R2R3型MYB转录因子调控植物胁迫应答的研究进展

MYB转录因子(TF)是植物中最大的转录家族之一,广泛参与植物生命过程. R2R3-MYB转录因子作为MYB TF家族最大的亚家族,在植物响应生物和非生物胁迫过程中发挥着重要作用.本文简要综述了MYB转录因子的分类,并具体论述了R2R3型MYB转录因子在调控植物应答病害、虫害等生物胁迫和干旱、低温、盐等非生物胁迫中的作用机制.

甜瓜全基因组R2R3MYB转录因子基因的识别与分析

R2R3MYB转录因子是MYB转录因子家族的一大亚类,广泛地参与植物生长发育及抵御逆境等生理过程。本文以甜瓜基因组数据为研究对象,发掘甜瓜基因组中的R2R3MYB转录因子并对其进行生物信息学分析。研究结果表明:甜瓜全基因组中含有70个具有典型结构域的R2R3MYB转录因子,蛋白序列含有氨基酸个数为166～553个不等,蛋白序列中含有保守的基序(motifs)及氨基酸位点;通过与拟南芥基因组中R2R3MYB转录因子构建亲缘进化树,对甜瓜的70个R2R3MYB转录因子基因功能进行了初步的预测。

Beta-谷甾醇通过抑制TNF-α-NF-κB和TβR1-Smad2/3信号通路抗小鼠肝纤维化损伤

目的探讨Beta-谷甾醇对四氯化碳(carbon tetrachloride,CCL 4)诱导的小鼠肝纤维的作用与机制。方法50只C57BL/6♂小鼠随机分成5组:正常组、CCL 4组、Beta-谷甾醇低中高剂量组(BS-L/M/H),每组10只。腹腔注射CCL 4制肝纤维化模型,共30 d,于前15 d灌胃不同剂量Beta-谷甾醇。处死后,观察大体形态,测量肝指数,HE和Masson染色观察肝组织和胶原纤维,Elisa测血清(ALT)、(AST)变化,免疫组化和Western blot检测α-SMA、CollagenⅠ的表达,Elisa和Western blot检测信号通路TNF-α-NF-κB和TβR1-Smad2/3的变化。结果与正常组比,BS各组显著性地抑制了CCL 4引起的肝指数、ALT、AST、α-SMA、collagenⅠ的增高,该作用呈量效依赖性(P<0.05或P<0.01),BS各组肝形态、炎症细胞浸润与胶原纤维变化也呈剂量依赖性优于模型组,同时,BS-M降低了信号通路中TβR1、Smad2/3、TNF-α和p-NF-κB因子的表达(P<0.05)。结论Beta-谷甾醇呈剂量依赖抑制CCL 4诱导的小鼠肝纤维化,且其作用机制与抑制TNF-α-NF-κB和TβR1-Smad2/3信号通路相关。

