植物MYB转录因子与非生物胁迫响应研究_唐宁

植物MYB转录因子与非生物胁迫响应研究_唐宁
植物MYB转录因子与非生物胁迫响应研究_唐宁

植物转录因子及转录调控数据与分析平台

植物转录因子及转录调控数据与分析平台 PlantTFDB:植物转录因子数据库 URL: https://www.360docs.net/doc/8a3524525.html, 包含资源:植物转录因子的家族分类规则、基因组转录因子全谱、丰富的注释、转录因子结合图谱(binding motifs)、转录因子预测、系统发生树等 涉及物种:包含拟南芥、水稻、杨树、大豆、玉米、小麦等165个物种。 PlantRegMap:植物转录调控数据与分析平台 URL: https://www.360docs.net/doc/8a3524525.html, 包含资源:植物转录调控元件、植物转录调控网络、转录因子结合位点预测、转录调控预测与富集分析、GO富集分析、上游调控因子富集分析等。 涉及物种:包含拟南芥、水稻、杨树、大豆、玉米、小麦等156个物种。 ATRM: 拟南芥转录调控网络及其结构和演化分析 URL: https://www.360docs.net/doc/8a3524525.html, 包含资源:基于文本挖掘和人工校验的拟南芥转录调控网络、植物转录调控网络的结构和演化特征 涉及物种:拟南芥 植物转录因子及转录调控数据与分析平台(导航页) 我们致力于为广大科研人员提供一个关于植物转录因子和转录调控、集数据和分析于一体的高质量平台,为研究和理解植物转录调控系统保驾护航。 植物转录因子数据库(PlantTFDB) 一套完整的植物转录因子分类规则 覆盖绿色植物各大分支的转录因子全谱 丰富的功能和演化注释 基因组范围的高质量转录因子结合矩阵(156个物种) 在线转录因子预测平台 植物转录调控数据与分析平台(PlantRegMap) 基于高通量实验(ChIP-seq和DNase-seq)和比较基因组方法鉴定的多种转录调控元件 基于转录因子结合矩阵和转录调控元件推测的转录调控网络 涉及165物种的GO注释 一套植物转录调控预测与分析工具,包括转录因子结合位点预测、转录调控预测与富集分析、GO富集分析及上游调控因子富集分析等 拟南芥转录调控网络及其结构和演化特征(ATRM) 基于文本挖掘和人工校验的拟南芥转录调控网络 植物转录调控网络的结构和演化特征

植物MYB类转录因子研究进展

综 述R evie w 2002201215收到,2002201228接受。 国家重点基础研究发展规划项目(973项目G 1999011604)资助。3联系人,E 2mail :zywang @https://www.360docs.net/doc/8a3524525.html, ,Tel :02126404209024423。 植物MYB 类转录因子研究进展 陈 俊 王宗阳3 (中国科学院上海植物生理研究所,上海200032) 摘要:植物M Y B 转录因子以含有保守的M Y B 结构域为共同特征,广泛参与植物发育和代谢的调节。含单一M Y B 结构域的M Y B 转录因子在维持染色体结构和转录调节上发挥着重要作用,是M Y B 转录因子家族中较为特殊的一类。含两个M Y B 结构域的 M Y B 转录因子成员众多,在植物体内主要参与次生代 谢的调节和控制细胞的形态发生。含3个M Y B 结构域的M Y B 蛋白与c 2M Y B 蛋白高度同源,可能在调节细胞周期中起作用。 关键词:M Y B 结构域,M Y B 转录因子,组合调控学科分类号:Q74 随着多种模式生物基因组计划的完成,如何 从这些浩如烟海的DNA 序列中揭示基因的功能以及它们有序的时空表达,已成为后基因组时代的重要课题。人类基因组计划的完成显示人类只有30000~50000个基因,生命体是如何以如此少的 基因完成如此复杂的生命活动的呢?很重要的一点在于基因的表达调控,使得每一个基因能适时、适地、适量地表达,并且使得某些基因可以产生多种功能各异的蛋白质。真核基因的表达随细胞内外环境的改变而在不同层次上受到精确调控,如染色体DNA 水平、转录水平及转录后水平的调控等。而转录水平的调控发生在基因表达的初期阶段,是很多基因表达调控的主要方式。转录水平的调控指一类称为转录因子(有时又称反式作用因子)的蛋白质特异结合到靶基因调控区的顺式作用元件上,或调节基因表达的强度,或应答激素刺激和外界环境胁迫,或控制靶基因的时空特异性表达。 转录因子通常是一种模块化的蛋白,一般由几个独立的功能域组成,包括DNA 结合功能域,转录激活功能域,蛋白2蛋白相互作用功能域,信号分子结合功能域,核定位信号区等。根据DNA 结合功能域的结构,转录因子可分为以下几类:bHL H (碱性螺旋2环2螺旋)、bZIP (碱性亮氨酸拉链)、homeodomain 蛋白、MADS 2box 蛋白、zinc 2finger 蛋 白、Myb 蛋白、Ap2/EREBP 蛋白、HSF 蛋白、HM G 蛋白和A T hook 蛋白等(Schwechheimer 和Bevan 1998)。 本文试以植物中数量最多、功能最多样化的M Y B 类转录因子为例,对该类转录因子的研究历 史和现状作一简单介绍。阐述了M Y B 转录因子的结构、功能和进化,并举例说明M Y B 类转录因子如何与其它转录因子家族成员相互作用,通过组合调控(combinatorial control )的方式实现对靶基因的精密调控。 1 MYB 类转录因子 M Y B 类转录因子家族是指含有M Y B 结构域 的一类转录因子。M Y B 结构域是一段约51~52个氨基酸的肽段,包含一系列高度保守的氨基酸残基和间隔序列(图1)。首先是每隔约18个氨基酸规则间隔的色氨酸(W )残基,它们参与空间结构中疏水核心的形成。有时色氨酸残基会被某个芳香族氨基酸或疏水氨基酸所取代,尤其是在植物R2R32M Y B 转录因子中,R3M Y B 结构域的第一 个色氨酸经常被亮氨酸、异亮氨酸或苯丙氨酸所取 代。其次,在每个保守的色氨酸前后都存在一些高度保守的氨基酸,例如在第一个色氨酸的C 2末端通常是一簇酸性氨基酸(图1)。正是上述这些保守的氨基酸残基使M Y B 结构域折叠成螺旋2螺旋2转角2螺旋(helix 2helix 2turn 2helix )结构。 1982年K lempnauer 等在禽成髓细胞瘤病毒(avian myeloblastosis virus )中鉴定出一个能直接导致急性成髓细胞白血病(acute myeloblastic leukemia )的癌基因,称为v 2myb ,不久发现在正常动物细胞中也存在相应的原癌基因c 2myb ,随后研究结果表明v 2M Y B ,c 2M Y B 蛋白都定位在细胞核中,与核基质和染色质紧密相连,而且都具有DNA 1 8植物生理与分子生物学学报,J ournal of Plant Physiology and Molecular Biology 2002,28(2):81-88

