果蔬逆境胁迫应答中AP2/ERF转录因子的激素调控研究进展

APETALA2/乙烯响应因子(APETALA2/ethylene-responsive factor,AP2/ERF)转录因子家族是植物中最大的转录因子家族之一,其亚家族成员通过与下游互作基因启动子区域的GCC box、DRE/CRT等顺式作用元件特异性结合,激活或抑制相关基因的表达,参与果蔬的生长发育、成熟衰老、胁迫应答等生物学过程的调控。近年来越来越多的研究表明,AP2/ERF还可通过调控靶基因诱导乙烯、茉莉酸、水杨酸等多种植物激素反应或作为反应因子响应植物激素信号,参与植物激素介导的果蔬品质形成、生物胁迫及非生物胁迫应答相关的代谢通路,调节果蔬的品质及抗性。本文对AP2/ERF转录因子的结构特征及其在果蔬中的分类和分布进行了概述,并综述了果蔬逆境胁迫应答中AP2/ERF与主要激素信号相互作用以调控果蔬抗逆性的最新研究进展,以期从AP2/ERF转录因子激素调控的角度,为增强果蔬对逆境胁迫的抗性提供理论依据。

水稻AP2/ERF转录因子家族及其相应miRNAs在叶片衰老中的表达

【目的】探究水稻AP2/ERF转录因子在叶片衰老中的功能及其受miRNA和组蛋白修饰调控的转录机制。【方法】在全基因组水平对水稻(Oryza sativa)AP2/ERF家族成员及其上游靶向的miRNAs进行鉴定和生物信息学分析。对miRNA及其靶基因在水稻叶片衰老过程中的表达谱进行分析。通过RT⁃qPCR检测该家族成员及miRNAs在水稻叶片衰老过程中的互作关系。【结果】在水稻中共有155个AP2/ERF基因,所有成员启动子都含有光响应元件,大多数基因都具有茉莉酸(jasmonic acid,JA)、脱落酸(abscisic acid,ABA)和厌氧诱导顺式作用元件。预测到45个miRNAs靶向调控水稻AP2/ERF家族的58个成员。鉴定出一系列在水稻叶片衰老过程中呈显著负相关的miRNA-靶基因对,暗示这些miRNAs可能通过抑制AP2/ERF基因的表达,参与水稻叶片衰老过程的调控。同时,发现4个AP2/ERF基因的表达量及其组蛋白H3K9ac富集水平随水稻叶片的衰老持续上升,说明这些基因表达同时受到H3K9ac修饰调控。【结论】在水稻叶片衰老过程中AP2/ERF基因的转录受其相应靶向的miRNAs和组蛋白H3K9ac修饰的影响。

AP2/ERF转录因子家族在植物逆境响应中的作用

植物在生长和发育过程中不断面临着各种生物和非生物胁迫,包括低温、干旱、盐渍、病虫害等.在面对逆境胁迫时植物依靠自身去抵抗,这些抵抗涉及到植物自身的信号转导、传递以及下游基因的响应等,转录因子作为整个过程重要的衔接枢纽,可以激活与该逆境相关的下游基因的转录.因此,对于植物转录因子家族的研究成为进一步探索植物抵抗逆境过程的热门领域.其中,AP2/ERF转录因子家族在植物逆境响应中发挥着重要的作用,已证明该转录因子家族的部分成员可以适当地抑制或减弱逆境响应以维持植物抗逆过程中的正常生长.对近年来AP2/ERF转录因子家族的结构和功能以及在植物逆境响应中发挥的作用进行阐述,并对该转录因子家族的进一步研究进行展望.