MYB转录因子基因MIXTA及其同源基因功能的研究进展

被子植物表皮细胞的形态学建成是目前研究工作中较为流行的生物学现象,其大致包括:表皮细胞形状的改变、表皮细胞附属衍生物的形成、根毛和毛状体的分化等方面,根据大量的试验结果总结发现MIXTA及其同源基因的生物学功能与该现象密切相关。MIXTA是编码一个具有R2R3 MYB结构域的转录因子,自从1994年首次报道在金鱼草中被克隆以来,已经受到广泛的关注并在不同种属试验材料中被更深入地研究和讨论。MIXTA最早被证实的调节功能是促进金鱼草花瓣表皮细胞发生锥形化,使花瓣内表皮具有天鹅绒状质感,野生型金鱼草花瓣表面的锥形细胞在MIXTA突变时形状发生显著扁平化,花瓣内表皮的天鹅绒状质感消失,异位表达的MIXTA同时调控锥形细胞和多细胞腺体毛状体在不同组织部位的生长。近几年的研究发现,除金鱼草外,许多物种中都存在一些类似于MIXTA的基因,统称为MIXTA-like,如唐松草、猴面花、番茄、拟南芥等,特别是在拟南芥中,发现了很多与MIXTA具有高度相似性的基因,这些基因的功能与金鱼草中MIXTA的功能大同小异,并且对其下游基因的调节通路研究的较为透彻。同时,MIXTA作为MYB类转录因子可通过与b HLH转录因子及WD40转录因子结合发生互作,以复合物的形式间接地调控花青素的合成。MIXTA的存在可以影响花瓣表面的温度、气味、颜色、湿度、质感、光学特性等一系列生物学特征,并且通过改变植物花瓣的表型间接影响植物的授粉方式,建立自身的防御保护系统,由此体现MIXTA的生物学功能广泛,对其进行研究的生物学意义可见一斑。文章中首先简要介绍了MIXTA的基本结构,利用氨基酸序列比对及系统发生树等生物信息学技术比较分析MIXTA及其同源蛋白的亲源关系以及它们共同具有的R2R3 MYB结构域,然后从表皮细胞形状的改变(主要指表皮细胞锥形化)、表皮附属衍生物的形成(包括表皮蜡质的合成,毛状体和根毛细胞的分化)、参与激素代谢途径进而间接调控表皮细胞形态建成3方面来论述MIXTA及其同源基因的具体生物学功能,最后对MIXTA在农业、观赏园艺的应用及未来的研究方向进行了展望。

番茄冷诱导基因SlCMYB1的克隆及其在水稻中异源表达研究

从番茄中克隆了一个编码MYB转录因子家族R2R3-MYB亚类基因SlCMYB1。不同逆境胁迫下的表达模式分析结果表明,该基因受低温、高盐、干旱和ABA胁迫诱导表达。洋葱表皮亚细胞定位研究表明,SlCMYB1为核定位蛋白。为深入了解SlCMYB1基因与非生物逆境应答的关系,我们构建了SlCMYB1基因过表达载体来转化水稻,获得了16个转基因水稻株系。SlCMYB1在水稻中异源表达能显著提高转基因水稻植株的苗期抗冷性,增加脯氨酸合成的关键酶基因OsP5CS1,膜转运蛋白基因OsWCOR413等低温胁迫应答基因的表达水平,这暗示着SlCMYB1与OsP5CS1、OsWCOR413基因处于同一低温调控信号转导路径。本研究结果为通过遗传工程操控低温信号通路的方法改良冷敏感植物抗冷性提供了理论基础。