植物盐胁迫及其抗性生理研究进展解读

植物盐胁迫及其抗性生理研究进展 李艺华1罗丽2 (1、漳州华安县科技局华安 363800 2、福建农林大学园艺学院福州 350002 摘要:盐胁迫是制约农作物产量的主要逆境因素之一。本文综合了几年来植物盐胁迫研究的报道,对盐胁迫下植物生理生化和生长发育变化、植物自身生理系统的响应以及增强植物抗盐胁迫的方法进行综述和讨论。 关键词:植物抗盐胁迫生理 中图分类号:Q945.7 文献标识码:A 文章编号:1006—2327—(200603—0046—04 盐胁迫是目前制约农作物产量的主要逆境因素之一[1],既有渗透胁迫又有离子胁迫[2]。随着土壤盐渍化面积的扩展,许多非盐生植物因受盐胁迫而导致产量和品质的快速下降,已成为中国西北部和沿海地区迫切解决的难题。迄今,植物盐胁迫这方面有较多的研究报道,多数侧重于某一植物或是植物某一生长阶段耐盐胁迫性与抗盐胁迫性的研究,缺少对植物抗盐胁迫有一个较为系统的综合阐述。鉴于植物抗盐胁迫的研究面的广泛性和分散性,本文综合了几年来抗盐胁迫研究报道,对植物抗盐胁迫的生理机制做一个综合阐述,为阐明植物对盐胁迫的反应机制提供一个较系统的理论依据。 1 盐胁迫对植物生理生化和生长发育的影响 盐胁迫对植物生理生化的影响可分为三方面:离子毒害、渗透胁迫和营养亏缺。离子毒害作用包括过量的有毒离子钠和氯对细胞膜系统的伤害,导致细胞膜透性的增大,电解质的外渗以及由此而引起的细胞代谢失调;渗透胁迫是由于根系环境中盐分浓度的提高、水势下降而引起的植物吸水困难;营养亏缺则是由于根系吸收过程中高浓度Na和Cl 离子存在,干扰了植物对营养元素K、Ca和N的吸收,造成植物体内营养元素的缺乏,影响植物生长发育[1]。大量试验结果表明,盐胁迫不同程度地影响植物的光合作用、呼吸作用和渗透作用,影响植物的同、异化功能[3],当盐

