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转录因子对木质素生物合成调控的研究进展 总被引：6，自引：0，他引：6
木质素是维管植物次生细胞壁的重要组分之一,具有重要的生物学功能。木质素分子与细胞壁中的纤维素、半纤维素等多糖分子相互交联,增加了植物细胞和组织的机械强度,其疏水性使植物细胞不易透水,利于水分及营养物质在植物体内的长距离运输。木质素与纤维素共同形成的天然物理屏障能有效阻止各种病原菌的入侵,增强了植物对各种生物及非生物胁迫的防御能力。然而木质素的存在也给人类的生产实践带来诸多负面影响,如造纸业中,由于必须使用大量化学药品去除木质素,加大了造纸成本,严重污染了环境;饲草中的高木质素含量则影响牲畜的消化吸收,降低了饲草的营养价值;过高的木质素含量也影响了人类对生物质能源的发酵利用。因此,利用基因工程改造植物木质素的可降解性意义重大。在高等植物中,木质素通过苯丙烷途径和木质素特异途径合成。在拟南芥中,NAC、MYB以及WRKY类转录因子都参与了对木质素生物合成的调控。在拟南芥中,MYB26可激活NST1/NST2的转录;WRKY12可与NST2的启动子区结合并对其表达进行负调控;SND1（NST3）和NST1主要在纤维次生壁的形成中发挥作用,两者功能有冗余;NST1和NST2在调控花药壁的次生壁的增厚中功能有冗余;VND6和VND7则主要在木质部导管的分化中起重要作用,这些NAC类转录因子通过与下游的MYB类转录因子如MYB83、MYB46及（或）MYB58、MYB63、MYB85和MYB103的结合对木质素合成基因的表达进行正调控,而MYB75对木质素生物合成进行负调控。多数MYB转录因子通过与下游木质素生物合成途径基因启动子区的AC元件（I、II和III）结合从而对其表达进行调控。研究表明,bHLH类转录因子也参与了对木质素生物合成的调控。文章综述了各类转录因子对木质素生物合成调控的最近进展,绘制了拟南芥中木质素生物合成的主要调控网络,同时也总结了其他物种（如水稻、小麦、玉米、桉树、松树和杨树等）中已发现的对木质素生物合成进行调控的转录因子。随着高通量测序技术的发展,研究者有望在更多的物种中发现参与木质素生物合成调控的关键转录因子,这些研究将对通过基因工程改造木质素的组成具有重要的借鉴意义。 相似文献
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木质素的生物合成及降解研究现状 总被引：1，自引：0，他引：1
木质素是农作物秸秆和树木的主要的成分之一,是自然界仅次于纤维素的第2大宗可再生的生物资源。综述近几年来国内外木质素生物合成,化学降解和木质素的生物降解这3个方面研究进展,分析开发木质素研究领域的重要性,并对木质素的研究方向、发展趋势提出建议。 相似文献
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【目的】探究盐碱胁迫对玉米中木质素、叶绿素含量的变化，以及其生物合成途径上关键酶基因表达水平的变化，为揭示玉米响应盐碱胁迫的分子机制、培育抗盐碱玉米新品种提供理论基础。【方法】对玉米苗期进行盐碱胁迫处理，并进行高通量转录组测序、叶绿素和木质素含量测定。【结果】转录组测序共获得39 722个基因，其中差异表达基因12 432个。KEGG注释分析表明，差异基因主要富集在碳代谢、苯丙烷生物合成通路、淀粉和蔗糖代谢通路。生化分析表明，盐碱胁迫下玉米叶绿素含量和总木质素含量分别降低30.45%和31.26%,其中H和S型木质素单体含量降低，而G型木质素单体含量升高。对基因表达水平和成分含量之间的关系分析表明，叶绿素合成酶基因的下调和叶绿素b还原酶基因的上调导致了叶绿素含量的降低，苯丙素生物合成途径中的161个差异表达基因导致木质素和木质素单体含量的变化。【结论】盐碱胁迫抑制玉米木质素的生成，且主要抑制H和S型木质素单体的生成；盐碱胁迫通过调控叶绿素合成酶基因的下调和叶绿素b还原酶基因的上调，致使叶绿素的生成量减少。本研究为采用基因工程进行分子育种提高玉米耐盐碱性和调控玉米木质素含量提供了理论依据... 相似文献
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柑橘果实粒化过程中木质素生物合成与调控研究进展 总被引：1，自引：0，他引：1
柑橘果实粒化是成熟期以及贮藏期容易发生的一种生理性病害。木质素的积累与柑橘粒化的形成密切相关,汁胞木质化作为柑橘果实粒化过程中最明显的现象之一,备受果树研究者们的关注,并取得了一定的研究进展。本文以木质素的生物合成及其调控方式作为研究柑橘果实汁胞粒化的切入点,对木质素生物合成途径中的关键酶基因以及相关转录因子的研究进展进行综述,并对木质素合成途径调控柑橘果实粒化形成机制中存在的问题进行总结以及今后的研究方向进行展望,以期为柑橘果实粒化的后续研究提供借鉴。 相似文献
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肉桂酰辅酶A还原酶(cinnamoyl-CoA reductase,CCR)是木质素生物合成途径中的关键酶之一,对于调控苯丙氨酸代谢途径走向木质素单体合成起到重要作用。在查阅国内外相关文献的基础上,对CCR的研究现状及进展进行了综述。 相似文献
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目前认为木质素是由多种简单的苯丙烷及其衍生物经聚合形成的复杂的聚合物,由羟基肉桂醇的衍生物--木质醇氧化聚合而形成的.根据近年来木质素研究领域的最新进展,重点介绍了木质素的苯丙烷代谢途径中一些重要的酶的遗传操作,如PAL、C4H和COMT等,简单描述了部分酶的细胞和亚细胞定位,概括了木质素生物合成的酶学研究中存在的问题和前景. 相似文献
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基于边合成边测序（ Sequencing By Synthesis ,SBS）技术,使用Illumina HiSeq2500高通量测序平台对长白落叶松cDNA文库进行测序。共获得非重复序列基因58683条,总长度为55283938 bp。将得到的转录本使用BLAST软件将非重复序列基因序列与NR、Swiss－Prot、GO、COG、KEGG数据库比对,通过选择BLAST参数E－value不大于10－5,最终获得29350个有注释信息的基因序列,其中19292个转录本注释GO编号,有9112个转录本在COG数据库中被注释并分为25个功能分类,同时注释到120条KEGG代谢途径。在得到注释的转录本中搜索到木质素相关基因共68条,其中与木质素合成相关基因29条,与木质素分解代谢相关基因27条;找到了147条纤维素相关基因,其中与纤维素合成相关基因103条,与纤维素分解代谢相关基因44条。 相似文献
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在植物体内,Lim1基因与木质素生物合成酶基因启动子区域富含AC的Pal盒结合,转录调控木质素的生物合成过程。该研究组合利用生物信息学和realtime PCR方法,首次从美洲黑杨形成层cDNA中分离出PdLim1cDNA全长,并进行了测序和序列分析。结果表明,克隆的美洲黑杨PdLim1cDNA片段总长为952 bp,基因内部含有完整的开放阅读框架,大小为594 bp,可编码长度为197个氨基酸残基的蛋白质,所推导的蛋白质氨基酸序列与拟南芥AtLim1和水稻OsLim1蛋白的同源性分别为82.1％和78.2％。组织特异realtime PCR结果显示, PdLim1基因在杨树根、茎、叶片和顶端分生组织中均有表达,但其表达模式却不同:PdLim1在成熟叶片和成熟木质部中表达丰度最高,在树皮、根部、韧皮部和形成层表达丰度较高,在未成熟木质部有少量表达,在顶端分生组织中表达丰度最低。 在此基础上,以pBI121为表达载体,构建了在CaMV35S启动子驱动下,PdLim1基因的正义（pBI121-CaMV35S-sense PdLim1）和反义（pBI121-CaMV35S-antisense PdLim1）类型的双元植物表达载体。该研究为杨树PdLim1的基因工程改良木材纤维品质性状提供了重要的理论依据,具有潜在的应用价值。 相似文献
