植物非生物逆境胁迫DREBCBF转录因子的研究进展
DREBs、bZIP转录因子与植物抗旱性研究进展
ｅ ｌ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ） ，进 而参与 逆境 信号 的传递 ，调 控 下游 逆
境应答 基 因的表 达 ，提高 植物在 逆境条 件下 的适应 性 和耐受 能力 。
１ 植 物对 干旱信 号的感 知和传 导 植 物 抗 旱机 能 的实 现要 通 过对 水分 胁 迫感 知 、
胺 、无机离 子 （ 如Ｋ ） 等 ，以调 节植 物 细胞 内渗
题 ，全 球 干 旱 半 干 旱 地 区 约 占陆 地 面 积 的 ３ ５ ％， 遍 及世 界 ６ ０多个 国家 和地 区。 中 国是受 干 旱 影 响 严 重 的农 业 大国 ，据 水利 部 统 计 ， “ 十五”期 间， 全 国农 田受 旱 面 积年 均 达 ２ ５ ６ ７ 万 ｈ ｍ ，平 均 每年
关 键 词 ：Ｄ Ｒ Ｅ Ｂ ｓ ； ｂ Ｚ Ｉ Ｐ ；转 录 因 子 ； 植 物 抗 旱 性 中图 分 类 号 ：Ｓ ３ ３ ２ ． ４ 文献 标 志 码 ：Ａ 文 章编 号 ：０ ５ ２ ８ — ９ ０ １ ７ （ ２ ０ １ ３ ） Ｏ １ ． ０ ０ ９ ８ — ０ ５
水 资源短 缺 、干旱是 目前公认 的全球性 环境 问
表 现 出正 常蛋 白合成 受阻 ，诱 导合 成特 异蛋 白即逆 境蛋 白Ｅ ２ “ 。通 常 ，植 物许 多基 因的表 达需 要 通过 特定 的转 录 因子与特 定 的顺 式作用 元件 相互作 用调
透势 ；启动 抗氧化 防御 系统 ，提高超 氧化 物歧化 酶 （ Ｓ Ｏ Ｄ） 、过 氧 化 氢 酶 Ｃ Ａ Ｔ） 、 过 氧 化 物 酶 （ Ｐ Ｏ Ｄ） 等抗 氧 化 酶 活 性 及 Ｖ ｅ 、还 原 型 谷 胱 苷 肽
（ Ｇ Ｓ Ｈ） 等抗 氧化 物质 ，协 同抵抗 干旱 胁 迫诱 导 的
植物转录因子与作物抗逆胁迫关系的研究进展_李红霞
因子在植物抗逆功能方面的研究仅停留在一些模 式 植 物 拟 南 芥 和 烟 草 上 ，关 于 小 麦 、玉 米 和 水 稻 等 作物中抗 逆 相 关 的 转 录 因 子 的 功 能 研 究 相 对 较 少，因此应用转录 因 子 提 高 作 物 的 抗 逆 性 必 将 成 为今后的研究热点。本文简要介绍了几种转录因 子 的 结 构 特 征 和 功 能 特 性 ，重 点 讨 论 它 们 在 作 物 抗逆响应中的功 能，期 望 对 进 一 步 探 索 转 录 因 子 与作物抗逆性的关系提供理论依据。
的区域和１个 ＬＺ。
防御反应；ＡＢＡ 应答；ＧＡ 生物合成。 鉴定了１１０、１２７、２３８和１７６个［９］。
ＷＲＫＹ
约６０ａａ组 成，Ｎ 端 有 保 守 的 ＷＲＫＹ，Ｃ 端有 Ｃ２Ｈ２或 Ｃ２ＨＣ 锌指结构。
生物或 非 生 物 胁 迫 反 应；ＡＢＡ、ＧＡ 应 答；表皮毛 发 育、蹂 质 合 成；种 子 休 眠；
不清楚。 １．２ ＮＡＣ 转录因子在作物应答胁迫中的作用
ＮＡＣ 蛋白参与 到 许 多 生 物 和 非 生 物 胁 迫 的 调控过 程 中。 其 中 一 些 基 因 的 表 达 受 到 茉 莉 酸 （ＪＡ）、水 杨 酸 （ＳＡ）以 及 乙 烯 （ＥＴ）等 激 素 的 诱 导 ， 部分基 因 在 病 害 生 理 中 发 挥 着 重 要 的 作 用 。 ［１７］ 有些 ＮＡＣ 基因还参与 介 导 植 物 与 病 毒 的 相 互 作 用，小麦 中 ２ 个 ＮＡＣ 蛋 白 （ＧＲＡＢ１，ＧＲＡＢ２）能 与矮化双生病 毒 的 ＲｅｐＡ 蛋 白 直 接 结 合，从 而 抑 制病毒的复制［１８］，油菜中分离了９个 ＮＡＣ 基 因， 不同程度地受到真菌侵染及草食性昆虫的诱导表 达［１６］。除了在 生 物 胁 迫 中 发 挥 作 用 外，ＮＡＣ 蛋 白同样参与到非 生 物 胁 迫 的 逆 境 响 应 中，如 机 械 损伤、冻 害、干 旱 胁 迫 等。 在 水 稻 中，Ｈｕ 等 分 ［１９］ 离鉴定了受 ＡＢＡ、高 盐、干 旱 等 多 种 非 生 物 胁 迫 诱 导 的ＳＮＡＣ１基 因 ，该 基 因 首 先 在 保 卫 细 胞 中 表 达，转基因植 株 抗 旱 性 显 著 增 加。 另 一 个 水 稻 中 的 ＮＡＣ 基因ＳＮＡＣ２已被 分 离 鉴 定，该 基 因 的 表 达受干旱、高盐、低 温、伤 害 以 及 ＡＢＡ 的 诱 导，其 过表达植株 耐 冷、抗 盐 并 能 抵 御 干 旱。 基 因 表 达 分析揭示，ＳＮＡＣ２蛋白 诱 导 了 许 多 胁 迫 相 关 基 因 的表达从而调控植株对逆 境 胁 迫 的 反 应［２０］。Ｎａ－ ｋａｓｈｉｍａ等超表 达 了ＯｓＮＡＣ６ 基 因，转 基 因 水 稻 虽然 生 长 慢、产 量 低，但 却 显 示 出 对 干 旱、高 盐 以
