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AP2/ERF转录因子调控兰科植物生长发育和非生物胁迫响应的研究进展

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分子植物育种 2022年第23期20卷 7778-7784页

作者：王艺陈明堃欧悦柯玉洁马山虎郑清冬刘仲健艾叶福建农林大学园林学院兰科植物保护与利用国家林业与草原局重点实验室福州350002

AP2/ERF是植物中一类重要的转录因子,具有独特的结构域,参与植物生长发育、逆境胁迫响应和植物激素介导调控等过程。兰科植物种类繁多,花型独特,具有极高的观赏价值和经济价值。目前,已经从兰科植物中鉴定出部分AP2/ERF转录因子,并研究... 详细信息

AP2/ERF是植物中一类重要的转录因子,具有独特的结构域,参与植物生长发育、逆境胁迫响应和植物激素介导调控等过程。兰科植物种类繁多,花型独特,具有极高的观赏价值和经济价值。目前,已经从兰科植物中鉴定出部分AP2/ERF转录因子,并研究了其基因功能及参与的调控网络。本研究总结了AP2/ERF转录因子的分类和结构,对其在兰科植物的成花转变、花器官形成、叶片和种子生长发育,以及非生物胁迫响应生理过程方面的研究进展进行了综述,以期为深入探究兰科植物功能基因和抗逆品种的培育提供理论参考。

关键词：兰科植物 AP2/ERF转录因子生长发育非生物胁迫响应

杉木ClLSMT基因的克隆及其对不同光质与非生物胁迫的响应

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江西农业大学学报 2023年第1期45卷 146-155页

作者：廖文海戴嘉豪李洋洋左晓东曹光球曹世江福建农林大学林学院福建福州350002 林木逆境生理生态及分子生物学福建省高校重点实验室福建福州350002 国家林业和草原杉木工程技术研究中心福建福州350002

【目的】研究杉木核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶大亚基甲基转移酶基因(ClLSMT)对不同光质及非生物胁迫的响应,为探索ClLSMT基因在木材发育和抗性生长上的分子机制提供参考。【方法】以杉木优良无性系‘洋020’一年生幼苗为材料克隆ClL... 详细信息

【目的】研究杉木核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶大亚基甲基转移酶基因(ClLSMT)对不同光质及非生物胁迫的响应,为探索ClLSMT基因在木材发育和抗性生长上的分子机制提供参考。【方法】以杉木优良无性系‘洋020’一年生幼苗为材料克隆ClLSMT基因并进行生物信息学分析,再利用RT-qPCR技术进行ClLSMT基因组织特异性、不同光质和非生物胁迫响应的表达分析。【结果】克隆得到ClLSMT基因,其编码蛋白含有480个氨基酸;蛋白质理论等电点为4.82,不稳定系数为50.58,是一类亲水性不稳定酸性蛋白,二级结构以α-螺旋和无规则卷曲为主,分别占43.75%和39.17%。杉木ClLSMT蛋白具有典型的SET_RBCMT结构域和Rubis-subsbind结构域。系统进化树说明杉木ClLSMT蛋白与北美红杉、火炬松和欧洲冷银杉同源性较高,亲缘关系较近。RT-qPCR结果表明,ClLSMT基因在杉木叶中高表达,约为茎和根的38倍和1 147倍。白光、红光、蓝光处理90 d ClLSMT基因表达量均达到最高,分别是对照组的17、9和3.8倍;而红蓝光处理则在150 d后达到最高,是对照组的12倍。ClLSMT基因在4℃低温、5%PEG干旱胁迫、50 mmol/L NaCl盐胁迫等处理下相对表达量分别显著高于35℃高温、25%PEG干旱和250 mmol/L NaCl盐胁迫等处理下的相对表达量。【结论】研究克隆并鉴定了杉木ClLSMT基因,分析ClLSMT基因所编码蛋白的理化性质和结构,揭示杉木ClLSMT基因在不同光质中的表达情况以及受轻度非生物胁迫诱导高表达的响应,为杉木育苗的光质选择和抗性生长提供理论依据。

关键词：杉木 ClLSMT基因基因克隆生物信息学分析光质响应非生物胁迫响应

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文冠果DREB转录因子家族鉴定及非生物胁迫表达分析

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分子植物育种 2023年第15期21卷 4948-4961页