黄瓜AP2/ERF基因家族全基因组鉴定及表达模式分析

【目的】在黄瓜全基因组中鉴定APETALA2/ethylene responsive factor(AP2/ERF)基因家族,分析其基因结构与功能及表达模式,为该家族基因在黄瓜生长发育及抵御逆境胁迫中的作用提供参考。【方法】利用生物信息学对CsaAP2/ERF家族进行鉴定,并分析该家族成员的理化性质、结构与功能、蛋白互作关系、进化关系和表达模式。【结果】黄瓜全基因组中鉴定出148个AP2/ERF家族成员,根据同源性分为5个亚族:AP2、ERF、DREB、RAV和Soloist,各亚族成员的基因结构与保守基序相似。CsaAP2-11和CsaAP2-15是蛋白互作网络的核心蛋白,与多个蛋白质存在互作关系。共线性分析显示:CsaAP2/ERF与南瓜同源基因进化关系最为相近。在逆境胁迫(冷、热、盐)下,CsaAP2-15、CsaAP2-18、CsaERF-31、CsaERF-54、CsaERF-64、CsaERF-65、CsaDERB-37、CsaDREB-38、CsaDREB-45等基因的表达量发生显著变化。【结论】本研究对黄瓜AP2/ERF家族成员进行系统鉴定和特征分析,并分析了其在多种胁迫下的表达模式,为该家族基因的生物学功能研究与培育抗逆黄瓜新品种提供了理论基础。

茶树AP2/ERF-B3类转录因子基因的克隆与表达特性分析

植物在受到高温、低温、干旱和盐害等逆境胁迫时,ERF作为信号转导因子被诱导并调控其他抗逆基因的表达。研究茶树AP2/ERF-B3类转录因子在不同茶树品种间的分子特性、组织表达和逆境响应情况,将有助于了解AP2/ERF转录因子在茶树逆境调控中的作用。以2个茶树品种‘安吉白茶’和‘迎霜’为试验材料,通过RT-PCR方法分别从2种茶树的cDNA中克隆得到CsERF-B3基因。利用实时定量PCR技术检测该基因在茶树根、茎、叶、花各组织和4种非生物逆境胁迫处理(4℃低温、38℃高温、200 g·L-1PEG干旱处理、200 mmol·L-1NaCl)中的表达情况。结果表明:2种茶树中CsERF-B3基因全长均为639 bp,编码212个氨基酸,含有保守的AP2结合域,是植物典型的AP2/ERF家族转录因子;该转录因子属于AP2/ERF转录因子家族中的ERF亚族B3组;该转录因子是亲水性蛋白,无序化特征明显,并与拟南芥AtERF1具有相似的三级结构;该基因在茶树根中表达量最高,并且均能快速响应高温(38℃)、低温(4℃)和高盐(200 mmol·L-1NaCl)等非生物逆境胁迫。结论:环境中常见非生物胁迫可诱导茶树中CsERF-B3基因的表达,表明该AP2/ERF-B3类转录因子在茶树非生物胁迫中起着重要调节作用。

沪油15中两个AP2/ERF-B1亚族转录因子的克隆与分析

利用油菜EST数据库,以拟南芥ERF-B1亚族转录因子序列为探针,电子克隆拼接得到2个cDNA序列(BnaERFB1-1和BnaERFB1-2),通过PCR和RT-PCR方法分别从甘蓝型油菜沪油15的DNA和cDNA中克隆了上述基因。克隆转录因子BnaERFB1-1-Hy15和BnaERFB1-2-Hy15与电子克隆的序列差异很小,分别只有2个和6个氨基酸位点不同,且都没有内含子。从cDNA序列、氨基酸序列的相似性、组成成分、理化性质、疏水性/亲水性、进化树、序列比对、功能域、二级和三级结构等方面进行了分析,结果显示,BnaERFB1-1-Hy15和BnaERFB1-2-Hy15转录因子属于AP2/ERF家族中的ERF-B1亚族,是亲水性蛋白,在蛋白质的三级结构上与拟南芥atERF7相似。EST丰度分析显示,BnaERFB1-1的表达主要集中在种子中,而BnaERFB1-2的表达则主要集中在分生组织中。

