主要参与调控植物与环境之间的相互作用,而夜晚表达上调的基因主要参与调节植物的生长发育.此外,植物叶绿素和血红素的生物合成也受到了生物钟的调控.对整个基因组水平上生物钟核心震荡调节子CCA1/LHY和TOC1的共表达基因做了基因组水平上的扫描鉴定,得到了一些新的潜在的生物节律调节因子.这些结果为今后更为系统地完善植物的生物节律的调控网络提供了参考.     

植物转化酶及其基因表达与调控

蔗糖利用依赖于蔗糖的降解.植物转化酶通过降解蔗糖为己糖,不仅为呼吸作用提供底物,而且作为信号分子调节多种基因的表达,同时转化酶基因的表达也受到多种因素的调控.综述了近年来植物转化酶的种类、特性、功能及其基因表达在转录水平和翻译水平调控机制的研究进展.     

拟南芥谷氨酰tRNA合成酶（AtGluRS）与受ABA调控基因的表达分析

通过对AtGluRS转基因植株的生理观察以及对ABA相关基因在转录水平的检测，发现ABA相关基因HB6，NCED3，LTI65的表达量受到GluRS的影响，揭示出GluRS对ABA信号通路的调控作用，并推测AtGluRS通过对ABA合成途径的调节，从而实现对信号通路的调控.     

植物中的DREB类转录因子

DREB转录因子属于AP2/EREBP转录因子家族.AP2/EREBP转录因子是特异存在于植物中,与植物发育密切相关的一类转录因子的总称.该家族有五个亚家族,其家族成员的蛋白质序列均含有保守的AP2 domain.其中,DREB转录因子特异地与DRE顺式作用元件相结合,在调节低温,干旱和高盐等胁迫反应时具有重要作用.一个DREB转录因子可以调控下游的多个抗逆基因,从而使植物产生抗逆性.植物抗逆反应是一个非常复杂的过程,目前人们对其信号转导正在进行进一步的探究.     

SPL转录因子调控植物花发育及其分子机制研究进展

SPL(squamosa promoter-binding protein-like)转录因子是植物所特有的一类基因家族,广泛存在于绿色植物中,在植物生长发育中具有重要作用。花发育是植物生殖发育中最为重要的一个过程,涉及不同发育方式的转变,即开花决定、花的发端和花器官发生与发育。简要综述了SPL基因的结构与功能并着重阐述了SPL基因在植物花发育过程中的分子机制及生物学功能。最后总结出: SPL转录因子可直接或间接通过参与光周期途径,赤霉素途径及年龄途径来调控植物的开花时间; SPL基因可通过直接激活下游花分生组织特异基因,如LEAFY(LFY),从而调控植物的成花转变; SPL基因可通过与下游花器官特征基因相互作用来调控花器官及其育性的发育,如调控花序、花柄的长度与外形及花器官的大小; SPL基因可调控植物大小孢子发生及雌雄配子体发育。据拟南芥的相关研究结果,初步构绘出拟南芥开花调控中的分子机制。     

植物AP2/ERF转录因子及其在非生物胁迫应答中的作用

APETALA2/ethylene-response factor(AP2/ERF)类转录因子在植物中广泛存在,在调节植物生长发育及响应外界胁迫中发挥重要作用。鉴于此类调节蛋白的可塑性和该家族个体成员的特异性,AP2/ERF转录因子作为优异调控抗性基因在基因工程育种中日益受到重视。综述了AP2/ERF类转录因子的发现、结构特征、调控机理及非生物胁迫应答机理,以期为深入挖掘和研究AP2/ERF家族基因提供参考。     

GGPPS基因在植物色香性状改良中的应用研究进展

色彩和香味是影响园林植物观赏品质的重要因子,对植物的观赏价值具有决定性的影响。类胡萝卜素是植物重要色素物质,单萜是植物关键芳香成分,牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合成酶基因(GGPPS)位于两者合成途径的关键交叉节点,对植物颜色、香味相关代谢物的形成具有重要影响。本研究对GGPPS蛋白的结构与分类、进化聚类情况,并对GGPPS基因的转录调控和其他调控因子进行综述,总结了GGPPS基因影响植物色彩与香味形成的作用机制,探讨了其在植物色彩及香味性状改良方面的应用潜力,认为今后可利用多组学手段挖掘相关转录因子并解析GGPPS基因调控植物色香的分子网络,以期为植物观赏性状的遗传改良工作提供新的基因资源和研究思路。     

细胞凋亡与NF-κB激活的信号传导研究

细胞凋亡是细胞受基因调控的主动死亡方式,对于生物体的正常发育及生理功能的维持具有重要意义。NF-κB是一类在动物细胞中广泛表达的转录因子,其主要生理功能之一是通过诱导凋亡抑制基因的转录,拮抗细胞凋亡的发生。NF-κB的活化调控是细胞生死抉择过程的关键机制之一。现已证明细胞凋亡及NF-κB活化的异常会导致多种人类疾病。本项目从凋亡的执行机制和调控机制两方面入手,对细胞凋亡的机理进行了研究。建立了基于爪蟾卵细胞提取物的非细胞凋亡诱导体系,并利用这一体系,发现爪蟾细胞凋亡特异核酸酶XAD及其特异性的抑制因子IXAD;首次证明磷酸肌酸和核质素在凋亡过程中的作用。克隆了3个新的凋亡诱导基因。在细胞凋亡的调节机制方面,克隆了7个分别作用于NF-κB活化信号通路不同步骤的新的调节基因,发现5个已知蛋白调节不同NF-κB活化途径的新功能。此外,在国际上较早开展了植物细胞凋亡的研究,首次报道体外培养植物细胞凋亡过程中有细胞色素C的释放。     