作者：陆昕苟亚夫李显玉乌志颜关岛杨素芝李英爽郑志民东北林业大学林学院林木遗传育种国家重点实验室哈尔滨150040 赤峰市林业科学研究所赤峰024000 国家林业草原文冠果工程技术研究中心赤峰024000 赤峰市林业和草原局赤峰024000 赤峰市森林草原保护发展中心赤峰024000

转录因子(TF)对于调节植物靶基因的表达起到关键作用。脱水响应元件结合因子(DREB)是植物特异性转录因子家族,其成员参与调控植物对各种非生物胁迫的反应。然而,DREB家族尚未在油料树种文冠果(Xanthoceras sorbifolium Bunge)中得以鉴定... 详细信息

转录因子(TF)对于调节植物靶基因的表达起到关键作用。脱水响应元件结合因子(DREB)是植物特异性转录因子家族,其成员参与调控植物对各种非生物胁迫的反应。然而,DREB家族尚未在油料树种文冠果(Xanthoceras sorbifolium Bunge)中得以鉴定,文冠果是中国北方最重要的耐逆树种之一。因此,本研究旨在以文冠果全基因组测序数据为基础,系统鉴定并表征文冠果中的DREB家族成员,利用转录组测序的方法分析XsDREB基因对于非生物胁迫的特异性响应。在本研究共获得54个文冠果DREB家族成员,它们均编码AP2结构域且大多数成员基因中缺乏内含子,可根据系统发育情况分为6个亚组。此外,RNA-seq结果显示14个XsDREB基因在冷胁迫下上调或下调,8个基因被发现参与盐胁迫响应。本研究结果为进一步研究文冠果DREB基因的功能奠定了基础,并将有利于文冠果的遗传改良。

关键词：文冠果(Xanthoceras sorbifolium Bunge) DREB 转录因子系统发育分析非生物胁迫响应

不结球白菜抗病相关基因 BcCPR 1 的克隆和功能分析

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南京农业大学学报 2021年第5期44卷 841-849页

作者：邵岑袁水林王远朱蔚曈侯喜林李英南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室/农业农村部华东地区园艺作物生物学与种质创新重点实验室/园艺学院江苏南京210095

[目的]本文旨在探究BcCPR 1基因对灰霉菌的抗性及对霜霉菌和非生物胁迫的响应。[方法]采用同源克隆方法从不结球白菜中克隆BcCPR 1基因CDS序列;利用MEGA 7软件对其进行同源性分析;利用农杆菌介导法在烟草中进行亚细胞定位研究及转基因... 详细信息

[目的]本文旨在探究BcCPR 1基因对灰霉菌的抗性及对霜霉菌和非生物胁迫的响应。[方法]采用同源克隆方法从不结球白菜中克隆BcCPR 1基因CDS序列;利用MEGA 7软件对其进行同源性分析;利用农杆菌介导法在烟草中进行亚细胞定位研究及转基因拟南芥植株的获取;利用RT-qPCR技术,对BcCPR 1基因在生物及非生物胁迫处理下的表达水平进行分析。[结果]BcCPR 1基因含有1个1221 bp的开放阅读框(ORF),编码406个氨基酸,与同属的甘蓝和芜菁进化关系最相近,分别为97.54%和92.66%。亚细胞定位结果显示,BcCPR1蛋白定位在细胞膜上。霜霉菌、脱落酸(ABA)、茉莉酸甲酯(MeJA)、水杨酸(SA)和盐处理BcCPR 1基因均有响应,并存在时间表达差异。过表达BcCPR 1基因的转基因拟南芥对灰霉菌抗性增强,同时茉莉酸(JA)途径标记基因PDF 1.2表达量显著上升。[结论]BcCPR1蛋白定位于细胞膜,主要通过茉莉酸(JA)途径调节过表达拟南芥对灰霉菌的抗性,对霜霉菌及非生物胁迫均有响应。

关键词：不结球白菜 BcCPR 1 亚细胞定位灰霉菌霜霉菌非生物胁迫响应

拟南芥miR172a-1/b-2/c对多种胁迫响应的研究

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复旦学报（自然科学版） 2011年第3期50卷 328-333,F0003页

作者：张文政韩颖颖严钦骅明凤复旦大学生命科学学院植物科学研究所上海200433 复旦大学遗传工程国家重点实验室上海200433

现有研究表明拟南芥中miR172通过参与光周期通路来调节植物的开花时间,其靶基因为APETALA2-Like基因,过表达miR172会导致植株提前开花.植物在恶劣环境影响下一般会提前开花,但miR172是否参与胁迫响应下的开花调节,目前还未见报道.通过... 详细信息

