全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2013, 39(12): 2115−2122 http://zwxb.chinacrops.org/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家转基因生物新品种培育科技重大专项(2011ZX08009-002)和黑龙江省研究生创新科研项目资金一般项目(YJSCX2012-26
1HLJ)资助。
* 通讯作者(Corresponding authors): 孙冬梅, E-mail: sdmlzw@126.com, Tel: 13089069957; 凌毅, E-mail: lingyi01@cau.edu.cn, Tel: 010-
62734385; 邓馨, E-mail: deng@ibcas.ac.cn, Tel: 010-62836261
第一作者联系方式: E-mail: yange8602@126.com, Tel: 13810203814
Received(收稿日期): 2013-04-22; Accepted(接受日期): 2013-06-09; Published online(网络出版日期): 2013-09-29.
URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20130929.1539.015.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2013.02115
玉米 D亚族 bZIP转录因子基因的数据库挖掘、分析、克隆与表达
杨艳歌 1,2 吕维涛 2 孙冬梅 1,* 凌 毅 3,* 邓 馨 2,*
1 黑龙江八一农垦大学生命科学技术学院, 黑龙江大庆 163319; 2 中国科学院植物研究所资源植物研发重点实验室, 北京 100093;
3 中国农业大学生物学院, 北京 100193
摘 要: 碱性亮氨酸拉链(basic leucine zipper, bZIP)是真核生物特有的转录因子家族, 在高等植物基因表达与调控中
起重要作用。本文通过对玉米基因组数据库中收录的全长 cDNA 序列全基因组范围的 bZIP 分析, 发现其中 25 个序
列编码 D亚族 bZIP转录因子。针对这些序列进行生物信息学分析、染色体分布和直系同源组的分类分析, 发现部分
序列可能是由同一基因座编码, 但不同方式剪切形成的。对部分基因克隆和测序发现了更多的剪切形式。定量检测
其中 3个基因在 ABA和干旱胁迫条件下的表达发现, 其中 1个受 ABA诱导, 2个受 ABA抑制, 但均不受干旱胁迫影
响。表明玉米中 D亚族基因可能参与 ABA响应。
关键词: 玉米; bZIP转录因子; D亚族; 数据库挖掘; 基因表达
Database Mining, Bioinformatics, Cloning, and Expression Analyses of D Sub-
family bZIP Genes in Maize
YANG Yan-Ge1,2, LÜ Wei-Tao2, SUN Dong-Mei1,*, LING Yi3,*, and DENG Xin2,*
1 College of Life Science and Technology, Heilongjiang Bayi Agricultural University, Daqing 163319, China; 2 Key Laboratory of Plant Resources,
Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100093, China; 3 College of Life Science, China Agricultural University, Beijing 100193,
China
Abstract: Basic leucine zipper (bZIP) is unique transcription factor family among eukaryotes, playing important roles in gene
expression and regulation in higher plants. Here we reported the finding of 25 full length cDNA sequences encoding D subfamily
of bZIP factors in maize from a database mining on whole genome level. The analysis of bioinformatics, chromosome distribution
and classification of Possible Groups of Orthologous (PoGO) suggested the existence of diverse alternative splicing in some of
these genes, which was supported by the sequencing results of the cloned cDNAs. The expression pattern of three representative
genes in response to ABA and drought stress were examined by quantitative RT-PCR, and the results revealed different regulations
of ABA on the expression of these genes. Our results suggest that D subfamily of bZIP genes in maize might involve in ABA
signal pathway.
Keywords: Maize; bZIP transcription factor; D subfamily; Database mining; Gene expression
碱性亮氨酸拉链(basic region/leucine zipper mo-
tif, bZIP)类的转录因子普遍存在于动植物及微生物
中, 参与 ABA 信号转导和各种环境胁迫的响应等,
是一类重要的转录因子[1]。它由一个二聚体化作用
的亮氨酸拉链区域和一个 DNA 结合的碱性结构域
组成。亮氨酸拉链结构域的典型特征是每 7 氨基酸
