MYB作为植物中最大的多功能转录因子(transcription factors,TFs)家族之一,在基因转录水平上广泛地参与调控植物生长发育、激素信号转导及逆境胁迫应答等过程.该类转录因子N端含有典型的MYB结构域,根据MYB结构域中R重复序列的数量分为不同的亚组;而C端结构域差异较大,因此功能上具有多样性.大量研究表明,在受到外界环境信号的激活后,MYB可单独或通过和其他蛋白互作后,与下游靶基因启动子区域的顺式作用元件MYBCORE和AC-box结合,参与调控下游胁迫应答相关基因的表达,从而调节植物对逆境胁迫的耐受性.另外,MYB也通过参与脱落酸(abscisic acid,ABA)、油菜素内酯(brassinolide,BR)、茉莉酸(jasmonic acid,JA)和活性氧(reactive oxygen species,ROS)等信号通路的方式,对非生物胁迫以及生物胁迫做出应答反应.论文对植物MYB家族的结构与分类及其作用方式进行了归纳,重点对植物MYB参与调控响应盐、干旱、极端温度、营养亏缺、重金属以及病原菌等非生物和生物逆境胁迫的作用机制进行了综述,并对未来重点研究方向提出了展望,为今后农作物的抗逆性遗传改良和生物育种提供优异基因资源和理论支持.

广泛锌指复合物(BR-C)在棉铃虫Helicoverpa armigera的生长发育过程中有重要作用.基于转录组数据通过PCR克隆获得棉铃虫BR-C Z1(HaBR-C Z1)基因序列,利用生物信息学分析其氨基酸序列,利用qRT-PCR分析基因的表达规律,以及2-十三烷酮(2-TD)处理后基因的表达情况.结果显示,HaBR-C Z1基因的开放阅读框长1 284 bp,编码427个氨基酸,预测编码蛋白的分子量和等电点分别为47.41 kD和7.72.系统进化树显示,HaBR-C Z1与帝王斑蝶Danaus plexippus plexippus的亲缘关系最近.HaBR-C Z1基因在预蛹期和6龄幼虫肠组织中的相对表达量最高.20 mg·g-1浓度2-TD处理后的相对表达量在 6 h达到峰值,为对照组的24.7倍.本研究明确了HaBR-C Z1基因的表达规律及其对2-TD的响应,为深入了解棉铃虫生长发育机制奠定了基础,并为害虫防治提供依据.

为了解长梗柳(Salix dunnii)带叶插穗在红光条件培养后的内源激素和不定根发育的响应,采用连续组织切片技术观察不定根发生过程,并利用酶联免疫法(ELISA)检测4种内源激素的含量.结果表明:长梗柳不定根起源于皮层,属于诱生根原基.在不定根形成过程中,随着皮层出现膨大圆点,皮部IAA含量显著上升;随着不定根的形成,插穗皮部IAA含量显著下降;插穗皮部ABA含量最高,BR含量较低,GA含量最低;而低浓度BR能诱导侧根的形成,少量GA有利于插穗基部的不定根诱导分化.通过对长梗柳bHLH基因表达量进行分析,进一步了解内源激素BR对长梗柳扦插生根的作用机理.因此,长梗柳带叶插穗的生根是由不同内源激素调控的复杂发育过程.

油菜素内酯(brassinosteroids,BRs)是一种广泛分布于多种植物体内的激素.Brassinosteroid insensitive 1(BRI1)是BR信号通路的主要信号受体,在植物生长发育和胁迫应答中起着至关重要的作用.研究以番茄品种Micro-Tom(MT)和SlBRI1过表达株系(Atrd29A:SlBRI1)为试验材料,探讨低温对光合特性、叶绿素荧光参数以及抗寒基因的影响,旨在揭示Atrd29A启动子驱动SlBRI1基因对低温胁迫的响应规律.结果表明,(1)低温胁迫提高了 MT植株SlBRI1的表达量,而Atrd29A:SlBRI1植株SlBRI1表达量更高.低温胁迫5 d导致所有植株出现萎蔫,而且Atrd29A:SlBRI1植株萎蔫程度更轻,恢复得更好.(2)低温胁迫导致所有番茄幼苗的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(T,)、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、实际光化学效率(ΦPSⅡ)、光能捕获效率(Fv'/Fm')和光化学荧光猝灭系数(qP)都较大幅度地下降;在低温胁迫第5天,SlBRI1过表达株系这些指标均显著性高于MT植株.同时,SlBRI1过表达株系的细胞间CO2浓度(Ci)显著低于MT.(3)同等条件下SlICE1、SlCBF1、SlCBF3和SlDRCI7基因表达水平显著上升,并且通过低温处理后的SlBRI1转基因植株中SlICE1、SlCBF1、SlCBF3和SlDRCI7基因表达水平均显著高于MT植株.表明Atrd29A诱导SlBRI1表达能够提高Sl-BRI1表达水平,缓解低温胁迫对植株光合作用和叶绿素荧光参数的影响,增强番茄植株抗寒能力.

