大豆抗旱相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子研究進(jìn)展

李雁杰 （浙江師范大學(xué)化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，浙江 金華 321004； 浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物與核技術(shù)利用研究所，浙江 杭州 310021）

朱丹華，董德坤 （浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物與核技術(shù)利用研究所，浙江 杭州 310021）

在自然條件下，植物常常遭受干旱、凍害和高鹽等非生物脅迫因素的危害[1]，進(jìn)而影響其正常生長(zhǎng)發(fā)育和生產(chǎn)。在長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程中，植物體已經(jīng)形成了一套復(fù)雜的調(diào)控體系，從而減弱外界不利環(huán)境所帶來(lái)的影響[2]。干旱是影響作物產(chǎn)量的重要因素之一，由于全球范圍內(nèi)的可用水資源日趨匱乏，干旱耕地面積擴(kuò)張迅速，大豆等糧食作物的生產(chǎn)安全受到了嚴(yán)重的威脅[3]。干旱環(huán)境下，植物細(xì)胞失水，滲透勢(shì)發(fā)生變化，細(xì)胞代謝進(jìn)程隨之改變，植物體內(nèi)就會(huì)形成一系列復(fù)雜的進(jìn)程來(lái)應(yīng)對(duì)干旱脅迫的影響，包括前期的信號(hào)識(shí)別和后期的各種分子、生化和生理反應(yīng)，使細(xì)胞能夠適應(yīng)新的環(huán)境[4]。隨著現(xiàn)代分子生物技術(shù)的迅猛發(fā)展，基因芯片技術(shù)、數(shù)量性狀定位技術(shù) （QTL）、RNA-seq測(cè)序等技術(shù)[5－6]幫助人們發(fā)現(xiàn)了大量參與干旱脅迫應(yīng)答的基因。根據(jù)這些基因的功能，可以分為2類：一類是調(diào)控性基因，主要包括信號(hào)傳遞和基因表達(dá)調(diào)控的轉(zhuǎn)錄因子、感應(yīng)和傳導(dǎo)信號(hào)的蛋白激酶以及信號(hào)傳遞過(guò)程中的蛋白酶[7]；另一類是功能性基因，該類基因表達(dá)的產(chǎn)物直接參與對(duì)干旱脅迫的抵御，主要包括保護(hù)細(xì)胞免受干旱脅迫傷害的功能蛋白、滲透調(diào)節(jié)因子的相關(guān)酶類等，在維持細(xì)胞的正常生理代謝、維護(hù)細(xì)胞膜、葉綠體膜、減緩干旱脅迫傷害的過(guò)程中具有重要的功能，已被人們廣泛研究和認(rèn)知[8]。然而，干旱脅迫下的植物細(xì)胞是如何感應(yīng)、傳遞逆境信號(hào)并調(diào)控下游基因的機(jī)制尚不明確。因此，研究干旱脅迫下的轉(zhuǎn)錄相關(guān)因子對(duì)大豆的抗旱反應(yīng)機(jī)制以及抗旱大豆品種的培育具有重要的意義。為此，筆者重點(diǎn)綜述了干旱脅迫發(fā)生時(shí)，大豆中參與干旱脅迫調(diào)控的轉(zhuǎn)錄因子基因的研究進(jìn)展。