水稻逆境相关转录因子研究进展
水稻逆境相关转录因子研究进展罗成科;肖国举;李茜【摘要】干旱、盐碱、高温和低温等逆境因子胁迫水稻的生长发育,进而影响水稻的产量和品质。
因此,研究水稻的抗逆性,尤其是揭示其抗逆分子机理具有重要的生物学意义。
近年来,水稻抗逆分子机理的研究主要集中在转录因子及其分子调控机制方面。
在水稻中,目前研究较多的转录因子类型主要有 bZIP、MYB/MYC、WRKY、AP2/EREBP 和 NAC,它们的结构通常由 DNA 结合结构域、转录活化结构域、寡聚化位点和核定位信号组成。
转录因子在水稻逆境信号转导途径中起着中心调节作用,它们将逆境信号传递和放大,通过与目的基因启动子区中顺式作用元件特异结合,调控下游多个逆境相关基因的表达,从而引起水稻对逆境应答反应,最终实现水稻获得综合抗逆性的提升。
该文简要概述了植物转录因子的调控机制、结构特点、分类与功能特性,重点论述了转录因子在水稻抗逆中的作用,指出了转录因子应用过程中转基因水稻产生的负效应问题,并提出了解决负效应问题的研究思路,同时展望了今后转录因子的研究前景,以期为挖掘和应用新的水稻转录因子基因以及阐明其抗逆调控机制提供理论依据。
%Adverse environmental factors,such as drought,salinization,high temperature and low temperature, severely threaten rice growth and development,and then damage rice yield and quality.Therefore,the research on rice resistance,especially dissecting molecular mechanism of rice,has important biological significance.In recent years,the reports on molecular mechanism of rice resistance have been mainly focused on isolating and identifying transcriptional factor genes as well as their regulatory mechanisms.For example, several main types of transcriptional factors,such as bZIP,MYB/ MYC,WRKY,AP2/EREBPand NAC families,were relatively clearly studied in rice.Each of these transcriptional factors was usually composed of a DNA-binding domain,a transcription regulation domain,a oligomerization site and a nuclear localization domain.Transcriptional factors played a pivotal role in the adversity signal transduction pathways of rice,they acted as the integrators of environmental factors to transmit and amplify adversity signal,and then regulated many of stress-related genes expression by specifically inter-acting with cis-acting elements existed in the promoter sequences of target genes,which made rice response to adver-sity stresses,eventually confers enhanced comprehensive