的第 7 位含有一个亮氨酸, 以及其他疏水残基位于
第 3和第 4位。DNA结合区域是由大约 20个氨基酸
组成的碱性结构域, 用于识别并结合 G-box 等顺式
作用元件[2]。bZIP类转录因子在未结合 DNA之前以
未折叠的单体形式存在 , 受到逆境胁迫后以二聚
体的形式结合 DNA, 识别核心序列为 ACGT的顺式
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作用元件[3]。Jakoby等[4]根据碱性亮氨酸区域的同源
性和其他保守结构域的特性, 将拟南芥基因组中所
有的 bZIP类转录因子分成 A、B、C、D、E、F、G、
H、I和 S类 10个亚族, 认为在同一亚族的 bZIP转
录因子往往有相似的功能。拟南芥中 D 亚族有 10
个成员[4], 水稻中有 16 个[5]。目前对不同植物中 D
亚族 bZIP转录因子的研究表明, 该亚族基因主要参
与病害防御和生理生长, 还参与生长发育进程 [4]。
Correa 等 [5]进一步提出了直系同源组 (Possible
Groups of Orthologues, PoGO)的分类, 其中将植物D
亚族 bZIP又分为 5个组, 即 D1~D5。其中 D2和 D4
组主要参与生长发育进程 , 如拟南芥中 AtbZIP46/
Perianthia 控制植物器官数目[6], 玉米的 Liguleless2
(lg2)定位叶和鞘的边界[7]; D3和D5组主要在植物防
卫反应过程中起正向和负向双重调控作用 [5], 如拟
南芥中TGA4/OBF4/AtbZIP57可能通过AtEBP与 PR
启动子上的乙烯应答元件相结合起抗病作用[8-9], 而
TGA 类型的 bZIP 转录因子与响应水杨酸(salicylic
acid, SA)的顺式元件相结合, 在 SA信号途径中起负
调控作用[10]。此外, D3 和 D5 组基因还参与茉莉酸
(jasmonic acid, JA)信号转导以及生长激素和磷缺陷
的响应等[11]。D1类的基因功能目前尚不清楚。
对拟南芥 D亚族 bZIP转录因子的研究表明, 该
亚族的氨基酸序列具有极高的同源性, 如 TGA4 和
TGA1氨基酸相似性达 92%, TGA5、TGA6和 TGA2
的相似性分别达 92.8%和 95.3%, TGA4和 TGA5有
53%的氨基酸相同[8,12]。玉米中分离出 2 个 bZIP 蛋
白基因 OBF3.1 和 OBF3.2, 其氨基酸相似度达
95.8%[13]。不同植物中的该类基因保守性也极高, 拟
南芥 TGA1和烟草 TGA1a有 63%氨基酸相同[14]。
进化研究表明, D亚族的基因与 A、G亚族可能
有共同的祖先[5]。但几乎所有 A 亚族的基因都参与
ABA 信号转导 , 并耐受抗旱等多种非生物胁迫 [4],
而 D 亚族是否参与 ABA 信号和干旱等非生物胁迫
响应尚无报道。本文利用基因组数据挖掘方法分析
玉米 D 亚族 bZIP 基因, 克隆并研究其在 ABA 和干
旱胁迫条件下的表达, 为进一步阐明 bZIP转录因子
D亚族的功能提供基础。
1 材料与方法
1.1 玉米材料及处理
将玉米(Zea mays L.) B73自交系种子置于湿润
纱布上 , 28℃暗培养 2 d 后 , 种植于搅拌均匀的花
土和蛭石的小花盆中 , 在 28℃、12 h/12 h 光周期
条件培养。取三叶一心期的幼苗 , 将根部浸没在
100 μmol L−1 ABA中进行处理, 并以溶剂作为对照,
于 0、2、6和 12 h处理后取叶片。同时, 三叶一心
期时开始停止浇水, 进行干旱处理, 用土壤水分探
测仪测定土壤水分含量。水分饱和时土壤水分含量
在 40%~50%之间, 15%~20%为轻度干旱(feebly arid,
FA), 10%左右为中度干旱(moderate drought, MD),
5%左右为重度干旱(serious drought, SD), 并以同期
生长的正常浇水的玉米幼苗作为对照(control check,
CK), 按各处理分别取样 , 立即用液氮处理并置
−70℃保存。
1.2 RNA提取及第一链 cDNA的合成
用总 RNA提取试剂盒(TRIzol Reagent, TaKaRa)
提取样品的总 RNA, 并用 DNase I (TaKaRa)纯化。
按照 SuperScript III反转录酶(Invitrogen)说明书合成
第一链 cDNA, 作为基因扩增及荧光定量 PCR(Real
time quantitative PCR, qRT-PCR)的模板。
1.3 基因克隆
用特异引物和高保真的 Phusion High-Fidelity
DNA聚合酶(NEB)进行基因扩增, Touchdown程序反
应程序为 98℃ 30 s; 98℃ 10 s, 62℃ 20 s, 72℃ 45 s,
退火温度每隔一个循环降低 1℃, 至 49℃; 最后延
伸 72℃ 10 min。PCR产物经 1%琼脂糖凝胶电泳检
测 , 回收目的条带。连接 Gateway 载体 pENTR/
D-TOPO (Invitrogen), 转化大肠杆菌感受态 TOP10,
经菌液 PCR筛选阳性克隆, 测序验证。
1.4 qRT-PCR
采用 Toyobo公司 SYBR Green Master Mix进行
qRT-PCR, 反应体系含 cDNA 1 μL、7.5 μL 2×SYBR
Green Master Mix、引物(10 pmol μL−1)各 0.3 μL、
ddH2O 5.9 μL。以玉米 β-tubulin为内参, 反应程序为
94℃ 30 s; 94℃ 5 s, 54℃ 30 s, 72℃ 20 s, 共 40个循
环。采用基因相对表达分析 2–∆∆Ct法分析基因相对表
达量[15]。
1.5 数据库挖掘与生物信息学分析
利用 ZmGDB (http://www.plantgdb.org/ZmGDB/)
和MaizeGDB (http://www.maizegdb.org/)数据库进行
玉米 bZIP基因全长 cDNA和基因组序列搜索以及染
色体位置和外显子-内含子结构分析。bZIP蛋白多重
序列比对由 ClustalX 1.83 构建, 使用软件默认参数[16],
根据比较结果, 用 Genedoc 进行保守序列分析, 用
MEGA4构建系统进化树[17]。以上述玉米基因组数据
库为依据 , 应用 MEME (http://meme.nbcr.net/meme/
cgi-bin/meme.cgi)软件进行保守结构域分析。
第 12期 杨艳歌等: 玉米 D亚族 bZIP转录因子基因的数据库挖掘、分析、克隆与表达 2117


