植物逆境相关启动子及功能
植物逆境相关启动子及功能
植物逆境相关启动子及功能朱丽萍;于壮;邹翠霞;李秋莉【摘要】启动子是调控基因表达的重要顺式元件,在植物基因表达调控过程中起着重要作用.目前植物抗逆基因工程中,人们大多使用组成型表达启动子驱动目的基因的表达.组成型表达启动子虽然能提高转基因植株的抗逆性,但是其持续过量地表达转化的外源基因会阻碍植物的生长且减少其产量.因此.只在胁迫条件下才会驱动外源基因表达的诱导型启动子的研究显得尤其重要,已成为目前研究的热点.文章综述了受非生物逆境和生物逆境胁迫诱导的植物基因启动子的种类和功能,并展望了植物逆境诱导启动子的研究方向和前景.【期刊名称】《遗传》【年(卷),期】2010(032)003【总页数】6页(P229-234)【关键词】逆境;诱导型启动子;功能分析【作者】朱丽萍;于壮;邹翠霞;李秋莉【作者单位】辽宁师范大学生命科学学院,大连,116029;辽宁师范大学生命科学学院,大连,116029;辽宁师范大学生命科学学院,大连,116029;辽宁师范大学生命科学学院,大连,116029【正文语种】中文植物逆境是指对植物施加有害影响的环境因子,对植物产生重要影响的逆境主要有缺水、低温、盐碱、高温等非生物逆境, 以及病原等生物逆境。
无论非生物逆境还是生物逆境都会造成各种农作物产量和质量的下降, 因此, 培育和推广抗逆品种是保证作物稳产高产的有效途径。
利用植物自身的抗逆基因, 通过常规育种和分子标记辅助育种方法可以培育抗逆新品种, 然而, 抗性基因在种属间的利用具有一定的局限性。
转基因方法可以克服上述局限,为作物抗逆育种开辟一条新途径。
植物基因调控主要是在转录水平上进行的, 受多种顺式作用元件和反式作用因子的相互协调。
植物基因启动子是重要的顺式作用元件, 它是位于结构基因5′端上游区域调控基因转录的一段 DNA序列, 能活化 RNA聚合酶, 使之与模板 DNA准确地结合, 确保转录精确而有效地起始, 是转录调控的中心。
植物对逆境的信号转导与应答
植物对逆境的信号转导与应答作为生物界中的一员，植物也面临着各种不利的环境因素，称为逆境。
逆境可以是干旱、高温、低温、盐碱胁迫等，这些逆境对植物的生长和发育造成了极大的影响。
为了应对逆境，植物具备了一套复杂的信号转导网络和应答机制。
本文将探讨植物对逆境的信号转导和应答过程。
一、逆境信号的感知与传导植物对逆境信号的感知主要通过细胞膜上的特殊蛋白质来实现。
例如，当植物受到干旱胁迫时，根部的感知器可以感知土壤中水分的减少，进而触发一系列的信号传导过程。
类似地，高温、低温和盐碱等逆境都有相应的感知机制。
逆境信号的传导过程涉及多个信号分子和信号通路，其中最为重要的是植物激素。
植物激素是一类由植物自身产生的化学物质，可以调控植物的生长、发育和应答逆境的能力。
二、逆境信号的应答机制逆境信号传导到植物细胞后，会引发一系列的应答机制。
这些机制旨在帮助植物适应逆境环境，提高其生存能力。
1. 启动逆境反应基因逆境信号传导可以激活一些逆境反应基因，这些基因编码着具有特殊功能的蛋白质。
通过表达这些基因，植物可以产生逆境适应的蛋白质，如抗旱蛋白、抗寒蛋白等。
这些蛋白质可以保护植物组织免受逆境的伤害。
2. 调节离子平衡和渗透调节逆境环境中的高盐、低温等条件会干扰植物细胞的离子平衡和渗透调节。
植物通过调节离子通道和渗透物质的积累，维持细胞的稳态。
例如，一些植物可以通过调节离子通道的表达量和活性，以及调节渗透物质的积累和分布，来适应高盐环境。
3. 调控抗氧化系统逆境环境中，植物细胞会产生大量的活性氧自由基，这对细胞的结构和功能造成严重损害。
植物通过调节抗氧化酶的活性和表达，清除过多的活性氧自由基，从而提高细胞的抗逆境能力。
三、逆境信号转导网络的调控与适应植物对逆境信号的信号转导网络是非常复杂的，其中包括了多个信号分子、激酶级联反应和转录因子的调控等。
这些调控因子共同作用，形成了植物对逆境环境的适应能力。
逆境信号转导网络具有高度的调控性。
植物逆境响应重要基因及其功能分析
植物逆境响应重要基因及其功能分析随着气候变化和人类活动的不断加剧，许多地区的逆境环境问题日益严重。
逆境环境与植物生长发育密切相关，如干旱、高温、盐碱等环境对植物的影响日益凸显。
因此，研究植物逆境响应的机制和重要基因已成为研究热点。
一、植物逆境响应的机制植物逆境响应包括信号传递、基因表达、代谢途径等多个方面。
在逆境条件下，植物会产生一系列信号分子，如钙、蛋白激酶、显示素等，这些信号分子能够在细胞内传递，最终激活一系列的转录因子和信号通路，启动逆境响应反应。
这些响应反应能够调节植物的生理代谢，使其适应逆境的环境。
二、植物逆境响应的基因及其功能分析1. DREB基因DREB基因家族是植物逆境响应基因中最研究深入的一类，其中含有由30个至40个氨基酸构成的AP2/ERF序列区域，可识别逆境的DRE/CRT等顺式作用元件。
该基因家族在植物逆境响应中发挥着重要作用。
近年来，研究表明，DREB基因家族中的DREB1A、DREB2A等成员能够调节植物对干旱、高温、盐碱等逆境条件的响应。
这些基因能够介导ABA和乙烯信号途径，激活抗逆性相关基因的表达，从而使植物适应逆境环境。
2. 保护酶基因保护酶基因编码的保护酶能够在植物面临逆境条件时发挥重要的保护作用。
近年来，研究表明，抗氧化酶和线粒体保护酶在植物逆境响应中具有重要作用。
抗氧化酶能够清除氧自由基，预防逆境条件下的氧化伤害。
线粒体保护酶则能够维持细胞线粒体的功能，同时也能够减轻逆境条件下细胞的氧化压力。
3. 突变体筛选及其功能分析突变体筛选是研究植物逆境响应基因的一个重要方法。
利用化学诱变、基因编辑等方式产生的突变体可以帮助我们更好地了解植物逆境响应基因的作用机制。
通过对突变体进行基因克隆和功能鉴定，可以帮助我们找到新的逆境响应基因，并深入了解其作用机制。
总之，研究植物逆境响应基因及其功能可以为我们解决逆境生态学问题、提高植物抗逆能力、保护环境资源等方面提供有益的参考和帮助。
分子生物学解析植物逆境响应的分子机制
分子生物学解析植物逆境响应的分子机制随着气候变化、环境污染和土地退化等问题的日益严重，植物面临着越来越多的逆境压力。
