肖生科[1]2004年在《玉米CatI基因顺式作用元件ABRE的反式作用因子ABP3的克隆和功能分析》文中进行了进一步梳理干旱、盐渍和低温是诸多非生物逆境中对作物危害最为严重的自然灾害，它严重影响作物的产量和种植面积，因此，人们一直都很注重对干旱、盐渍和低温等非生物逆境的研究。由于非生物逆境的复杂性，使人们对植物与非生物逆境之间的关系的理解仍比较有限，人们在改良作物抗非生物逆境方面的结果并不理想。随着分子生物学与现代生物技术的发展，使人们从分子水平上深入认识植物与非生物逆境之间的关系成为现实，并且为改良作物的抗非生物逆境性能开拓了新的途径。 研究表明在干旱、盐渍和低温等逆境条件下，植物体内产生大量的活性氧，形成氧化逆境。由于活性氧具有非常活泼的化学性质，它对细胞产生严重的伤害，因此活性氧的及时清除对植物抗非生物逆境性能的提高具有重要的意义。为了减少这种伤害，植物在进化过程中形成了酶类和非酶类的抗氧化系统。在活性氧的清除过程中，过氧化氢酶 CAT1 起重要的作用，但在逆境条件下，植物本身的抗氧化系统受诱导表达的能力比较弱，不能及时清除体内的活性氧，影响了植物抗逆性的提高。在 Cat1 基因的启动子区含有 ABRE 顺式作用元件，它是逆境条件下 Cat1 基因响应 ABA 作用的重要元件，事实上许多抗非生物逆境相关的基因都含有 ABRE 顺式作用元件，所以通过 ABRE 顺式作用元件来调控 Cat1 基因的表达的转录因子的研究具有重要的意义。因为这样的反式作用因子它不仅仅是能够调控 Cat1 基因的表达，还可能调控其它一系列的抗氧化基因和相关的抗非生物逆境基因的表达。 通过本论文的研究工作得到的主要结论如下： 1、通过 5，RACE 的方法得到了 ABP3 基因的全长 cDNA 序列为 1465bp，推测的读码框为 843bp,编码 281 个氨基酸。ABP3 编码的氨基酸全序列在 GenBank 中BLAST，表明 ABP3 属于 bHLH(basic helix-loop-helix)类转录因子，与 ABP3 同源性最高的是来源于水稻基因组中的 SPAT 为 39.1％。与拟南芥的 hypothetical proteinAT4g36930、bHLH (basic helix-loop-helix) protein SPATULA、phytochrome(光敏色素)interacting factor 3 (PIF3)也有较高的同源性。 2、通过体外结合特异性分析表明 ABP3 具有 DNA 结合结构域,并且具有 CatI基因顺式作用元件 ABRE 结合特异性。ABP3 转录因子结合是启动子区 ABRE 核心元件的 CACGTG 碱基序列。 3、通过酵母细胞中的转录激活分析表明 ABP3 没有激活报告基因的表达，在酵母体内没有转录激活功能，推测其可能的功能是 1）、该转录因子只有 DNA 结合结构域，没有转录激活结构域。2）、该转录因子是一个转录抑制子，抑制报告基因的表
王磊[2]2002年在《玉米Cat1基因顺式作用元件ABRE的反式作用因子的克隆和功能分析》文中研究表明干旱、盐渍和低温是诸多非生物逆境中对作物危害最为严重的自然灾害，它严重影响作物的产量和种植面积。因此，一直以来，人们都很注重对干旱、盐渍和低温等非生物逆境的研究。但由于非生物逆境的复杂性，人们对植物与非生物逆境之间的关系的理解仍比较有限，人们在改良作物抗非生物逆境方面的结果也不理想。随着分子生物学与现代生物技术的发展，使人们从分子水平上深入认识植物与非生物逆境之间的关系成为现实，并为改良作物的抗非生物逆境性能开拓了新的途径。 研究表明在干旱、盐渍和低温等逆境条件下，植物体内会产生大量的活性氧，形成氧化逆境。由于活性氧具有非常活泼的化学性质，它会对细胞造成严重的伤害，因此活性氧的及时清除对植物抗非生物逆境性能的提高具有重要意义。为了减小这种伤害，植物在进化过程中形成了酶类和非酶类的抗氧化系统。在活性氧的清除过程中，过氧化氢酶CAT1起作重要作用，但在逆境条件下，植物本身的抗氧化系统受诱导表达的能力比较弱，不能及时地清除体内的活性氧，影响了植物抗逆性的提高。在Cat1基因的启动子区含有ABRE顺式作用元件，它是逆境条件下Cat1基因响应ABA作用的重要元件，事实上许多抗非生物逆境相关基因的启动子区都含有ABRE顺式元件，所以通过ABRE 顺式元件来调控Cat1表达的转录因子的研究具有重要意义。