植物AP2/ERF类转录因子研究进展

植物AP2/ERF是一个庞大的转录因子基因家族,含有由60~70个氨基酸组成的AP2/ERF结构域而得名,存在于所有的植物中。AP2/ERF转录因子参与多种生物学过程,包括植物生长、花发育、果实发育、种子发育、损伤、病菌防御、高盐、干旱等环境胁迫响应等。AP2/ERF类转录因子参与水杨酸、茉莉酸、乙烯、脱落酸等多种信号转导途径,而且是逆境信号交叉途径中的连接因子。文章对国内外近年来有关植物AP2/ERF类转录因子的分类、生物学功能、基因调控等方面的研究进行了综述。

甘蓝型油菜中一类AP2／ERF转录因子的克隆和生物信息学分析

AP2/ERF转录因子家族是植物中广泛存在的一类转录因子,AP2/ERF这类转录因子主要参与植物的细胞周期、生长发育以及生物和非生物胁迫相关基因的表达调控。由于拟南芥和油菜同属于芸薹属,具有相似的基因信息,利用油菜UniGene数据库,以拟南芥ERF转录因子保守序列为探针,通过电子克隆从一个UniGene C luster中分离得到三个同类的AP2/ERF转录因子,从cDNA序列、氨基酸序列的相似性、组成成分、理化性质、疏水性/亲水性分析、序列比对、进化树、功能域、二级结构、三级结构、无序化特性进行了预测和较为全面的分析。结果显示油菜来源的BnaERF1、BnaERF2和BnaERF3属于AP2/ERF转录因子的B-2亚族,是亲水性蛋白,在蛋白质的三级结构上与AtERF1相似。蛋白质无序化分析发现,油菜BnaERF1、BnaERF2和BnaERF3无序化程度小于拟南芥AtERF1。设计引物通过PCR和RT-PCR方法分别从甘蓝型双低油菜沪油15幼苗的DNA和cDNA中扩增了上述基因,初步分析BnaERF2没有内含子,BnaERF1和BnaERF3有内含子。另外,通过EST丰度分析显示,该类转录因子的表达最高峰在种子中,其次为花,在芽、茎和分生组织中没有检测出表达的存在。

杨树AP2/ERF转录因子家族生物信息学分析

AP2/ERF基因家族是植物所特有的一类转录因子,该转录因子参与多种生物学过程,包括植物生长、花发育、果实发育、种子发育、损伤、病菌防御、高盐、干旱等环境胁迫响应等。从毛果杨基因组数据库中查找210个毛果杨AP2/ERF家族基因,根据其编码氨基酸序列的相似性和AP2/ERF结构域的数量可分为4类,分别为AP2、ERF、DREB和RAV亚家族及其他(Potri.002G246100)。利用生物信息学方法分析了毛果杨210条AP2/ERF蛋白序列的系统发生、基因组定位、氨基酸组成、理化性质及二级和三级结构等。研究结果可为杨树AP2/ERF家族基因的功能分析提供参考依据。

油菜沪油15中AP2/ERF-B3亚族转录因子的克隆和生物信息学分析

AP2/ERF转录因子家族广泛存在于植物中,参与植物细胞周期、生长发育以及生物和非生物胁迫相关基因表达调控。本文利用油菜UniGene数据库,以拟南芥AP2/ERF-B3亚族转录因子保守序列为信息探针,分离得到2个油菜AP2/ERF-B3亚族的转录因子BnaERFB3-1和BnaERFB3-2。通过PCR和RT-PCR方法分别从双低甘蓝型油菜沪油15的DNA和cDNA中克隆了上述基因。序列分析显示,克隆的BnaERFB3-1-Hy15和BnaERFB3-2-Hy15转录因子与电子克隆的基因序列差异很小,均只有1个氨基酸位点不同,且都没有内含子。从氨基酸序列的相似性、组成成分、理化性质、疏水性/亲水性、序列比对、进化树、功能域、二级结构、三级结构、无序化特性等方面进行了预测和较为全面的分析。结果显示BnaERFB3-1-Hy15和BnaERFB3-2-Hy15是亲水性蛋白,在蛋白质的三级结构上与AtERF5相似,BnaERFB3-1-Hy15和BnaERFB3-2-Hy15蛋白无序化程度大于拟南芥AtERF5。通过分析EST丰度显示,BnaERFB3-1的表达集中在种子中,而BnaERFB3-2的表达则集中在根中。另外,将上述基因分别构建入酵母表达载体和植物双元表达载体,为深入研究该基因在油菜抗逆调控中的作用奠定了基础。

