dreb转录因子在植物抗逆上的研究进展幻灯片1

DREB转录因子在植物抗逆上的研究进展报告人：佟友丽2004年3月28日报告内容植物抗逆研究进展转录因子的分类转录因子与抗逆性的关系AP2/EREBP转录因子家族DREB转录因子DREB转录因子的作用研究展望植物抗逆研究遇到的困难干旱、低温和土壤盐渍化是影响农业生产的严重问题。植物抗逆性状本身的复杂性及其数量性状位点连锁关系的复杂性，使得采用传统的育种方法以获得优良品种显得十分困难。运用现代的分子生物学技术，阐明植物抗逆机制，以获得抗逆性优良的品种就显得很重要。转录因子：专一性的结合于DNA特定序列上的，能激活或抑制其它基因转录的蛋白质。拟南芥基因组编码至少1533种转录因子，大约占其总基因数目的5.9%。绝大多数转录因子可以根据它们的DNA结合域而加以分类。AP2/EREBP转录因子专一性结合GCC/boxMyb转录因子专一地结合AtMyb域WRKY转录因子专一地结合W-box等在拟南芥中，3个最大的转录因子家族是AP2/EREBP,Myb-(R1)R2R3和BHLH家族，每种大约占总转录因子数的9%。转录因子与抗逆性的关系植物中存在的转录因子中，有相当一部分与抗逆性有关，例如：DREB。有些转录因子能被几种胁迫诱导，例如：ABA、高盐、低温、高渗、衰老都可以诱导AtMyb2转录因子。50%以上的一致或预测再根部特异性表达的转录因子都能由这样或那样的胁迫所诱导。AP2/EREBP转录因子家族此转录因子家族为植物所特有，至少有144个成员。家族成员都存在一个保守的DNA结合域—AP2/EREBP域。此域由58或59个氨基酸组成，可以形成一个α-螺旋和一个3条带的反平行β-折叠的组分，后者可以与DNA螺旋中的碱基对相互作用。含AP2/EREBP结构域的转录因子在植物中极其广泛，与多种生理生化反应的信号（如抗病、抗逆）诱导相关。可以根据AP2/EREBP域的数目将其分为两类：一、含两个AP2/EREBP域，包括AP2、AINTEGUME、NTA和Glossy15；二、含一个AP2/EREBP域，包括EREBPS、TINY、DREBs、AtEBP。家族成员特异性的结合于核心序列为GCCGCC的GCC-box顺式作用元件上。但是，DREB蛋白特异性的结合于含PuCCGAC为核心序列的DRE/C-repeat顺式作用元件上。DRE/C-repeat序列很像GCC-box，两者都是以CCGNC为共同的核心序列。DREB转录因子Liu等从拟南芥中分离到5个AP2/EREBP类转录因子基因，分属两个亚家族，分别命名为DREB1A、DREB1B、DREB1C和DREB2A、DREB2B。后来发现与Stockinger等分离到的CBF家族有对应关系，DREB1A即是CBF3、DREB1B即是CBF1、DREB1C即是CBF2。CBF1的蛋白质序列分析表明这个蛋白的N末端是一个核定位信号序列；AP2DNA结合域位于肽链的中间部分；而酸性的C末端可能是转炉活性中心。CBF作为基因簇位于拟南芥的第IV号染色体上，CBF2和CBF3分别存在于CBF1基因上游的3kb和7kb处。比较CBF1、CBF2、CBF3的核苷酸序列时，发现它们的阅读框中没有内含子的插入。DREB的胁迫诱导DREB1A的表达被低温胁迫强烈、快速诱导（2h后达到峰值），DREB2A的表达被脱水或高盐胁迫诱导（10h后达到峰值），二者都不依赖ABA。产生的DREB转录因子可以激活具有DRE顺式作用元件的一系列目的基因，如rd29A、cor15a、kin1等，已发现受其调控的基因至少有12种之多。DREB转录因子的诱导Gilmour等提出存在一个叫做ICE（inducerofCBFexpression）的上游诱导因子，它在常温下以非活性形式存在，受低温激活后的ICE因子可诱导DREB1基因的转录。Kanaya等发现，当温度发生变化时，CBF1蛋白的高级结构也随之发生变化，蛋白质分子向两端延伸，变化的部分包括AP2DNA结合域。DREB转录因子的其它作用DREB转录因子在抗逆作用中的功能肯定不止于诱导其目的基因，组成型表达的CBF3转基因拟南芥还能引起脯氨酸的积累。在CBF3转基因植株中，脯氨酸合成的关键酶—吡咯羧化合成酶（P5CS）的活性比非转基因植株高4倍。但是，P5CS基因的启动子中并没有DRE顺式作用元件，CBF3因子可能是通过直接结合于P5CS基因的启动子上并克服P5CS的一个抑制子ESKIMO1（ESK1）的抑制而使P5CS得以表达的，也可能是通过诱导其它下游蛋白的表达，有这个下游蛋白来解除ESK1的抑制。研究展望目前，已清楚地知晓DREB在拟南芥中染色体上的定位和序列，在油菜、甜樱桃、烟草、番茄、黑麦、小麦、大麦、水稻和玉米上相继克隆了DREB蛋白。由于DREB因子在植物抗逆反应中起着重要作用，使得人们得到启示：改良或增加一个关键的转录因子的调控能力可能会提高植株多方面的抗性。