1 轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)構(gòu)和功能

轉(zhuǎn)錄因子 （Transcription factor，TF），又稱反式作用因子，是一類能夠跟真核生物啟動(dòng)子區(qū)域的順式作用元件序列發(fā)生結(jié)合的蛋白分子[9]，其作用是抑制或激活下游基因的轉(zhuǎn)錄，保證目的基因在特定條件下的表達(dá)。轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)構(gòu)一般由4個(gè)功能區(qū)構(gòu)成：識(shí)別、結(jié)合DNA順式作用元件的DNA結(jié)合區(qū) （DNA-binding domain）；調(diào)控下游基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄調(diào)控區(qū) （Activation domain）；調(diào)控其進(jìn)入細(xì)胞核的寡聚化位點(diǎn) （Oligomerization site）；核定位信號(hào)位點(diǎn) （Nuclear localization signal）[10]。各類轉(zhuǎn)錄因子功能區(qū)上的差異直接決定了轉(zhuǎn)錄因子的特性和功能。根據(jù)轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)特點(diǎn)，可以將其分為2種類型，一種是組成型轉(zhuǎn)錄因子，即正常情況下和逆境條件下轉(zhuǎn)錄因子基因都會(huì)表達(dá)，但是在逆境條件下轉(zhuǎn)錄因子空間結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化，增強(qiáng)與下游受調(diào)控基因的結(jié)合能力；另一種是誘導(dǎo)型的轉(zhuǎn)錄因子，該類轉(zhuǎn)錄因子的基因被逆境條件誘導(dǎo)表達(dá)，從而調(diào)控其下游基因的表達(dá)[11]。

2 抗旱相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子

干旱脅迫下，植物體內(nèi)代謝發(fā)生改變，被激活的逆境相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子參與到干旱信號(hào)的傳遞和下游基因的表達(dá)調(diào)控中，幫助植物體降低不利環(huán)境所帶來(lái)的傷害。在植物基因組研究中，人們發(fā)現(xiàn)植物體內(nèi)存在著大量的轉(zhuǎn)錄因子，僅模式植物擬南芥的基因組中就至少含有5.9%的轉(zhuǎn)錄因子基因[12]。自1987年P(guān)az-Ares等[13]首次從玉米中克隆到轉(zhuǎn)錄因子以來(lái)，人們已經(jīng)在大豆、棉花、水稻、小麥、玉米等作物中發(fā)現(xiàn)了許多逆境相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子。目前，借助各種生物技術(shù)方法，人們從大豆中克隆出了許多參與干旱脅迫調(diào)控的轉(zhuǎn)錄因子。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，這些轉(zhuǎn)錄因子可以根據(jù)DNA結(jié)合域特點(diǎn)分為5大家族：乙烯應(yīng)答元件結(jié)合因子家族 （APETALA2／ethylene-responsive element binding proteins，AP2／EREBPs）、堿性亮氨酸拉鏈家族 （Basic region／leucine zipper motif，bZIP）、MYB家族、WRKY家族和NAC家族[14]。

2.1 AP2／EREBPs家族轉(zhuǎn)錄因子

AP2／EREBPs家族轉(zhuǎn)錄因子為植物所特有，其成員龐大，據(jù)植物轉(zhuǎn)錄因子數(shù)據(jù)庫(kù)記錄 （http：／／plntfdb.bio.uni-potsdam.de／v3.0／），在 擬 南 芥 （Arabidopsis thaliana） 中 有 147 個(gè) 成 員， 水 稻（Oryza sativa）中有196個(gè)，玉米 （Zea mays）中有330個(gè)，高粱 （Sorghum bicolor）中有161個(gè)轉(zhuǎn)錄因子屬于AP2／EREBP家族。AP2／EREBPs轉(zhuǎn)錄因子含有一個(gè)約60個(gè)氨基酸的DNA結(jié)合域[15]。該DNA結(jié)合域高度保守，包括YRG和RAYD 2個(gè)區(qū)，其中YRG區(qū)位于DNA結(jié)合域的N端，主要負(fù)責(zé)各類順勢(shì)作用元件的識(shí)別和結(jié)合；RAYD區(qū)位于結(jié)合域的C端，可能跟其他轉(zhuǎn)錄因子和DNA發(fā)生相互作用[16]。在模式植物擬南芥中，F(xiàn)eng等[17]根據(jù)DNA結(jié)合域的數(shù)量將AP2／EREBPs家族轉(zhuǎn)錄因子分為了4個(gè)亞家族：AP2（APETALA2）亞家族、RAV （Related to ABI3／VP1）亞家族、DREB （Dehydration-responsive element binding protein）亞家族和 ERF （Ethylene-response factor）亞家族，其命名則是根據(jù)首字母組合而來(lái)。此外，AP2／EREBPs家族中還有一些轉(zhuǎn)錄因子不能根據(jù)DNA結(jié)合域數(shù)量歸類到這4個(gè)亞家族中，因而這些無(wú)法歸類的轉(zhuǎn)錄因子成為第5亞家族[18]。