14个苹果AP2/ERF转录因子基因的克隆与表达分析

为探究AP2/ERF转录因子在苹果(Malus pumila Mill.)生长发育以及生物或非生物胁迫应答下的功能,本研究利用同源比对和逆转录-聚合酶链反应(RT-PCR)方法,克隆苹果MdAP2/ERF全长cDNA序列并进行生物信息学分析。采用Array技术检测MdAP2/ERF在苹果16种不同组织中的表达情况,RNA-seq技术检测MdAP2/ERF在苹果斑点落叶病菌(Alternaria alternata apple pathotype, AAAP)侵染下的表达特性,RT-qPCR技术检测MdAP2/ERF在NaCl和甘露醇胁迫下的表达模式。结果表明,共获得了MdERF9-10、MdERF12-15、MdERF20-21、MdERF30、MdERF37和MdAP2D66-69共计14个MdAP2/ERF基因,其GenBank登录号依次为MG099818-19、MG099821-24、MG099829-30、MG099839、MG099846和MG099855-58,开放阅读框(ORF)分别为966、540、1 260、843、1 056、1 011、1 347、1 047、669、615、1 956、1 455、1 365和1 101 bp。进化分析表明,MdERF12、MdERF37、MdERF20分别属于DREB亚家族A-2、A-4和A-6组;MdERF30、MdERF15、MdERF14/MdERF21和MdERF9/MdERF10/MdERF13分别属于ERF亚家族B-1、B-3、B-5和B-6组;MdAP2D66-69属于AP2亚家族。亚细胞定位预测结果显示,MdERF9-10、MdERF12-15、MdERF20、MdERF30、MdERF37和MdAP2D66-69可能位于细胞核;MdERF21可能位于线粒体。Array分析结果显示,14个MdAP2/ERF在16个检测组织中均有不同的相对表达水平。RNA-seq结果显示,MdERF12、MdERF14、MdERF15、MdERF20和MdAP2D66/67/69响应斑点落叶病菌侵染;在150 mmol·L-1 NaCl处理下,MdERF10、MdERF12、MdERF13、MdERF15、MdERF20、MdERF30和MdERF37转录水平上调,而MdERF14和MdAP2D68转录水平下调;在300 mmol·L-1甘露醇处理下,MdERF10、MdERF30、MdERF37和MdAP2D66-69转录水平上调,MdERF14转录水平下调。综上表明,MdAP2/ERF基因呈组成型表达,并受斑点落叶病菌、NaCl或甘露醇胁迫诱导或下调,可能参与调控苹果生物胁迫和非生物胁迫应答的过程。该研究结果为进一步揭示AP2/ERF转录因子调控苹果生长发育及逆境胁迫的机理奠定了理论基础。

7个桑树AP2/ERF转录因子的生物信息学及表达分析

AP2/ERF类转录因子是植物所特有的一类转录因子家族,在植物的生长发育及响应非生物胁迫中发挥着重要作用。为发掘桑树AP2/ERF类转录因子的成员及其功能,从桂桑优12中克隆到7个AP2/ERF转录因子,命名为MnAP2/ERF1~MnAP2/ERF7。生物信息学分析结果表明,这7个AP2/ERF蛋白都属于不稳定蛋白,且均属于亲水性蛋白,二级结构以无规则卷曲为主,亚细胞定位显示主要位于细胞核中。氨基酸序列比对及进化树分析发现,这7个AP2/ERF转录因子均含有1个保守AP2结构域,其中MnAP2/ERF1~MnAP2/ERF4属于ERF亚家族,MnAP2/ERF5~MnAP2/ERF7属于DREB亚家族。荧光定量分析显示,NaCl、PEG_(6000)、水淹胁迫可诱导7个桑树AP2/ERF基因上调表达,其中MnAP2/ERF3、MnAP2/ERF5、MnAP2/ERF6分别响应水淹、干旱和盐胁迫,说明桑树AP2/ERF转录因子的表达与逆境胁迫响应之间有密切的联系。本研究结果可为进一步揭示AP2/ERF转录因子调控桑树生长发育及逆境胁迫的机理奠定基础。