现有研究表明拟南芥中miR172通过参与光周期通路来调节植物的开花时间,其靶基因为APETALA2-Like基因,过表达miR172会导致植株提前开花.植物在恶劣环境影响下一般会提前开花,但miR172是否参与胁迫响应下的开花调节,目前还未见报道.通过启动子分析发现拟南芥miR172各个成员的启动子均包括多个胁迫响应元件,半定量RT-PCR表明miR172a-1受甘露醇和LiCl诱导.通过在拟南芥中分别过表达miR172a-1/b-2,转基因植株均比野生型侧根数量多,植株生长受抑不显著,说明它们可能参与了这2种胁迫的响应.半定量与电导率分析表明miR172c受干旱诱导.

关键词：拟南芥 miR172 非生物胁迫响应启动子

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WRKY转录因子家族调控植物逆境胁迫响应

生物技术通报 2016年第10期32卷 66-76页

作者：孙淑豪余迪求中国科学院西双版纳热带植物园热带植物资源可持续利用重点实验室昆明650223

WRKY转录因子是一组含有保守的WRKYGQK结构域的蛋白质家族,广泛参与植物的营养体生长、器官发育、物质代谢和对各种生物、非生物胁迫的响应过程。目前,对WRKY家族转录因子的研究主要集中在不同物种中WRKYs对逆境胁迫响应的信号转导机制... 详细信息

WRKY转录因子是一组含有保守的WRKYGQK结构域的蛋白质家族,广泛参与植物的营养体生长、器官发育、物质代谢和对各种生物、非生物胁迫的响应过程。目前,对WRKY家族转录因子的研究主要集中在不同物种中WRKYs对逆境胁迫响应的信号转导机制的解释。以近年来发表的关于WRKYs的研究成果为基础,综述了WRKY家族成员的不同功能,讨论了WRKYs的不同成员在植物正常生长发育的重要作用。模式植物之外其他的植物物种中WRKY家族成员的作用报道相对较少,且缺少全面的研究和分析;WRKYs参与的很多信号通路还没有完全清晰,这些问题有待深入研究。

关键词： WRKYs 生物胁迫响应非生物胁迫响应植物激素

利用拟南芥BOUNTIFUL和HARDY基因以及表皮蜡质合成基因提高番茄耐旱和耐盐性

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利用拟南芥BOUNTIFUL和HARDY基因以及表皮蜡质合成基因提高番茄耐...

作者：孙玉燕中国农业科学院

学位级别：硕士

全球气候环境的极端变化，特别是干旱频繁发生和土壤盐渍化逐年加剧，导致粮食作物大幅减产。为应对未来的双重压力，人们采用基因工程对作物进行遗传改良，基因工程不仅省时省力，且避免了遗传连锁累赘;可将多个抗逆基因快速聚合，为... 详细信息