2 结果与分析
2.1 玉米 D亚族 bZIP基因序列分析
将 ZmGDB 和 MaizeGDB 基因组数据库中收录
的可能编码 bZIP转录因子的全长 cDNA序列与拟南
芥 D亚族基因进行序列比对分析, 发现 25个与拟南
芥 D亚族基因同源性比较高的玉米 bZIP序列。对这
25个基因编码产物分析发现它们与拟南芥 D亚族
bZIP转录因子相似, 除了共有 bZIP结构域外, 紧跟着
bZIP 基元还有 3 个保守的 motif (图 1)。其中第一个
motif是 DOG1 (Delay of Germination 1)保守结构域[18],
该结构域曾在一个种子休眠关键基因 DELAY OF
GERMINATION 1 (DOG1)中发现, 但具体功能未知。


图 1 玉米 D亚族 bZIP蛋白保守结构图及保守基元的序列 logo
Fig. 1 Structure and sequence logos of the conserved domains of D subfamily bZIP transcription factors in maize
左图为玉米 D亚族 bZIP蛋白的结构, 右图为由 MEME工具自动生成的玉米 D亚族 bZIPs的保守基元的序列 logo。
Conserved domain structure of maize D subfamily bZIP factors is in the left panel; the sequence logos of the conserved motifs revealed by
MEME is in the right panel.

