乙烯信号转导通路中核内转录因子在盐胁迫条件下表达变化的研究
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转录因子抗盐分子机制1. 引言1.1 研究背景盐胁迫是植物生长过程中常见的环境压力因素之一,由于全球气候变暖和土地盐碱化加剧,盐胁迫对农作物产量和品质的影响日益严重。
在受盐胁迫的环境中,植物会出现离子失衡、细胞膜损伤、氧化应激等不良生理效应,从而影响植物的生长发育和产量。
为了适应这种极端环境,植物演化出了多种抗盐机制,其中转录因子作为调控基因表达的重要因子,在植物抗盐机制中发挥着重要作用。
转录因子可以通过调控多个抗盐相关基因的表达,调节植物对盐胁迫的响应,从而增强植物的耐盐性。
近年来,关于转录因子在植物抗盐机制中的作用机制和调控网络的研究取得了重要进展,为进一步探究植物抗盐机制提供了重要参考。
深入研究转录因子对植物抗盐机制的调控作用具有重要意义。
1.2 研究意义植物生长发育受到盐胁迫的影响,这是农业生产中一个常见的问题。
盐胁迫会导致可溶性蛋白质的失调,细胞内水分平衡紊乱,细胞膜的脂质过氧化等一系列负面影响。
为了应对这种情况,植物需要通过调节基因表达来激活相关抗逆机制。
转录因子作为调控基因表达的重要分子,在植物抗盐机制中扮演着重要角色。
它们通过特定的结合位点与DNA结合,调控下游基因的转录水平,从而影响相关蛋白质的合成和积累。
通过调控盐胁迫响应相关基因的表达,转录因子可以帮助植物适应环境的变化,增强其抗逆能力。
研究转录因子在植物抗盐机制中的作用和调控机制具有重要意义。
深入了解转录因子的功能和调控机制,有助于揭示植物抗盐逆境的分子机制,为改良耐盐植物品种提供理论依据和技术支持。
通过不断深入的研究,可以为解决盐碱地的开发利用、提高农作物产量和质量等问题提供新思路和方法。
【2000字结束】2. 正文2.1 转录因子的定义转录因子是一类能够调控基因转录的蛋白质,它们通过结合到特定的DNA序列上,促进或抑制基因的转录过程。
转录因子在细胞内起着重要的调控作用,能够调节细胞的生长、分化和代谢等生理过程。
在植物中,转录因子也是一种重要的调控分子,参与调节植物的生长发育、应对逆境胁迫等生存过程。
MAPK信号通路调控植物响应非生物胁迫的研究进展作者:刘晨曹小汉殷丹丹杨婧张宁宁任莉萍来源:《安徽农业科学》2022年第18期摘要丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)级联信号通路是真核生物中广泛存在的信号转导途径。
非生物胁迫是植物面临的首要挑战,随着极端气候的频发和环境污染问题的加剧,开展植物MAPK级联信号通路在非生物胁迫下的机理研究迫在眉睫。
对近年模式植物拟南芥,主要农作物水稻、玉米和小麦等,以及重要园艺作物中MAPK信号通路响应干旱、盐胁迫、极端温度及营养匮乏等方面的研究进行了总结归纳,并对其进一步的研究工作进行了展望。
结果表明,MAPK作用于植物响应非生物胁迫信号转导,并在植物抗逆过程中扮演重要角色。
研究MAPK作用机制将对阐明植物抗逆分子网络,培育抗性品种和提高作物产量等方面具有重要意义。
关键词植物;非生物胁迫;MAPK;信号通路中图分类号 Q945.78 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2022)18-0009-08doi:10.3969/j.issn.0517-6611.2022.18.003开放科学(资源服务)标识码(OSID):Research Progress of MAPK Signaling Pathway in Regulating Plants Response to Abiotic Stress LIU Chen1, CAO Xiao-han2, YIN Dan-dan2 et al(1.Nanjing Institute of Agricultural Sciences, Nanjing, Jiangsu 210046; 2. Biology and Food Engineering School, Fuyang Normal University, Fuyang, Anhui 