應(yīng)答非生物脅迫的植物轉(zhuǎn)錄因子.pdf

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1、內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)科技2005（5）：10～14InnerMongoliaAgriculturalScienceAndTechnology應(yīng)答非生物脅迫的植物轉(zhuǎn)錄因子曹麗霞1，馬有志2，楊俊英3（1.內(nèi)蒙古農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所，內(nèi)蒙古呼和浩特010031；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物育種栽培研究所，北京100081；3.呼和浩特市烏素圖國家森林公園管理處，內(nèi)蒙古呼和浩特010000）摘要：非生物脅迫嚴(yán)重制約著植物的生長和發(fā)育，影響植物的水分狀態(tài)，使植物缺水遭受傷害。近年來，從高等植物中已經(jīng)分離出一系列調(diào)控非生物脅迫相關(guān)基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄因子，通過轉(zhuǎn)錄因子之間以及

2、與其他相關(guān)蛋白之間的相互作用，激活或抑制非生物脅迫因子誘導(dǎo)的基因表達(dá)。文章介紹了調(diào)控非生物脅迫相關(guān)基因表達(dá)的植物轉(zhuǎn)錄因子的研究現(xiàn)狀、研究方法及前景。關(guān)鍵詞：非生物脅迫；植物轉(zhuǎn)錄因子；基因表達(dá)中圖分類號：S188文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1007-0907（2005）05-0010-05干旱、低溫、鹽堿是影響陸生植物生長和限制謂的開關(guān)基因包括信號傳遞和調(diào)控基因表達(dá)的轉(zhuǎn)作物產(chǎn)量提高的主要的非生物脅迫，這些非生物錄因子、感應(yīng)和傳導(dǎo)脅迫信號的蛋白激酶以及在脅迫的共同點是它們都會導(dǎo)致植物細(xì)胞缺水，使信號傳導(dǎo)中起重要作用的蛋白酶等。研究這類基細(xì)胞的水分平衡紊亂。這

3、些非生物脅迫常常影響因的表達(dá)特性及基因產(chǎn)物的調(diào)控作用，已成為近植物生長發(fā)育，并造成作物嚴(yán)重減產(chǎn)。植物為了生年來植物分子生物學(xué)研究領(lǐng)域的一個前沿內(nèi)容。存，在遇到非生物脅迫時，不得不在形態(tài)及生理生1與抗逆相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子的研究現(xiàn)狀化代謝上進(jìn)行一些調(diào)整，以適應(yīng)或忍耐環(huán)境脅迫，轉(zhuǎn)錄因子也稱為反式作用因子，是能夠與真即脅迫誘導(dǎo)了植物體內(nèi)不同的生物化學(xué)和生理學(xué)核基因啟動子區(qū)域中順式作用元件發(fā)生特異性作上的反應(yīng)。揭示這些反應(yīng)的生物學(xué)機(jī)制，是人們長用的DNA結(jié)合蛋白，通過它們之間以及與其它相期以來都在不懈探索的重大課題。近年來的研究關(guān)蛋白之間的相互作用，激活或抑制轉(zhuǎn)錄

4、。轉(zhuǎn)錄因表明，許多植物基因的表達(dá)都受逆境脅迫的誘導(dǎo)。子的DNA結(jié)合區(qū)決定了它與順式作用元件結(jié)合根據(jù)基因產(chǎn)物的作用，可將這些脅迫誘導(dǎo)表達(dá)的的特異性，而轉(zhuǎn)錄調(diào)控區(qū)決定了它對基因表達(dá)起基因分為兩大類（表1）。激活或是抑制作用。此外，其自身活性還受到核定表1受逆境脅迫誘導(dǎo)的基因表達(dá)產(chǎn)物分類位及寡聚化等作用的影響。在生長發(fā)育過程中，植物體對各種環(huán)境、組織功能蛋白調(diào)節(jié)蛋白膜蛋白水通道蛋白轉(zhuǎn)錄因子MYC和發(fā)育信號做出反應(yīng)，這就要求對各種功能基因離子通道蛋白MYB的表達(dá)進(jìn)行精確調(diào)控。與此同時，植物還要對各種轉(zhuǎn)運蛋白EREBP/AP2蛋白酶葉綠體蛋白bZIP環(huán)境因素做

5、出反應(yīng)，植物感受外界干旱、高鹽、激胞質(zhì)蛋白蛋白激酶MAPK素、病害及體內(nèi)細(xì)胞發(fā)育等信號，通過一系列傳遞大分子保護(hù)LEA蛋白伴侶蛋白CDPK因子激發(fā)轉(zhuǎn)錄因子即反式作用因子，反式作用因子與滲透調(diào)節(jié)脯氨酸合成酶MAPKKK順式作用元件結(jié)合后，激活RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄復(fù)因子合成酶蔗糖合成酶S6K毒性降解酶谷胱甘肽S轉(zhuǎn)移酶磷酯酰肌醇磷酸酯酶C合物，從而啟動基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá)，最后通過基因產(chǎn)可溶性環(huán)氧化物水解酶DGK物的作用對外界信號在生理生化等方面做適合的超氧化物歧化酶PAP過氧化氫酶PIP5K調(diào)節(jié)反應(yīng)?？箟难徇^氧化物酶植物體內(nèi)存在大量的轉(zhuǎn)錄因子，對擬南芥第隨著分

6、子生物技術(shù)的迅速發(fā)展和基因克隆技四條染色體中1.9Mb基因組序列分析發(fā)現(xiàn)，其中術(shù)的不斷完善，對非生物逆性的研究已經(jīng)由編碼15%的基因編碼或可能編碼轉(zhuǎn)錄因子。近年來，相某種特定產(chǎn)物的功能基因向信號傳導(dǎo)和基因表達(dá)繼分離出大量的不同類型的轉(zhuǎn)錄因子，僅擬南芥調(diào)控等開關(guān)基因的方向發(fā)展（江香梅等，2001）。所中就分離出30多種bZIP類轉(zhuǎn)錄因子和145種收稿日期：2005-06-18作者簡介：曹麗霞（1978-），女，內(nèi)蒙古人，助理研究員，在讀博士，主要從事植物保護(hù)研究工作。5期曹麗霞等：應(yīng)答非生物脅迫的植物轉(zhuǎn)錄因子11AP2/EREBP類轉(zhuǎn)錄因子（YouSa

7、kumaetal.，2003）。2002）。有的轉(zhuǎn)錄因子可以調(diào)控多個基因的表達(dá)，1.2AP2/EREBP類轉(zhuǎn)錄因子從而調(diào)節(jié)不同生理生化過程的進(jìn)行。植物轉(zhuǎn)錄因子與功能的關(guān)系，在擬南芥1.1bZIP類轉(zhuǎn)錄因子（Arabidopsisthaliana）和煙草（Nicotinatabacum）bZIP類轉(zhuǎn)錄因子（basicregion-leucine的AP2/EREBP類轉(zhuǎn)錄因子中研究得比較深入。zipper）是普遍存在于動植物及微生物中的一類轉(zhuǎn)AP2/EREBP家族的轉(zhuǎn)錄因子中包括與調(diào)控植物錄因子，植物中包括玉米O2、擬南芥PosF21、小細(xì)胞周期、生長發(fā)

8、育以及環(huán)境脅迫應(yīng)答反應(yīng)等有麥和水稻的HPB-1等多種轉(zhuǎn)錄因子。bZIP類轉(zhuǎn)關(guān)的一系列轉(zhuǎn)錄因子，家族成員的轉(zhuǎn)錄