植物AP2/ERF转录因子及其在非生物胁迫应答中的作用

APETALA2/ethylene-response factor(AP2/ERF)类转录因子在植物中广泛存在,在调节植物生长发育及响应外界胁迫中发挥重要作用。鉴于此类调节蛋白的可塑性和该家族个体成员的特异性,AP2/ERF转录因子作为优异调控抗性基因在基因工程育种中日益受到重视。综述了AP2/ERF类转录因子的发现、结构特征、调控机理及非生物胁迫应答机理,以期为深入挖掘和研究AP2/ERF家族基因提供参考。

一个小麦AP2／ERF转录因子家族单独亚族基因的克隆及分析

AP2/ERF家族转录因子是植物中重要的一类转录因子,广泛参与植物各类生理过程。为了给该家族转录因子的深入研究提供基础,利用小麦EST数据库(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/UniGene/UGOrg.cgi?TAXID=4565),以拟南芥AP2/ERF家族转录因子单独亚族成员AtAP2-Soloist的氨基酸序列为探针,搜索到一个小麦UniGene数据,经拼接得到1个全长cDNA序列(TaAP2-Solosit),通过RT-PCR方法从"扬麦15"的cDNA中克隆了该转录因子基因(YM15 AP2-Solosit)。克隆的转录因子核苷酸序列与电子克隆的序列只有1个碱基不同,两者编码氨基酸序列一致。从cDNA序列、氨基酸序列的相似性、组成成分、理化性质、疏水性/亲水性、进化树、功能域、二级和三级结构等方面进行了分析,结果显示"扬麦15"中的YM15 AP2-Solosit转录因子属于AP2/ERF家族中的单独亚族,是亲水性蛋白,在蛋白质的三级结构上与拟南芥的AtAP2-Soloist相似。EST丰度分析显示,YM15 AP2-Solosit在根、茎、叶和花中均有表达。

基于全基因组的卷柏复苏相关AP2/ERF转录因子基因家族分析

目的:系统解析药用植物卷柏AP2/ERF(APETALA2/Ethylene Responsive Factor)转录因子家族成员,为卷柏复苏相关分子调控机制研究奠定基础。方法:基于卷柏全基因组数据,采用BLASTP序列比对、系统发育树构建、基因表达分析等方法筛选卷柏复苏相关候选AP2/ERF转录因子基因。结果:卷柏基因组共注释到68个AP2/ERF家族,数量远少于已报道的高等植物;系统进化分析将AP2/ERF分为AP2(23)、DREB(16)、ERF(18)、RAV(8)和SOLOIST(3)亚家族,AP2/ERF结构域高度保守;17个基因与卷柏干旱及复水表型显著正相关,包括7个DREB亚家族和6个ERF亚家族成员。结论:AP2/ERF转录因子的挖掘为复苏相关的功能鉴定及分子调控机制研究提供基础。

植物AP2/ERF类转录因子研究进展

AP2/ERF (APETALA2/ethylene-responsive factor)是植物中广泛存在的一类超大家族转录因子,含有1~2个约由60个氨基酸组成AP2/ERF结构域,根据AP2/ERF结构域的数量及结合序列可以将其分为5个亚家族:AP2(APETALA2)、 ERF(ethylene-responsivefactor)、 DREB(dehydration-responsiveelement-bindingprotein)、 RAV(relatedto ABI3/VP1)和Soloist。该家族转录因子在调控植物生长发育及响应逆境胁迫过程中发挥重要作用,本文重点介绍了近年来AP2/ERF类转录因子参与植物花发育、果实发育、种子发育等生长发育过程以及调控植物对病原体、干旱和高盐等逆境胁迫的响应过程等方面的研究进展,可为今后挖掘和利用该类转录因子基因提供参考。