stress resistances in rice.In this review,the regulatory mechanisms,structural characteristics,classification and functional properties of transcriptional factors are summa-rized,their regulatory roles in the stress response and tolerance of rice were discussed,the negative effects of geneti-cally modified rice in the process of transcriptional factors application were mentioned,and research approaches of sol-ving the negative effects problem were suggested,as well as the future study of transcriptional factors werediscussed.Overall,the aim of this paper was to provide the basis for identifying and applying new transcriptional fac-tor genes from rice,and clarifying their molecular mechanism in rice stress resistances.【期刊名称】《广西植物》【年(卷),期】2015(000)006【总页数】14页(P942-955)【关键词】水稻;逆境胁迫;抗逆性;转录因子;基因表达【作者】罗成科;肖国举;李茜【作者单位】宁夏大学新技术应用研究开发中心，银川 750021;宁夏大学新技术应用研究开发中心，银川 750021;宁夏大学新技术应用研究开发中心，银川750021【正文语种】中文【中图分类】Q945.78;Q786人类社会经济的快速发展、人口膨胀和生态环境不断恶化,造成了干旱、盐碱、极端温度和病虫害等自然灾害日趋加重,使得粮食作物的生长发育、产量和品质受到不同程度的影响。
玉米抗非生物逆境分子育种的研究进展
2018 年第 1 期（下半月）Nong Min Zhi Fu Zhi You 农民致富之友55科研◎农业科学玉米抗非生物逆境分子育种的研究进展郑雷雷 吴春来 李素荣 王洪君长期以来，玉米育种作为提升玉米产量和改进玉米品质的有效手段备受重视。
从20世纪初的杂交育种优势技术开创至今，玉米双交种、单交种及如今的分子育种都不同程度地提高了当时玉米的产量和品质，尤其玉米抗非生物逆境育种已是当前分子育种技术研究的热点。
随着分子生物学和遗传学的发展，利用生物技术结合常规育种所培育的新型优良玉米品种已渐渐成为第三代玉米育种技术，即玉米分子育种。
玉米分子育种依赖基因组学和生物信息学等研究策略，包括转基因育种和分子标记育种，同时也克服了关键功能性基因的跨种问题；通过开发重要性状定位的标记，并应用分子标记辅助选择的方法改良玉米自交系，从而人工定向培育出优良玉米杂交种。
1 抗干旱逆境分子育种干旱是玉影响玉米生长最主要非生物逆境，同时也是制约玉米生产最主要因素之一。
近年来，随着极端天气的加剧，干旱对玉米、小麦等重要粮食作物的威胁也日益明显，这极大制约着玉米的产量和产业化程度。
因此育出抗旱性玉米并广泛运用于生产实践是当前玉米育种的重要目标。
并且随着“生物节水”概念的崛起，越来越多的研究也倾向于提高生物自身水利用率，借以遗传育种的研究策略，发掘具有生物抗旱节水的潜力，也为玉米抗干旱逆境育种提供一条新思路。
目前，借以现代科学技术，无论是玉米干旱胁迫响应机理还是抗干旱逆境的分子机制，还有待科研人员进一步的对此进行深入性研究，试图解析并依靠基础理论，在玉米抗干旱育种技术上有所突破。
2 抗低温逆境分子育种低温冷害是当前玉米生产上主要的气候灾害之一，尤其在主要粮食输出的东北地区，每年因低温逆境所导致的直接或间接经济损失达数千万。
低温状态下，玉米本身的细胞呼吸作用、光合作用、脯氨酸含量、电导率以及生物膜状态都会发生改变，进而影响了玉米根系（尤其是幼苗期）的生长发育，甚至死亡。
转录因子在植物抗逆性中的调控机制
转录因子在植物抗逆性中的调控机制转录因子在植物抗逆性中的调控机制是一个复杂而精细的生物学过程。