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Meng HU Boya TAN Tao WU Xianming LI Junfan TU Fuchen YANG Hongyan ZHU Zhongqi QIN 《农业科学与技术》2014,(6):926-932
Pear is a popular and commercially important fresh fruit, and its texture is related to the presence of sclereid formatted by parenchyma cell with lignification in vascular plants. Previous studies have demonstrated that content of lignin may be regulated by cinnamoyl CoA reductase（CCR） in various plants. However, the function of CCR in pears remains very limited. In the present study, we isolated a cDNA encoding CCR（PpCCR, GenBank accession No. KF999958） and its promoter（proPpCCR） from Whangkeumbae pear to investigate the function of CCR in lignin biosynthesis. PpCCR-GFP expressed in rice mesophyll protoplast demonstrated that PpCCR-GFP was localized in the cytoplasm, indicating that CCR may function in cytoplasm without localization signals. In transgenic plants carrying PpCCR, we observed higher lignin content compared with that in wild type plants, further suggesting that PpCCR can affect the lignin contents through regulating lignin biosynthesis in Arabidopsis thaliana. More studies in other plants are needed to confirm our conclusion. 相似文献
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Late sowing enhances lodging resistance of wheat plants by improving the biosynthesis and accumulation of lignin and cellulose 
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下载免费PDF全文 《农业科学学报》2023,22(5):1351-1365
Delayed sowing mitigates lodging in wheat. However, the mechanism underlying the enhanced lodging resistance in wheat has yet to be fully elucidated. Field experiments were conducted to investigate the effects of sowing date on lignin and cellulose metabolism, stem morphological characteristics, lodging resistance, and grain yield. Seeds of Tainong 18, a winter wheat variety, were sown on October 8 (normal sowing) and October 22 (late sowing) during both of the 2015–2016 and 2016–2017 growing seasons. The results showed that late sowing enhanced the lodging resistance of wheat by improving the biosynthesis and accumulation of lignin and cellulose. Under late sowing, the expression levels of key genes (TaPAL, TaCCR, TaCOMT, TaCAD, and TaCesA1, 3, 4, 7, and 8) and enzyme activities (TaPAL and TaCAD) related to lignin and cellulose biosynthesis peaked 4–12 days earlier, and except for the TaPAL, TaCCR, and TaCesA1 genes and TaPAL, in most cases they were significantly higher than under normal sowing. As a result, lignin and cellulose accumulated quickly during the stem elongation stage. The mean and maximum accumulation rates of lignin and cellulose increased, the maximum accumulation contents of lignin and cellulose were higher, and the cellulose accumulation duration was prolonged. Consequently, the lignin/cellulose ratio and lignin content were increased from 0 day and the cellulose content was increased from 11 days after jointing onward. Our main finding is that the improved biosynthesis and accumulation of lignin and cellulose were responsible for increasing the stem-filling degree, breaking strength, and lodging resistance. The major functional genes enhancing lodging resistance in wheat that are induced by delayed sowing need to be determined. 相似文献