水稻AP2/ERF转录因子参与逆境胁迫应答的分子机制研究进展

AP2/ERF(APETALA2/ethylene responsive factor)是植物特有的转录因子家族,广泛参与生长发育和胁迫应答等多种生物学进程。水稻是我国重要的粮食作物,但在其生长过程中受到多种逆境的影响。目前研究发现AP2/ERF转录因子在水稻逆境应答中扮演十分重要的角色。本文结合国内外研究进展,综述了水稻AP2/ERF转录因子的分类和结构,并梳理了不同亚家族的AP2/ERF转录因子响应病害、干旱、高盐和低温胁迫的功能和机制研究进展,为深入阐释水稻AP2/ERF转录因子调控逆境应答的分子网络及品种改良提供参考。

植物转录因子AP2/ERF家族蛋白结构和功能的研究进展

AP2/ERF(APETALA2/ethylene responsive factor)转录因子家族均含有1-2个由60个左右的氨基酸所构成的AP2/ERF结构域。按照AP2/ERF结构域的个数以及是否含有其他结构域,将其分为AP2(APETALA2)、乙烯响应因子(ERF)、脱水响应元件结合蛋白(DREB)、RAV和Soloist五个亚家族。该家族在植物生长发育以及响应生物胁迫和非生物胁迫等方面起重要作用。概括了AP2/ERF转录因子的结构功能特点,以及近年来AP2/ERF家族蛋白参与植物生长发育以及对逆境响应等方面的进展,为该类转录因子今后的研究提供帮助。

AP2/ERF转录因子调控果蔬采后病害的作用研究进展

果蔬在采后贮藏运输过程中易受到各种生理性病害和侵染性病害的胁迫,这些病害极大地缩短了各类水果和蔬菜的货架期。已有研究表明,AP2/ERF转录因子超家族在果蔬响应各种采后病害中起着重要作用,该家族转录因子可参与调控果蔬的生长发育,并对各类生物和非生物胁迫作出响应。为了明确AP2/ERF转录因子对果蔬采后生理性病害和侵染性病害的调控作用,本文对AP2/ERF转录因子及其在果蔬中的分布和数量进行了概述,并阐明了其响应果蔬采后生理性病害和侵染性病害的作用及机理,介绍AP2/ERF转录因子在香蕉、黄瓜、辣椒等果蔬中响应采后病害的研究进展,以期为研究其他果蔬中的AP2/ERF转录因子以及利用AP2/ERF转录因子增强采后果蔬对病害的抗性提供参考。

紫花苜蓿转录因子基因MsAP_(2)的克隆及转化

紫花苜蓿(Medicago sativa)为重要的豆科牧草植物,研究紫花苜蓿转录因子基因MsAP_(2)的功能,为探究MsAP_(2)的信号转导网络提供理论指导和材料基础,也为紫花苜蓿生物技术育种提供一定的参考和借鉴。运用RT-PCR技术克隆MsAP_(2),利用DNA重组技术构建3302-3flag-AP_(2)植物表达载体,并利用农杆菌介导法对紫花苜蓿进行遗传转化,对再生植株进行转基因鉴定、基因表达量分析、内源激素的测定(脱落酸、细胞分裂素、生长素和赤霉素)和表型鉴定。结果表明,成功获得转MsAP_(2)紫花苜蓿植株,与野生型相比,转基因植株的MsAP_(2)表达量和激素水平均发生明显改变,转基因植株呈现早衰性状,叶片形态和大小发生改变,根系生长受到抑制,分枝数发生改变。