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一、转录因子概述转录因子是一类能够结合到DNA上的蛋白质，调控基因的转录过程。
在植物中，转录因子对抗逆性基因的表达起着至关重要的作用。
植物在面临逆境如干旱、盐碱、低温、高温、病原菌侵染等环境压力时，转录因子能够通过调节下游基因的表达，增强植物的适应性和生存能力。
1.1 转录因子的功能转录因子通过识别特定的DNA序列，与基因的启动子区域结合，从而激活或抑制基因的转录。
它们可以是激活因子，促进基因表达；也可以是抑制因子，抑制基因表达。
转录因子的活性受到多种信号通路的调控，包括植物激素信号、环境信号和内部代谢信号等。
1.2 转录因子的分类转录因子可以根据其结构域和功能进行分类。
常见的转录因子家族包括AP2/ERF家族、bZIP家族、WRKY家族、MYB 家族等。
每个家族的转录因子都有其特定的DNA结合模式和调控特性。
二、转录因子在植物抗逆性中的调控机制植物在逆境条件下，转录因子通过多种机制调控基因表达，以应对不同的环境压力。
2.1 逆境信号的识别与响应植物首先需要识别逆境信号，如干旱、盐分、低温等。
这些信号通过植物的感知系统被识别后，会激活一系列的信号传导途径，最终导致转录因子的激活或抑制。
2.2 转录因子的激活与功能逆境信号激活的转录因子会进入细胞核，结合到特定基因的启动子区域，调控这些基因的表达。
这些基因通常编码与抗逆性相关的蛋白质，如渗透调节蛋白、抗氧化酶、抗冻蛋白等。
2.3 转录因子的相互作用转录因子之间也存在相互作用，它们可以通过形成同源或异源二聚体，或者通过相互竞争DNA结合位点，来协同调控基因表达。
这种相互作用增加了调控网络的复杂性，使得植物能够精细调控其抗逆性反应。
2.4 转录因子的后转录调控除了直接调控基因的转录，转录因子还可以通过影响mRNA的加工、稳定性和翻译等后转录过程，进一步调节基因表达。
《2024年苜蓿DREB类转录因子基因的研究》范文
《苜蓿DREB类转录因子基因的研究》篇一一、引言植物基因工程在近年来取得了显著的进展，特别是在植物抗逆性、抗病性以及作物改良方面，取得了诸多重要突破。
转录因子作为植物生长发育及应对环境压力的重要调控因子，一直是植物生物学研究的热点。
苜蓿作为一种重要的牧草作物，在提高农业产量的同时，其对恶劣环境的抵抗能力尤为重要。
本研究着重于苜蓿中DREB类转录因子基因的研究，为解析其生物学功能和抗逆性机制提供基础数据。
二、DREB类转录因子基因概述DREB（Dehydration Response Element Binding）类转录因子是植物中一种重要的转录调控因子，其作用主要是调节植物在逆境下的生存与反应。
这种转录因子基因通常通过特定的信号转导通路和转录过程来提高植物在逆境环境下的抗逆能力，从而影响植物生长发育过程。
在苜蓿等牧草中，DREB类转录因子基因的表达情况直接关系到植物的抗逆性能和适应性。
三、研究方法本研究采用基因克隆、基因表达分析、遗传转化等技术手段，对苜蓿中DREB类转录因子基因进行研究。
具体操作如下：首先从苜蓿的cDNA中克隆出DREB类转录因子基因的编码序列，再利用PCR等技术进行扩增、克隆纯化及序列测定等实验操作。
然后通过实时荧光定量PCR等技术手段，对DREB类转录因子基因在苜蓿不同组织及不同逆境条件下的表达情况进行分析。
最后通过遗传转化技术，将DREB类转录因子基因导入到植物中，以研究其功能及对植物抗逆性的影响。
四、实验结果1. 基因克隆与序列分析：成功克隆出苜蓿中DREB类转录因子基因的编码序列，并进行了序列测定和比对分析。
结果表明，该基因具有典型的DREB类转录因子特征序列和结构域。
2. 基因表达分析：通过实时荧光定量PCR技术对DREB类转录因子基因在苜蓿不同组织及不同逆境条件下的表达情况进行分析。
结果表明，该基因在苜蓿的根、茎、叶等组织中均有表达，且在逆境条件下表达量明显增加。
《苜蓿DREB类转录因子基因的研究》范文
《苜蓿DREB类转录因子基因的研究》篇一一、引言植物在面对各种环境压力时，如干旱、高温、寒冷等，都会产生相应的适应性反应。
这些反应涉及到多种复杂的生物学过程，其中转录因子扮演着至关重要的角色。
DREB（Dehydration-responsive Element Binding）类转录因子作为一类重要的植物转录因子，对植物应对环境压力具有重要的调节作用。
本研究主要探讨苜蓿（Medicago）DREB类转录因子基因的特性及功能。