在大豆中，DREB和ERF是AP2／EREBPs家族轉(zhuǎn)錄因子中參與非生物脅迫響應(yīng)的2個(gè)主要亞家族，都含有1個(gè)AP2結(jié)構(gòu)域。DREB轉(zhuǎn)錄因子主要特異結(jié)合DRE／CRT （dehydration-responsive element／C-repeat）元件，含有DRE／CRT元件的基因就會(huì)受到DREB基因的調(diào)控。目前人們?cè)诖蠖怪邪l(fā)多個(gè)DREB亞家族基因[19]，分別為GmDREBa、GmDREBb、GmDREBc、GmDREB1、GmDREB2、GmDREB3、GmDREB4、GmDREB5，這些基因通過(guò)識(shí)別細(xì)胞的脫水信號(hào)來(lái)參與大豆植株對(duì)干旱脅迫的調(diào)控。2007年，Chen等[20]從大豆中克隆得到了GmDREB2基因，研究發(fā)現(xiàn)該調(diào)控因子參與了依賴脫落酸和不依賴脫落酸信號(hào)途徑，并且能夠誘導(dǎo)下游基因Rd29A和cor15a的表達(dá)，從而增強(qiáng)大豆對(duì)干旱和高鹽環(huán)境的抵抗能力。2010年，Chu等[21]從越南大豆栽培品種 ‘Xanh Tiendai’中克隆了長(zhǎng)為924bp的GmDREB5基因，經(jīng)序列比對(duì)發(fā)現(xiàn)與中國(guó)大豆栽培種的GmDREB5序列有90.4%相似，經(jīng)驗(yàn)證后將用于大豆的抗旱性試驗(yàn)。此外，Junya等[22]發(fā)現(xiàn)新的大豆基因GmDREB2A：2，該基因可有效減少由低溫和高溫造成的脫水傷害。

ERF轉(zhuǎn)錄因子目前僅在植物中發(fā)現(xiàn)，含有1個(gè)58或59個(gè)氨基酸殘基的DNA結(jié)合域以及DRE／CRT區(qū)，主要特異結(jié)合GCC-box元件。截止2010年，大豆中只有3個(gè)ERF轉(zhuǎn)錄因子的功能確定跟抗旱性相關(guān)，分別是2002年Mazarei等[23]發(fā)現(xiàn)的GmEREBP1，Zhang等在2009年發(fā)現(xiàn)的GmERF3[24]和2010年發(fā)現(xiàn)的GmERF4[25]。2011年，Zhai等[26]從大豆中克隆出了1個(gè)新的ERF轉(zhuǎn)錄因子基因GmERF6，該轉(zhuǎn)錄因子具有1個(gè)AP2／ERF區(qū)，兩個(gè)核定位信號(hào)位點(diǎn) （Nuclear localization signalsNLSs）以及1個(gè)關(guān)聯(lián)ERF的兩性分子抑制中心 （ERF-associated amphiphilic repression，EAR）。在實(shí)驗(yàn)中，他們對(duì)大豆苗進(jìn)行干旱處理，然后提取RNA進(jìn)行了熒光定量PCR檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)干旱處理下的GmERF6表達(dá)量增加；同時(shí)，將該基因轉(zhuǎn)入擬南芥中，轉(zhuǎn)GmERF6的擬南芥跟野生對(duì)照相比，耐旱能力也顯著增加了。

