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。     

一类植物中特有的转录因子——AP2/EREBP转录因子家族

AP2/EREBP转录因子家族是一类在植物中特有的转录因子.该家族转录因子的共同特点是其DNA结合域为保守的AP2/EREBP结构域.根据所含保守结构域数目,该家族分为AP2和EREBP两个亚族.AP2亚族转录因子与调控植物生长发育有关,EREBP亚族转录因子应答植物非生物逆境胁迫.本文就AP2/EREBP类转录因子的结构特征、功能、与靶元件的作用模式、对基因的调控表达以及最新研究进展做全面性的综述.     

CBL-CIPK信号系统在植物应答逆境胁迫中的作用与机制

植物在长期适应中演化形成感知、传导和应答逆境胁迫的精细调控机制,CBL—CIPK信号系统是近年来兴起、植物特有的依赖于Ca2＋信号参与逆境胁迫调控的信号网络．CBLs感知逆境Ca2＋信号,结合Ca2＋后与蛋白激酶CIPKs特异作用,激活的CBL—CIPK复合体通过翻译后磷酸化下游靶蛋白,或调节转录因子及胁迫应答基因,实现不同细胞水平、组织部位抗逆性的调控．该系统具有特异性、多样性和复杂性,同时存在不同信号途径的交叉作用．目前响应高盐、低K＋和高pHCBL～CIPK信号途径研究取得重要进展,有望通过基因工程结合分子设计育种途径快速高效提高作物抗逆性．但仍有待于鉴定出更多的CBL—CIPK信号成分,特别是鉴定特殊生境植物的信号成分,并解析其在逆境胁迫响应中的功能．     

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.     

植物转基因沉默的原因及对策

转基因植物中转基因沉默已成为植物基因工程的一大障碍,转基因沉默的原因是多方面的,可能是由于转录前外源基因和内源基因的结构特性、伴置效应以及宿主植物的遗传调控;也可能是因为转录时启动子、转录因子和终止子的作用;还可能是由于转录后的修饰作用、外源基因表达特异性和环境等因素。为了克服转基因植物中转基因沉默,可以采取下列对策：选择适宜的外源基因和调控元件、采用适当的转化方法、使用更加简便快捷的筛选策略等。     

拟南芥bzip19-2/bzip23-1/bzip24-2三突变体植株获取及其PCR鉴定

近年来植物所受非生物胁迫的影响日益严峻,是造成农业减产的主要因素之一。bZIP类转录因子参与多种生物学功能并起着重要调控作用,尤其是对植物生长发育以及逆境胁迫应答的调控。因此文章以拟南芥bZIP19、bZIP23、bZIP24基因的突变体为实验材料,通过遗传杂交技术构建bzip19-2/bzip23-1/bzip24-2三突变体,结合聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)鉴定技术,最终获得纯合三突变体实验材料,为研究bZIP类转录因子的功能及其间相互作用奠定了基础。     

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。     

植物转录因子种类及其功能介绍

植物的生长发育及对外界胁迫的反应均受到转录因子的调控,植物的转录调控已经成为当代植物分子生物学研究的热点之一,因而对于转录因子的研究逐渐走向深入.本文重点介绍了植物不同种类转录因子的特点与主要功能.     

干旱胁迫下中国沙棘HB15基因的时空表达模式

中国沙棘是西北高寒干旱区的抗旱型植物,HB类转录因子是参与植物干旱胁迫的重要基因。为发掘沙棘抗旱相关基因,文中以转录组测序获得的HD-Zip家族的中国沙棘转录因子HB15基因为研究对象,采用qRT-PCR技术研究中国沙棘HB15基因在干旱胁迫下的时空表达模式。结果表明:随着干旱胁迫程度增强,HB15基因的表达量在干旱胁迫的中国沙棘的根、茎、叶3个部位均呈现先增加后降低的趋势,并于复水后急剧降低,且3个部位均为上调表达,但表达情况又有所差异。研究结果说明中国沙棘HB15基因受干旱胁迫的诱导表达。     

与植物抗逆性有关的转录因子研究概况

转录因子在植物防卫反应和逆境胁迫应答过程中具有重要功能.本文综述了与植物逆境抗性相关的5个转录因子家族:WRKY类、MYB类、bZIP类、NAC类和AP2/EREBP类的研究概况.     

染色质转座酶可及性测序及其在木本植物中的应用前景

染色质转座酶可及性测序 (assay for transposase-accessible chromatin with high-throughput sequencing, ATAC-seq)是2013年在人类免疫细胞中建立的用于研究表观遗传调控的重要技术。该技术已在人类及小鼠等模式动物的基因组调控元件鉴定、转录因子结合位点识别及转录调控机制的解析等研究领域发挥了重要作用。然而,ATAC-seq技术在植物领域中的研究应用还处于起步阶段,相关研究主要集中在拟南芥和水稻等模式植物中。笔者主要概述了ATAC-seq技术在植物中的应用,包括染色质可及性图谱绘制、抗逆机制解析、表观修饰鉴定及调控元件识别等领域的研究进展,并进一步阐述了ATAC-seq在木本植物中的应用潜力,以推动ATAC-seq技术在木本植物表观基因组学研究中的应用。     

SAP蛋白与植物的抗逆性

植物在非生物逆境胁迫下会产生多种诱导蛋白以适应胁迫环境,其中SAP蛋白(Stress Associated Protein) 因其抗非生物胁迫的能力逐渐受到广泛关注.该文介绍SAP家族基因和蛋白的特性、分类以及SAP基因的表达调控、转基因研究的进展,并对该蛋白的应用前景进行了展望.     

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。