236037)Abstract Mitogen-activated protein kinase (MAPK) cascade signaling pathway is a widespread signal transduction pathway in eukaryotes. Abiotic stress is the primary challenge of plants. With the frequent occurrence of extreme climate and the aggravation of environmental pollution, it is extremely urgent to study the mechanism of MAPK cascade signaling pathway in plants under abiotic stress. In this paper, the response of MAPK signaling pathway to drought, salt stress, extreme temperature and nutrient deficiency in model plant arabidopsis, major crops (rice, maize and wheat) and important horticultural crops in recent years were summarized. The future researches of MAPK signaling pathway were prospected. The results show that MAPK signal transduction plays an important role in plant response and resistance to abiotic stress. The studies of the mechanism of MAPK will be of great significance to elucidate the molecular network of plant stress resistance, cultivate resistant varieties and improve crop yield.Key words Plants;Abiotic stress;MAPK;Signaling pathway相對于动物而言,植物在整个生命过程中通常都是无法移动的[1]。
植物乙烯信号转导通路及其相关基因的研究进展史庆玲;李忠峰;董永彬;李玉玲【摘要】乙烯是植物的重要内源激素之一,乙烯信号转导途径在调控植物生长发育及生物与非生物胁迫中起重要作用.对近年来植物乙烯合成关键酶ACC合酶及植物乙烯信号转导通路中的关键基因,如乙烯受体基因、负调控因子CTR1和转录因子EIN2、EIN3/EIL1和ERFs的功能进行了综述,以期为后续研究提供参考.【期刊名称】《生物技术进展》【年(卷),期】2019(009)005【总页数】6页(P449-454)【关键词】植物;乙烯;乙烯信号转导通路【作者】史庆玲;李忠峰;董永彬;李玉玲【作者单位】河南省种子站,郑州450016;河南农业大学农学院,郑州450046;河南农业大学农学院,郑州450046;河南农业大学农学院,郑州450046【正文语种】中文乙烯是一种具有生物活性的简单气态激素,植物可以通过乙烯的生物合成和信号转导途径,调节其体内的生理过程,协调乙烯信号途径与其他信号途径互作,完成各种生理活动和应答反应,如果实成熟、器官衰老、植物开花、种子休眠、种子萌发、根毛发育以及对生物和非生物胁迫反应等生理过程[1]。
目前对乙烯信号转导的研究主要集中在双子叶模式植物拟南芥中,单子叶模式植物水稻特殊的半水生生活环境与其他单子叶植物小麦、玉米等,对乙烯的反应不同,这暗示着不同单子叶植物可能存在着不同的乙烯信号转导新机制,梳理这些研究成果,对深入理解植物生长发育过程及生物和非生物胁迫中乙烯的调控机理,及对乙烯信号转导机制的解析具有重要的意义。