植物bHLH转录因子研究进展_刘文文

生物技术进展 2013年第3卷第1期7 11 Current Biotechnology ISSN 2095-櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅殯 殯 殯 殯 2341 进展评述 Reviews 收稿日期:2012-12-12;接受日期:2012-12-31基金项目:国家自然科学基因项目(30970221)资助。 作者简介:刘文文,硕士研究生,研究方向为玉米氮利用效率生理学及拟南芥抗逆作用机制。*通讯作者:李文学,研究员,博士,主要 从事小RNA 功能及植物抗逆机制研究。E- mail :liwenxue@caas.cn 植物bHLH 转录因子研究进展 刘文文,李文学 * 中国农业科学院作物科学研究所,北京100081摘 要:bHLH (basic helix-loop-helix protein )是真核生物中存在最广泛的一大类转录因子,其通过特定的氨基酸残基与 靶基因相互作用,进而调节相关基因的表达。系统发育分析表明植物的bHLH 转录因子为单源进化。bHLH 转录因子不仅对于植物的正常生长和发育必不可缺,同时参与植物适应多种逆境胁迫的反应过程。然而,由于植物bHLH 家族成员众多、 参与的生物过程复杂,对于其了解还不是十分清楚。本文针对植物bHLH 的进化、结构特点、生物功能,尤其是在适应逆境胁迫中作用等的最新研究结果进行综述,以期为进一步深入了解植物bHLH 转录因子的功能提供理论参考。关键词:bHLH ;结构特点;生物学功能DOI :10.3969/j.issn.2095-2341.2013.01.02 Progress of Plant bHLH Transcription Factor LIU Wen-wen ,LI Wen-xue * Institute of Crop Science ,Chinese Academy of Agricultural Sciences ,Beijing 100081,China Abstract :Basic helix-loop-helix proteins (bHLHs )are found throughout the eukaryotic kingdom ,and constitute one of the largest families of plant transcription factors.They can regulate gene expression through interaction with specific motif in target genes.Phylogenetic analysis indicates that plant bHLHs are monophyletic.bHLHs are necessary for plant normal growth and development ,and play important roles in abiotic-stress responses.However ,we know little about their origins ,structures ,and functions due to the large quantities and complexity of plant bHLH family.This paper reviews on the evolution ,structure characteristics ,biological function of plant bHLHs ,especially their functions in adapting to abiotic-stress tolerance ,so as to provide a theoretical reference for further research on the function of plant bHLH transcription factors.Key words :bHLHs ;structural features ;biological function bHLH 转录因子广泛存在于真核生物。自 bHLH 发现以来,越来越多的研究表明该转录因子对于真核生物的正常生长及发育必不可缺。在酵母等单细胞真核生物中,bHLH 参与染色体的分离、新陈代谢调节等过程[1] ;在动物中,bHLH 主要与感知外界环境、调节细胞周期、组织分化等 相关 [2 4] 。植物中bHLH 家族成员数量众多,仅 次于MYB 类转录因子,譬如在拟南芥中有超过140个bHLH 转录因子,水稻中则超过160个。家族的庞大不可避免的造成功能冗余,使研究单个bHLH 转录因子的功能相对困难。本文拟对有限的植物bHLH 家族研究结果,尤其是参与植物 适应逆境胁迫过程中的作用进行综述,以期为进 一步深入了解植物bHLH 转录因子的功能的提供理论参考。 1 植物bHLH 的结构特点、家族分类及 进化 1.1 bHLH 的基本结构 bHLH 转录因子因含有bHLH 结构域而得名。bHLH 结构域由50 60个氨基酸组成,可分为长度为10 15个氨基酸的碱性氨基酸区和40个氨基酸左右的α-螺旋-环-α-螺旋区(HLH 区)。

植物对干旱胁迫的响应及其研究进展

植物对干旱胁迫的响应及其研究进展 学院:班级: 姓名:学号: 摘要:植物在经受干旱胁迫时,通过细胞对干旱信号的感知和传导,调节基因表达,产生新蛋白质,从而引起大量形态、生理和生化上的变化.干旱胁迫对植物在细胞、器官、个体、群体等水平的形态指标有显著影响,也会影响其光合作用、渗透调节、抗氧化系统等生理生化指标.植物对干旱胁迫分子响应较复杂,包括合成一些新的基因如NCED、Dehydrin基因和CBF、DREB等转录因子.另外,干旱胁迫还能造成蛋白质组学的变化. 关键词干旱胁迫;生态响应;生理机制;研究进展干旱作为影响作物生长发育、基因表达、分布以及产量品质的重要因素之一,严重限制了作物的大面积扩展。植物对干旱的适应能力不仅与干旱强度、速度有关,而且更受其自身基因的调控。在一定干旱阀值(drought threshold)胁迫范围内,很多植物能够进行相关抗旱基因的表达,随之产生一系列生理、生化及形态结构等方面的变化,从而显现出抗旱性的综合性状。因此,从植物本身出发,深入研究植物的抗旱机理,揭示其抗旱特性,提高植物品种的抗旱耐旱能力,以降低作物栽培的用水量,同时最大程度提高作物的产量和品质,科学选育适宜广大干旱、半干旱地区种植的优良作物品种,已成为国内外专家学者们所特别关注和研究的热点问题,对于水资源的合理利用和生态环境的改善均有着重要的意义。 目前,生存资源、环境与农业可持续发展之间的矛盾日益突出,这就要求人们更应高度重视农业综合开发过程中作物逆境生物学的基础研究。 一、植物抗旱基因工程研究新进展 (一)与干旱胁迫相关的转录因子研究 通过转化调节基因来提高植物脱水胁迫的耐性是一条十分诱人的途径.由于在逆境条件下,这些逆境相关的转录因子,能与顺式作用重复元件结合,从而调节这些功能基因的表达和信号转导,它们在转基因植物中的过量表达会激活许多抗逆功能基因的同时表达.胁迫诱导基因能增强胁迫反应的耐力,不同的转录因子参与胁迫诱导基因的调控.遗传研究已经鉴