很多报道指出 D亚族基因氨基酸相似度较高。
通过序列比对, 发现 25 个 D 亚族 bZIP 转录因子两
两之间的氨基酸序列相似度在 55%~99%之间, 蛋白
的亮氨酸拉链区的下游至 C 末端的氨基酸序列高度
保守(图 2)。然而, 蛋白的 N末端氨基酸序列差异很
大, 可能与这些蛋白的不同功能或调节性质相关。
2.2 玉米 D亚族 bZIP基因在基因组中的分布
在序列比对中发现一些玉米D亚族 bZIP基因具
有完全相同或高度相似的编码序列。为了解这些基
因之间的关系, 分析了这 25个 cDNA所对应的染色
体位置, 发现除了第 1和第 5染色体外, 它们分布于
其他 8条染色体, 第 10染色体上最多, 有 7个基因;
第 4和第 9染色体上最少, 只有 1个基因; 其余的 5
条染色体各有 2~4个(图 3)。同时我们根据基因组序
列和 cDNA 序列比对, 分析相应基因的内含子-外显
子结构, 发现 D亚族基因内含子较多, 在 5~12个之
间(图 4)。
发现有 6 组基因具有完全相同或高度相似的编
码序列, 并位于同一个染色体的同一个基因座上(表
1), 分别为: (1)BT088188、BT061346、BT034282、
BT060754与 BT064430, (2)BT043436、BT039852与
BT063898, (3)BT037374与 BT042450, (4)BT088145
与 BT069355, (5)BT038664与 TGA4, (6)BT035801、
BT034456与 OBF3.1。其中第一组基因都位于第 10
染色体的 144 522 640~144 530 848之间, 位置很接
近。进一步分析这些基因的内含子-外显子结构发现,
BT060754、BT064430的内含子-外显子结构也一样,
仅 5′-UTR 和 3′-UTR 序列不同; 二者氨基酸序列与
BT034282相似性达到 100%, 但内含子-外显子结构
不同; BT088188和 BT061346内含子-外显子结构相
同, 但与其他 3个不同。表明这 5个基因可能是同一
基因座编码的不同剪切方式造成的不同转录本。
BT088145和 BT069355都位于第 2染色体 6 717 439~
6724101 之间 , 仅前者比后者多出 N 端的 27 个氨
基酸 , 其他序列完全相同 , 但二者的内含子外显
子结构差异很大 ; 都位于第 7染色体 133 128 880~
133 137 073 之间的 BT039852 比 BT043436 和
BT063898 多了 N 端 50 个氨基酸和 1 个内含子; 都
位于第 3 染色体 187 322 690~1 887 336 485之间的
BT034456、BT035801 和 OBF3.1 的外显子内含子结
构相同, 但后者 5′-UTR 短。另外 2 组基因分别位于
第 8染色体 120 135 342~120 139 090区段和第 10染
色体 49 981 532~49 984 883区段, 组内基因内含子外
显子结构完全一样, 仅 5′-UTR和 3′-UTR序列不同。
表明这 5 组内的不同基因很可能是预测得到的多种
可能的转录本, 也有可能是不同剪切方式造成的。
2118 作 物 学 报 第 39卷




图 2 玉米和拟南芥 D亚族 bZIP转录因子的多重序列比对
Fig. 2 Alignment of D subfamily bZIP transcription factors from maize and Arabidopsis

第 12期 杨艳歌等: 玉米 D亚族 bZIP转录因子基因的数据库挖掘、分析、克隆与表达 2119


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图 3 玉米 D亚族 bZIP基因在染色体上的分布
Fig. 3 Chromosome locations of bZIP genes of D subfamily in maize


图 4 拟南芥和玉米 D亚族 bZIP蛋白进化树及玉米 D亚族 bZIP基因外显子-内含子组织结构图
Fig. 4 Phylogenetic tree of D subfamily bZIP from maize and Arabidopsis and the exon-intron structures of maize bZIP genes
蓝色框表示外显子, 直线表示内含子。绿色和红色箭头分别表示起始密码子和终止密码子。
Blue boxes indicate exons. Line between boxes indicate introns. Green and red arrows represent initiation and termination codons,
respectively.