1 乙烯的生物合成及信号转导途径在模式植物拟南芥中,乙烯的生物合成及信号转导途径已基本研究清楚,如图1所示,首先在铜离子作用下乙烯分子与位于内质网膜上的乙烯受体(ETR1、ERS1、ETR2、ERS2和EIN4)结合,导致负调控组分受体CTR1(constitutive triple response1)复合体失活;失活后的受体CTR1复合体不再磷酸化下游信号组分EIN2 (ethylene-insensitive2),而EIN2 因不被降解而激活;然后EIN2 蛋白羧基端(EIN2 CEND)被切割而游离并进入细胞核;EIN2 CEND可能通过抑制EBF1/2 (EIN3-Binding F-Box 1/2)蛋白介导的转录因子EIN3 (Ethylene-insensitive3)/EIL1 (Ethylene-insensitive-like1)的泛素化降解过程而促进EIN3/EIL1在细胞核内积累,进而EIN3/EIL1转录激活ERF1 (Ethylene-responsive factor1)等下游靶基因表达从而产生乙烯反应[2]。
谈乙烯信号转导及其在植物逆境响应中的作用论文谈乙烯信号转导及其在植物逆境响应中的作用论文乙烯是一种结构简单的小分子化合物,作为一种重要的气态植物激素,参与调节植物生长发育的多个过程;此外,乙烯也在植物响应生物和非生物胁迫过程中起重要的调控作用。
典型的乙烯反应是黑暗条件下幼苗生长呈特别的“三重反应”,在拟南芥中表现为下胚轴变粗变短,主根生长受到抑制,并且顶端弯钩加剧。
依据“三重反应”表型,在模式植物拟南芥中鉴定了一系列乙烯反应的突变体。
通过对突变体进行分子遗传学研究,在拟南芥中建立了从内质网膜上对乙烯信号感知到细胞核内转录调控的一条线性乙烯信号转导模型。
拟南芥乙烯受体家族由5 个成员构成,ETR1、ERS1、ETR2、ERS2 和EIN4,正常情况下,乙烯受体处于激活状态,与一个Raf 类的Ser/Thr 蛋白激酶CTR1 结合并定位在内质网膜上,当乙烯结合到受体上时会改变其构象,使其进入无活性或关闭状态,处于关闭状态的受体无法与CTR1 结合;失活后的受体-CTR1复合体不再磷酸化下游组分EIN2,此时EIN2 因不被降解而激活,使得乙烯信号得以向下游传递。
EIN2 定位于细胞的内质网膜,EIN2 的C端可以发生剪切并进入细胞核激活乙烯的下游信号分子。
位于EIN2 下游的是EIN3/EILs 转录因子,激活的乙烯信号会阻断F-box 蛋白成员EBF1 和EBF2 介导的EIN3 降解;EIN3/EIL1 作为乙烯信号传递中的初级转录因子激活ERFs、EBF2、PORA 和PORB 等下游基因表达,完成乙烯应答反应。
本文主要以模式植物拟南芥为例,对乙烯受体、乙烯信号转导途径的关键组分及其分子调控的最新研究进展进行综述;同时对乙烯信号转导在植物响应逆境胁迫反应中的作用进行探讨。
1 乙烯受体及其调控因子乙烯信号的感知开始于乙烯分子与其受体的相互识别和结合,乙烯与其受体的高度亲和需要铜离子(Cu+)作为辅助因子。
微管结合蛋白WDL5参与乙烯调控拟南芥响应盐胁迫的分子机理盐胁迫是农作物生长和发育过程中的一种常见环境压力,对作物产量和品质具有负面影响。
拟南芥(Arabidopsis thaliana)作为模式植物,被广泛用于研究植物对盐胁迫的响应机制。
最近的研究发现,微管结合蛋白WDL5在拟南芥对盐胁迫的响应中发挥着重要作用。
研究表明,WDL5基因在盐胁迫条件下的表达水平显著上调。
进一步的功能研究发现,WDL5过表达株系在盐胁迫下表现出较低的叶片离子渗透性和较高的生长势。
相反,WDL5缺失突变体在盐胁迫下表现出较高的叶片离子渗透性和较低的生长势。
这些结果表明WDL5在拟南芥对盐胁迫的响应中起着正调控作用。
进一步的研究揭示了WDL5与乙烯信号途径的关系。
乙烯是一种重要的植物激素,已知参与调控植物对盐胁迫的响应。
实验证明,WDL5在盐胁迫下促进了乙烯合成相关基因的表达,并增加了乙烯的积累。
此外,WDL5还通过与乙烯信号传导相关基因的调控,增强了拟南芥对盐胁迫的耐受性。
进一步的分子机理研究揭示了WDL5与微管的关系。
微管是细胞骨架的重要组成部分,参与调控细胞形态和运输过程。
研究发现,WDL5通过结合微管,调控了细胞骨架的动态重组。
