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植物非生物逆境相关锌指蛋白基因的研究进展 总被引：3，自引：0，他引：3
植物能够适应多种逆境主要是通过改变其基因表达和代谢途径来实现的,因此研究这些基因表达和功能对提高植物耐逆性具有重要意义。锌指蛋白是一类具有手指状结构域的转录因子,这种结构域由锌离子与多个半胱氨酸和(或)组氨酸组成,锌离子在稳定其结构和发挥调控功能方面具有关键作用。植物锌指蛋白在植物耐逆性方面具有重要作用。本文综述了近几年来从拟南芥(Arabidopsis thaliana)、水稻(Oryza sativa)、小麦(Triticum aestivum)、番茄(Solanum lycopersicum)等植物中克隆的与非生物逆境相关锌指蛋白基因的研究成果,重点阐述了其基因表达部位、受逆境诱导情况及转基因植株的耐逆性等。目前的研究结果表明锌指蛋白能够调控耐逆相关基因的表达,在植物逆境代谢中发挥重要作用,因此可以利用锌指蛋白基因进行作物耐逆性的遗传改良,提高作物的耐逆能力。 相似文献
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锌指结构蛋白(zinc finger protein,ZFP)是一类在植物生长、发育和逆境胁迫响应中发挥重要作用的转录因子。为了挖掘桉树(Eucalyptus)抗寒分子响应中的重要基因资源,为桉树抗低温分子辅助育种提供理论依据,本实验对巨桉(Eucalyptus grandis)在低温处理下受到强烈诱导表达的锌指结构蛋白基因Egr ZFP7(Eucalyptus grandis zinc finger protein 7)编码蛋白结构及其功能进行了研究。该基因是典型的C2H2型锌指结构蛋白基因,编码蛋白序列中含有2个锌指结构基序、1个L-Box基序和1个乙烯响应元件结合因子(ethylene response factor,ERF)相关双性抑制子(ERF-associated amphiphilic repression,EAR)基序。通过构建Egr ZFP7∷GFP表达载体,用基因枪轰击洋葱表皮的方法,进行基因表达蛋白的亚细胞定位,结果表明,Egr ZFP7表达蛋白定位于细胞核。构建35S∷Egr ZFP7超表达载体,转化拟南芥(Arabidopsis thaliana),得到超表达转基因纯合株系Egr ZFP7-OX1和Egr ZFP7-OX2。与野生型相比,其正常生长条件下侧根的数目和长度增加。以-8℃低温处理3 d、再缓苗恢复3 d,结果显示,超表达转基因株系恢复速度慢,同时幼苗因受低温胁迫的死亡率远高于野生型,说明该基因超表达增加了拟南芥转基因植株的低温敏感性。酵母双杂交文库中筛选到1个与Egr ZFP7互作的乙烯响应因子蛋白Egr ERF4(Eucalyptus grandis ethylene response factor 4)。上述研究结果表明,Egr ZFP7可能通过与乙烯响应因子的相互作用,在巨桉低温胁迫响应中发挥负调控。本研究为进一步了解桉树抗寒分子机理提供了基础资料。 相似文献
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脱落酸(ABA)是一种重要的植物激素,调节多种植物生理过程,并在植物应答逆境胁迫的信号转导中起重要作用。结构分子生物学分析发现,PYL蛋白具有结合ABA的活性中心。在非胁迫条件下,ABA水平较低,2C型蛋白磷酸酶(PP2C)与蔗糖非酵解型蛋白激酶2(SnRK2)结合,催化其去磷酸化而抑制其活性;在胁迫条件下,ABA水平升高,促进PYL与PP2C结合而抑制其磷酸酶活性,SnRK2靠自身磷酸化激活,又催化碱性亮氨酸拉链(b ZIP)、碱性螺旋-环-螺旋(b HLH)等类型转录因子,调控下游抗性相关基因的表达,也可由SnRK2直接催化下游抗性相关蛋白磷酸化。本文概述了在ABA胁迫下,PYL,PP2C和Sn PK2作用机制的相关研究进展,并建议将PYL、PP2C和SnRK2分别称做ABA信号转导途径的直接受体、第二信使和第三信使,建立玉米中复杂的脱落酸信号上淳传递网络。 相似文献
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Bcl-2相关抗凋亡(Bcl-2 associated athanogene,BAG)家族蛋白具有不同生物学功能,该家族成员广泛参与了肿瘤调控、细胞凋亡以及胁迫响应等多种生物学过程。目前,对植物中BAG家族生物学功能的研究主要集中于拟南芥(Arabidopsis thaliana)。本文对植物中BAG家族的生物学功能进行总结:1)BAG家族成员的C末端都含有一个进化上高度保守的BAG结构域,该结构域具有与Hsp70相关蛋白结合的功能;2)N末端的特异结构域如类泛素化结构域、钙调蛋白结合结构域等使得蛋白成员参与不同的生物学过程;3)BAG家族蛋白参与植物对温度、盐以及病原菌侵染等逆境胁迫的响应、植物程序性细胞死亡等生物学过程。本综述重点阐述已经报道的BAG家族蛋白在植物响应逆境胁迫方面的功能研究,有助于农作物中该家族蛋白抗逆方面研究以及分子育种工作的开展。 相似文献