因为这样的反式因子它不仅仅是能够调控Cat1基因的表达，还可能调控其它的一系列的抗氧化逆境基因和相关的抗非生物逆境基因的表达。因此，本论文开展了玉米Cat1基因ABRE顺式作用元件的反式作用因子的克隆和功能分析方面的研究工作。旨在了解逆境诱导Cat1基因表达的信号传导通路中的重要的未知调控因子：转录因子；并初步了解该转录因子在抗非生物逆境中的作用。 通过本论文的研究工作得到的主要结论如下： 1．构建了玉米17dpp、21dpp幼胚(授粉后17天、21天)cDNA文库，容量分别为5.2×10~6和3.34×10~6，文库重组率为85％，其中76％大于1kb。 2．采用酵母单杂交的方法对文库进行了筛选，共得到7个不同的克隆，命名为 ABRE结合蛋白（ABRE Binding Proteins，ABPs），分别是 ABPZ、ABP3、ABP4。 ABPS、ABP6、ABP7、ABPg。序列分析表明ABPZ、ABP4、ABP6、ABPg 属于bZIP类转录因子，ABP3、ABPS、ABP7属于bHLH类转录因子。它们 均含有保守的DNA结合结构域。实验证明所克隆的ABP在酵母体内均具 有ABRE结合特异性，这是玉米中具有ABRE结合特异性的转录因子的首 次报道。3．根据ABPs的DNA序列推测出其蛋白序列并输入GenBank中，BLAST分 析表明：与ABPZ同源性最高的是拟南芥的ABF3，为34．l％；与ABP3同 源性最高的是水稻基因组中的SPAT为o6．9％＊ 但水稻中SPAT的研究尚未 有报道；与AB P4同源性最高的是水稻11LABI因子，为44．3％：与AB严 同源性最高的是拟南芥基因组中的 MYC蛋白，但同源性仅为 19％，且功能 未知；与ABP6同源性最高的是水稻基因组中的ABI，为54石％，但水稻中 ABI的研究尚未有报道；与ABP7同源性最高的是水稻基因组中的DNA结 合蛋白＊＊P，仅为26石％，且功能未知：与AB的同源性最高的也是水稻基 因组中的ABI，为41．9O。4．ABP基因在盐、干旱、HpyABA、低温等不同逆境条件下的表达情况比 较复杂：盐仰aCI）可以抑制ABP4、ABP7的表达，诱导ABPZ、ABP工ABP工 ABPd、ABPg的表达。干旱诱导除ABP4、ABP7之外的所有的ABPs的表达。 H。O。抑帘ABP4、ABP7的表达，诱导ABPZ、ABP叁、ABPS、ABP6、ABPg 的表达。ABA诱导除ABP4之外的所有的ABP的表达。低温对所有的ABP 都没有诱导作用。这种复杂性说明ABPs分别在不同的逆境条件下发挥着不 同的功能，它们既有区别又有联系，同时也反映出在逆境条件下植物细胞内 基因表达调控的复杂性。由上面的实验结果推知ABPZ、ABP3、ABP工ABP氏 ABP7、ABPg很可能是依赖于ABA的能够与Catl基因ABREZ顺式元件相 互作用的反式因子 CBF类；ABP4则很可能是不依赖于 ABA的能够与 Catl 基因ABREZ元件相互作用的反式因子CBFZ类。本论文的工作为非生物逆 境诱导Caf基因表达的信号传导通路的完善提供了新的数据。5．通过5’RACE的方法得到了ABPZ基因的全长CDNA序列为1450hp，推测 的读码框为1056hp，编码351个氨基酸。ABPZ蛋白全序列与拟南芥ABRE 结合因子ABF3的同源性最高，但仅为33石％；ABP4基因的全长CDNA序 列为1835hp，推测的读码框为1083hp，编码360个氨基酸。ABP4蛋白与 水稻flMBI因子同源性最高，为44．3O，但在蛋白序列的N端ABP4比TRABI 且且 多出约60个氨基酸，ABPJ不受ABA的诱导，而TAsBI则受ABA的诱导， 看来二者的同源性虽然较高，但在功能上存在着差别；