二、研究目的本研究的目的是分析苜蓿DREB类转录因子基因的序列特征、表达模式及其在植物抗逆境过程中的作用，以期为进一步改良作物抗逆性提供理论依据。
三、研究方法1. 基因克隆与序列分析：利用PCR技术克隆苜蓿DREB类转录因子基因，进行序列分析，包括开放阅读框（ORF）的预测、编码区（CDS）的确定等。
2. 表达模式分析：通过实时荧光定量PCR（RT-qPCR）技术，分析苜蓿DREB类转录因子基因在不同环境压力下的表达模式。
3. 转基因实验：构建转基因植物，通过过表达或敲除DREB 类转录因子基因，研究其在植物抗逆境过程中的作用。
四、实验结果1. 基因克隆与序列分析结果：成功克隆了苜蓿DREB类转录因子基因，并对其进行了序列分析。
结果表明，该基因具有典型的DREB类转录因子特征，包括DNA结合域和AP2/EREBP结构域。
2. 表达模式分析结果：RT-qPCR结果表明，苜蓿DREB类转录因子基因在干旱、高温、低温等环境压力下表现出明显的表达变化，表明其可能参与植物对环境压力的响应。
3. 转基因实验结果：通过过表达或敲除DREB类转录因子基因，发现该基因在植物抗逆境过程中具有重要作用。
过表达该基因的转基因植物表现出更强的抗逆性，而敲除该基因的转基因植物则对环境压力更加敏感。
五、讨论本研究表明，苜蓿DREB类转录因子基因在植物应对环境压力的过程中发挥着重要作用。
该基因的表达受环境压力的调控，通过调控下游基因的表达来应对环境压力。
植物逆境生理的研究进展
植物逆境生理的研究进展植物生长和发育过程中，会受到各种内外界因素的影响。
其中，环境逆境是植物生长过程中重要的限制因素之一。
植物受到逆境因素的影响时，会产生一系列生理反应来适应环境的变化，从而维持生物体平衡。
植物逆境生理的研究不仅有助于理解植物逆境响应机制，还可以在植物育种、生态保育等方面提供理论依据和技术支持。
本文将介绍植物逆境生理的研究进展。
一、盐胁迫逆境盐胁迫是植物面临的一种常见逆境，它会导致植物水分失衡，营养吸收受阻以及细胞代谢异常等不利影响。
通过研究植物的生理反应，科学家发现植物在面临盐胁迫时，往往会产生一系列生理适应性变化。
例如，植物会增加根系长度和数目，增大根系表面积以提高离子吸收能力；减少氧化损伤并提高氧化还原平衡能力；增加耐盐性蛋白的表达等。
这些适应性变化对于植物在盐胁迫条件下生存和生长至关重要。
在烟草、拟南芥等模式植物上的研究中，生理适应性变化的分子机制也得到了揭示。
例如，在拟南芥中，有一种名为SOS1的膜转运蛋白，它参与正常的盐离子排泄。
在面临盐胁迫时，植物中的SOS1会被招募到质膜上，以增加植物对盐胁迫的耐受性。
这为进一步了解植物盐胁迫适应性提供了新的启示。
二、低温逆境低温是植物生长和发育过程中常见的逆境之一。
当植物面临低温逆境时，会引起一系列细胞生物学和生物化学反应。
植物为了适应低温环境，会增加细胞膜的不饱和度、改变脂肪酸组成、增加抗氧化剂和脱落酸等物质的含量，以维持生物膜的流动性；同时增加膜蛋白和酶的含量和活性，以维持细胞代谢的正常进行。
植物对于低温逆境的适应机制已经有了一定的解释，但在关键的分子机制研究方面还存在明显不足。
近年来，以拟南芥为代表的研究表明，低温逆境可能与拟南芥的C核RNA（cryptic unstable transcript）有关。
不同于编码蛋白质的RNA，C核RNA一般编码短的非编码RNA，并且在植物发育和生长过程中扮演着重要的调控作用。
近期研究表明，C核RNA与低温胁迫有关，并能影响拟南芥的表型。
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第47卷第1期2011年1月林业科学SCIENTIASILVAESINICAEVol.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 inResponse to Abiotic⁃Stresses in PlantsLi 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 applicationof 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 andcharacterized from a variety of plants such as Arabidopsis thaliana ,Brassica napus ,Oryza sativa ,Zea mays ,Triticumaestivum ,Gossypium hirsutum ,Glycine max and Lycopersicon esculentum .Over⁃expression of these DREB /CBFcDNAs 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 第1期李科友等:植物非生物逆境胁迫DREB/CBF转录因子的研究进展因子是能够与真核基因启动子区域中顺式作用元件发生特异性作用的DNA结合蛋白,通过它们之间以及与其他相关蛋白之间的相互作用,激活或抑制基因转录。
DREB/CBF(Dehydration ResponsiveElement Binding Protein/C⁃repeat Binding Factor)转录因子,即干旱应答元件结合蛋白质/C-重复序列结合子,能特异结合DRE/CRT(Dehydration Responsive Element/C⁃repeat)顺式作用元件。
DRE/CRT顺式作用元件普遍存在于干旱、高盐或低温等逆境应答基因的启动子中,核心序列为CCGAC。
DREB/CBF转录因子由逆境胁迫诱导产生后,可激活其他一系列依赖DRE/CRT顺式作用元件的抗逆功能基因的表达,从而增强植物对干旱、低温及高盐等逆境的抗性(Agarwal et al.,2006)。
因此,DREB/CBF转录因子在植物抗逆中的作用越来越广泛地受到重视,目前,已成为植物抗逆分子生物学研究的热点之一。
本文就近十几年特别是近5年来国内外DREB/CBF转录因子的研究进展, DREB/CBF转录因子在植物抗逆中的作用及研究作一综述,旨在为植物抗逆育种提供理论依据。
1 DREB/CBF转录因子的结构特点迄今报道的DREB/CBF转录因子基因内均无内含子,从蛋白质结构分析,DREB/CBF转录因子含有1个保守的AP2/EREBP结构域,是转录因子AP2/EREBP家族中的1个亚家族,主要调节植物对低温、干旱和高盐等逆境的分子应答。
DREB/CBF 亚族又分为6个亚组(A⁃1—A⁃6),氨基酸序列对比发现,A⁃1类转录因子上游含有1个保守的核定位信号区(NLS):PKRPAGRTKFRETRHP,下游含有DSAW的保守序列和羧基末端的LWSY保守序列,这些序列被称为A⁃1类转录因子的特征序列(Jaglo et al.,2001)。
而在与干旱、高盐诱导相关的A⁃2类转录因子中不存在(Yamaguchi et al.,2006)。
A⁃3—A⁃64个亚组占整个拟南芥(Arabidopsis thaliana) DREB/CBF亚族基因的75%,但目前对它们的功能研究很少。
最近,对这4个DREB/CBF亚组的基因研究相继有一些报道,如拟南芥TINY2(A⁃4)(Wei et al.,2005),大豆(Glycine max)Gm⁃DREB2(A⁃5) (Chen et al.,2007),陆地棉(Gossypium hirsutum) GhDBP3(A⁃4),GhDBP1(A⁃5),GhDBP2(A⁃6) (Huang et al.,2006a)和玉米(Zea mays)ZmDBF1 (A⁃6)(Kizis et al.,2002)。
DREB/CBF转录因子的二级结构具有典型的结构特征:在C-末端富含酸性氨基酸,只有少量碱性氨基酸,功能是作为转录激活区。
例如小麦(Triticum aestivum)的TaDREB1C-末端的50个氨基酸中酸性氨基酸占25%,碱性氨基酸仅为4%;榆钱菠菜(Atriplex hortensis)的AhDREB1C-末端的80个氨基酸中酸性氨基酸占23%,碱性氨基酸仅为3%(Shen et al.,2003a;2003b)。
N-末端富含碱性氨基酸,是核定位信号区;中间由58个左右氨基酸残基组成的AP2/EREBP结构域,分为2个保守元件YRG和RAYD。
YRG含有19~22个氨基酸残基,大多数为碱性氨基酸残基,有利于与DNA的结合。
RAYD由42或43个氨基酸残基组成,含有由18个氨基酸组成的α-双亲螺旋的核心区域; AP2/EREBP结构域可形成3个β-折叠和1个α-螺旋结构,其中位于第2个β-折叠中的第14位的缬氨酸(V)和第19位的谷氨酸(E),特别是第14位的缬氨酸(V),对决定DREB/CBF转录因子与DRE/CRT顺式作用元件的特异性结合起关键作用(Liu et al.,1998;Sakuma et al.,2002)。