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水稻WRKY基因家族功能研究进展 总被引：1，自引：0，他引：1
WRKY蛋白是一类重要的转录因子家族,因含有高度保守的WRKY结构域而得名,主要存在于植物中。WRKY域长约60氨基酸,其靠近N-端有WRKYGQ(K/E)K基序,后面跟有1个C2H2或C2HC锌指型结构。依据WRKY结构域基本结构特征的差异,水稻WRKY家族可以分成3大类,它们通过调控生长调节物质介导的信号途径,广泛地参与调节水稻生长发育和生物与非生物胁迫应答。 相似文献
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非生物胁迫是引起全世界作物减产的主要因素, 利用分子生物学技术提高作物耐逆性已成为作物改良的新途径。本课题组采用Affymetrix水稻表达芯片分析了超级稻亲本“培矮64S”全基因组表达模式, 发现了众多逆境相关基因。OsMsr8基因受低温、干旱等多逆境因子诱导, 在孕穗期干旱胁迫下表达水平显著上调。qRT-PCR分析试验数据与芯片结果基本吻合。利用生物信息学方法对所获得序列进行开放阅读框、序列同源性分析, 预测了编码蛋白质产物的理化性质。该基因ORF全长为834 bp, 编码277个氨基酸残基, 不含内含子, 无典型的基因保守结构域。在不同物种中有高相似性的蛋白, 功能未知。对启动子区域进行分析, 发现含有多种与逆境诱导相关的调控元件, 推测该基因与植物耐逆性有一定关系。 相似文献
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我国北方地区石灰性土壤上缺锌与干旱限制因子同时存在,影响作物生长和产量提高。本文综述了干旱胁迫影响土壤锌的有效性和植物对锌吸收利用的可能机制:土壤中锌不同形态间的转化与化学行为、根际土壤中锌的移动性、植物根系形态和生理反应、植物体内锌的运输以及植株对锌的需求等在水分胁迫下都可能发生变化。植物锌营养状况可能与植物气孔开闭、活性氧代谢和基因转录因子-锌指蛋白的形成等关系密切,从而影响植物对水分的吸收利用和对干旱胁迫的适应。 相似文献
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DNA甲基化是一种重要的表观遗传修饰形式。利用亚硫酸氢盐修饰后测序法和甲基化敏感性限制性内切酶-PCR（MSRE-PCR）法,研究SO2胁迫对拟南芥腈水解酶（NIT2）基因序列中胞嘧啶甲基化状态的影响,分析甲基化特征改变在植物胁迫应答过程中的作用。研究发现,30 mg.m-3的SO2连续熏气3 d后,拟南芥植株地上组织细胞中NIT2基因启动子区域CG和CHH（H为C,A或T）位点甲基化水平下降,总甲基化水平降低,但未检出编码区5′端目的片段中CCGG位点甲基化状态的改变。RT-PCR分析表明,SO2胁迫组拟南芥植株地上组织细胞中NIT2基因的转录水平高于对照组。研究结果表明,SO2胁迫导致拟南芥NIT2基因启动子区甲基化水平降低,NIT2基因转录上调,说明SO2胁迫能诱发拟南芥基因胞嘧啶甲基化水平改变,启动子区甲基化水平的降低可能与防御基因的诱导表达有关,胞嘧啶甲基化修饰参与了植物的抗逆生理过程。 相似文献
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Dof(DNA-binding one zinc finger)蛋白是一类植物所特有的转录因子,N-末端具有高度保守的C2-C2单锌指结构域,C-末端的转录调控区的氨基酸具有高度多样性,其在植物光合、细胞周期及逆境响应等过程中发挥着重要的作用。本研究基于金银花测序数据,利用生物信息学的方法筛选了候选的LjDof基因,并对其理化性质、亚细胞定位、同源序列比对、保守基序、系统进化发育和表达模式进行了深入分析。结果表明,金银花Dof转录因子家族包含11个基因,编码的氨基酸的个数为157~492,理论等电点为5.45~9.48,均为不稳定亲水性蛋白。亚细胞定位显示,LjDof基因都在细胞核中有定位,个别在其他部位也有定位。同源比对和Motif分析发现,11个LjDof基因都含有完整的C2-C2单锌指结构。系统进化发育分析表明,金银花Dof蛋白分为五个亚类。实时荧光定量PCR及表达模式分析表明,LjDof基因在金银花低温胁迫不同时间下有着不同的表达规律。本研究结果为进一步研究金银花Dof基因在逆境胁迫下的功能提供了理论基础。 相似文献