逆境响应是植物对逆境因素的自我保护机制，是植物生存与繁衍的重要过程。
分子生物学通过研究逆境响应的分子机制，揭示了植物在逆境条件下的生理和生化变化，为解决农业生产中的植物逆境问题提供了新的途径。
Ⅰ. 逆境响应与植物逆境植物逆境是指植物生长发育过程中受到的环境因素的不利作用，包括高温、低温、干旱、盐胁迫、病虫害等。
逆境响应是指植物对这些逆境因素的感知、信号转导和适应性反应，以增强自身的抵抗力和适应能力。
逆境响应是植物逆境耐受性的基础，也是植物适应复杂多变环境的重要手段。
Ⅱ. 逆境响应的信号传导途径植物逆境响应的信号传导途径包括了多个分子组分，如受体、信号转导蛋白和转录因子等。
当植物受到逆境刺激时，感知逆境信号的受体会启动一系列的反应，传导到细胞内引发一系列的生化和生理学变化。
这些变化可以通过激活信号转导蛋白来调节细胞的基因表达，从而实现逆境响应。
其中，某些特定的转录因子在逆境响应中起到关键的作用，它们可以结合到特定的顺反式元件上，促进或抑制其下游基因的转录，从而影响逆境响应的分子机制。
Ⅲ. 逆境响应相关基因的调控与表达在逆境条件下，植物会启动一系列的基因表达调控，以应对逆境的挑战。
很多与逆境响应相关的基因已经被鉴定出来，并且其表达模式在逆境条件下发生了明显的改变。
通过分析这些基因的表达模式，人们可以更好地理解植物逆境响应的分子机制。
例如，在干旱逆境下，植物会激活一系列的脱水胁迫相关基因，同时抑制一些生长发育相关基因的表达，以减少水分的消耗和增加抗逆能力。
这些基因的调控与表达变化是植物逆境响应的重要方面。
Ⅳ. 新近研究进展分子生物学在研究植物逆境响应的分子机制方面取得了许多重要进展。
例如，研究人员发现了一些重要的逆境响应信号分子，如激素和激活蛋白等，这些信号分子可以调控逆境响应相关基因的表达。
植物逆境响应的生理机制
植物逆境响应的生理机制植物作为一类生物体，面临各种环境条件的变化和逆境压力的挑战。
逆境包括但不限于干旱、高盐、高温、低温等，这些逆境条件对植物的生长和发育产生了严重的影响。
为了适应和应对逆境条件，植物拥有一套独特的逆境响应的生理机制。
一、逆境信号的感知与传递植物感知逆境信号的能力使其能够及时进行反应和调控。
在环境因子发生变化时，植物通过感受器（receptors）对外界刺激进行感知。
不同的逆境条件下，植物会激活不同的信号传递途径。
例如，在干旱条件下，植物可以通过感知到降低的水势来触发干旱响应规律，进而启动一系列的调节机制。
逆境信号的传递主要通过激素介导的信号通路来实现。
例如，植物生长素、赤霉素和脱落酸等植物激素被广泛用于逆境信号的传递过程中。
它们通过调节基因的表达、蛋白质的翻译和后转录调控等方式，参与植物的逆境响应。
二、逆境响应基因的调控逆境响应基因（stress-responsive genes）在植物逆境响应中起着重要的作用。
这些基因编码具有逆境抗性的相关蛋白质，包括但不限于抗氧化酶、脱水蛋白、热激蛋白等。
这些蛋白质能够帮助植物减轻逆境压力对生理功能的破坏。
逆境响应基因的表达受到多种调控因素的控制。
植物在逆境条件下，通过转录因子（transcription factors）的调控来激活或抑制逆境响应基因的表达。
这些转录因子可以与逆境相关基因的启动子结合，调控逆境相关蛋白质的合成。
三、逆境胁迫下的代谢调节逆境胁迫条件下，植物的代谢活动也会发生相应的调节和重新分配。
植物通过调整代谢途径中特定酶的活性来适应逆境条件。
例如，植物在干旱条件下，会合成一些保持水分稳定的物质，如脂肪酸和脂类物质，以维持细胞膜的完整性和稳定性。
逆境胁迫还会导致植物产生更多的抗氧化物质，以清除细胞内产生的过氧化物和自由基。
这些抗氧化物质可以减少由逆境胁迫引起的氧化损伤，保护细胞的正常功能。
四、植物逆境响应的能量调控逆境条件下，植物通常会调节其能量的利用和分配，以保持关键生理过程的正常运转。
植物对生物逆境的响应机制
植物对生物逆境的响应机制植物作为一种生物，与周围环境相互作用，面临各种逆境因素的挑战，例如高温、低温、干旱、盐胁迫、重金属等等，这些逆境因素给植物生长发育和产量产生负面影响。
为了适应环境变化，植物进化出了针对逆境因素的复杂响应机制，以保证其存活和繁衍。
一、高温胁迫响应机制高温会造成蛋白质的结构变化和功能失活，进而导致生理代谢的紊乱。
植物对高温胁迫的响应主要分为以下几个方面。
1.响应热激蛋白：热激蛋白是一类能够帮助植物应对高温的蛋白质。
当植物遭受高温胁迫时，热激蛋白逐渐被合成并积累。
其主要作用是维持蛋白质的折叠状态，避免蛋白质的降解和异常聚集。
2.调节膜脂代谢：高温会导致植物细胞膜脂的流动性改变，影响细胞膜结构和功能。
植物可以调节膜脂代谢以保持细胞膜的完整性和稳定性。
3.抗氧化保护：高温还会诱发植物产生大量的活性氧，影响细胞代谢过程。
因此，植物需要通过抗氧化酶来清除这些活性氧并保护细胞结构和功能。
二、低温胁迫响应机制低温胁迫会破坏植物的生理代谢，影响其发育和产量。
植物对低温胁迫的响应主要分为以下几个方面。
1.调节温度诱导因子：温度诱导因子是一类能够调控温度适应性基因表达的蛋白质。
当植物遭受低温胁迫时，温度诱导因子逐渐被激活，促进温度适应性基因的表达。
2.调节膜脂代谢：低温会影响植物细胞膜的渗透性和流动性，使得细胞失去活力。
植物可以通过调节膜脂代谢来维持细胞膜的完整性和功能。
3.积累低温胁迫相关蛋白：低温胁迫还会诱发植物合成低温胁迫相关蛋白。
这些蛋白质可以增强植物对低温的耐受性，提高细胞膜的稳定性和抗氧化能力。
三、干旱胁迫响应机制干旱胁迫会导致植物水分亏缺，影响其生长发育和产量。
植物对干旱胁迫的响应主要分为以下几个方面。
1.调节吸水根系和根毛：干旱胁迫会使植物根系吸水功能降低。
植物可以通过调节吸水根系和根毛来增加其对水分蒸散的吸收，并维持其生长发育。
2.合成脯氨酸：脯氨酸是一种具有保护细胞膜的作用，能够增强植物对干旱的耐受性。
植物对环境逆境的反应机制及其应用
植物对环境逆境的反应机制及其应用植物是地球上最为重要的生物之一，它们在吸收阳光、吸收二氧化碳和水的同时，还能产生氧气，为人类等生物提供生存所需的氧气和食物。
