园艺植物热激转录因子研究进展
发布时间：2021-10-06 21:49
当植物遭受环境胁迫时,热激转录因子（Heat stress transcription factors,Hsfs）作为重要的调节因子,广泛参与多种生物和非生物胁迫响应,在植物耐高温胁迫和其他生命活动发挥重要作用。相比于动物,植物中的Hsfs家族成员数量众多、功能多样、调控机制更加复杂。目前植物Hsfs的研究主要集中于模式植物和部分大田作物,且研究对象多数为A族成员,有关园艺植物中热激转录因子的研究起步较晚。笔者详细介绍了植物热激转录因子的家族成员和蛋白结构,重点阐述了模式植物和园艺植物中Hsfs在应答温度（高温、低温）,干旱以及高盐等胁迫中的研究进展,并探讨和展望了植物热激转录因子未来可能的研究热点,以期为进一步阐明园艺植物热激转录因子的功能和分子机制提供依据和参考。
【文章来源】：果树学报. 2020,37(03)北大核心CSCD
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
热激转录因子蛋白结构域[6]
A类热激转录因子是热胁迫中的主要调节因子，可作为高温诱导基因表达的主要调控者，其功能研究最多。高温胁迫下，HsfA1能够调控多种类型的基因表达（图2），如热激蛋白类的HSP70、HSP101、HsfA2/HsfA3/HsfB1等[53]。拟南芥有4个AtHsfA1基因（AtHsfA1a/b/c/d），其中AtHsfA1a和AtHsfA1b在热响应早期阶段能调控相关基因的表达，可减轻高温对植物造成的损害，另外当4个基因被同时敲除时，突变体植株对高温表现出敏感性[36]。番茄中共有26个热激转录因子基因，目前有关番茄热激转录因子的功能研究主要聚焦在SlHsfA1a、SlHsfA2与SlHsfB1上，其中SlHsfA1a是热激响应的主要调节因子，且不能被其他SlHsfs代替[41]。番茄中过量表达SlHsfA1a可以增加转基因株系体内SlHsfA2、SlHsfB1、SlHsp17CI和SlHsp104的表达，从而提高植株的耐热性；当SlHsfA1受到抑制时，植株呈现出热敏感的状态[41]。HsfA2在结构域功能上均与HsfA1较为相似，是植物细胞热激信号转导的关键组分，属于热激信号转导中HsfA1下游的响应因子。研究表明，HsfA2与HsfA1蛋白互作，形成异源寡聚超级激活因子复合体，这种特异的结合使得HsfA2在细胞核中积累后能够协同激活热胁迫响应基因[54]。研究发现，当番茄受到热胁迫时，细胞内会积累大量的SlHsfsA2，表明SlHsfA2参与了热胁迫响应[55]。玉米ZmHsfA2在拟南芥中过量表达，可以提高拟南芥的基础耐热性和持续耐热性[43-44]。拟南芥37℃热激处理后置于室温恢复后，athsfa2突变体呈现出较为敏感的表型，说明AtHsfA2可以增强拟南芥的耐热性[37]。此外，水稻（Oryza sativa)OsHsfA2e和百合（Lilium brownii)LbHsfA2在拟南芥中过量表达后同样可以增强耐热性[45,49]。
Hsfs在植物抵御低温胁迫中同样发挥着重要作用。拟南芥中多数AtHsfs成员受低温诱导显著表达[62]。水稻中OsHsfA3、OsHsfA4d、OsHsfA7和OsHsfA9等A族成员和OsHsfC1、OsHsfC2b等C族成员是感受低温环境的主要组分，在冷胁迫中起重要的作用[47]。小麦TaHsf3转化拟南芥在4℃处理条件下，转基因株系存活率高于野生型，相对电导率低于野生型植株，表明TaHsf3参与低温胁迫反应正调控[50]。此外，园艺作物草莓，在4℃处理条件下，FvHsfA3a和FvHsfA4a在处理前期和中期表达量增加，后期逐渐减弱，而FvHsfA9a在处理24 h和48 h表达量最高[24]。胡萝卜经4℃处理，DcHsf01和DcHsf02在‘Kurodagosun’和‘Junchuanhong’两个品系中表达量降低，而DcHsf16表达量却增强[20]。用4℃处理大白菜，‘Lubaisanhao’中BraHsf001表达减弱，而BraHsf039表达量增强，另外在‘Qingdao87-114’中，BraHsf043表达量逐渐增加[23]。经4℃处理的野生葡萄叶片，VpHsfC1a呈上调表达，而VpHsfB3a却下调表达，VaHsfA2a和VaHsfA6a在冷处理8h时表达量最高[17]。这些结果均表明Hsfs基因广泛参与不同的非生物胁迫，其调控模式具有多样性，参与的调控网络如图3所示。4 结论及展望
【参考文献】：
期刊论文
[1]热激转录因子调控植物逆境响应研究进展[J]. 田尉婧,殷学仁,李鲜,陈昆松. 园艺学报. 2017(01)
[2]黄瓜全基因组热激转录因子（HSFs）的鉴定与表达分析[J]. 陈先知,王燕,史建磊,朱隆静,王克磊,徐坚. 遗传. 2014(04)
