红豆杉中WRKY类转录因子的克隆及功能验证文献综述

 2023-01-31 11:01

一,本课题的研究目的及意义

红豆杉属(Taxus)植物因其合成的一种紫杉二萜化合物紫杉醇(Taxol)具有独特的抗癌功效及尖锐的供需矛盾而倍受世人注目。紫杉醇具有高效、低毒、广谱的抗癌效果,应用广泛。然而,自然资源中红豆杉生长缓慢、紫杉醇产量极低,导致了紫杉醇类独特抗癌药物的供不应求。目前,合成紫杉醇的方法有多种,细胞培养被认为是最有希望的途径之一。

要实现细胞培养生产紫杉醇的产业化,必须利用基因工程手段对红豆杉细胞进行遗传改造,构建高产的红豆杉基因工程细胞株则是其必然的选择。

目前已有研究表明,WRKY类转录因子在植物的次生代谢中起到了重要的作用。WRKY基因的得名是因为其所编码的转录调控因子WRKY蛋白至少含有一段大约60个氨基酸的高度保守结构域,在该结构的N-端,几乎所有成员都有WRKYGQK这样的7肽,所以简称为WRKY。W=色氨酸,R=精氨酸,K=赖氨酸,Y=酪氨酸,G=甘氨酸,Q=谷氨酰胺。保守的WRKY结构域能特异性识别(T)(T)TGAC(C/T)序列,该序列称为W-Box,其中TGAC是其不变的核心。实验表明,该核心只要有一个氨基酸发生改变,WRKY的结合性就会迅速下降,甚至完全消失,说明该核心对于WRKY结合的必要性。W-Box主要位于抗病相关基因的启动子区域,而且数量有一个至多个不等,它们的位置相近,呈同向或者回文结构排列,这些都有利于WRKY的结合。WRKY主要是通过特异性识别W-Box,启动调节相关基因的表达来应答各种诱导刺激,从而对植物起到调节作用。

本课题通过对WRKY转录因子的克隆及功能验证,丰富了紫杉醇生物合成的转录调控理论、为利用转录因子基因工程构建高产红豆杉基因工程细胞株奠定基础。

二,实验可行性分析,研究背景:

1 研究对象具有代表性

   WRKY类转录因子在植物的代谢生理活动中起到了重要作用,本课题选择WRKY转录因子作为研究对象具有很好的代表性,是揭示WRKY转录因子在紫杉醇生物合成中的功能及其调控机制的基础,也为调控紫杉醇生物合成的转录因子的筛选打下基础。WRKY是植物特异的重要转录因子,它们参与了植物的众多生理过程并且发挥了重要的作用,通过现有的转基因、RNAi、基因芯片、反向遗传学等技术,人们已经鉴定并验证了许多WRKY转录因子的功能,它们主要与植物的抗逆、衰老、发育、代谢等有关,但是对它们的作用机理及其功能的研究还处于初步阶段。随着时代的发展,科技的进步,将会有越来越多的新生物技术的出现,因此,WRKY家族的作用机理及其功能会被逐步地阐明。它们在抗逆方面的重要作用,将为我们创制抗逆作物新品系提供重要基因资源。

2、基因研究平台完善,实验技术成熟

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