但是，在面对环境的逆境时，植物还拥有一系列的反应机制，从而保证它们能够在恶劣的环境中生存和繁衍。
本文将从植物逆境的不同类型、植物对逆境的反应机制及应用三个方面展开讲述。
一、植物逆境的不同类型植物逆境可以分为生物逆境和非生物逆境。
生物逆境主要指昆虫、细菌、真菌、病毒等微生物对植物的攻击，非生物逆境则包括干旱、高温、低温、盐碱、重金属污染等。
不论是生物逆境还是非生物逆境，植物都需要在很短时间内做出反应来应对逆境。
二、植物对逆境的反应机制（一）逆境诱导子的积累逆境时，植物会启动特异性基因的表达，并产生逆境诱导子来保护细胞和组织的完整性。
逆境诱导子可以帮助细胞获得逆境抗性，并促进生理和代谢过程的调节。
逆境诱导子包括多种信号分子和激素，例如茉莉酸、ABA等。
（二）激素的参与在遭受非生物逆境时，植物的ABA水平会升高，并参与抗逆境的反应。
ABA能够调节成熟的种子和提高植物的叶片适应干旱。
而在生物逆境中，植物的激素系统会发生一系列变化，其中最重要的是茉莉酸途径，它参与了植物对病原微生物的防御。
（三）调节基因表达当植物遭受逆境时，会出现基因表达的变化。
例如在低温环境中，植物的DNA甲基化程度会降低，导致特定基因的过度表达，这些基因有助于植物适应低温环境。
同时，逆境可以诱导DNA的重配，从而促进植物的进化和适应力提升。
三、应用由于植物逆境的反应机制十分复杂、精细，因此它们的应用也十分广泛。
（一）逆境生产将植物置于逆境环境中，可以诱导和增强特定的逆境反应机制，善于应用的人们借此来提高农作物的产量和复性能力。
（二）植物耐盐、耐旱技术盐碱地面积占整个农田面积的比例越来越大，为了能够利用盐碱地，科学家们借鉴了植物自身的抗逆境机制，研究出能够耐盐、耐旱的农作物品种。
（三）制备植物激素植物激素是一类广泛存在于植物体内的生物分子，除协助植物对逆境的反应以外，它还具有许多生长调节和开花分化等功能，所以对于植物激素的制备研究活动也十分活跃。
植物逆境胁迫响应及其分子机制
植物逆境胁迫响应及其分子机制植物是一类十分适应性强的生物，它们可以在各种极端环境中生存繁衍。
然而，在面对一些特别极端的环境时，植物也有可能遇到逆境胁迫的问题。
逆境胁迫是指在植物正常生长条件下，环境因素的严重影响，如温度异常、土壤污染、盐碱化等等。
这些极端条件容易让植物遭受到压力，导致植物的生长发育异常，从而影响到它们获得营养和能量的过程。
在面对这类逆境胁迫时，植物会有一系列的应对机制，来维持自己的正常生命活动。
本文将详细介绍植物逆境胁迫响应及其分子机制。
一、植物逆境胁迫响应植物在面对逆境胁迫时，会通过几种主要的响应机制，来调控自己的生命活动，以维持其稳定的内部环境。
这些响应机制包括：1. 开发新的途径吸收营养：植物在面对环境胁迫时，会开发新的途径来吸收适当的营养。
例如，当土壤中的磷含量降低时，植物会通过根系分泌化合物来吸收更多的磷。
2. 调整代谢通路：植物会调整其代谢通路，以应对逆境胁迫所带来的刺激。
例如，在面对盐碱化的环境时，植物会通过增加脯氨酸合成的速率，提高细胞膜和蛋白质的稳定性。
3. 增强植物自身的信号传递：植物可以通过增强自身的信号传递过程，来提高其在环境胁迫下的反应速度。
例如，在有害生物攻击植物时，植物会释放出一些信号物质，来提醒其他植物的防御机制。
4. 启动特定逆境胁迫的转录响应机制：植物在面对不同逆境胁迫时，会启动特定的转录响应机制。
这些响应机制可以在转录水平上调节基因表达，从而帮助植物适应逆境环境。
例如，在面对高温胁迫时，植物会启动热休克蛋白转录响应机制，以维持生命活动的正常进行。
二、植物逆境胁迫响应的分子机制1. 植物逆境胁迫响应的信号途径在面对逆境胁迫时，植物会释放一些信号分子来启动相应的应对机制。
这些信号分子主要包括激素和酶。
具体来说，植物在面对高盐压之类的逆境胁迫时，会释放出激素ABA来启动细胞内的应对机制。
而在面对有害生物的攻击时，则会释放出SA (Salicylic Acid) 或 JA (Jasmonate Acid) 信号途径来启动植物的防御反应。
植物响应逆境信号的分子机制及其应用
植物响应逆境信号的分子机制及其应用植物生长和发育受到内外环境的影响，而环境中的逆境因子，如氧气含量、温度、光照、盐碱和水分等，会对植物正常的生长和发育产生负面影响。
植物在受到外界逆境压力时，会产生逆境信号，触发复杂的分子网络，从而启动一系列生理、生化和分子调节机制，以应对逆境压力。
植物响应逆境信号的分子机制及其应用是当前植物生物技术领域的研究热点，本文将深入探讨这一方面的知识。
植物逆境信号的响应分子机制植物在逆境环境中，通过识别逆境信号来激活信号转导通路。
逆境信号主要可分成两类，即生理逆境和环境逆境。
生理逆境信号包括激素和可溶性信号分子（如钙离子、酸性磷酸酯、亚硝酸盐、一氧化氮等），它们可以作为植物内部对逆境的响应。
而环境逆境信号主要受到温度、光照、水分和盐碱等因素的影响，它们反映了植物生存环境的实际情况，往往对植物的生长和发育产生直接的影响。
植物响应逆境信号的调节机制主要是在细胞内通过蛋白质底物磷酸化和去磷酸化等酶促反应扩散到细胞质内，进而激活一系列基因表达和细胞代谢的变化。
目前，已知的植物逆境响应通路中，主要涉及三个主要信号通路——激酶信号通路、钙信号通路和激素信号通路。
在激酶信号通路中，可通过MAPK（ mitogen-activated protein kinases）外界刺激激活，引起靶标基因的表达和激酶基因本身的转录水平。
这种方式可使植物的基因表达更为灵活，进而能够在逆境压力下适应环境变化。
而在钙信号通路中，是通过离子浓度和钙结合蛋白的改变来传递信号。
钙可以控制基因的表达和酶的活性，也是植物生长的重要物质。
而激素信号通路则是激素通过其受体来激活一系列基因表达和代谢反应，进而影响植物的生长和发育。
植物响应逆境信号的应用植物响应逆境信号的分子机制及其应用，是当前植物生物技术领域的研究热点。
许多研究者将这种响应机制运用到植物的遗传改良、抗旱、抗寒、抗病等方面，取得了不错的成果。
例如，利用激素信号通路来选育抗逆品种是一种很常见的方式，目前常被用于培育玉米、水稻等作物的新品种。
植物逆境应对的分子机制
