轉錄因子和啟動子互作分析技術及其在植物應答逆境脅迫中研究進展

導讀：本文綜述了參與逆境脅迫的主要轉錄因子家族、轉錄因子的轉錄啟用活性鑑定、轉錄因子和啟動子互作分析技術及其在植物應答逆境脅迫中的應用，為全面、深入研究植物應答逆境脅迫時的基因表達調控機制提供參考。

一、

參與逆境脅迫的主要轉錄因子家族

近年來，轉錄因子在植物的生長髮育、植物體內次生物質的代謝以及逆境脅迫調控等多種生理過程中扮演的角色不斷被揭開，轉錄因子的研究成為植物應答逆境脅迫分子機制中的一個研究熱點。

NAC

轉錄因子是植物中最大的特異性轉錄因子家族之一，在植物的生長髮育過程中參與分生組織的細胞分裂、側根生長、開花、衰老等過程；在植物響應低溫、乾旱及鹽鹼等非生物脅迫的過程中也起著重要的調節作用。

WRKY

轉錄因子家族具有十分顯著的結構特點，各成員均含有1~2個由60個高度保守的氨基酸殘基組成的結構域廣泛地參與植物的生物、非生物脅迫應答反應，在植物激素訊號傳導途徑中起調控作用，在糖類合成、種子休眠、植物衰老等一系列生理活動中也參與調控。

bHLH

轉錄因子家族是真核生物中存在最廣泛的一大類轉錄因子，因含有 bHLH 結構域而得名。bHLH轉錄因子在植物中的訊號傳導、非生物脅迫應答、種子萌發、細胞分化等過程發揮重要作用。

AP2/ERF

轉錄因子家族是植物中普遍存在的一類轉錄因子超家族；作為一類廣泛參與植物生命活動過程的轉錄因子，AP2/ERF轉錄因子不僅與種子萌發有關，還參與了植物的初生代謝以及次生代謝；AP2/ERF轉錄因子作為連線植物激素訊號的關鍵調節器，可以反饋調節激素的生物合成，如乙烯、細胞分裂素、赤黴素和脫落酸，同時也能響應生長素、茉莉酸甲酯等激素訊號；一些AP2/ERF基因異源表達可以提高植物體應對脅迫的能力，包括抵抗高鹽、乾旱、缺氧及低溫脅迫等。

MYB

轉錄因子家族是存在於所有真核生物中的一類十分保守的轉錄因子家族，由位於N端的MYB結構域得名。植物中MYB轉錄因子幾乎參與了多個發育過程，如根毛髮育、花粉形成、種子萌發等方面；在植物遭受冷脅迫、糖脅迫、金屬脅迫等非生物脅迫時，MYB轉錄因子參與其中並進行調節；MYB轉錄因子在泛素化、糖基化、磷酸化等蛋白翻譯後修飾調控方面，也起著至關重要的作用。

二、轉錄因子和啟動子互作分析技術

轉錄因子和啟動子互作分析技術本質上是研究蛋白質與DNA相互作用的技術。主要包括染色質免疫共沉澱技術（Chromatin immunoprecipitation，ChIP）、DNase I 足跡法（DNase I footprinting）、凝膠阻滯分析（Electrophoretic Mobility Shift Assay，EMSA）和酵母單雜交技術。這幾種方法都有自己獨特的優勢和不足，每種技術研究的側重點也不同，在實際實驗中應選擇更為合適的分析技術才能有效的進行轉錄因子和啟動子相互作用研究。

三、Y1H在植物逆境脅迫中的應用

Y1H

技術在植物逆境脅迫中的應用情況見表2。Hu等為了探究miRNA在棉花（Gossypium hirsutumL。）黃萎病中發揮的功能，透過Y1H一對一驗證了棉花轉錄因子GhNAC100與GhPR3基因啟動子的相互作用，發現 GhNAC100 與 GhPR3 基因啟動子的 CGTA-box結合並抑制其表達，從而負調控棉花的防禦作用。Dong 等對大豆（Glycine max （L。） Merr。）轉錄因子GmWRKY31與GmSAGT1基因啟動子進行了Y1H一對一驗證，發現二者透過 W-box 結合，從而調節GmSAGT1基因的表達參與SA介導的大豆免疫反應。Yong等透過Y1H一對一驗證表明虎百合（Liliumlancifolium L。）轉錄因子LlMYB3能夠結合LlCHS2基因的啟動子，透過參與花青素的生物合成途徑，以調節虎百合在冷脅迫中的耐受性。Almeida等透過Y1H技術在水稻cDNA文庫中以OsNHX1基因啟動子為誘餌大規模篩選，鑑定到5個轉錄因子（3個家族） — — 轉錄因子 OsPCF2（TCP 家族），OsCPP5（CPP 家族）和OsNIN-like2、OsNIN-like3、OsNIN-like4（NIN-like 家族），這些轉錄因子可能調節水稻耐鹽和耐旱功能。