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BBX是调控植物非生物胁迫相关基因表达,响应植物逆境胁迫的重要锌指蛋白类转录因子。为探究BBX在独行菜(Lepidium apetalum)幼苗耐受低温生长中的表达响应及其密码子偏好性,本研究基于独行菜转录组数据,筛选独行菜BBX编码基因的cDNA序列,并从独行菜幼苗中克隆获得全长733 bp的基因编码区序列,命名为LaBBX。序列分析表明,LaBBX由242个氨基酸组成,包含2个B-box锌指蛋白结构域,蛋白分子量为61.66 kDa,等电点为5.09,无信号肽和跨膜区。独行菜幼苗受低温胁迫时,LaBBX基因显著上调表达,6 h上调表达至21倍,且24 h内均呈现高水平表达,说明该转录因子可能在独行菜幼苗受低温胁迫时起重要作用。偏好性分析结果显示,独行菜LaBBX基因的ENc、CAI值和GC含量分别为55.453、0.244和46.78%,其密码子使用偏性较弱,相对偏好使用AT,高频密码子有8个,CDS序列及RSCU聚类分析中与十字花科植物最相近;其偏好性的形成与突变和自然选择等诸多因素相关,酵母菌表达系统更适合作为LaBBX基因的异源表达受体,拟南芥是适宜LaBBX基因的遗传转化受体。本研究为了解独行菜LaBBX基因的异源表达及基因功能提供了重要参考。 相似文献
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植物SWEET蛋白是一类重要的转运蛋白,研究其生理生化功能,有助于分子辅助育种,缩短育种年限。本文基于文献资料,梳理归纳了近年来国内外的植物SWEET蛋白的结构、分类、转运底物和功能方面的相关研究进展,阐述表明SWEET蛋白是植物中广泛存在的一类糖转运体,既能转运单糖又能转运蔗糖,属于Mt N3家族。不同植物间的SWEET蛋白具有一定的保守性,根据亲缘关系SWEET家族可以分为四类。植物SWEET蛋白是位于膜系统上,参与糖分的跨膜转运,在植物生长发育及逆境胁迫中均有不同程度的调控作用,如调控花蜜的分泌、花粉的营养、灌浆期种子的发育、果实发育、植物抗逆性和抗病性等。然而不同植物的SWEET蛋白转运底物和调控功能不同,目前仅在拟南芥等少数植物中研究较为深入。 相似文献
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Tarannum Khudsar Anjum Arshi Tariq O. Siddiqi Mahmooduzzafar Muhammad Iqbal 《Journal of plant nutrition》2013,36(2):281-306
Application of zinc (Zn) [50, 100, 200, 300, and 400 μ g zinc sulfate (ZnSO4)/g of soil] reduced the foliage and the total growth of pigeon pea [Cajanus cajan (Linn.) Huth]. The root-shoot length ratio, varying little with age, was relatively low in the treated plants. Decrease in dry weights of stem and root was more pronounced in the late stages of plant development. The root-shoot dry weight ratio, maximum in the flowering stage, was lower in treated plants than in the control. Number of pods per plant declined, showing a positive correlation with Zn concentration. Net photosynthetic rate, declining with plant age, was significantly low in the treated plants. Density and size of stomata and trichomes, stomatal conductance, intercellular carbon dioxide concentration, quantity of green pigments, nitrate reductase activity, and the nitrate