2120 作 物 学 报 第 39卷


表 1 玉米 D亚族 bZIP基因的 PoGO分组和染色体分布
Table 1 PoGO group and chromosomal distribution of D subfamily bZIP genes in maize
组
PoGO group
基因号
Gene ID
染色体
Chromosome
位置
Location
氨基酸
Amino acid
D1 BT083510 2 189820383–189826887 329
D1 BT063898 7 133128880–133137073 406
D1 BT039852 7 133128991–133137024 356
D1 BT043436 7 133129016–133136996 406
D1 BT055042 9 100918749–100925351 458
D2 lg2 3 176799773–176809301 531
D2 BT066129 4 188488310–188496408 486
D2 TGA6 6 149527557–149534593 515
D3 BT088145 2 6717439–6724101 402
D3 BT069355 2 6720535–6723951 376
D3 BT038664 10 49981532–49984883 384
D3 TGA4 10 49981637–49985573 382
D3 BT061346 10 144522640–144530770 406
D3 BT088188 10 144524118–144530823 406
D3 BT034282 10 144524191–144530766 377
D3 BT060754 10 144526765–144530800 377
D3 BT064430 10 144527354–144530848 377
D4 BT085145 6 116751422–116754819 360
D4 BT037374 8 120135350–120139072 345
D4 BT042450 8 120135342–120139090 377
D5 BT035801 3 187322690–187336485 396
D5 BT034456 3 187322817–187336485 465
D5 OBF3.1 3 187328611–187336378 331
D5 BT036137 8 1639929–1651087 329
D5 OBF3.2 8 171296415–171303256 468

另外, 位于第 8染色体上的 OBF3.2与位于第 3
染色体上的 OBF3.1、BT035801和 BT034456有较高
的同源性, 第 3 染色体上的 lg2 与第 6 染色体上的
TGA6 有较高的同源性, 表明玉米基因组中的 bZIP
基因可能发生过复制。
2.3 玉米 D亚族 bZIP基因进化分析
为了解玉米 D 亚族 bZIPs 的进化特征, 对玉米
和拟南芥的 D 亚族 bZIP 转录因子构建了进化树(图
4)。结果表明, 这些转录因子在进化树上的分布符合
Correa 等的 PoGO 分组[5]。其中, BT063898 等 3 个
基因座编码的 5 个 bZIP 序列与 AtbZIP65 构成 D1
组分支 ; 另外 ZmTGA6 等 3个玉米 bZIP 因子与
AtbZIP21组成 D2分支; BT088188等 3个基因座编
码的 8个 bZIP序列组成一个小分支, 与 AtbZIP22等
4个拟南芥 bZIP因子和玉米 TGA4的小分支共同形
成 D3 组分支; BT085145 等 2 个基因座编码的 3 个
玉米 bZIP 序列与 AtbZIP46 组成 D4 分支; OBF3.1
等 3个基因座编码的 5个 bZIP因子组成一小支, 与
AtbZIP20等 3个拟南芥基因组成的小分支共同组成
D5组分支。表明拟南芥和玉米的 5个组分别具有共
同祖先, 但在 2 种植物中平行进化, 在玉米中大量
复制进化形成多个拷贝, 而在拟南芥中除 D3 组外
都维持较低的拷贝数。
2.4 玉米 D亚族 bZIP基因的克隆
对玉米 D亚族 5个 PoGO组的代表性 bZIP基因
进行扩增和克隆测序。获得的 5个基因扩增产物中
D3组的BT034282和D5组的BT034456和BT036137
基因序列与预测的完全相同, D5 组 BT035801 测序
结果比预测长 63个核苷酸(编码 21个氨基酸的序列),
即预测的第 1 个内含子存在于转录本中; 而 D2 组
BT066129 核酸序列与公布序列相比有 8 个碱基差异,
导致其中 1 个氨基酸不同。因基因克隆时选用高保
真的 DNA聚合酶进行扩增, 错配率非常低; 而且多
个克隆测序发现此差异是所有克隆中共同存在的 ,
第 12期 杨艳歌等: 玉米 D亚族 bZIP转录因子基因的数据库挖掘、分析、克隆与表达 2121