植物转录因子汇总2013

Plant Transcription Factor Database v3.0 Center for Bioinformatics , Peking University , China Previous versions:v1.0v2.0 Home | Blast | Search | Download | Prediction | Help | About | Links LFY) Browse by Species open all | close all Taxonomic Group (83 species) (G)-species with genome sequence Chlorophyta (10 species)Bryophyta (1 species) Lycopodiophyta (1 species)Coniferopsida (4 species) Basal Magnoliophyta (1 species)Monocot (17 species) Eudicot (49 species) Bathycoccus prasinos (G)Chlamydomonas reinhardtii (G)Chlorella sp. NC64A (G)Coccomyxa sp. C-169 (G) Micromonas pusilla CCMP1545 (G)Micromonas sp. RCC299 (G) Ostreococcus lucimarinus CCE9901 (G)Ostreococcus sp. RCC809 (G)Ostreococcus tauri (G) Volvox carteri (G) Physcomitrella patens subsp. patens (G) Selaginella moellendorffii (G)Picea abies (Norway spruce) (G)Picea glauca (white spruce)Picea sitchensis (Sitka spruce) Pinus taeda (loblolly pine) Amborella trichopoda (G)Aegilops tauschii (Tausch's goatgrass) (G) Brachypodium distachyon (purple false brome) (G)Hordeum vulgare (barley) (G)Musa acuminata (dwarf banana) (G)Oryza barthii (African wild rice) (G)Oryza brachyantha (malo sina) (G)Oryza glaberrima (African rice) (G)Oryza punctata (G) Oryza sativa subsp. indica (Indian rice) (G)Oryza sativa subsp. japonica (Japanese rice) (G)Phoenix dactylifera (date palm) (G) Phyllostachys heterocycla (moso bamboo) (G)Saccharum officinarum (sugarcane)Setaria italica (foxtail millet) (G)Sorghum bicolor (sorghum) (G)Triticum aestivum (wheat)Triticum urartu (G) Zea mays (maize) (G)Aquilegia coerulea (columbine) (G) Asterids (9 species) Artemisia annua (sweet wormwood)Capsicum annuum (chilli pepper)Helianthus annuus (sunflower) Lactuca sativa (garden lettuce) Mimulus guttatus (spotted monkey flower) (G)

茶树2个MYB转录因子基因的克隆及表达分析

第48卷第3期2012年3月 林 业科 学 SCIENTIA SILVAE SINICAE Vol.48,No.3 Mar., 2012茶树2个MYB 转录因子基因的克隆及表达分析 * 马春雷 姚明哲王新超金基强陈亮 (中国农业科学院茶叶研究所国家茶树改良中心杭州310008) 摘 要: MYB 类转录因子是一类包含一段保守的DNA 结合结构域的基因家族,广泛地参与植物发育和植物次生 代谢的调节。根据前期芯片杂交和文库筛选得到的2个MYB 转录因子的部分序列,采用RT-PCR 和RACE 技术分离得到它们的全长基因:CsMYB1和CsMYB2, 在GenBank 的登录号分别为HQ660373和HQ660374。序列分析表明:CsMYB1基因全长1132bp ,开放阅读框长879bp ,编码292个氨基酸,推测的蛋白分子量约为32.9ku ,理论等电点为8.13;CsMYB2基因全长1020bp , 其中开放阅读框长675bp ,编码224个氨基酸,推测的蛋白分子量约为25.4ku ,理论等电点为9.05。2个基因编码的蛋白均具有明显的R2R3MYB 结构域,且在R3结构域的下游都含有1个相对保守的C1(LIXXGIDPXTHR )基序。同源性分析表明:茶树CsMYB1和CsMYB2编码的氨基酸序列与其他植物的MYB 类转录因子具有较高的相似性, 其中CsMYB1编码的氨基酸序列与陆地棉MYB1的相似性为57%,CsMYB2编码的氨基酸序列与葡萄MYBC2的相似性为75%。利用荧光定量PCR 技术检测2个转录因子基因在遮荫处理条件下的表达规律, 及其在茶树不同组织中的表达特性,结果表明:CsMYB1和CsMYB2在不同组织中均有表达,但表达量具有明显区别,其中CsMYB2在叶片中的相对表达量是根中的100多倍;而遮荫处理能明显降低叶片中的花青素含量,并提高CsMYB1的表达,但对转录因子CsMYB2的影响不大。关键词: 茶树;MYB 转录因子;基因克隆;表达分析 中图分类号:S718.46;Q943.2 文献标识码:A 文章编号:1001-7488(2012)03-0031-07 收稿日期:2011-07-04;修回日期:2011-11-07。 基金项目:“国家茶叶产业技术体系”项目(CARS -23);国家自然科学基金项目(31100504;31170624;30901159);浙江省自然科学基金项目(Y3100291;Y3090041;Y3110260)。 *陈亮为通讯作者。 Cloning and Expression of Two MYB Transcription Factors in Tea Plant (Camellia sinensis ) Ma Chunlei Yao Mingzhe Wang Xinchao Jin Jiqiang Chen Liang (National Center for Tea Improvement Tea Research Institute ,Chinese Academy of Agricultural Sciences Hangzhou 310008) Abstract :MYB transcription factors represent a family of genes that include the conserved MYB DNA-binding domain , and they are widely involved in the regulation of plant development and secondary metabolism.In this study ,Part of sequences of two MYB transcription factors was determined through the cDNA microarray hybridization and selection of cDNA library derived from tender shoots.The full-length cDNAs of the genes were obtained with RT-PCR and RACE ,and they were 1132bp and 1020bp ,named as CsMYB1and CsMYB2(GenBank accession No.HQ660373and HQ660374),and contained ORFs of 879bp and 675bp encoding 292and 224amino acids , respectively.Sequences analysis showed that the deduced protein molecular weight of the two genes were 32.9ku and 25.4ku ,and the proteins contained two conserved MYB domains near the N-terminus and a conserved C1motif near the R3domains.The deduced amino acid sequence of CsMYB1and CsMYB2from tea plant showed high identity with that of other plants ,for instance CsMYB1shared 57%homology with MYB1of Gossypium hirsutum and CsMYB2shared 75%homology with MYBC2of Vitis vinifera.The result of real time-PCR analysis showed the two genes were expressed constitutively in all tissues with different expression levels ,e.g.the relative expression level of CsMYB2in leaf was hundred times higher than that in root.Additionally ,shading enhanced CsMYB1expression ,while the treatment did not alter the expression level of CsMYB2.Key words : tea plant (Camellia sinensis );MYB transcription factors ;gene cloning ;expression 转录因子是一类通过特异的结合靶基因启动子 区的顺式作用元件来调节目标基因表达的DNA 结