植物逆境应对的分子机制植物在其生长发育过程中会遇到许多环境的挑战，如干旱、高温、低温、盐碱等。
对于这些逆境环境，植物必须适应并应对逆境环境的压力，否则它们将受到不良的影响，生长受限或甚至死亡。
因此，为了维持其生存，植物发展出了许多分子机制，来适应和应对不同类型的逆境环境。
植物在逆境环境中应对挑战的分子机制可以分为三类：基因表达、转录因子和信号转导，下面将逐一探讨。
第一类机制是基因表达。
在逆境条件下，植物启动了许多反应机制来保持生存。
其中，一个非常重要的机制是基因表达。
植物在逆境环境中会成功激活或抑制某些基因，以达到适应或应对逆境的目的。
植物基因表达的变化通常是通过转录和翻译来实现的。
例如，植物在干旱环境下所表达的基因通常是与水分相关的，如抗旱基因、脱水素等，这些基因的表达会增加植物的水分利用效率和耐旱性。
第二类机制是转录因子。
转录因子是在基因表达调控方面发挥重要作用的蛋白质分子。
在生长发育过程中，植物会产生许多转录因子以调控基因表达。
当遇到逆境环境时，这些转录因子会调整其作用，以保持植物的活力。
例如，贝叶斯赌神BTB/POZ基因家族是许多植物转录因子中的一种，它在干旱、盐碱和温度逆境中与逆境相关蛋白结合并通过内源激素调节基因表达，来帮助植物适应复杂的逆境环境。
第三类机制是信号转导。
植物感知逆境环境并适应所需要的信号传递是由复杂的信号通路调节的。
它们通过许多蛋白质分子完成，并且在环境适应和适应性变化中发挥着重要的作用。
例如，植物的激光激发发射离子图(LIFT)-蛋白质激酶B酰化酶原体(PD BK)信号通路可以协助植物应对干旱和高盐等胁迫环境，以维持细胞膜的完整性并防止病原菌的侵入。
总之，植物的适应性和应对逆境环境的能力是由多种分子机制调控的。
这些机制不仅帮助植物适应环境，还可以提高农业生产力和大规模种植的可持续性。
因此，深入研究植物逆境应对的分子机制将有助于我们了解和更好地应对气候变化的挑战。
植物对逆境环境的分子适应机制
植物对逆境环境的分子适应机制植物在自然界中经常遭受各种逆境环境的压力，如极端温度、干旱、盐碱、重金属等等。
为了适应这些环境的变化，植物必须快速且高效地启动相应的适应机制。
这些适应机制涉及多种分子层面的调节和反应，其中包括信号转导、蛋白质调控、基因表达等等。
本文将探讨植物对逆境环境的分子适应机制。
一、信号转导信号转导是植物适应逆境环境时最常用的机制之一。
信号转导是由植物细胞间或细胞内的信号分子传递信号，触发一系列信号转导通路，最终使植物细胞调节基因表达及蛋白质表达，以应对逆境环境。
不同的逆境可能触发不同的信号通路。
例如，干旱逆境可能通过ABA信号通路启动植物的应对机制；而高盐逆境可能通过MAPK信号通路启动植物的应对机制。
二、热休克蛋白热休克蛋白（HSP）是一种被广泛研究的蛋白质家族，它们在许多植物对逆境环境的适应中扮演着重要角色。
HSP主要通过保护细胞质膜、恢复受伤细胞的功能以及减轻细胞内氧化应激水平等途径，来协助植物对逆境环境做出相应的反应。
研究表明，许多高脂、高糖、高温等逆境都能够启动HSP的表达。
三、激素调控激素是植物适应逆境环境的另一种重要调控机制。
例如，ABA(脱落酸）等激素在干旱条件下就会大量积累，植物的根系会因而加厚、加深以及改变形态；另外，激素还可以通过调节蛋白质合成这个途径来协助植物对逆境环境做出反应。
植物中存在许多激素的合成和代谢途径，而这些途径的调控可以被不同的逆境所触发。
四、抗氧化物质逆境环境可能导致植物受到氧化应激的影响。
氧化应激会导致细胞内部出现更多的自由基，而自由基是破坏和氧化细胞膜、蛋白质、核酸的重要物质。
因此，植物需要产生足够的抗氧化物质来应对氧化应激。
目前已经发现的抗氧化物质包括维生素C，谷胱甘肽和类胡萝卜素等等。
总之，植物在逆境环境下的适应机制涉及多种分子途径的调控，这些途径的调控机制复杂多样，而且不同的逆境环境可能会触发不同的途径。
在未来的研究中，需要对这些机制进行更深入的探索，以帮助人们更好地了解植物如何适应逆境环境，以及开发更加适合各种环境的植物品种。
植物逆境生理的分子机制
植物逆境生理的分子机制植物作为一种生命体，同样需要应对各种逆境因素的挑战。
在自然界中，植物面临着来自环境中的高温、低温、水分不足、盐碱土等种种逆境。
但是，植物却有着非常强大的逆境适应能力，能够通过生理和分子机制的调节来适应和缓解逆境对其生长和发育的影响。
一、植物逆境生理的分子机制1.逆境信号转导通路逆境信号转导通路是植物适应逆境的关键基础。
当环境中出现苛刻的逆境条件时，植物细胞会通过感知环境信号，产生响应，触发一系列的逆境信号转导反应。
在此过程中，植物细胞内发生了大量的生化反应，诸如活性氧类物质的产生、酶的活性调节、蛋白质磷酸化等等，最终通过调节基因的表达以及蛋白质合成与降解，实现细胞内环境的稳态维持。
2.气孔运作的调节气孔是植物体内进行气体交换的关键部位，是植物呼吸和蒸腾作用的关键组成部分。
环境逆境作用下，植物会通过调节气孔运作来实现适应。
例如，在干旱环境下，植物会关闭气孔，减少水分的流失，达到保水的目的。
3.膜结构和功能的调节膜是植物细胞的关键组成部分，是细胞和细胞之间的隔离屏障，同时也承载了许多重要信号物质的传递。
在逆境环境下，植物会通过调节膜的结构和功能来适应环境变化。
例如，在高温环境下，植物细胞会增加膜中脂类的不饱和度，降低膜的刚性，从而使细胞膜更加耐热。
4.抗氧化逆境反应在逆境环境下，植物会产生许多活性氧类物质，导致细胞内氧化应激的出现。
抗氧化逆境反应是植物对氧化应激进行防御和适应的重要途径。
通过调节与抗氧化相关的基因、蛋白质、酶等，来减轻或消除氧化应激对细胞和生物体的损害。
5.平衡水分压力的调节水分的供应和调节是植物生长发育的关键基础。
在干旱、盐碱地等环境中，植物保持水分平衡的能力受到了很大的挑战。
植物会通过调节叶片大小、根系结构、水分分配等多个方面，来实现平衡水分压力的调节。
二、植物逆境生理分子机制的研究进展1.逆境信号转导通路的研究在近几年的研究中，逆境信号转导通路的研究成为了重点关注的领域。
生物学中的植物逆境响应与抗逆性
