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水稻热激转录因子研究进展

2021-11-06刘晓艺羊健刘敬王冰戴良英李魏

生物技术通报 2021年9期
关键词:水稻植物功能

刘晓艺 羊健 刘敬 王冰 戴良英 李魏

(1. 湖南农业大学植物保护学院,长沙 410128;2. 宁波大学植物病毒学研究所,宁波 315211)

植物在生长发育过程中会受到很多逆境胁迫的影响,比如生物胁迫(害虫、病原微生物等)和非生物胁迫(极端温度、高盐和干旱等)。在优胜劣汰的自然选择下,植物自身形成了一系列复杂有序的机制来感知和抵御环境带来的不利影响。在植物体内具有可以调控抵御高温胁迫信号的重要元件,即热激转录因子(heat shock transcription factors,HSFs)[1-2]。HSFs对热激蛋白(heat shock proteins,HSPs)的转录激活被认为在植物热应激的反应中起关键作用[3]。位于胁迫响应信号末端的HSFs能够特异性结合高度保守的热激元件(heat shock element,HSE),从而与其他转录因子聚集共同形成转录复合体以调控HSPs的表达进而调控植物对高温胁迫的抗性[4]。此外,已有研究表明,HSFs还参与调控植物对其他非生物胁迫和生物胁迫的抗性。本文主要对水稻热激转录因子的结构与分类、功能和作用分子机制研究进展进行了综述。

1 HSFs的典型结构

研究发现,植物HSFs虽在序列大小上存在明显差异,但都具有相似的结构模式,包括保守的DNA结合结构域(DNA binding domain,DBD)、寡聚化结构域(oligomerization domain,OD)、核定位信 号(nuclear localization signal,NLS)结 构、核输出信号(nuclear export signal,NES)结构以及C端激活结构域(C-transcriptional activation domain,CTAD)5个部分[5]。

1.1 DNA结合结构域(DBD)

高度结构化的DBD结构域是HSFs中最保守的区域,靠近HSFs的N端,约由100个氨基酸组成,含有3个α-螺旋和4个β-折叠形成一个疏水核心[6]。并且DBD的螺旋-转角-螺旋(H2-T-H3)结构具有分解代谢激活蛋白的的特征[7],能够精准定位并特异性识别同样高度保守的HSE的保守基序,从而进一步激活靶标基因的转录及表达[8]。……

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