植物生物与非生物胁迫表型鉴定系统

植物生物与非生物胁迫表型鉴定系统 1 植物胁迫模拟台 1.1*每个系统可提供12-24个独立灌溉称重单元 1.2*4种灌溉自动模式可选:不灌溉,控制恒定值,预设添加等量水量,在一定值范围内 控制花盆重量 1.3标准重量范围:3-15 Kg,超过该重量范围,可定制 1.4*称量精度:0.02%(最大重量) 1.5*重量控制:每个花盆单独控制,灌溉喷头高度可调节 1.6*分辨率:原始分辨率0.001g 1.7*终端分辨率:0.1g 1.8显示:可图表显示蒸腾作用动力学变化 1.9渐进式智能灌溉:根据流速等实时计算加水量,控水量精度为≤1g 1.10*感光胶片尺寸:一卷长10 m,宽35 mm 1.11*单张时限:3天-3周 1.12*颜色:黄色、橙色、红色 1.13*最大吸收波长:468 nm 1.14*检测器:400 - 700nm,700 - 1150nm 1.15*数据:数据自动图表分析,分析结果直接图片格式导出。 1.16地下部扫描:不变形图像扫描 1.17主机光学分辨率:四档可选 1.18地下部测量:定位以及监测分析 1.19扫描角度:360度 1.20单次获取图像大小:不小于21.56cm×18.3cm 1.21*输出文件为CSV格式,数据包含:花盆重量、灌溉量、蒸腾速率;根长、直径、表 面积、体积,不同直径根长、表面积、体积等。根据图像估算根系总生物量;升级版额外可测:7波段上行光谱和下行光谱、上行长波和下行长波辐射、上行短波辐射和下行短波辐射、质子动力势(ECSt 、gH+、VH+) 1.22非接触叶片温度:±0.1 ℃(30 ℃到40 ℃之间) 1.23*开放的SSH协议可从外部网络访问数据 1.24可支持的操作系统:Windows、Mac OS等 1.25*存储容量:最大支持10000天的测量数据存储 1.26温度:4-40℃ 1.27相对湿度:40-80% 1.28防水等级IP65 1.29*可兼容其他气象站的接口 1.30可通过万维网远程控制 2 多光谱激光三维扫描传感器 2.1*测量参数:自动输出:植物高度、3D叶面积、叶片投影面积、数字生物量、叶片倾 斜度、叶面积指数、光穿透深度、叶片盖度、归一化植被指数、增强型植被指数、光

干旱胁迫对植物的影响

干旱胁迫对植物影响 摘要:胁迫严重影响着植物的生长发育,如干旱胁迫,可造成经济作物产量的逐年大幅下降[1],它们不能逃避不利的环境变化, 它 们需要快速的感应胁迫刺激进而适应各种环境胁迫。大多数植物遭受干旱逆境后各个生理过程都会受到不同程度的影响。我们都知道 ,水分在植物的生命活动中起着重要的作用,不仅是光合作用的原料之一,而且还维持着植物的正常体态。因此,我们要用各种预防途径来减少干旱对植物的影响。 关键词:干旱胁迫植物影响 Drought stress impact on plants Abstract : stress seriously influence the plant growth and development, such as drought stress, which can cause economic crop production has fallen dramatically year by year [1], they cannot escape from adverse environmental change, they need fast induction stress stimulation and adapt to various environmental stresses. Most plants by drought adversity after various physiological processes are subject to the influence of different level. As we all know, water in the plant life activities play an important role, not only is one of the raw material of photosynthesis, but also maintains the normal posture of plants. Therefore, we want to use a variety of preventive ways to minimize the effects of drought on plant.