这种动态重组进一步影响了盐胁迫下的细胞形态和运输过程。
此外,WDL5还通过与微管相关蛋白的相互作用,调控了乙烯信号途径的激活。
综上所述,微管结合蛋白WDL5参与了拟南芥对盐胁迫的响应。
WDL5通过促进乙烯的合成和积累,增强了拟南芥对盐胁迫的耐受性。
此外,WDL5还通过调控微管的动态重组和与微管相关蛋白的相互作用,进一步调控了乙烯信号途径的激活。
这些研究结果为深入理解植物对盐胁迫的响应机制提供了新的线索,并为进一步提高作物抗盐性提供了潜在的目标基因。
盐胁迫条件下花生应答转录因子鉴定与分析秦圣豪;韩燕;崔凤;刘译阳;万书波;李国卫【摘要】Transcription factors are a class of protein molecules that have special structures and regulate gene expression.Peanut variety Luhua 14 was used as the material to analyze the molecular mechanism of transcription factors responding to salt stress in peanut through RNA -seq.The results showed that after 4 days of treatment with 250 mmol/L NaCl,76 differentially expressed transcription factors were detected in pea-nut,belonging to 13 transcription factor families.After salt treatment,35 transcription factors were up-regu-lated and 29 were down-regulated in roots;40 were up-regulated and 17 were down-regulated in shoots. After recovery,35 transcription factors did not return to the pre-salt level,in contrast,the expression levels increased.This study lays a theoretical foundation for the further study of the role of peanut transcription factor family in salt stress and the improvement of salt tolerance of peanut.%转录因子是一类具有特殊结构、调控基因表达的蛋白质分子.为了解析转录因子在花生适应盐胁迫环境中的分子机制,本研究以鲁花14号为材料,通过RNA-seq分析花生转录因子在盐胁迫以及恢复后的表达差异.结果表明,在250 mmol/L NaCl处理4 d后,花生中共检测到76个差异表达的转录因子,分别属于13个转录因子家族.其中,根中35 个转录因子上调表达,29个下调表达;地上部40个上调表达,17个下调表达.盐胁迫解除后,有35 个转录因子不但没有恢复到盐处理前的水平,反而表达量进一步增加.本试验为进一步研究花生转录因子家族在盐胁迫中的作用和提高花生的耐盐性奠定理论基础.【期刊名称】《山东农业科学》【年(卷),期】2018(050)006【总页数】5页(P41-45)【关键词】花生;转录因子;盐胁迫;恢复;RNA-seq【作者】秦圣豪;韩燕;崔凤;刘译阳;万书波;李国卫【作者单位】山东师范大学生命科学学院,山东济南 250014;山东省农业科学院生物技术研究中心/山东省作物遗传改良与生态生理重点实验室,山东济南 250100;山东省农业科学院生物技术研究中心/山东省作物遗传改良与生态生理重点实验室,山东济南 250100;山东省农业科学院生物技术研究中心/山东省作物遗传改良与生态生理重点实验室,山东济南 250100;山东省农业科学院生物技术研究中心/山东省作物遗传改良与生态生理重点实验室,山东济南 250100;山东省农业科学院生物技术研究中心/山东省作物遗传改良与生态生理重点实验室,山东济南 250100;山东省农业科学院生物技术研究中心/山东省作物遗传改良与生态生理重点实验室,山东济南 250100【正文语种】中文【中图分类】S565.2;Q7盐胁迫是自然界中主要的非生物胁迫之一,是直接影响农作物生产稳定的主要限制因素[1]。