虾脊兰属(Calanthe R.Br.)植物物种多样性丰富,但在全球变暖的环境影响下,极端高温天气频繁出现,加剧了非生物胁迫对该属物种生存和繁殖的危害.本研究以兰科(Orchidaceae Juss.)6种虾脊兰属植物作为研究对象,通过高温半致死生理实验初步确定不同虾脊兰属植物的耐热性,并挑选耐热型银带虾脊兰(Calanthe argenteostriata C.Z.Tang & S.J.Cheng)和热敏感型三棱虾脊兰(C.tricarinata Lindl.)进行转录组测序,以筛选热胁迫相关基因,并分析其表达差异及功能.同时利用实时荧光定量PCR技术检测其基因在不同温度下的表达模式,分析相关基因与耐热性的关系.结果表明:(1)6种虾脊兰属植物的耐热性由弱至强排序:三棱虾脊兰＜钩距虾脊兰＜三褶虾脊兰＜西南虾脊兰＜中华虾脊兰＜银带虾脊兰.(2)在耐热型银带虾脊兰和热敏感型三棱虾脊兰中鉴定到响应热胁迫的基因家族包括HSP、HSF、LEA、XTH、TIL.(3)三棱虾脊兰耐热相关基因表达的上限温度为30℃,超过该温度则对三棱虾脊兰造成伤害;银带虾脊兰9个耐热相关的差异基因在40℃下依然保持较高的表达量,可能因此获得了对高温胁迫较高的耐受性.本研究从分子水平上探究虾脊兰属植物对高温的响应,为筛选耐热性关键基因及培育耐热性较强的园林植物提供重要的线索,对现代园林育种具有重要的指导意义和应用价值.

油菜素甾醇(brassinosteroids,BRs)作为一种重要的植物激素调控植物生长发育的诸多进程以及逆境胁迫响应,而其信号转导途径的研究也一直是植物生物学研究的热点之一. BRs信号的识别起始于BRI1(brassinosteroid insensitive 1)受体对BRs的感知,然后通过一系列下游信号组分进行转导实现对靶基因的表达调控.该文主要从细胞生物学的角度综述了新合成的BRI1通过内质网质量控制系统监控后运输到细胞膜上、BRI1的内吞作用和液泡运输、共受体BAK1(BRI1-associated kinase 1)影响BRI1的胞内运输以及BR信号的终止等内容,并探讨了今后的研究方向及待解决的问题.

植物的生长发育与光信号密切相关,外界光强、光质的变化会改变植物的生长发育状态.在自然或人工生态系统中,植株个体的光环境往往会被其周围植物所影响,导致荫蔽胁迫,其主要表现为光合有效辐射以及红光与远红光比值(R:FR)降低.荫蔽胁迫对植物生长发育的多个时期均有影响,如抑制种子萌发、促进幼苗下胚轴伸长及促进植物花期提前等,这对农业生产不利,会导致作物产量以及品质的降低.植物激素是调控植物生长发育的关键内源因子.大量研究表明,生长素(IAA)、赤霉素(GA)及油菜素甾醇(BR)等植物激素均参与介导植物的荫蔽胁迫响应.当植物处于荫蔽胁迫时,光信号的改变会影响植物激素的合成及信号转导.不同植物激素对荫蔽胁迫的响应各不相同,但其信号通路之间却存在互作关系,从而形成复杂的网络状调控路径.该文总结了几种主要植物激素(生长素、赤霉素、油菜素甾醇及乙烯)响应荫蔽胁迫的机理,重点论述了荫蔽胁迫对植物激素合成及信号通路的影响,以及植物激素调控荫蔽胁迫下植物生长的分子机理,并对未来潜在的研究热点进行了分析.