MYB家族转录因子OsMYB84通过ABA信号通路参与盐胁迫响应

MYB家族是植物中最大的转录因子家族之一,功能广泛,这类蛋白在植物器官形态建成、次生代谢、激素代谢和信号途径起关键调控作用.从水稻中克隆R2R3-MYB家族转录因子OsMYB84,聚类分析结果表明OsMYB84为拟南芥MYB84同源基因,洋葱表皮亚细胞定位研究显示OsMYB84为核定位蛋白.器官表达谱和原位杂交分析实验显示OsMYB84在水稻叶枕、茎以及根中高表达.构建OsMYB84过表达体系,筛选出纯合株系.与野生型相比,OsMYB84转基因水稻的株高明显矮化,因此推测OsMYB84可能通过影响茎和叶枕处侧生分生组织进而改变株高.另一方面,激素和胁迫表达谱分析结果表明,OsMYB84受到ABA、高盐的显著诱导.同时,OsMYB84显著提高了转基因水稻的耐盐特性,减少细胞损伤并且也提高了转基因水稻种子对ABA的敏感性,这暗示着OsMYB84基因可能通过依赖ABA信号通路参与水稻盐胁迫应答反应.     

花青素合成调节基因VlmybA2遗传转化水稻的研究

VlmybA2基因是从巨峰葡萄中分离出来的一个花青素合成调节基因。该基因通过编码myb相关转录因子,调节花青素合成途径中结构基因的表达。本研究采用农杆菌介导法将花青素合成调节基因VlmybA2转化水稻,研究该基因在水稻花青素合成途径中的作用。结果表明,转VlmybA2基因水稻根部出现红褐色条纹,而其他组织器官无明显表型差异。     

加性和乘性噪声对基因转录调控的影响

从DNA到RNA到蛋白质的过程叫基因表达，对这个过程的调节即为基因表达调控。在基因表达调控的转录水平上引进了噪声效应，并发现乘性噪声可作为基因转录调控的“开－关”机制，而加性噪声可影响系统的转录效率。     

抗生素生物合成调控元件的功能解析

抗生素生物合成的整个过程由多个环节构成,受到前体物供给、装配、外运、调控和抗性等因素的影响,因此形成了相应的各种生物合成元件和模块。其中最为重要的是控制生物合成基因转录和翻译等表达水平的调控蛋白及其机制。放线菌的调控蛋白有全局性、多效性和途径专一性三种类型,并形成复杂的级联调控网络,对抗生素的合成实施严谨的控制。调控基因的功能鉴定和调控机理的解析是定向提高生物合成基因转录水平和抗生素产量的重要前提,也是构建抗生素高效合成的放线菌底盘生物的必要基础。在该研究执行的前两年,本研究重点对纳他霉素产生菌和天蓝色链霉菌的多个重要调节基因及其调控机制展开了深入的研究。抗生素生物合成途径优化的重要策略之一是提高生物合成基因及其编码蛋白的表达水平,因此,解析抗生素生物合成的调控机制是实施该策略的重要前提。该研究对恰塔努加链霉菌和天蓝色链霉菌中跟那他霉素、十一烷基灵菌红素和放线紫红素相关的多个途径专一性基因和多效性基因进行了功能鉴定,揭示了放线菌抗生素生物合成复杂而特别的调控机制,为途径优化和优良底盘生物的构建奠定了基础,而且通过调控基因的改造显著提高了抗生素的产量或缩短了发酵周期,已经初步显示出改造调节基因是提高抗生素产量的重要合成生物学策略。     

植物激素对花瓣衰老影响的研究进展

衰老是植物生长发育过程中的一个生物学现象.花瓣的衰老是开花植物有性生殖的一个组成部分.近年来,随着对花瓣衰老的深入研究,许多植物激素被证实参与了花瓣衰老的过程.主要阐述了目前对花瓣衰老的相关认识,以及各类植物激素在花瓣衰老中的调控作用和相关分子机制.     

果实糖代谢中激素调控研究进展

糖是细胞必需的结构成分,也是生长和代谢的能量来源.各种糖的比例决定了果实风味和品质,植物果实糖代谢的过程将会影响采后果实中糖的储存量及储存形式.植物激素是普遍存在于植物体内的微量活性物质,影响和调控果实生长发育过程,研究植物激素在糖代谢过程的作用机制有利于充分认识和利用植物激素调控果实生长状态.作者对近年来植物激素在果实发育过程中的淀粉代谢、蔗糖和山梨醇代谢以及己糖代谢调控的作用和机制进行了综述,阐述了植物激素调控果实糖代谢研究中存在的问题和进一步研究的思路和方向.