全球气候环境的极端变化，特别是干旱频繁发生和土壤盐渍化逐年加剧，导致粮食作物大幅减产。为应对未来的双重压力，人们采用基因工程对作物进行遗传改良，基因工程不仅省时省力，且避免了遗传连锁累赘;可将多个抗逆基因快速聚合，为作物遗传改良提供了一条有效的途径。番茄（Solanum lycopersicum）作为一种重要的蔬菜作物，在人们的日常生活中发挥着重要作用。然而，多数栽培种番茄对干旱敏感，对盐中度敏感。本研究通过农杆菌介导法将BOUNTIFUL和HARDY转入番茄,并对转基因番茄进行耐旱耐盐鉴定，为番茄的耐旱耐盐遗传改良奠定基础;另外，对SHN1、CER6、CER1、WAX24个表皮相关基因的转基因番茄自交后代进行了耐旱和耐盐性鉴定，并接种灰霉（Botrytis cinera）和晚疫（Phytophthora infestans）病病菌，验证表皮和蜡质改变对生物和非生物胁迫的响应。主要研究内容和结果如下： 1.将拟南芥BOUNTIFUL通过农杆菌介导法转入番茄栽培种Moneymaker和M82中。转基因植株具有株型紧凑、植株挺立、叶片丛生具皱、叶片变小和变厚的表型。转基因植株的叶片表皮细胞面积增大。通过GUS染色、PCR、RT-PCR、Southern blot，证明BOUNTIFUL已整合到番茄基因组中并表达。对获得的转基因植株进行耐旱和耐盐性鉴定，在干旱胁迫下，Moneymaker转基因植株的存活率、植株水分含量和生长参数比野生型均有显著提高;M82转基因植株的存活率和水分含量在一次干旱胁迫下比野生型有显著提高，大部分生长参数与野生型没有差异，三次干旱胁迫下，M82转基因植株的存活率、水分含量和生长参数与野生型没有差异。盐胁迫下，M82转基因植株的存活率、水分含量和生长参数均比野生型显著提高;Moneymaker转基因植株的存活率、植株水分含量和大部分生长参数与野生型没有差异。所以转BOUNTIFUL基因的耐旱耐盐性表现为基因型依赖性。 2. HARDY，拟南芥AP2/ERF转录因子。通过农杆菌介导法转到番茄栽培种Moneymaker，并进行分子检测和耐旱、耐盐性鉴定。通过PCR、RT-PCR、Southern blot证明，HARDY已整合到番茄基因组中并表达。干旱胁迫下，转基因植株的存活率、植株水分含量和生长参数均与野生型存在显著差异;盐胁迫下，转基因植株的存活率比野生型提高，水分含量和生长参数与野生型却无差异。 3.将获得的BOUNTIFUL植株和HARDY植株杂交，获得BFL+HRD二价植株，并进行耐旱和耐盐性鉴定。BFL+HRD二价转基因植株的耐旱性比野生型Moneymaker有显著提高，但提高水平不如单价转基因植株。250mM NaCl胁迫下，二价转基因植株的存活率和一些生长参数均高于野生型Moneymaker;在300mM NaCl胁迫下，存活率和生长参数与野生型Moneymaker无差异。 4.对SHN1、CER6、CER1、WAX24个表皮相关基因的番茄自交后代接种B. cinerea和P. infestans，并进行耐旱和耐盐性鉴定。转基因植株侵染P. infestans后的DI与对照没有差异，LS比野生型显著降低。转基因植株对B. cinerea的抗性降低，DI和LS均比野生型显著增加。盐胁迫下，转基因植株的存活率和生长参数均比野生型有显著提高;干旱胁迫下，转基因植株的抗性比较复杂，这可能与基因本身的功能有关。

关键词：番茄农杆菌介导遗传转化耐旱性耐盐性非生物胁迫响应

柽柳真核起始因子5A（e1F5A）基因的功能研究

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柽柳真核起始因子5A（e1F5A）基因的功能研究

作者：王留强东北林业大学

学位级别：硕士

在植物生长和发育的过程中,不断遭受各种各样的外界环境因素的影响,例如,受到干旱、重金属和高盐等。为了在多种的逆境下正常生长,它们在分子、细胞以及系统水平上进化出各种复杂而深奥的网络信号。真核生物翻译起始因子5A能促进蛋白翻... 详细信息

在植物生长和发育的过程中,不断遭受各种各样的外界环境因素的影响,例如,受到干旱、重金属和高盐等。为了在多种的逆境下正常生长,它们在分子、细胞以及系统水平上进化出各种复杂而深奥的网络信号。真核生物翻译起始因子5A能促进蛋白翻译起始阶段第一个肽键的形成。然而,其具体的生物学功能尚不清楚。已有研究表明,eIF5A参与植物细胞的多种生物学过程。本研究通过对柽柳(Tamarix androssowii) eIF5A基因(TaeIF5A1)进行了深入的功能研究和抗逆性机制探讨。主要结果如下：通过实时定量RT-PCR技术研究TaeIF5A1基因在多种非生物胁迫下的表达模式,结果表明该基因能响应各种盐胁迫,并且可能参与ABA信号通路的调控。为了研究TaeIFSA1基因的时空表达特异性,用TaeIFSA1启动子替换载体pCAMBIA1301上35S启动子驱动GUS基因。通过对转基因ProTaeIF5A1::GUS拟南芥的GUS染色,结果显示TaeIF5Al主要在主根、叶齿尖、叶脉和花中表达。TaeIF5A1基因的启动子中有w-box,将该序列以3次重复的形式构建到报告载体pHIS2中,利用酵母单杂交技术,我们筛选到两个cDNAs分别编码WRKY transcription factor (TaWRKY)和AP2/ERF and B3domain-containing transcription factor (TaRAV)。首先,将W-box的核心序列"TGAC"突变成"TGGC","TAAC"或"TTTT",发现两个转录因子都不与其特异性结合。同时,它们都能与包含W-box的165bp和461bp的TaeIF5A1启动子片段特异性的结合,但不能和含有突变W-box的165bp启动子片段结合。RT-PCR分析显示TaeIF5A1、TaRAV和TaWRKY在响应ABA和高渗胁迫处理下的表达模式一致。利用酵母双杂交技术分析了柽柳TaeIF5A1和其他TaeIF蛋白之间的互作,结果表明TaeIF5A1能与TaeIF5A4形成异源二聚体复合物。TaeIF5A1的表达促进了转基因酵母INVScl (pYES2-TaeIF5Al)的蛋白质的合成,进而增强了转基因的抗盐能力。