植物需要同时协调多种不同信号来调节整个生长发育过程.植物激素油菜素内酯(BR)和脱落酸(ABA)是其中发挥重要作用的两类主要内源信号,并且在种子萌发、植物抗逆等过程中存在着密切的交叉互作.随着BR和ABA信号通路中关键元件的不断解析,两者互作调控气孔运动、逆境响应、种子休眠与萌发、植物发育等过程的分子机制研究取得显著进展.本文综述了近年来有关BR和ABA的功能、信号转导通路以及两者互作分子机制的最新进展.

cGMP(cyclic guanosine-3',5'-monophosphate)是一类环化核苷酸,能响应植物非生物胁迫的信号分子.以cGMP的膜透性类似物8-Br-cGMP为供体,研究cGMP对盐胁迫下黑麦草种子萌发及生理指标的影响.通过计算萌发指标、测定种子萌发过程中各项生理指标,探讨cGMP对黑麦草种子萌发时耐盐机制的作用.结果表明:低浓度(50 mmol/L)盐胁迫能促进黑麦草种子的萌发,随着盐浓度(100、150、200、250 mmol/L)的增加黑麦草种子的萌发率逐渐降低甚至抑制其萌发.而加入20 μmol/LcGMP能缓解100 mmol/L NaCl胁迫对黑麦草种子造成的伤害,使黑麦草种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数分别提高了7.4％、133.3％、52.1％、104.2％.此外,研究发现加入20μmol/LcGMP能够促进100 mmol/L NaC1盐胁迫下黑麦草萌发期根的生长,比单独100 mmol/L NaCl盐胁迫处理下的黑麦草植株全长、根长、叶长分别提高了2.5、2.8倍和2.6倍,种子在萌发过程中可溶性糖、可溶性蛋白含量、淀粉酶活性,脯氨酸含量分别提高了47.9％、15.7％、94.3％、117.4％,而淀粉含量、MDA含量、电导率,O2-产生速率分别降低了40.9％、128.7％、88.6％、211.9％.说明20 μmol/LcGMP通过提高可溶性糖,可溶性蛋白含量及脯氨酸含量,同时减少MDA、O2-的产生,以此缓解盐胁迫对黑麦草种子的伤害、同时促进淀粉水解,从而加速种子萌发.

对甘蓝型油菜(Brassica napus L.)与拟南芥(Arabidopsis thaliana L.)中保守的油菜素甾醇(Brassinosteroids,BR)信号相关基因进行对比分析,并以甘蓝型油菜品种‘沪油15’为材料,对BR信号通路相关同源基因进行了组织表达分析.结果显示,BR合成基因与信号组分在花和幼嫩种子中表达量更高;低浓度BR处理可以促进幼苗根的生长,高浓度BR处理则起抑制作用;BR合成抑制剂(Brassinozole,BRZ)处理可抑制黑暗条件下幼苗下胚轴的伸长;BR处理可以降低BR合成基因的表达水平,而BRZ处理则相反,表明甘蓝型油菜中BR信号增加能反馈抑制BR的合成.烟草(Nicotiana tabacum L.)瞬时表达实验结果发现,与拟南芥BZR1基因同源的甘蓝型油菜BnBZL2编码蛋白定位在细胞质和细胞核中,BR处理可增加BnBZL2的核定位.蛋白质免疫印迹检测结果显示,BR处理可增加去磷酸化BnBZL2的比例.本研究进一步模拟了拟南芥bzr1-1D功能获得性突变体对BnBZL2蛋白进行点突变(BnBZL2*),并构建载体转化拟南芥,黑暗条件下转基因植株幼苗对BRZ处理不敏感,提示BnBZL2*可提高转基因植株的BR信号水平.本研究结果表明甘蓝型油菜中存在与拟南芥相似且保守的BR信号通路和调控机制.