and protein contents in the leaves also declined significantly. Proportion of vascular tissues both in stems and roots increased with plant age with a concomitant reduction of pith and cortex. Under zinc stress, the relative proportion of tissues varied inconsistently. Dimensions of vessel elements and fibers in stems and roots, increasing with the plant age, were always smaller in the treated plants. The vulnerability factor and mesomorphic ratio of treated plants declined, suggesting induction of water stress due to zinc treatments. Accumulation of Zn2 + in different plant parts was considerably high at each developmental stage of the treated plants, and showed a positive correlation with Zn in the soil. 相似文献
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为了探究WRKY转录因子在植物抵抗逆境胁迫方面的重要作用,本研究从桃中克隆PpWRKY18基因,通过生物信息学分析PpWRKY18蛋白含有典型WRKY功能结构域。系统进化树分析表明,桃PpWRKY18与蔷薇科物种的亲缘关系最为相近。生物信息学预测PpWRKY18蛋白定位细胞核,并通过农杆菌瞬时注射烟草叶片证实PpWRKY18定位于细胞核。对PGEX-PpWRKY18融合蛋白进行诱导表达,发现PpWRKY18融合蛋白主要在包涵体中表达。荧光定量PCR结果表明,PpWRKY18受干旱诱导表达量上升,复水后PpWRKY18表达量下降。生物信息学预测显示,蛋白磷酸酶蛋白家族(Protein Phosphatase 2C)、C2H2蛋白家族(PpZAT5)、ERF蛋白家族(PpERF9)、BHLH蛋白家族(PpBHLH92)可能与PpWRKY18蛋白互作,推测PpWRKY18蛋白通过与这些蛋白互作协同响应干旱胁迫。本研究为探索PpWRKY18响应干旱的分子机制提供了理论依据。 相似文献
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F-box蛋白家族在植物抗逆响应中的作用机制 总被引：1，自引：0，他引：1
SCF复合体泛素连接酶E3介导的泛素化蛋白降解是翻译后水平上对生命进程进行调控的一个重要方式。它的关键组分F-box蛋白负责识别被降解的靶底物蛋白。植物F-box基因家族成员众多,极具多样性。F-box蛋白N端常含F-box基序,C端常为蛋白互作保守结构域,该结构具多样性,可识别不同底物,是F-box蛋白分类的依据。研究表明,F-box蛋白参与调控植物的许多生命进程,包括抗逆反应。本文就近年来F-box蛋白在植物抗逆反应中的作用机制进行总结。F-box蛋白大多以SCF复合体泛素连接酶E3介导的泛素化蛋白降解目标蛋白的方式调控抗逆反应,也有不依赖形成SCF复合体的方式行使功能,不少F-box蛋白参与了植物激素信号传导,通过调控转录因子活性而改变下游基因的表达,由此影响了植物的抗逆反应。基因表达谱的生物信息学预测表明,大多数F-box基因参与了植物抗逆反应,目前只有其中一小部分已报道了其抗逆调节功能。在此综述了这些F-box蛋白在植物抗逆胁迫中的研究进展。在干旱和盐碱胁迫反应中,F-box基因常通过影响植物激素脱落酸、乙烯等植物激素信号传导而调控抗逆。由于干旱和盐碱胁迫具协同性,不少F-box基因同时参与抗旱和抗盐碱胁迫,但调节方式有所不同,一些F-box基因对抗干旱和盐碱的反应具协同性,从总体上调控植物的渗透胁迫和离子毒害反应;而另一些F-box基因对干旱和盐胁迫反应的调节作用相反,它们可能在植物抗逆的精细调节中起作用。在低温胁迫反应中,F-box蛋白可调节植物抗低温的CBF信号途径。在生物胁迫反应中,F-box基因常通过影响植物激素茉莉酸和水杨酸途径来调控抗病,病原菌也以攻击植物SCF复合体使植物致病。此外,植物激素信号途径之间相互作用,共同影响抗逆反应。 相似文献