生物学中的植物逆境响应与抗逆性植物作为生物界中的重要成员，不可避免地要面对各种逆境环境的挑战，如干旱、高温、低温、盐碱等。
为了适应这些逆境条件，植物进化出了一系列逆境响应机制以提高其生存能力，这一过程称为植物逆境响应与抗逆性。
一、植物逆境响应的分子机制植物在面对逆境环境时，会通过一系列调控机制来应对。
首先，植物会感受并传递逆境信号。
这个过程主要通过一些受体蛋白来完成，如激素受体和感光受体等。
接下来，逆境信号会引发一系列信号转导通路的启动。
比如，干旱胁迫会激活蛋白激酶CIPK23/24，从而促进细胞膜的稳定性；而高温胁迫则会激活热休克蛋白的合成，起到保护细胞结构和功能的作用。
最后，植物会转录一些具有抗逆功能的基因。
这些基因编码一些重要的蛋白质，如抗氧化酶、脱水素酶等，它们在抵抗逆境胁迫中发挥重要的作用。
二、植物逆境响应的生理机制除了分子层面的调控机制外，植物还通过一系列生理机制来应对逆境环境。
首先，植物会调节光合作用来适应不同的逆境。
在干旱胁迫下，植物会通过关闭气孔减少蒸腾作用，减少水分损失；而在高温胁迫下，则会调节光合速率和光合色素合成，提高热稳定性。
其次，植物会合成一些特殊的物质来对抗逆境。
比如，植物在面对干旱和盐碱胁迫时，会积累大量的可溶性糖和有机酸来维持细胞渗透调节和离子平衡。
此外，植物还通过合成脱水素、抗氧化物质等来保护细胞结构和功能。
三、植物抗逆性的遗传基础植物的抗逆性在一定程度上受到遗传基础的影响。
研究表明，不同植物品种对于逆境胁迫的响应和抗逆性能力存在明显差异。
这些差异很大程度上是由不同的基因表达差异所决定的。
因此，通过对植物的遗传资源进行筛选和优化育种，可以培育出更具有逆境抗性的新品种。
总结：植物的逆境响应与抗逆性是一个相互作用的过程，它涉及到分子层面的信号传递与调控、生理层面的代谢调节以及遗传层面的基因表达差异等。
通过研究植物逆境响应机制，我们可以更好地了解植物适应逆境的方式和原理，为培育抗逆性更强的新品种提供理论依据和实践经验。
植物生理学中的植物免疫与逆境响应
植物生理学中的植物免疫与逆境响应植物生理学是研究植物在各种生物和非生物逆境环境中的生理过程的学科，其中植物的免疫与逆境响应是一个重要的研究领域。
植物作为静态生物体，无法逃避外界环境的变化，而只能通过激发自身免疫系统和逆境响应来应对不利因素。
在本文中，我们将探讨植物生理学中的植物免疫与逆境响应的机制和调控。
一、植物免疫系统植物免疫系统是植物通过一系列内外部信号调控的网络系统，用于对抗各种病原体和外界压力因素。
植物的免疫系统主要分为PAMPs-PRRs信号通路和R基因介导的免疫响应两个部分。
1. PAMPs-PRRs信号通路植物病原相关分子模式（PAMPs）是一类病原体普遍存在的特定分子，如细菌的脂多糖、真菌的甾醇等。
植物通过感知这些PAMPs来启动免疫响应。
而PAMPs受体（PRRs）则是植物细胞表面蛋白，可以识别和结合PAMPs。
当PRRs与PAMPs结合后，会激活一系列下游信号通路，最终导致植物免疫响应的激活。
2. R基因介导的免疫响应R基因是编码特定的蛋白质，能够识别和结合病原体特定的效应子，从而引发免疫响应。
当病原体入侵植物细胞时，效应子会与R蛋白结合，进而激活下游信号通路，从而引发一系列免疫反应，如细胞死亡、产生抗病蛋白等。
二、植物逆境响应植物在遭受各种不利环境因素时，会通过调整内部基因表达和代谢产物积累等途径来进行逆境响应。
这些逆境因素包括高温、低温、干旱、盐碱、重金属等。
1. 热胁迫响应当植物遭受高温胁迫时，会激活一系列热胁迫响应相关基因的表达。
这些基因参与调控温度适应性蛋白的合成和抗氧化防御系统的激活，从而提高植物对高温的抵抗力。
2. 干旱胁迫响应干旱胁迫是植物生长过程中常见的逆境因素之一。
植物在受到干旱胁迫时，会通过调节根系结构、刺激植物荷尔蒙的产生和调节等方式来应对。
植物在受到干旱胁迫时还会积累各种保护性代谢产物，如脯氨酸和可溶性糖等，以维持细胞的渗透平衡和保护细胞膜的完整性。
植物逆境响应与适应机制
植物逆境响应与适应机制植物是生命力顽强的生物，它们能够在各种复杂环境中存活，是由于它们拥有强大的逆境响应与适应机制。
面对内外部的不利环境因素，植物能够通过一系列的生理和分子调节机制完成适应，进而维持生命活动的正常进行。
植物逆境响应机制当植物受到外界环境的压力时，它们会立刻启动逆境响应机制。
这种逆境响应是由特定的逆境信号分子所引发的复杂的分子生物学反应。
逆境信号分子可以是一些植物内源性的激素，例如：赤霉素、脱落酸、脱落酸盐等，也可以是一些外源性的刺激物质，如盐度、低温、高温、干旱、氧气缺乏等。
在逆境信号分子的作用下，植物启动各种生理反应，以适应当前环境条件。
例如，当植物受到水分不足的压力时，它们会启动减少蒸腾和水分损失的生理反应；当植物遭受高温的压力时，它们会通过规避行为、抗氧化物质的积累和热休眠等途径进行适应。
适应机制的分子基础植物适应机制的分子基础是十分复杂的。
根据研究，逆境信号分子调节的基因表达是植物逆境适应的重要手段之一。
植物基因组测序分析表明，植物有很多基因只在特定的逆境情况下表达，这些特异性表达的基因由于参与了特定逆境的反应和适应，因此被称为逆境响应基因。
逆境响应基因参与了植物对各种逆境因子的适应生理反应控制和转录调控。
其作用方式包括：致使基因激活和抑制，促进相关代谢过程的调节、调整细胞内外环境、修复氧化、水分伤害以及维持细胞机能等。
在逆境响应机制中，核因子 E2Fs 和抗性蛋白在细胞循环启动中起到了非常重要的作用。
这些因子能够调节植物细胞生长和分化，并且能够参与多种逆境条件下植物的适应过程。
E2Fs 可以被逆境信号分子所激活，从而诱导出逆境中的应激反应。
抗性蛋白也能够被逆境信号激活，在应激条件下，抗性蛋白能够改变 DNA 的结构，从而使得基因转录调控得到了改变。
适应机制的多样性植物适应机制的多样性是它们能够在各种不同环境因素下生存的重要原因。
不同的环境因素会启动不同的路径，调节不同的基因组学操作，从而引导不同的适应途径。
植物逆境响应的分子调节机制
植物逆境响应的分子调节机制植物作为固定在地面的有机体，面临着各种逆境环境的挑战，如干旱、高盐、低温等。