硕士论文
[1]菠菜HsfA1和HsfBs基因的功能研究[D]. 董雪芳.上海师范大学 2019
[2]茄子HSFs和HSPs基因鉴定及其在高温下的表达模式分析[D]. 庞强强.华南农业大学 2016
[3]拟南芥热激因子HSFA1d响应甲醛胁迫的作用研究[D]. 张道君.昆明理工大学 2011
本文编号：3420805
【文章来源】：果树学报. 2020,37(03)北大核心CSCD
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
热激转录因子蛋白结构域[6]
A类热激转录因子是热胁迫中的主要调节因子，可作为高温诱导基因表达的主要调控者，其功能研究最多。高温胁迫下，HsfA1能够调控多种类型的基因表达（图2），如热激蛋白类的HSP70、HSP101、HsfA2/HsfA3/HsfB1等[53]。拟南芥有4个AtHsfA1基因（AtHsfA1a/b/c/d），其中AtHsfA1a和AtHsfA1b在热响应早期阶段能调控相关基因的表达，可减轻高温对植物造成的损害，另外当4个基因被同时敲除时，突变体植株对高温表现出敏感性[36]。番茄中共有26个热激转录因子基因，目前有关番茄热激转录因子的功能研究主要聚焦在SlHsfA1a、SlHsfA2与SlHsfB1上，其中SlHsfA1a是热激响应的主要调节因子，且不能被其他SlHsfs代替[41]。番茄中过量表达SlHsfA1a可以增加转基因株系体内SlHsfA2、SlHsfB1、SlHsp17CI和SlHsp104的表达，从而提高植株的耐热性；当SlHsfA1受到抑制时，植株呈现出热敏感的状态[41]。HsfA2在结构域功能上均与HsfA1较为相似，是植物细胞热激信号转导的关键组分，属于热激信号转导中HsfA1下游的响应因子。研究表明，HsfA2与HsfA1蛋白互作，形成异源寡聚超级激活因子复合体，这种特异的结合使得HsfA2在细胞核中积累后能够协同激活热胁迫响应基因[54]。研究发现，当番茄受到热胁迫时，细胞内会积累大量的SlHsfsA2，表明SlHsfA2参与了热胁迫响应[55]。玉米ZmHsfA2在拟南芥中过量表达，可以提高拟南芥的基础耐热性和持续耐热性[43-44]。拟南芥37℃热激处理后置于室温恢复后，athsfa2突变体呈现出较为敏感的表型，说明AtHsfA2可以增强拟南芥的耐热性[37]。此外，水稻（Oryza sativa)OsHsfA2e和百合（Lilium brownii)LbHsfA2在拟南芥中过量表达后同样可以增强耐热性[45,49]。
Hsfs在植物抵御低温胁迫中同样发挥着重要作用。拟南芥中多数AtHsfs成员受低温诱导显著表达[62]。水稻中OsHsfA3、OsHsfA4d、OsHsfA7和OsHsfA9等A族成员和OsHsfC1、OsHsfC2b等C族成员是感受低温环境的主要组分，在冷胁迫中起重要的作用[47]。小麦TaHsf3转化拟南芥在4℃处理条件下，转基因株系存活率高于野生型，相对电导率低于野生型植株，表明TaHsf3参与低温胁迫反应正调控[50]。此外，园艺作物草莓，在4℃处理条件下，FvHsfA3a和FvHsfA4a在处理前期和中期表达量增加，后期逐渐减弱，而FvHsfA9a在处理24 h和48 h表达量最高[24]。胡萝卜经4℃处理，DcHsf01和DcHsf02在‘Kurodagosun’和‘Junchuanhong’两个品系中表达量降低，而DcHsf16表达量却增强[20]。用4℃处理大白菜，‘Lubaisanhao’中BraHsf001表达减弱，而BraHsf039表达量增强，另外在‘Qingdao87-114’中，BraHsf043表达量逐渐增加[23]。经4℃处理的野生葡萄叶片，VpHsfC1a呈上调表达，而VpHsfB3a却下调表达，VaHsfA2a和VaHsfA6a在冷处理8h时表达量最高[17]。这些结果均表明Hsfs基因广泛参与不同的非生物胁迫，其调控模式具有多样性，参与的调控网络如图3所示。4 结论及展望
【参考文献】：
期刊论文
[1]热激转录因子调控植物逆境响应研究进展[J]. 田尉婧,殷学仁,李鲜,陈昆松. 园艺学报. 2017(01)
[2]黄瓜全基因组热激转录因子（HSFs）的鉴定与表达分析[J]. 陈先知,王燕,史建磊,朱隆静,王克磊,徐坚. 遗传. 2014(04)
硕士论文
[1]菠菜HsfA1和HsfBs基因的功能研究[D]. 董雪芳.上海师范大学 2019
[2]茄子HSFs和HSPs基因鉴定及其在高温下的表达模式分析[D]. 庞强强.华南农业大学 2016
[3]拟南芥热激因子HSFA1d响应甲醛胁迫的作用研究[D]. 张道君.昆明理工大学 2011
本文编号：3420805
本文链接：https://www.wllwen.com/nykjlw/yylw/3420805.html