2.2 bZIP家族轉(zhuǎn)錄因子

bZIP轉(zhuǎn)錄因子在所有的真核生物中均有存在，含有1個(gè)堿性DNA結(jié)合域和1個(gè)亮氨酸拉鏈二聚體，在植物逆境信號(hào)傳遞、種子成熟、成花過(guò)程和抗病反應(yīng)中具有重要的作用。在非生物逆境脅迫下，植物中的脫落酸 （Abscisic acid，ABA）含量就會(huì)發(fā)生變化，bZIP轉(zhuǎn)錄因子就會(huì)發(fā)揮作用，使得植物能夠躲避干旱、高鹽等逆境的影響。逆境環(huán)境下的植物體內(nèi)，存在著依賴ABA和不依賴ABA這2條調(diào)控途徑，其中ABRE（ACGTGG／TC）轉(zhuǎn)錄因子存在于依賴ABA途徑中，DRE／CRT存在于不依賴ABA途徑中，bZIP通過(guò)操縱ABREs對(duì)植物的逆境相關(guān)基因進(jìn)行表達(dá)調(diào)控[27]。在擬南芥中，bZIP家族轉(zhuǎn)錄因子有123個(gè)，許多能夠跟ABRE結(jié)合參與干旱脅迫應(yīng)答，如AREB1／ABF2，AREB2／ABF4，AREB3／DPBF2，ABF1，ABF3／DPBF5，ABI5／DPBF1，EEL／DPBF4，DPBF2，AT5G42910等[28]。在大豆中，人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了有131個(gè)bZIP家族的轉(zhuǎn)錄因子跟干旱、高鹽、凍害等脅迫相關(guān)。Liao等[27]對(duì)大豆中克隆出的GmbZIP44、GmbZIP62和GmbZIP78進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)這3個(gè)基因能夠通過(guò)調(diào)控磷酸酶2C蛋白的2個(gè)基因ABI1和ABI2的表達(dá)，降低擬南芥對(duì)ABA的敏感性，提高植物對(duì)高鹽和干旱耐力。2011年，Gao等[29]從大豆品種Tiefeng 8克隆出了1個(gè)新的bZIP基因GmbZIP1，轉(zhuǎn)入擬南芥和煙草中進(jìn)行過(guò)表達(dá)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在干旱、高鹽和ABA誘導(dǎo)環(huán)境下，葉片氣孔大量關(guān)閉，細(xì)胞失水量下降，對(duì)抵抗干旱具有一定的效果。

2.3 MYB家族轉(zhuǎn)錄因子

MYB家族轉(zhuǎn)錄因子是植物中數(shù)量最多，功能最多的一類轉(zhuǎn)錄因子之一，廣泛參與植物對(duì)環(huán)境脅迫的應(yīng)答、次生代謝調(diào)控和植物形態(tài)的建成。MYB轉(zhuǎn)錄因子中含有1～3個(gè)不完全的螺旋－轉(zhuǎn)角－螺旋（Helix-turn-helix）重復(fù)結(jié)構(gòu)，能夠跟DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)中的大溝識(shí)別和結(jié)合，激活目的基因的表達(dá)，只有少數(shù)是負(fù)調(diào)控因子[30]。在擬南芥中，根據(jù)MYB結(jié)構(gòu)域，可以將MYB家族轉(zhuǎn)錄因子分為4個(gè)亞家族：R1-MYB、R2R3-MYB、R1R2R3-MYB和4R-MYB[31]。在干旱脅迫作用下，MYB轉(zhuǎn)錄因子通過(guò)調(diào)控葉片氣孔、細(xì)胞的分生水平以及根系發(fā)育等方式發(fā)揮作用[32]。近些年來(lái)，人們對(duì)于MYB轉(zhuǎn)錄因子的抗旱功能研究，大多是在模式植物擬南芥上進(jìn)行的，如1993年Urao等[33]發(fā)現(xiàn)的AtMYB002，2005年Cominelli等[34]發(fā)現(xiàn)的2個(gè)AtMYB060／AtMYB094，以及2008年Jung等[35]發(fā)現(xiàn)的3個(gè)AtMYB070／AtMYB073／AtMYB077，2009年Seo等[36]發(fā)現(xiàn)的AtMYB096，這些基因都不同程度地提高了擬南芥對(duì)干旱條件的忍耐力。MYB家族部分轉(zhuǎn)錄因子對(duì)植物遭受干旱的調(diào)控能力，已經(jīng)在擬南芥中有所驗(yàn)證，但是在大豆抗旱的研究中報(bào)道很少，這可能跟大豆中龐大的基因組相關(guān)。2008年，Liao等[37]從前人報(bào)道的56147個(gè)大豆基因中獲得了156個(gè)MYB家族基因，然后他們用酵母單雜交方法 （Yeast one-hybrid assay）對(duì)這些基因進(jìn)行基因功能分析，篩選出了43個(gè)跟ABA、鹽害、干旱、凍害相關(guān)的基因，將這些基因轉(zhuǎn)入擬南芥進(jìn)行功能驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)GmMYB76、GmMYB92、GmMYB177的擬南芥對(duì)ABA的敏感性下降了，但是提高了對(duì)干旱、鹽害和凍害的耐性。