为了适应这些逆境环境并保持生存，植物进化出了一套复杂的逆境响应机制。
这些机制通过分子调节的方式，使植物能够在逆境环境中存活和继续生长。
一、植物逆境响应的激素调节机制植物逆境响应的一个重要机制是激素的调节作用。
激素是植物内部化学物质，能够通过信号传递机制调节植物的生长和发育。
在逆境环境中，植物会产生一系列激素，如脱落酸、赤霉素、脱落酸和乙烯等，来调节逆境响应。
例如，在干旱逆境下，植物会合成脱落酸，促使根系伸长，以寻找深层土壤的水分。
此外，赤霉素能够促进植物的生长和开花，在逆境环境中，赤霉素也能够帮助植物适应并应对逆境压力。
乙烯则在逆境环境中被激活，通过调节植物的细胞凋亡和生长抑制来适应逆境环境。
二、植物逆境响应的基因调控机制植物的逆境响应也涉及到基因的调控机制。
在逆境环境下，植物会调节特定的基因表达，以启动逆境响应的信号通路。
例如，在干旱逆境下，植物会启动ABA信号通路，该通路通过激活特定的基因来调控植物的胁迫响应。
这些基因编码调节脱水素合成和水分转运的蛋白质。
另外，植物还会启动一系列耐旱基因的表达，包括编码水分存储和保护蛋白质的基因。
此外，还有一些转录因子在植物逆境响应中发挥着重要的作用。
转录因子能够结合到特定的DNA序列上，调控目标基因的转录水平。
在逆境环境下，植物会激活一些转录因子来调控逆境响应相关基因的表达。
这些转录因子包括AP2/EREBP、DREB/CBF和MYB等，并能够启动逆境相关基因的表达。
三、植物逆境响应的蛋白质翻译调节机制植物在逆境环境下还会调节蛋白质的翻译水平，以适应逆境压力。
蛋白质翻译调节主要通过启动或抑制一些调控蛋白的翻译。
例如，在干旱逆境下，植物会启动mRNA的选择性翻译，只翻译特定的mRNA，这些mRNA编码着逆境应答蛋白，从而增强植物的逆境抵抗能力。
此外，逆境环境还会导致植物产生大量的蛋白质折叠异常。
植物抗逆性的调节机制
植物抗逆性的调节机制植物作为生物界的重要成员，面对各种环境变化和胁迫，需要具备一定的抗逆性以保证其生长发育和生存能力。
植物抗逆性的调节机制包括多个层次，从细胞水分平衡、气孔调节到基因表达的调控，这些机制相互协同作用，通过提高植物对逆境的耐受性来维持其正常的功能。
一、细胞水分平衡的调节机制植物在面临干旱、盐碱、低温等逆境时，细胞水分平衡的调节机制起着至关重要的作用。
植物通过控制根系的吸水吸盐能力、调节胞内外水分的平衡以及调控渗透物质的合成和分解等方式来应对逆境。
例如，植物可以通过调节根系的生长和发达程度来增加吸水吸盐能力，从而保持细胞内外渗透物质的平衡；同时，在受到逆境胁迫时，植物还会合成一系列保持细胞渗透调节的物质，如脯氨酸和可溶性糖等，以维持细胞水分的平衡。
二、气孔调节的机制植物通过调节气孔的开闭程度来调控气体交换和水分散失，这对于维持植物的生长和逆境时的稳态至关重要。
在逆境胁迫下，植物可以通过调控气孔的开闭，限制水分的散失和气体的交换，以减少脱水和损伤。
植物通过控制植物激素如脱落酸、脱落酸等的合成和调控，来调节气孔的开闭程度。
此外，一些信号分子和蛋白质也能够参与气孔调节的过程。
三、基因表达调控的机制基因表达的调控在植物抗逆中起着重要的作用。
植物在逆境胁迫下，会启动一系列抗逆相关的基因表达，以增强抗逆性。
这种基因表达调控主要通过转录因子和非编码RNA参与，这些因子和RNA可以与基因的启动子区域结合，调控基因的转录和翻译过程，并最终影响植物的抗逆性。
例如，拟南芥中的DREB基因家族，在低温胁迫下可以被激活，进而调控多个与低温逆境相关的基因的表达，提高植物对低温的适应能力。
综上所述，植物的抗逆性调节机制涉及细胞水分平衡的调节、气孔的调控以及基因表达的调控等多个层次。
这些机制通过相互协同作用，能够提高植物对逆境的耐受性。
未来的研究还需要深入探究植物抗逆性调节机制的细节和相互关系，为提高农业生产和改善环境提供更多的思路和策略。
植物逆境响应的分子机制
植物逆境响应的分子机制植物生活在一个多变的环境中，经常会遇到各种逆境如高温、低温、盐碱、干旱等。
为了适应这些逆境环境，植物逆境响应的分子机制起到了重要的作用。
本文将就植物逆境响应的分子机制进行探讨，并详细阐述了其中几个重要的机制。
在逆境信号转导方面，植物主要依靠激素信号和钙信号传导通路来传递逆境信号。
激素信号包括乙烯、赤霉素、脱落酸、脱水素等，这些激素在逆境情况下会被积累并传递信号，进而激活下游的逆境响应途径。
钙信号作为细胞内重要的二次信使，在逆境响应中也起到了重要的作用。
逆境条件下，细胞内的钙浓度会升高，通过钙离子通道和钙感受蛋白激活逆境响应途径。
逆境相关基因的表达调控是逆境响应的核心机制。
逆境响应的基因主要包括应激蛋白基因、抗氧化酶基因、膜转运蛋白基因等。
这些基因的表达调控是由逆境信号转导途径传递下来的。
一方面，逆境信号激活一系列转录因子，通过结合到基因的启动子区域上来调控基因的表达。
另一方面，逆境信号也可以调控RNA的稳定性和转运，进而调控基因的表达水平。
除了逆境信号转导和基因表达调控，植物还会通过一系列的抗氧化防御机制来应对逆境。
在逆境条件下，细胞内产生了大量的活性氧，如超氧阴离子(O2-)、过氧化氢(H2O2)等。
这些活性氧会损伤细胞的生物大分子如核酸、蛋白质和脂类。
因此，植物通过增加抗氧化酶的表达来清除活性氧，并通过积累非酶抗氧化物质如抗坏血酸和谷胱甘肽来保护细胞。
此外，植物还会调节细胞的渗透调节以维持细胞内外的渗透平衡。
在干旱逆境情况下，植物会积累渗透物质如脯氨酸，以增加细胞的渗透浓度，进而保持细胞内的水分稳定。
总之，植物逆境响应的分子机制涉及逆境信号转导、基因表达调控、抗氧化防御机制和细胞渗透平衡调节等多个层面。
这些机制共同作用，使得植物能够适应环境的变化，提高逆境抗性。
对植物逆境响应的深入研究将有助于揭示植物逆境耐受性的分子机制，并为改良植物品种提供理论依据。
植物对逆境的响应机制
植物对逆境的响应机制植物是地球上最为重要的生物之一，它们生存在各种不同的环境中，包括逆境环境。
逆境环境指的是对植物的生长和发育产生不利影响的各种因素，如高温、低温、干旱、盐碱等。
植物在逆境环境下如何适应并存活下来，这成为了一个备受关注的研究领域。
本文将对植物对逆境的响应机制进行探讨。