高温胁迫下植物抗性生理研究进展

高温胁迫下植物抗性生理研究进展《园林科技》2008年01期 加入收藏获取最新 商侃侃张德顺王铖 (上海市园林科学研究所200232) 摘要:温度是影响植物生理过程的重要生态因子,全球变化使得高温热害变得非常突出,成为限制植物分布、生长和生产力的一个主要环境因子。本文综述了热胁迫对植物细胞膜的伤害、生理活动的影响和植物应对高温的生理生化变化及其机理,以期为绿化植物的引种驯化、珍稀濒危植物的迁地保护和植物良种的选育和选择提供理论依据。 关键词:高温胁迫;生理生化效应;热激蛋白 频繁的人类活动排放了大量的温室气体,使其在大气中的含量逐步上升,导致了全球气候的变暖,在最近的100年内全球气温上升了大约0.3~0.6℃[1],并有逐年上升的趋势,预计到2100年全球气温将再升高5.5K[2]。同时,全球变暖也会引发极端气候的频繁发生,如局部地区的异常高温、干旱等[3~6]。城市化导致的热岛效应,使城市局部地区的温度更高,有些城市的热岛效应影响高达10℃[5]。这些都使得高温热害变得非常突出,影响了植物的生理生态过程[7],成为限制植物分布、生长和生产力的一个主要环境因子[8~10]。 植物抗逆性潜能和特殊生境下植物的生态适应机制,是当前植物生理生态学研究的热点问题之一[11]。而植物对胁迫的生理响应往往先于外在形态表现。本文综述了热胁迫对植物细胞膜的伤害、生理活动的影响和植物应对高温的生理生化变化及其机理,以期为绿化植物的引种驯化、珍稀濒危植物的迁地保护和植物良种的选育和选择提供理论依据。 1高温对植物的膜伤害 1.1细胞膜结构 细胞膜作为联系植物细胞与外界环境的介质,它的组成、性质与细胞所处的环境息息相关,而外界环境对植物的胁迫危害首先在膜系统中表现出来。高温是改变生物膜结构和破坏其功能的一个重要的胁迫因子,所以细胞膜被认为是受热害影响的主要部位。高温胁迫改变了膜脂组成,破坏了内质网、高尔基体和线粒体等内膜系统的结构完整性,膜上离子载体的种类和作用发生改变,从而导致了膜的选择性吸收的丧失和电解质的渗漏[3,12]。Barger[13]认为

转录因子蛋白质结构分析

植物转录因子蛋白质结构 转录因子是生物体内直接结合或间接作用于基因启动子区域、形成具有RNA聚合酶活性的转录复合体的蛋白质因子,通过其调控基因的表达来影响生物的表型及对外界刺激的保护,从而完成了生物在转录水平的调控。按功能可分为通用转录因子、序列特异性转录因子、辅助转录因子等。而与RNA聚合酶I、Ⅱ、Ⅲ相对应的有3类转录因子,分别是TFI、TFⅡ、TFⅢ。锌指蛋白就是属于其中的TFⅢ型转录因子,它是生物中发现种类最多、研究较为广泛、在真核生物中具有重要调控作用的一类转录因子。 通过对蛋白质的结构进行分析表明,典型的植物转录因子一般由DNA结合区(DNA—binding domain)、寡聚化位点(oligomerization site)、转录的调控区(transcription regulation domain)、细胞核定位信号区(nuclear localization signal,NLS)组成,这些功能区域决定了各个转录因子的具体功能。 DNA结合区(DNA—binding domain)DNA序列中有许多具有重要作用的顺式作用元件,能够识别并与之结合的氨基酸序列就是转录因子的DNA结合区。相同类型的转录因子都能够识别比较保守的氨基酸序列(DNA结合区)。而且植物转录因子的分类依据就是DNA结合区和寡聚化位点的保守区的差异。其中bHLH结构域、bZIP结构域、锌指结构域、MADS结构域、MYC 结构域、MYB结构域和类Myc蛋白等都是典型的植物转录因子的DNA结合区。这些典型的结合区与顺式作用元件识别及结合的特异性由DNA结合区中特定的氨基酸序列来决定。它们与顺式作用元件的亲和性和特异性由DNA结合区的二级结构来决定。 bHLH(basichelix-loop-helix)家族转录因子普遍存在于真核生物中。目前,已在拟南芥中发现了147个bHLH家族转录因子基因。bHLH转录因子约由60个氨基酸残基组成,因HLH结构上游富含碱性氨基酸而得名,含有两个相连的基本亚区,即HLH Motif及其上游富含碱性氨基酸基序,其中碱性氨基酸基序与DNA结合有关,对基因的转录发挥调控作用。bHLH转录因子的HLH 区长为40-50个氨基酸残基,参与二聚体形成,有HLH蛋白的共同模体,即具有两条短小的既亲水又亲脂的两性α-螺旋,螺旋区的长度为15-16个氨基酸,含有各种保守的氨基酸残基,两个α-螺旋由连接区(环)相连,连接环的长度不等,由12-28个氨基酸组成,螺旋的一侧有疏水氨基酸。bHLH转录因子两条α-链依赖疏水氨基酸的相互作用形成同型或异型二聚体,从而与启动子的不同部位相结合。缺少碱性区的HLH蛋白可以与bHLH蛋白形成二聚体,但无结合DNA 的能力。 bZIP转录因子是真核生物转录因子中分布最广泛、最保守的一类转录因子。几乎所有真核细胞中都发现了bZIP结构域的转录冈子。根据植物bZlP转录因子结构特点和功能可以将bZIP 家族划分为10个亚族。所有的bZIP转录因子除了都具有两种保守的结构域外,同一个亚族内的bZIP转录因子还有额外的共有特征,如亮氨酸拉链的大小、类似的DNA结 合碱性结构域和类似的cis元件等。植物bZIP类转录因子的共同结构特点是:(1)含有与特异DNA序列相结合的碱性结构域,大约由20个氨基酸组成,紧靠亮氨酸拉链结构域的N末端,能与专一的DNA序列进行相互作用;(2)参与寡聚化作用的亮氨酸拉链区与碱性区紧密相连,每7个氨基酸的第7位含有一个亮氨酸。亮氨酸拉链形成一个两亲的螺旋结构,该结构参与bZIP蛋白与DNA结合之前的二聚体化;(3)转录因子的N末端含有酸性激活区;(4)以二聚体形式结合DNA,肽链N末端的碱性区与DNA直接结合。 至今,发现了三类锌指结构。一类是类似TFIIIA,如哺乳动物细胞的SP1。第二类锌指结构是通过NMR(核磁共振)检测到的,这类结构有点类似于HTH结构。它是由两个环-螺旋结构组成,命名为“双环-锌-螺旋”(double loop-Zn-helix),锌离子与在环开始部分中的两个半胱氨酸和两个а-螺旋的N端的两个氨基酸残基作用,靠近第一个а-螺旋N端的残基决定了