2.4 WRKY家族轉(zhuǎn)錄因子

WRKY類轉(zhuǎn)錄因子是一類在植物的干旱和凍害脅迫響應(yīng)、生長(zhǎng)發(fā)育及抗病防御過(guò)程中起重要作用的轉(zhuǎn)錄因子。早期的研究中，該類轉(zhuǎn)錄因子只有在植物中發(fā)現(xiàn)，認(rèn)為植物所特有，但是最近的研究顯示，在原生動(dòng)物梨形鞭毛蟲(chóng) （Giardia lamblia）[38]和屬于真菌的盤(pán)基網(wǎng)柄菌 （Dictyostelium discoideum）中均有發(fā)現(xiàn)[39]。WRKY蛋白含有1個(gè)60個(gè)氨基酸組成的 WRKY保守區(qū)，其N端是含WRKYGQK序列的保守區(qū)，C端為鋅指結(jié)構(gòu)；另外還有1個(gè)與 W-box（C／TTGACT／C）特異結(jié)合的DNA結(jié)合區(qū)[40]。根據(jù)WRKY區(qū)的數(shù)量和鋅指結(jié)構(gòu)的特征，WRKY家族轉(zhuǎn)錄因子分為3個(gè)亞家族：第一亞家族含2個(gè)分別具有DNA結(jié)合活性和不具DNA結(jié)合活性的WRKY結(jié)構(gòu)域以及1個(gè)鋅指結(jié)構(gòu)；第二家族和第三家族成員的都只含有1個(gè)WRKY結(jié)構(gòu)域和1個(gè)鋅指結(jié)構(gòu)[41]。目前已經(jīng)在擬南芥和水稻中分別發(fā)現(xiàn)了74個(gè)和109個(gè) WRKY轉(zhuǎn)錄因子[42]。2009年，Wu等[43]和Qiu等[44]分別將OsWRKY11和OsWRKY45轉(zhuǎn)入水稻中進(jìn)行超表達(dá)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)OsWRKY11能夠提高水稻耐旱和耐熱能力，Os-WRKY45則提高了水稻的耐旱、耐鹽能力，還增強(qiáng)了抗病性。Zhou等[45]則從大豆中克隆了3個(gè)WRKY家族轉(zhuǎn)錄因子基因GmWRKY13、GmWRKY21和GmWRKY54，轉(zhuǎn)入煙草中過(guò)表達(dá)后發(fā)現(xiàn)GmWRKY21提高了擬南芥的耐寒性，轉(zhuǎn)GmWRKY13的擬南芥植株的抗旱和抗鹽性能得到增強(qiáng)，轉(zhuǎn)GmWRKY54的則提高了擬南芥對(duì)鹽和甘露醇的敏感性。2013年，Luo等[46]人從野生大豆 （Glycine soja）中克隆了GsWRKY20基因，發(fā)現(xiàn)該基因能夠抑制ABA途徑中的正調(diào)控因子；然后他們把GsWRKY20轉(zhuǎn)入野生大豆植株中過(guò)表達(dá)后顯示，野生大豆的失水能力和氣孔密度顯著降低，植株的抗旱能力有所增強(qiáng)，這也是首個(gè)WRKY家族基因在豆科植物抗旱性研究的報(bào)道。