关键词： eIF5A 柽柳酵母双杂交酵母单杂交非生物胁迫响应蛋白质合成

小麦阴离子通道TaVDAC1和分子伴侣TaTCP22的克隆及功能分析

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小麦阴离子通道TaVDAC1和分子伴侣TaTCP22的克隆及功能分析

作者：胡晓薇西北农林科技大学

学位级别：硕士

小麦是世界上主要的粮食作物之一,其产量直接影响人们的生存,而小麦的品质与产量又受到许多因素的影响。非生物胁迫就是严重影响小麦产量的因素之一。因此,研究小麦受到胁迫时参与信号路径的基因功能显得尤为重要。热激蛋白/分子伴侣是... 详细信息

小麦是世界上主要的粮食作物之一,其产量直接影响人们的生存,而小麦的品质与产量又受到许多因素的影响。非生物胁迫就是严重影响小麦产量的因素之一。因此,研究小麦受到胁迫时参与信号路径的基因功能显得尤为重要。热激蛋白/分子伴侣是一类在细胞中帮助其他蛋白折叠,在非生物胁迫下,帮助其他蛋白质复性的蛋白。前期研究克隆到了小麦伴侣素TaTCP-1基因,已有文献报道伴侣素参与盐、渗透等非生物胁迫,但对与伴侣素相互作用的蛋白的报道较少,寻找新的与TaTCP-1互作的蛋白有助于阐明伴侣素蛋白在非生物胁迫信号传导途径的机制。本研究采用Gal 4系统筛选小麦cDNA文库,利用NCBI及Pfam分析候选蛋白,克隆到一个伴侣素TaTCP-22和一个阴离子通道结合蛋白基因TaVDAC1,对其进一步进行功能验证,并对小麦TCP-1/cpn60家族基因成员进行了鉴定及分析,本研究取得以下实验结果:1、小麦TCP-1/cpn60家族基因成员的鉴定及分析。小麦TCP-1/cpn60家族中有24个成员,聚类分析将其划分为2类,启动子元件分析表明,小麦24个TCP-1/cpn60家族含有多个与逆境相关的元件。高通量测序结果显示,在小麦不同生长阶段不同组织中均有不同程度的表达。在干旱和高温共同胁迫下,TaTCP57.3c基因的表达水平很高且比其它基因高出很多倍。2、电压依赖的阴离子通道TaVDAC1的克隆和功能验证。克隆到小麦TaVDAC1基因,蛋白分析结果显示其属于Porin 3家族,该基因在ABA和SA、干旱、NaCl等不同胁迫处理下表达量下调,低温胁迫下表达量上调。亚细胞定位结果显示,TaVDAC1蛋白分布在细胞核、细胞质、细胞膜。原核表达显示,在分子量约为90 kDa的位置诱导出融合蛋白条带,经质谱鉴定明确为VDAC蛋白。TaVDAC1转基因植株萌发率实验表明,TaVDAC1可能参与盐胁迫信号通路。3、分子伴侣TaTCP-22的克隆及特性分析。RT-PCR显示TaTCP-22在根中表达量最高,TaTCP-22基因对ABA和SA、干旱、NaCl、低温胁迫均有不同程度的响应。综上所述:本研究采用Gal 4系统筛选cDNA文库获得的38个与TaTCP-1互作蛋白,其中大部分为能量代谢与植物信号转导相关的蛋白,并对伴侣素基因TaTCP-22和阴离子通道结合蛋白基因TaVDAC1进行克隆及功能验证,为TaVDAC1和TaTCP-22基因在抗逆机制的研究提供理论依据。对TCP-1/cpn60家族基因成员进行鉴定,为进一步研究TCP-1/cpn60家族奠定基础。

关键词：小麦 TaTCP-1 Gal 4系统蛋白质互作非生物胁迫响应