一、逆境感应与信号转导当植物遭遇逆境环境时，其感知并响应逆境的能力是至关重要的。
逆境感应主要通过植物的感受器进行，这些感受器能够感知逆境环境中的变化，并转换为内部信号。
例如，在高温环境中，植物的热感受器能够感知到高温刺激，并将信号传递到细胞内。
逆境信号的转导是植物对逆境环境做出响应的重要一环。
一旦植物感知到逆境刺激，信号便会从感受器传递至细胞内，并通过一系列蛋白质、激素和小分子物质的相互作用来调控植物的生理和生化过程。
比如，热激蛋白在高温环境中被激活，起到保护蛋白质结构稳定的作用。
此外，激素如赤霉素、脱落酸等也参与了逆境信号的传导，调节植物的逆境响应。
二、逆境适应与调控基因表达逆境适应是植物对逆境环境作出的一系列生理和生化的变化，以适应并减轻逆境的负面效应。
逆境适应是通过调控基因表达来实现的。
在逆境环境中，植物会启动一系列逆境响应基因的表达，这些基因编码了一些逆境适应相关的蛋白质。
例如，在干旱环境中，植物会启动一些编码脱水保护蛋白质的基因，以维持细胞内水分平衡和结构稳定。
逆境相关基因的表达调控主要通过转录因子和底物上调或下调等途径实现。
转录因子是调控基因表达的重要蛋白质，它能与特定序列的DNA结合，激活或抑制基因的转录过程。
底物的上调或下调也能直接或间接调控逆境响应基因的表达。
逆境适应的成功与否部分取决于植物对逆境相关基因表达的调节。
三、逆境响应与细胞生理逆境环境对植物的细胞生理过程有着明显的影响。
植物在逆境环境中会出现一系列细胞生理的变化，以应对逆境带来的挑战。
例如，在盐碱环境中，植物的细胞内离子平衡受到破坏，而植物会通过调控离子通道的打开或关闭，维持细胞内稳定环境。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
HEREDITAS (Beijing)2010年3月, 32(3): 229―234 ISSN 0253-9772 综 述收稿日期: 2009−09−13; 修回日期: 2009−10−28基金项目:国家自然科学基金项目 (编号：30871389)和辽宁省优秀人才项目(编号：2009R36)资助作者简介:朱丽萍(1984−), 女, 硕士, 专业方向：植物分子生物学及基因工程。
E-mail: zhuliping0612@通讯作者:李秋莉(1969−), 女, 博士, 教授, 研究方向：植物分子生物学及基因工程。
E-mail: liqiuli@DOI: 10.3724/SP.J.1005.2010.00229植物逆境相关启动子及功能朱丽萍, 于壮, 邹翠霞, 李秋莉辽宁师范大学生命科学学院, 大连 116029摘要: 启动子是调控基因表达的重要顺式元件, 在植物基因表达调控过程中起着重要作用。
目前植物抗逆基因工程中, 人们大多使用组成型表达启动子驱动目的基因的表达。
组成型表达启动子虽然能提高转基因植株的抗逆性, 但是其持续过量地表达转化的外源基因会阻碍植物的生长且减少其产量。
因此, 只在胁迫条件下才会驱动外源基因表达的诱导型启动子的研究显得尤其重要, 已成为目前研究的热点。
文章综述了受非生物逆境和生物逆境胁迫诱导的植物基因启动子的种类和功能, 并展望了植物逆境诱导启动子的研究方向和前景。
关键词: 逆境; 诱导型启动子; 功能分析Plant stress-inducible promoters and their functionZHU Li-Ping, YU Zhuang, ZOU Cui-Xia, LI Qiu-LiCollege of Life Sciences , Liaoning Normal University , Dalian 116029, ChinaAbstract: Promoter is an important cis -regulatory element for gene expression and plays an important role in the process of plant gene expression and regulation. Constitutive promoters are being used to drive alien gene expression in most trans-genic engineering. Although constitutive promoters can improve resistance of transgenic plants to abiotic stresses, over- and constitutive-expression of the alien genes have been shown to cause stunted growth and reduction of yield in transgenic plants. Therefore, inducible promoters, which are expressed only when exposed to stresses, are of importance. This paper reviews the types and functions of plant gene promoters induced by bio- and abio-stresses. The prospect of stress-induced promoters was discussed.Keywords: adversity; stress-inducible promoter; function analysis植物逆境是指对植物施加有害影响的环境因子, 对植物产生重要影响的逆境主要有缺水、低温、盐碱、高温等非生物逆境, 以及病原等生物逆境。
无论非生物逆境还是生物逆境都会造成各种农作物产量和质量的下降, 因此, 培育和推广抗逆品种是保证作物稳产高产的有效途径。
利用植物自身的抗逆基因, 通过常规育种和分子标记辅助育种方法可以培育抗逆新品种, 然而, 抗性基因在种属间的利用具有一定的局限性。
转基因方法可以克服上述局限, 为作物抗逆育种开辟一条新途径。