凌键[3]2004年在《rd29A启动子调控的玉米转录因子ABP9融合基因的构建及转基因拟南芥中的表达》文中进行了进一步梳理干旱、盐渍和低温是诸多非生物逆境中对作物危害最为严重的自然灾害。据统计我国有占全国耕地面积38％的干旱和半干旱耕地；有5.54亿亩的盐渍土壤有待提高单产和开垦利用；同时，低温冷害在我国南北方农业生产中也严重限制着早春作物的种植和晚秋作物的收获。因此，如何克服干旱、盐渍、低温等逆境环境对植物的伤害作用，提高植物的抗逆能力，进而提高农作物的产量和质量具有重要的理论和实践意义。 在干旱、高盐、低温等逆境条件下植物体内ABA(Abscisic Acid)含量的升高，直接或间接的诱导大量活性氧(Reactive Oxygen Species,ROS)的产生，造成植物体内氧化逆境的形成。ROS本身化学性质十分活泼，对植物具有严重的伤害作用。因此，要提高植物抗逆性必须提高植物的抗氧化逆境的能力。 作为植物抗氧化内源系统的一部分，玉米Catl(Catalasel)基因对于清除体内过量ROS具有不可或缺的作用。研究表明，Catl基因受ABA调控。已经鉴定了Catl基因启动子应答ABA信号的顺式元件ABRE(ABA Responsive Element)并克隆了与之特异性结合的转录因子ABP9(ABRE Binding Protein 9)，而且已知许多抗非生物逆境相关基因的启动子区都含有ABRE顺式作用元件，因此，反式作用因子ABP9不仅仅能rd29A启动了调控的不米转录因了ABPg融合基因的构建及在转纂因拟南芥中的表达够提高Catl基因的表达，还可能调控其它的一系列抗氧化逆境和相关的抗逆境基因的表达。由常用的组成型启动子CaMV 355启动r来启动ABPg在转基因拟南芥中的表达，在正常生长条件下，植物的生长期会明显受到抑制，其表现为生长缓慢，叶片卷曲，矮化。这表明，由355启动子启动ABPg的表达，植物的抗逆能力的获的是以其生长受到抑制为代价的。为解决这个问题，本文采用诱导型的rd29A启动子来启动ABPg在转基因植物中的表达;为了对ABPg在植物组织中表达情况进行分析，将ABPg和绿色荧光蛋白基因(GFP gene)形成融合基因，并将其置于rd29A启动子的调控之下。为此，本文构建了植物表达载体pZPZ 12一rd29A promoter一ABPg和pZP212一rd29A promoter一ABPg一GFP，并成功获得了转基因的拟南芥植株。通过转基因植株和野生型拟南芥在正常环境下的对比，发现携带rd29A启动子调控ABPg表达的转基因植株的生长不会受到抑制。为了研究rd29A启动子逆境下能否启动ABPg的表达，对转rd29A promoter一ABPg一GFP基因的植株进行低温处理。观察结果表明，4℃低温处理可诱导转基因植株的根尖检测到绿色荧光蛋白(GFP)，而未做处理的对照植株的根尖未观察到绿色荧光蛋白。由此可以推测，在逆境条件下，rd29A启动子能够被诱导活化，启动ABPg的表达。
张霞[4]2003年在《玉米转录因子ABP9在转基因植物中的抗逆生理功能分析》文中认为干旱、盐渍和低温是诸多非生物逆境中对作物危害最为严重的自然灾害。据统计我国有占全国耕地面积38％的干旱和半干旱耕地和5.54亿亩的盐渍土壤，均有待提高单产和开垦利用；同时，低温冷害在我国南北方农业生产中也严重限制着早春作物的种植和晚秋作物的收获。因此，如何克服干旱、盐渍、低温等非生物逆境对植物的伤害作用，提高植物的抗逆能力，进而提高农作物的产量和质量具有重要的理论和实践意义。 氧化逆境是干旱、盐渍、低温等非生物逆境危害植物的共同机制。在干旱、高盐、低温等逆境条件下植物体内ABA(Abscisic Acid)含量的升高，直接或间接的诱导大量活性氧(Reactive Oxygen Species,ROS)的产生，造成植物体内氧化逆境的形成。ROS本身化学性质十分活泼，对植物具有严重的伤害作用。为了降低伤害，植物体在长期的进化过程中形成了酶促与非酶促等抗氧化系统。但是逆境条件下植物抗氧化系统受诱导的能力不足，导致抗性提高幅度有限。因此，要提高植物抗逆性必须提高植物的抗氧化逆境的能力。 作为植物内源抗氧化系统的一部分，玉米Catl(Catalasel)基因对于清除体内过量ROS具有不可或缺的作用。本实验室的研究表明Catl基因受ABA调控，已经鉴定了Catl基因启动子应答ABA信号的顺式元件ABRE(ABA Responsive Element)并克隆了与之特异性结合的转录因子ABP9(ABRE Binding Protein 9)。由于许多抗非生物逆境相关基因的启动子区都含有ABRE顺式作用元件，因此，本研究的目的是以玉米悬浮系及模式植物拟南芥菜为系统，通过瞬间表达和转基因手段分析ABP9所调控一系列抗非生物逆境相关基因及抗氧化逆境基因的表达情况，鉴定ABP9在植物抗逆反应中的功能。 