植物低温胁迫及其抗性生理

植物低温胁迫及其抗性生理 江福英1,2 ,李 延1 ,翁伯琦 2 (1.福建农林大学资源与环境学院,福建 福州 350002; 2.福建省农业科学院,福建 福州 350003)收稿日期:2002-02-02初稿;2002-05-29修改稿 作者简介:江福英(1975-),女,在读硕士研究生,主要从事牧草植物生理方面的研究。基金项目:福建省科技厅重点科技项目(2000T 005)。 摘 要:综述低温胁迫对植物活性氧代谢、光合作用、呼吸作用、氮代谢等生理过程的影响,以及提高植物抗寒性的措施及其机理。提出尚待进一步研究的问题。关键词:低温胁迫;抗寒性;抗寒蛋白;抗寒基因中图分类号:Q 945.78 文献标识码:A Review on physiology of chilling stress and chilling resistance of plants JI AN G Fu-y ing 1,2,L I Yan 1,W ENG Bo -qi 2 (1.Colleg e of Resour ces and E nv ir onment Sciences ,Fuj ian A gr icultur e and F or estry Univ ersity ,Fuz hou ,Fuj ian 350002,China ; 2.Fuj ian A cademy of A gr icultur al Sciences ,Fuz hou ,Fuj ian 350003,China )Abstract :T he physio lo gical chang es such as the activ e o xy gen metabolism,photo synthesis,r espiration a nd nit ro gen metabolism o f chilling st ress plants and the m ethods o f chilling resist ance w ere intr oduced ,so me pr oblems need t o be fur ther investig ated in the ar ea of pla nt chilling -resistance w ere put for w ard .Key words :Chilling str ess;Chilling r esist ant ;Chilling resistant pro tein;Chilling r esist ant gene 低温胁迫是植物栽培中常常遇到的一种灾害,它不仅会导致植物产量的降低,严重时还会造成植株的死亡[1]。研究低温胁迫对植物的伤害作用及其机理,探索植物抗寒机制及其预防措施,具有重要的理论和实际意义。本文就此领域的研究概况和进展作一综述,并提出需进一步研究的问题。 1 低温胁迫对植物伤害效应及机理 1.1 活性氧代谢 1.1.1 膜脂相变 细胞膜系统是低温冷害作用的首要部位,温度逆境不可逆伤害的原初反应发生在生物膜系统类脂分子的相变上[2]。膜脂脂肪酸的不饱和度或膜流动性与植物抗寒性密切相关。增加膜脂中的不饱和类脂或脂肪酸含量能降低膜脂的相变温度,且膜脂上的不饱和脂肪酸成分比例越大,植物的相变温度越低,抗寒性也越强[2~11]。植物对低温反应的一种重要表现就是增加不饱和度较高的脂肪酸,如增加油酸、亚油酸、亚麻酸在总脂肪酸中的比例;增加磷脂酰胆碱、磷脂酰丝氨酸、磷脂酰甘油在总磷脂中的比重 [9~11] 。王洪春等[4] 对206个 水稻品种种子干胚膜脂脂肪酸组成所做的分析表明,抗冷品种(粳稻)的膜总类脂脂肪酸组成中,含有较多的亚油酸C 18∶2和较少的油酸C 18∶1,其脂肪酸的不饱和指数高于不抗冷品种(籼稻)。类似的报道在香蕉、柑桔、番茄等中也得到证实[6~8]。一般认为膜的流动性在很大程度上是由膜上的脂,特别是膜磷脂的脂肪酸所决定。膜磷脂的脂肪酸组成能控制膜流动性,因而成为临界冷冻决定因素,高比例的磷脂合成可能有利于植物免受冻害。近年来的研究表明[3] ,磷脂酰甘油(PG)因具有较多的饱和脂肪,而成为决定膜脂相变一重要因素,PG 的脂肪酸组成及其相变温度与植物抗寒性密切相关。具有相同脂肪酸链的不同磷脂的热致相变中,不同极性端的磷脂其相变温度的顺序为磷脂甘油(PG)>磷脂酰胆碱(PE)>磷脂酰乙醇胺(PC)[12]。1.1.2 膜脂过氧化 植物在低温胁迫下细胞膜系统的损伤可能与自由基和活性氧引起的膜脂过氧化和蛋白质破坏有关[13]。植物体内的自由基与活性氧具有很强的氧化能力,对许多生物功能分子有破坏作用。植物体内也同时存在一些清除自由基和活性 福建农业学报17(3):190~195,2002 Fuj ian J our nal of A gr icultur al S ciences 文章编号:1008-0384(2002)03-0190-06