2.5 NAC家族轉(zhuǎn)錄因子

NAC家族轉(zhuǎn)錄因子是發(fā)現(xiàn)最晚的一類植物所特有的轉(zhuǎn)錄因子，在植物的生長(zhǎng)發(fā)育、干旱等逆境脅迫應(yīng)答等過(guò)程中具有重要的作用。NAC類轉(zhuǎn)錄因子N端含有一段150個(gè)氨基酸組成的NAC保守結(jié)構(gòu)域，可能具有DNA結(jié)合域功能；C端為非保守性的轉(zhuǎn)錄調(diào)控區(qū)，是植物轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域[47]。1992年，Yamaguchi-Shinozaki等[48]首次在擬南芥中發(fā)現(xiàn)了跟脫水相關(guān)的NAC轉(zhuǎn)錄因子基因RD26，之后ERD1、ANAC019、ANAC055等大量干旱相關(guān)基因在擬南芥中克隆出來(lái)并得到了功能驗(yàn)證。近些年來(lái)，在大豆中人們發(fā)現(xiàn)了大約200個(gè)NAC家族的轉(zhuǎn)錄因子[49]。2007年，Meng等[50]在大豆中鑒定到了6個(gè)干旱脅迫下調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透基因的NAC類轉(zhuǎn)錄因子，根據(jù)編號(hào)分別為GmNAC1、GmNAC2、GmNAC3、GmNAC4、GmNAC5、GmNAC6。2009年，Tran等[51]以大豆幼苗為材料，用高通量篩選方法獲得了31個(gè)GmNAC家族基因，其中有9個(gè)GmNAC基因跟干旱脫水、高鹽脅迫的響應(yīng)相關(guān)。2011年，Le等[52]從大豆中獲得了152個(gè)GmNAC轉(zhuǎn)錄因子的全序列基因；次年，他們又從中篩選出38個(gè)可能跟干旱脅迫相關(guān)的GmNAC轉(zhuǎn)錄因子，轉(zhuǎn)入大豆中進(jìn)行表達(dá)分析，根據(jù)熒光定量PCR結(jié)果，發(fā)現(xiàn)干旱作用下有25個(gè)GmNAC基因發(fā)生了上調(diào)，另有6個(gè)GmNAC基因的表達(dá)量則下降了。2013年，Nguyen等[53]同樣以Le發(fā)表的152個(gè)GmNAC基因中篩選出了17個(gè)上調(diào)和6個(gè)下調(diào)的干旱相關(guān)基因，以大豆抗旱品種DT51和干旱敏感品種MTD720作為材料篩選組織特異性抗旱相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子基因。在抗旱大豆品種DT51的根中，他們發(fā)現(xiàn)有9個(gè)基因的表達(dá)上調(diào)，1個(gè)基因下調(diào)；而在干旱敏感品種MTD720中，8個(gè)基因表達(dá)上調(diào)。由此可以看出大豆植株在的干旱脅迫作用下，GmNAC基因的表達(dá)情況跟作物品種緊密相關(guān)，篩選出大豆各品種中通用且高效的GmNAC抗旱基因的任務(wù)仍然很艱巨。

