植物应答低温胁迫的转录调控网络研究进展

低温胁迫严重影响植物的生长发育及作物的产量。为了生存,植物形成了复杂而高效的调控网络以抵御和适应低温胁迫,其中转录调控起关键作用。转录因子通过结合启动子区域的顺式作用元件,调控一系列基因的表达,在植物非生物逆境应答网络中起着关键作用。文章全面综述了参与调控植物低温胁迫应答的转录因子,包括AP2/ERF（APETALA2/ethylene responsive factor）、MYB（myeloblastosis）、bHLH（basic helix-loop-helix）、NAC（NAM、ATAF1、ATAF2和CUC2）、ZFP（zinc finger protein）、WRKY、VOZ（vascular plant one zinc-finger protein）、CAMTA（calmodulin-binding transcription activator）及EIN3（ethylene-insensitive 3）等,简要概述了各类转录因子的结构特征,重点介绍了其在植物抗寒中的功能及调控机制,并基于转录因子间的调控关系,绘制出植物低温应答的转录调控网络。在该调控网络中,CBF（C-repeat binding factor）转录因子起着关键分子开关的作用。CBFs特异地与启动子区域的DRE/CRT（dehydration-responsive element/C-repeat element,A/GCCGAC）顺式作用元件结合,从而激活COR（cold regulated）、LTI（low-temperature induced）、DHN（dehydrin）及RD（responsive to dehydration）等一系列低温应答基因的表达。CBFs的表达受ICE1/2（inducer of CBF expression 1/2）、CAA1（circadian clock-associated 1）、LHY（late elongated hypocotyl）、MYB56、ZFP1/182及CAMTA1/2/3等转录因子的正调控,而受MYB15、MYBS3、ZAT12、PIF4/7、WRKY34及EIN3等转录因子的负调控。ICE1蛋白的转录活性受翻译后修饰的严谨调控,包括SIZ1（SAP and Miz 1）介导的SUMO（small ubiquitin-related modifier）化修饰和HOS1