本论文的研究工作及得到的主要结果如下： 1．将本实验室分离得到的反式因子ABP9构建成两类表达载体：体内转录激活表达载体pAHC25ABP9和植物稳定转化表达载体pBI121ABP9；同时建构启动子区连有ABRE顺式元件的报告质粒载体pIGA。 2．以玉米悬浮细胞为受体材料，通过基因枪转化法将体内转录激活表达载体和报告质粒载体进行共转化。实验结果证明ABP9能够与ABRE结合并启动下游报 告基因GUS的表达，表明ABPg在植物细胞中具有ABRE结合特异性和转录 激活功能。3．以模式植物拟南芥为材料，通过真空渗透转化法获得转ABPg基因植株，共获 得62棵转化植株，TI代植株的PCR检测阳性率为75．8％。4．以 PCR阳性的 5棵 T；单株门’，4＼ 5＼ 8＼ 12勺为材料，对 ABPg基因及 一系列下游逆境相关基因的表达情况进行Northern检测。结果表明，ABPg在 这 5棵单株中均有不同程度的表达，其中 5‘表达最强；同时实验还证明 ABPg 能够启动或增强抗逆相关基因ocr4二 ocr1J4 koj erd14的表达。5．对生长状况基本一致（约3周）的转基因植株汀3纯系）及未转基因的对照植 株进行耐非生物逆境的抗性分析。结果表明，转基因植株在2％盐浓度， 20％PEG6000的失水条件，6C低温条件下均能够不同程度的正常存活，而对 照则出现枯死，萎蔫，冻伤。证明ABPg基因能够显着提高植株的抗盐、抗寒 和抗旱的能力。6．电子自旋共振光谱解析技术对植物体内源活性氧含量的分析结果表明，转入 ABPg基因的植株 ROS含量均比对照植株的 ROS含量降低，如：4’植株的 ROS 含量为对照的52．50，5’植株的ROS含量为对照的55．50。说明转入的ABPg 基因一定程度上起到了清除植物体内源活性氧的作用。该结果和上述Northem 表达分析结果一起在生理和分子水平解释了ABPg基因提高植物抗逆性的机 制。 综上所述，本论文的研究工作通过瞬间表达和转基因手段证明了转录因子ABPg在植物抗逆反应中的作用，为提高植物抗非生物逆境能力的基因工程提供了优良基因源。
孙玉萍, 王杨, 门璟煜, 董琦, 杨颖[5]2019年在《AtTERT启动子结构特征及其对拟南芥非生物胁迫抗性的影响》文中指出端粒酶是具有逆转录酶活性的维持真核生物中染色体末端DNA完整性的核糖核蛋白复合物,而端粒酶逆转录酶(TERT,Telomerase reverse transcriptase)是端粒酶的核心组分。目前对TERT启动子的研究主要集中在人体的肿瘤细胞方面,而对植物TERT基因启动子的结构及TERT表达调控机理的研究有所缺乏。本研究通过生物信息学技术对拟南芥TERT启动子结构特征进行了系统分析,并构建植物TERT启动子进化树;用半定量PCR检测野生型和AtTERT启动子区突变体拟南芥幼苗在非生物胁迫下的TRET表达模式。结果表明,系统进化分析显示TERT启动子在同一类群植物中有着较高的保守性;TERT基因启动子具有多个与干旱、盐、激素等相关调控元件;突变体AtTERT转录表达量普遍低于野生型;同时突变体对盐、干旱胁迫抗性降低,而对脱落酸处理不敏感。这说明AtTERT启动子含有抗旱、抗盐反应顺式作用元件,而无响应ABA调控机制,验证了对AtTERT基因启动子的顺式作用元件的预测,并初步证明AtTERT启动子对AtTERT的转录表达具有调控作用,对未来探讨该基因的表达调控机制提供了重要参考。
参考文献：
[1]. 玉米CatI基因顺式作用元件ABRE的反式作用因子ABP3的克隆和功能分析[D]. 肖生科. 西北农林科技大学. 2004
[2]. 玉米Cat1基因顺式作用元件ABRE的反式作用因子的克隆和功能分析[D]. 王磊. 中国农业科学院. 2002
[3]. rd29A启动子调控的玉米转录因子ABP9融合基因的构建及转基因拟南芥中的表达[D]. 凌键. 西南师范大学. 2004
[4]. 玉米转录因子ABP9在转基因植物中的抗逆生理功能分析[D]. 张霞. 中国农业科学院. 2003
[5]. AtTERT启动子结构特征及其对拟南芥非生物胁迫抗性的影响[J]. 孙玉萍, 王杨, 门璟煜, 董琦, 杨颖. 植物遗传资源学报. 2019
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