2.6 其他家族抗旱轉(zhuǎn)錄因子

Trihelix家族轉(zhuǎn)錄因子是最近才引發(fā)關(guān)注的一類基因家族[54－59]，在DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域含有3個(gè)串聯(lián)的螺旋結(jié)構(gòu)，富含堿性和酸性氨基酸、谷氨酰胺和脯氨酸。因其保守結(jié)構(gòu)域能特異的與DNA序列上的光應(yīng)答元件GT元件結(jié)合，所以又稱GT因子[60－61]。除在模式植物擬南芥 （Arabidopsis thaliana）和水稻 （Oryza sative）中有部分Trihelix轉(zhuǎn)錄因子家族被克隆外，在大豆 [Glycine max （L.）Merr.]和煙草 （Nicotiana tabacumL.）等作物中也被克隆到。研究表明，Trihelix基因家族成員在鹽脅迫、干旱脅迫和冷脅迫等生物脅迫與非生物脅迫中表現(xiàn)出應(yīng)答反應(yīng)[62]。AtGT-3b屬于GT-1亞家族，通過(guò)與基因SCaM-4啟動(dòng)子上GT元件結(jié)合來(lái)調(diào)控ScaM-4的表達(dá)，AtGT-3b和SCaM-4基因的表達(dá)量均可在植株受到病害處理和NaCl處理后提高[63]。AtGT-3b可與合成甜菜堿的2個(gè)關(guān)鍵酶膽堿單加氧酶（Choline monooxygenase，CMO）基因和甜菜堿醛脫氫酶 （Betaine aldehyde dehydrogenase，BADH）基因啟動(dòng)子中的GT-1順式作用元件相互作用，而甜菜堿是一種在植物耐鹽中起重要作用的小分子滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)[64－66]。GmGT-2A和GmGT-2B屬于GT-2亞家族，兩者在大豆幼苗受到不同鹽、冷、干旱等脅迫時(shí)表達(dá)量升高，在擬南芥中過(guò)量表達(dá)可提高植物對(duì)冷脅迫、干旱脅迫、鹽脅迫等的耐受性[62]。此外，Trihelix家族基因在植物形態(tài)建成、營(yíng)養(yǎng)器官的生長(zhǎng)和生殖器官的發(fā)育都起著重要的作用。

生長(zhǎng)素響應(yīng)因子ARF在調(diào)控植物生長(zhǎng)發(fā)育、細(xì)胞分裂和應(yīng)對(duì)環(huán)境刺激中扮演重要的角色。大量研究證實(shí)，在大豆基因組中存在51個(gè)GmARFs基因。CHIEN等[67]通過(guò)對(duì)大豆和擬南芥的ARFs的系統(tǒng)發(fā)育分析后發(fā)現(xiàn)，二者在2個(gè)ARF家族 （ARF和Aux／IAA）之間存在一定的相似性和差異性，且GmARF基因具有良好的組織特異性和脅迫應(yīng)答能力。這將對(duì)提高轉(zhuǎn)基因大豆抗旱能力具有巨大的應(yīng)用潛力。

3 展望

干旱脅迫是影響大豆生長(zhǎng)和產(chǎn)量的重要環(huán)境因素之一。近些年來(lái)，人們借助各種先進(jìn)的生物技術(shù)方法發(fā)現(xiàn)并克隆出了許多干旱誘導(dǎo)的基因，為選育抗旱作物品種奠定了分子基礎(chǔ)。在這些抗旱相關(guān)的基因中，有一大部分是轉(zhuǎn)錄因子，參與調(diào)節(jié)下游功能基因的表達(dá)，提高植物的抗逆性。然而，植物體對(duì)逆境的響應(yīng)是一個(gè)復(fù)雜的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，大量的轉(zhuǎn)錄因子參與到了調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中，各調(diào)控因子之間也存在著交叉影響。目前，人們對(duì)于一些植物的抗旱響應(yīng)和調(diào)節(jié)機(jī)制有了初步的認(rèn)識(shí)，但是對(duì)于這些抗旱相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子的研究仍處于發(fā)掘階段，實(shí)驗(yàn)對(duì)象也主要是以模式植物為主，鮮有轉(zhuǎn)基因大豆的大田試驗(yàn)報(bào)道。因此，從龐大的轉(zhuǎn)錄因子庫(kù)中篩選出大豆特異的抗旱轉(zhuǎn)錄因子并進(jìn)行功能驗(yàn)證，對(duì)解開(kāi)大豆等作物的抗旱調(diào)控機(jī)制，是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的難題，而選育出高產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)的大豆抗旱品種，還有很長(zhǎng)的路要走。

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