植物基因调控主要是在转录水平上进行的, 受多种顺式作用元件和反式作用因子的相互协调。
植物基因启动子是重要的顺式作用元件, 它是位于结构基因5′端上游区域调控基因转录的一段DNA 序列, 能活化RNA 聚合酶, 使之与模板DNA 准确地结合, 确保转录精确而有效地起始, 是转录调控的230 HEREDITAS(Beijing)2010第32卷中心。
根据基因表达情况, 可将启动子分为两类: 组成型启动子和特异性启动子。
组成型启动子能在所有细胞、任何时候进行转录; 特异性启动子又可分为组织特异性启动子和诱导型启动子, 诱导型启动子平时不启动转录或转录活性很低, 但在某些特定的逆境信号的刺激下, 转录活性能够显著地提高。
在转基因植物中, 组成型启动子持续过量地表达转化的外源基因会阻碍植物的生长并且减少其产量[1, 2], 因为外源基因的过量表达会竞争植物在正常生长条件下需要的能源并且阻碍蛋白质或者RNA的合成[3]。
因此, 培育抗逆作物新品种最好使用逆境诱导的植物启动子, 使外源基因只在胁迫的情况下才表达, 这样不仅会获得目的产物、达到预定目标, 而且也不会产生副作用。
目前, 关于植物逆境胁迫启动子的研究已成为国内外研究的热点, 本文综述了植物逆境相关启动子及其功能的研究进展。
1 缺水诱导的启动子1.1 Lea基因启动子LEA蛋白(Late embryogenesis abundant protein) 是胚胎发生后期种子中大量积累的一系列蛋白质, 它广泛存在于高等植物中, 且受发育阶段、脱落酸(ABA) 和脱水信号的调节。
Xiao等[4]在缺水胁迫条件下使用瞬时表达系统, 在大麦幼苗中分析了来自大麦Lea基因的3个诱导启动子HVA1s、Dhn4s、Dhn8s和来自水稻Lea基因的2个诱导启动子wsi18j 和rab16Bj的活性。
实验表明, 这5个启动子中, Dhn4s表现出最强的活性, 其次是HVA1s、wsi18j。
在缺水条件下, Dhn4s驱动的GUS基因的表达水平是由rab16Bj驱动时的17倍, HVA1s, wsi18j启动子的驱动强度与组成型启动子Act1相似; 而Dhn4s启动子的驱动活性是Act1的两倍。
由此可以认为, 来自大麦Lea基因的Dhn4s启动子是一个强的缺水诱导启动子, 可以驱动外源基因在缺水条件下大量表达。
1.2 rd29A 启动子rd29A启动子是缺水等逆境诱导启动子。
Kasuga等[1]用组成型的CaMV35S启动子和rd29A启动子分别驱动DREB1A基因转化拟南芥。
CaMV35S启动子驱动的DREB1A基因的过量表达激活了许多其他耐胁迫基因的表达, 例如rd29A、Kin 1、Cor6.6、Cor 15a、rd17和P5CS。
转基因植株都比非转基因植株有着更强的抗旱、抗盐、抗冻的能力。
但是, 过量表达DREB1A基因也导致了植株在正常生长条件下生长迟缓; 与之相反, 由胁迫诱导型启动子rd29A驱动的基因表达不仅使植株有更强的胁迫耐受力还对其生长有着最小的负面影响。
Zhao等[5]将由rd29A启动子驱动的At DREB1A/CBF3基因转化到高羊茅(Festuca arundinacea Schreb.)中, 缺水处理30 d 后, 非转基因植株全部萎蔫, 而转基因植株只有少部分萎蔫。
重新补充水分后, 转基因植株可恢复正常生长, 而非转基因植株则不能恢复, 表明转基因植株对缺水胁迫的耐受力明显提高, rd29A 可作为诱导型启动子驱动外源基因在植株中的表达。
1.3 OsABA2基因启动子OsABA2基因编码玉米黄质环氧化酶。
OsABA2基因启动子含有一个MYBR元件和5个MYCR元件, 表明它的表达与响应ABA诱导有关。
Rai等[3]用OsABA2基因启动子与GUS构建的表达载体转化玉米, 实验表明在没有胁迫的条件下, 由OsABA2基因启动子驱动的的转基因株系的GUS活性要比由Act1驱动的对照组低得多。
缺水处理后, 叶片中由OsABA2基因启动子驱动的GUS的表达量在一直增加, 并在处理第6 d后表达量是无缺水处理对照组的5倍; 而由Act1启动子驱动的对照组GUS的表达量没有任何增加。
因此OsABA2基因启动子是在缺水逆境环境下合适的诱导启动子。
2 低温诱导启动子2.1 At rd29A启动子At rd29A基因启动子具有干旱、高盐及低温胁迫响应的顺式作用元件, At rd29A基因受低温诱导[6]。
Kasuga等[7]比较了由CaMV 35S组成型启动子和冷诱导rd29A(COR78)启动子分别驱动CBF基因在转基因烟草的中的低温抗性和生长状况。
他们将两种转基因烟草及野生烟草培养在完全培养基上,第3期朱丽萍等:植物逆境相关启动子及功能 231低温处理后野生型对照组的叶片出现严重伤害, 而两个转基因株系基本正常, 表明两个转基因株系比野生型具有更强的低温抗冻性, 但是由rd29A (COR78)启动子驱动的转CBF基因植株比由CaMV 35S启动子驱动的转基因植株所表现出来的生长延滞要轻微得多。
吴纯清等[8]将At rd29A启动子驱动的GUS基因转入烟草, 通过GUS活性组织染色分析发现, At rd29A 启动子在25℃常温下不具有启动下游基因表达的功能, 10℃左右为诱导临界温度, 4℃左右过夜处理转基因植株, 在根、叶、叶脉、叶柄均能明显观察到蓝斑的出现, 说明At rd29A是低温诱导启动子。
2.2 cor15基因启动子cor15a是从拟南芥中分离出来的, 是在低温适应过程中能特异表达的一个最典型的基因[9]。
研究表明, cor15a基因的表达明显提高了植物细胞对低温条件的抵抗能力[10], 对该基因的深入研究发现, 它的启动子具有低温诱导表达的特性, 能够在低温条件下特异性驱动GUS基因在拟南芥中表达。
朱青等[11]从拟南芥Columbia生态型的基因组中扩增出cor15a基因的启动子片段, 将其插入pBI121的GUS 基因和NOS终止子上游构成表达载体pLB, 获得转化株。
GUS组织染色结果表明, 经过低温处理的转基因马铃薯的叶片均表达了GUS产物, 而没有经过低温处理的转基因马铃薯及非转基因植株则检测不到GUS活性。