连翘脂素通过调控P2X7R/NF-κB/NLRP3炎性小体信号通路缓解LPS/ATP诱导的L02细胞炎症

目的:为研究连翘脂素(Phillygenin,PHI)对脂多糖(LPS)和腺嘌呤核苷三磷酸(ATP)联合诱导L02细胞中的抗炎药效和对P2X7受体(P2X7R),NOD样蛋白结构域受体3(NLRP3)和核转录因子-κB(NF-κB)表达的影响。方法:本研究采用先给予100μg·L^(-1)LPS处理24 h后,再使用5 mmoL·L^(-1)ATP 5 h建立L02细胞炎症模型。给药组在给予LPS处理的同时给予不同浓度PHI(100、50、25 mg·L^(-1))培养6 h,随后换液,继续用LPS处理18 h,ATP处理5 h后,采用实时荧光定量聚合酶链式反应(Real-time PCR)和蛋白免疫印迹法(Western blot)检测L02细胞中白细胞介素-1β(IL-1β)、白细胞介素-18(IL-18)、P2X7R、NLRP3、胱天蛋白酶-1前体(pro-Caspase-1)、裂解胱天蛋白酶-1(cleaved Caspase-1)、NF-κB、NF-κB抑制蛋白α(IκBα)mRNA和蛋白表达。通过分子对接实验预测P2X7R与PHI能否结合,以及DCFH-DA活性氧(ROS)荧光探针检测细胞中ROS的累积。采用小干扰核糖核酸(siRNA)沉默P2X7R,并随后通过Real-time PCR检测IL-1β、IL-18、P2X7R、NLRP3、Caspase-1、NF-κB、IκBα mRNA表达情况。结果:Real-time PCR和Western blot分析显示,与空白组比较,模型组IL-1β、IL-18的表达均有所升高(P<0.05);与模型组比较,给药组明显下调了IL-1β、IL-18 mRNA和蛋白的表达(P<0.05)。分子对接结果显示PHI与P2X7R有较好的结合作用。Real-time PCR和Western blot分析显示,与空白组比较,模型组P2X7R的表达明显上调(P<0.05);与模型组比较,给药组下调了P2X7R mRNA和蛋白表达(P<0.05)。ROS荧光探针分析显示,与空白组比较,ROS的含量明显升高(P<0.05);与模型组比较,给药组明显降低了ROS的积累(P<0.05)。Real-time PCR和Western blot分析显示,与空白组比较,模型组NLRP3炎性小体,NF-κB的表达明显升高(P<0.05);与模型组比较,给药组明显降低NLRP3、cleaved-Caspase-1和上调NF-κB、IκBα mRNA及蛋白表达(P<0.05)。Real-time PCR分析显示,与模型组比较,siRNA沉默P2X7R后,IL-1β、IL-18、P2X7R、NLRP3、Caspase-1、NF-κB、IκBα mRNA表达明显降低(P<0.05),PHI具有同样的作用,二者合用后,基因表达进一步下降。结论:P2X7R为NF-κB/NLRP3信号通路的上游,PHI可能是通过下调P2X7R从而抑制NF-κB/NLRP3信号通路的表达从而缓解LPS/ATP诱导的L02细胞炎症,提示P2X7R可能是PHI发挥抗炎作用的靶标。

桑树MaMYB308基因的克隆及表达分析

为研究桑树MYB转录因子在桑树非生物胁迫及发育中的功能,本研究以桑树品种‘桂优62号’为材料,克隆了桑树MYB转录因子MaMYB308的全长cDNA序列,运用生物信息学手段对其氨基酸序列进行分析,采用酵母单杂交验证其自激活性,采用实时荧光定量PCR方法检测基因在不同组织和非生物胁迫下的表达模式。研究结果显示,MaMYB308基因全长1266 bp,包含一个1026 bp的开放阅读框,可编码341个氨基酸,其编码蛋白质分子量为39 kD;具有两个SANT结构域,属于典型的R2R3型MYB转录因子,具有自激活活性。BLAST结果显示,MaMYB308与来源高等植物的多种R2R3-MYB类转录因子均具有较高的同源性,与川桑的MYB308同源性最高,氨基酸水平的一致性为96.48%。实时荧光定量PCR分析结果显示,MaMYB308在桑树根、茎和叶片组织中均有表达,在根中的表达量显著高于茎与叶片的表达量,且对高温、低温、高盐和干旱等非生物胁迫均有响应,其中对低温胁迫诱导最为显著,表达量为对照的40倍左右。本研究结果为进一步研究桑树MaMYB308基因的生物学功能及桑树的抗逆机理提供了帮助。

SmPAP1基因特异性沉默导致转基因丹参体内的酚酸含量显著下降

R2R3-MYB类转录因子在植物次生代谢中具有十分重要的调控作用。丹参SmPAP1是一个R2R3-MYB类转录因子基因。为了探讨SmPAP1是否参与丹参酚酸类化合物生物合成的调控,本研究以拟南芥miRNA319前体为基本骨架,通过over-lapping PCR技术构建artifical miRNA(amiRNA)植物表达载体进而对SmPAP1进行特异性沉默。Real-time PCR和杂交结果显示:与对照株相比,阳性转基因株系中SmPAP1的mRNA水平均呈现不同程度的显著下降,同时酚酸类化合物合成途径中酶基因也呈现不同程度的显著下调;总酚含量测定结果显示:转化株系中总酚酸含量均约为同期野生型丹参的50%。研究结果说明SmPAP1可能作为一个重要的转录因子参与丹参酚酸类活性物质的代谢调控。