植物非生物逆境胁迫DREBCBF转录因子的研究进展

第47卷第1期2011年1月 林 业 科 学 SCIENTIA SILVAE SINICAE Vol.47,No.1Jan.,2011 植物非生物逆境胁迫DREB /CBF 转录因子的研究进展 李科友1 朱海兰2 (1.西北农林科技大学生命科学学院 杨凌712100; 2.西北农林科技大学林学院 杨凌712100) 摘 要: 综述近十几年来,特别是近5年来国内外DREB /CBF 转录因子的研究进展,主要包括DREB /CBF 转录因子的结构特点,DREB /CBF 基因的克隆、表达调控及其在植物抗逆基因工程中的作用,以及DREB /CBF 转录因子研究中的问题与展望,旨在为植物抗逆育种提供理论依据。DREB /CBF 类转录因子即干旱应答元件结合蛋白质/C -重复序列结合子,是AP2/EREBP 转录因子家族的一个亚家族,拥有保守的AP2结构域,能够特异性地与抗逆基 因启动子区域的DRE /CRT 顺式作用元件相结合,在干旱、低温和高盐等条件下调节一系列下游逆境应答基因的表达,是植物逆境适应中的关键性调节因子。目前,已从拟南芥、欧洲油菜、水稻、玉米、小麦、陆地棉、大豆和番茄等几十种植物中分离并鉴定出调控干旱、高盐及低温耐性的DREB /CBF 基因,并利用这些基因得到抗逆性增强的拟南芥、欧洲油菜、番茄、小麦以及杨树等转基因植株。转基因结果表明,DREB /CBF 转录因子家族在植物抗逆品种改良中具有重要的应用价值。 关键词: DREB /CBF;转录因子;DRE /CRT 顺式作用元件;转基因植物;抗逆育种 中图分类号:S718.46;Q943.2 文献标识码:A 文章编号:1001-7488(2011)01-0124-11 收稿日期:2010-08-02;修回日期:2010-10-06。 Research Progress of DREB /CBF Transcription Factor in Response to Abiotic?Stresses in Plants Li Keyou 1 Zhu Hailan 2 (1.College of Life Sciences ,Northwest A &F University Yangling 712100; 2.College of Forestry ,Northwest A &F University Yangling 712100) Abstract : The research progress on DREB /CBF (Dehydration Responsive Element Binding Protein /C?repeat Binding Factor)transcription factors in last decades especially in recent five years is reviewed,mainly including the structural features of DREB /CBF transcription factors,the cloned DREB /CBF genes and their expression regulations,the application of DREB /CBF genes in gene engenieering for improving plant stress resistance,as well as the existing problems and the future prospective of DREB /CBF to provide reference for plant stress?resistant breeding.DREB /CBF transcription factor, with a typical AP2/EREBP DNA?binding domain,could specifically bind to the DRE /CRT (Dehydration Responsive Element /C?repeat)cis?acting element and activate a lot of the expression of stress inducible genes under dehydration,low temperature and saline conditions,and hence increase plants’tolerance to environmental stresses.According to the published literature in last decades,a vast number of DREB /CBF transcription factor genes have been isolated and characterized from a variety of plants such as Arabidopsis thaliana ,Brassica napus ,Oryza sativa ,Zea mays ,Triticum aestivum ,Gossypium hirsutum ,Glycine max and Lycopersicon esculentum .Over?expression of these DREB /CBF cDNAs in Arabidopsis thaliana ,Brassica napus ,Lycopersicon esculentum ,Triticum aestivum and Populus could greatly enhance stress tolerance of these transgenic plants,which indicated the importance of DREB /CBF transcription factors in plant stress?resistant breeding. Key words : DREB/CBF;transcription factor;DRE/CRT cis?acting element;transgenic plant;stress?resistant breeding 干旱、盐碱、低温等非生物逆境是影响植物生长 发育的主要因素,植物受到逆境胁迫时会产生形态、生理、基因表达等适应性调节反应以降低或消除危 害。转录因子(反式作用因子)基因是植物中最重要的一类调节基因,其在植物体内构成复杂的调节网络,在时间和空间上协同控制基因的表达。转录

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