乙烯信号转导研究概述作者:石祥鹏吴祥瑶来源:《锋绘》2018年第04期摘要:本文综述了乙烯信号转导途径中的关键组分,其中包括负调控组分CTR1、核心转录因子EIN3/EIL1,以及乙烯与其他因素的相互作用,并对今后有待解决的问题和研究方向进行了展望。
关键词:乙烯;信号转导;负调控;核心转录因子乙烯在植物的生长发育中有重要的作用。
因此,本文对乙烯信號转导途径中的关键组分进行了概述,并对今后有待解决的问题和研究方向进行了展望。
1 乙烯信号转导途径中的关键组分1.1 负调控组分CTR1CTR1蛋白具有丝/苏蛋白激酶活性,缺失CTR1N端并没有提高激酶活性,表明在体外其N端并不具备自主抑制激酶活性的功能,激酶活性丧失的ctr1突变体具有组成型的乙烯反应表型,表明激酶活性为CTR1功能所必需。
遗传上位分析表明CTR1位于ETR1的下游,CTR1因与受体ETR1等相互作用而定位于内质网。
当乙烯存在时,乙烯与受体感受器结合,导致受体-CTR1复合体失活,CTR1对下游信号组分的抑制被解除,从而引发乙烯反应;当没有乙烯或乙烯含量很低时,受体-CTR1复合体处于激活状态,抑制了下游组分的功能,从而不发生乙烯反应。
1.2 核心转录因子EIN3/EIL1乙烯信号转导的下游事件是在细胞核内发生的基因转录调控,由植物所特有的核蛋白EIN3/EIL1所介导。
研究表明EIN3在乙烯信号途径中处于EIN2的下游,ein3功能缺失突变体表现乙烯部分不敏感,说明EIN3是一个乙烯反应的正调节因子。
EIN3属于EIL转录因子家族,拟南芥中有5个EIN3类似蛋白EILs(EIN3-like proteins),分别为EIL1,EIL2,EIL3,EIL4和EIL5,其中EIL1与EIN3的相似度最高。
EIN3/EIL1可以激活很多靶基因,涉及到诸如乙烯反应、光形态建成、根的发育等生物学过程,2 乙烯与其他因素的相互作用研究表明,乙烯不仅与其他激素存在着相互拮抗或协同的效应,还与病原物、光、糖、盐胁迫等生物因素或非生物因素存在着相互拮抗或协同的效应。
植物受盐胁迫的响应机制及其遗传调控研究高盐胁迫是现代农业中生产力和研究的主要挑战之一。
植物在其生长过程中受盐胁迫的影响非常大,这不仅会影响植物的生长和发育,也会导致严重的减产和死亡情况。
因此,研究植物对盐胁迫的响应机制及其遗传调控是现代农业研究的一个重要领域。
一、盐胁迫的效应盐胁迫是指在土壤中存在高浓度的盐分,浸泡植物根系,以至于根系无法吸收到足够的水分和营养物质,对植物的生长和发育造成影响。
盐胁迫之后,植物的叶子变黄,干燥和凋亡,进而导致植物的生长受到抑制。
二、植物对盐胁迫的响应机制1. 渗透调节物质由于盐分使得细胞外液体浓度升高,使得植物细胞的水分浓度降低,因此植物在盐胁迫下会通过合成某些渗透调节物质来调节细胞的渗透压,以保持细胞水分平衡。
例如,葡萄糖和脯氨酸等渗透调节物质可以有效地减少植物对盐的反应。
2. 避免盐离子和水分的吸收植物根系在盐胁迫下,会避免过量的盐离子和水分的吸收,以提高对盐的耐受力。
植物的根系分泌一些有机物质,如根泌素和萜类物质,以从土壤中释放有益的微生物,从而提高对盐的抵抗力。
此外,植物还可以调节离子吸收和运输来克服盐胁迫的影响,如通过调节Na+/K+和Ca^2+/Na+、K+等离子的流动来减少对盐的反应。
3. 激活信号分子在盐胁迫下,植物会通过一系列信号转导机制来激活信号分子,如蛋白激酶和转录因子。
随着细胞中的钙离子浓度变化,有些钙依赖性蛋白激酶被激活,并进入到细胞核中,激活某些转录因子的基因表达,进而从中调节植物对盐离子的响应。
三、植物受盐胁迫的遗传调控研究目前,在植物遗传学和分子生物学领域,对植物受盐胁迫响应的遗传调控机制的研究正在迅速发展。
通过鉴定和解析与植物盐胁迫相关的基因和分子机制,可以揭示植物对盐胁迫的响应机制,为培育高盐胁迫耐受性植物提供基础。
1. mRNA和蛋白质的表达调控研究发现,在不同的植物生理阶段和组织中,通过转录组和蛋白质组等技术手段检测,发现许多mRNA和蛋白质的表达变化,包括某些特定的应激蛋白和家族转录因子基因。
《盐胁迫下水稻苗期生理响应及应答机制》一、引言随着全球气候的变化,土壤盐渍化问题日益严重,对农业生产产生了巨大的影响。
水稻作为我国最重要的粮食作物之一,其生长过程中常常受到盐胁迫的威胁。
因此,研究盐胁迫下水稻苗期的生理响应及应答机制,对于提高水稻抗盐性、保障粮食安全具有重要意义。
二、盐胁迫对水稻苗期的影响盐胁迫是指土壤中盐分过高,对植物生长产生不利影响。
在盐胁迫下,水稻苗期表现出以下生理响应:1. 生长抑制:盐胁迫会导致水稻幼苗生长速度减缓,株高、根长及生物量均显著降低。
2. 水分代谢紊乱:盐胁迫会引起水稻细胞水分失衡,导致气孔关闭,光合作用受阻。
3. 离子平衡失调:盐胁迫下,土壤中钠离子和氯离子浓度升高,破坏了细胞内离子平衡。
4. 营养元素吸收受阻:盐胁迫影响水稻对氮、磷、钾等营养元素的吸收,进而影响其正常生长。
三、水稻苗期对盐胁迫的应答机制为了应对盐胁迫,水稻苗期形成了一系列的应答机制,包括:1. 渗透调节:水稻通过积累可溶性物质,如脯氨酸、甜菜碱等,来调节细胞内渗透压,维持水分平衡。
2. 离子平衡调节:水稻通过调整根系对离子的选择性吸收和向地上部的转运,维持细胞内离子平衡。
3. 抗氧化系统:水稻通过增强抗氧化酶(如超氧化物歧化酶、过氧化氢酶等)的活性,清除活性氧,减轻氧化应激对细胞的损伤。
4. 信号传导与基因表达:盐胁迫会引发一系列的信号传导过程,激活相关基因的表达,从而产生抗逆蛋白,提高水稻的抗盐性。
四、提高水稻抗盐性的途径为了提高水稻的抗盐性,可以从以下几个方面入手:1. 选育耐盐品种:通过遗传育种手段,选育出耐盐性强的水稻品种。
2. 改善栽培措施:合理施肥、灌溉和排水,提高土壤肥力,增强水稻的抗逆能力。
3. 生物技术手段:利用基因工程技术,将耐盐基因导入水稻中,提高其抗盐性。
4. 农业生态工程:通过农田水利建设、土壤改良等措施,改善农田生态环境,降低土壤盐渍化程度。
五、结论盐胁迫对水稻苗期生长产生了显著的影响,但水稻通过一系列生理应答机制来应对盐胁迫。
烟草盐胁迫与耐盐相关基因的研究进展金伊楠;许自成;张环纬;王发展;陈思昂;熊亚南;魏烁果【摘要】盐胁迫是非生物胁迫中的重点研究领域,在盐胁迫下,植物体内通过激发抗盐基因的表达来增强植物的耐盐能力.本文介绍了烟草耐盐胁迫的作用机制,从离子转运、渗透调节、抗氧化性、信号传导与表达调控、保护细胞免受胁迫伤害等5个方面系统地综述了烟草耐盐相关基因的研究进展,并对未来烟草盐胁迫的研究方向进行了展望.【期刊名称】《中国烟草学报》【年(卷),期】2018(024)006【总页数】7页(P112-118)【关键词】烟草;盐胁迫;基因;研究进展【作者】金伊楠;许自成;张环纬;王发展;陈思昂;熊亚南;魏烁果【作者单位】河南农业大学烟草学院,河南郑州农业路63号 450002;河南农业大学烟草学院,河南郑州农业路63号 450002;河南农业大学烟草学院,河南郑州农业路63号 450002;河南农业大学烟草学院,河南郑州农业路63号 450002;河南农业大学烟草学院,河南郑州农业路63号 450002;河南农业大学烟草学院,河南郑州农业路63号 450002;河南农业大学烟草学院,河南郑州农业路63号 450002【正文语种】中文盐胁迫是全球农业生产力的主要制约因素,土壤盐碱化严重影响包括烟草在内的作物品质[1]。
盐碱土壤在我国分布十分广泛,据不完全统计,现阶段我国盐碱地总面积约36000000hm2,占全国可利用土地面积的4.88%。
耕地中盐碱化面积达到920.90000hm2,占全国耕地面积 6.62%[2]。
盐碱土的物理和化学性质较差,表现为孔隙度小、易板结、透性差,土壤养分利用率下降。
烟草作为重要的模式植物和经济作物,被越来越多地用于耐盐胁迫的研究。
本文对烟草耐盐胁迫的作用机制及耐盐相关基因表达的研究进展进行了综述,以期为烟草的耐盐胁迫研究及种植布局调整提供参考依据。
1 烟草耐盐胁迫的作用机制盐胁迫是指植株在高盐度土壤中因高渗透势的影响而不能正常生长[3]。