因此可以确定差异是真实存在的, 而不是 PCR 和克
隆过程造成的。D5 组的 BT034456 和 BT035801 存
在于第 10染色体的同一基因座, PCR与测序结果表
明该基因确实存在不同剪切形式的转录本。上述结
果表明这些基因在玉米幼苗中是转录的。然而 D1
组和 D4 组的基因没有得到扩增产物, 可能与这些
基因在三叶一心期的幼苗中不表达, 或者表达水平
低有关, 也可能是其所在区段的染色体结构特殊或
GC含量较高所致。
2.5 玉米 D 亚族 bZIP 基因在 ABA 和干旱胁迫
下的表达
由于 BT034282可能是 BT088188的不同剪切形
式, BT036137与BT035801相似度极高, 无法获得特
异性扩增, 故仅分析了 D5组的 BT036137、D3组的
BT088188和 D2组的 BT066129这 3个 bZIP基因应
答ABA和干旱胁迫的表达谱。结果如图 5所示, ABA
处理后 BT036137 被诱导表达, 且表达量随着时间
的延长有逐渐升高的趋势, 12 h可达到 0 h的 2倍以
上; 而 BT088188 和 BT066129 的转录表达受 ABA
胁迫的抑制, 且 12 h表达量最低(图 5-A)。干旱处理
后, 这 3 个基因的表达均受到抑制, 随着干旱的加强,
表达量逐渐降低, 甚至几乎不表达(图 5-B)。

图 5 玉米 D亚族 bZIP基因在 ABA和干旱处理下的表达
Fig. 5 Expression of D subfamily bZIPs in maize underABA
and drought treatments
CK: 对照; FA: 轻度干旱; MD: 中度干旱; SD: 重度干旱。
CK, FA, MD, and SD indicate control check, feebly arid, moderate
drought, and serious drought, respectively.
3 讨论
bZIP 转录因子在 ABA 和植物逆境反应中扮演
着重要角色, 干旱、高盐及其他逆境条件下, 植物细
胞内源 ABA 含量迅速增加, 促使大量 ABA 诱导基
因表达, bZIP转录因子可以与 ABA诱导基因的启动
子的 ABRE(ABA-responsive element)结合来调节下
游靶基因的表达[19]。A亚族基因在 ABA和胁迫下的
表达和在逆境基因表达调控方面的功能已被证实 ,
其中代表性的基因包括 ABI5 及 ABI5-like、ABF1–
ABF4和 AREB3等。D亚族是除 A亚族外唯一具有
44个氨基酸组成的 bZIP domain的亚族, 与 A亚族
可能从共同的祖先进化而来[5]。但对 D亚族 bZIP基
因的研究主要限于生物胁迫、植物发育以及参与 JA
和 SA信号转导等[11], 对 ABA和干旱等非生物胁迫
的响应和所具有的功能尚无报道。
对拟南芥、水稻和毛果杨 bZIPs 基因的进化研
究表明, bZIPs基因家族的祖先在单双子叶植物分化
之前就已经存在[5]。本研究通过对玉米 bZIP转录因
子的全长 cDNA 序列分析, 得到 25个 D 亚族玉米
bZIP基因; 进化树分析结果表明, 这 25个玉米 D亚
族 bZIP转录因子与拟南芥 D亚族基因聚到一起, 推
测玉米与拟南芥 bZIP 转录因子很可能存在共同的
祖先。这 25个玉米 D亚族 bZIP基因分布于第 8条
染色体上, 且有 6 组为同一基因座编码的基因, 另
外两组基因高度同源但分布于不同染色体, 每组组
内基因序列甚至内含子-外显子结构都完全一样, 猜
测可能是一个基因座编码的不同剪切方式的转录
本。这可能与玉米 bZIPs 基因在进化过程中经历了
整个基因组复制事件、染色体区域内的大片段复制
事件以及接下来的基因缺失、小范围内的复制、局
部重排、转座子跳跃、染色体倒置等事件有关, 使
玉米 D亚族的基因呈一定程度的重复性和冗余性。
这些都表明 D 亚族 bZIP 基因在植物中是高度保守
的。对拟南芥和玉米家族的保守结构域分析发现 ,
除典型 bZIP motif外, 所有 D亚族 bZIPs中都含有 1
个 DOG1 保守结构域, 该结构域曾在一个种子休眠
关键基因 DELAY OF GERMINATION 1 (DOG1)中发
现, 但具体功能未知。DOG1是与种子休眠相关的关
键基因, 其受 ABA调控[18,20]。最新研究表明 DOG1
不仅影响萌发还影响开花时间, 进而影响植物整个
生命过程和适应能力[21]。外显子捕获、重排和融合
是新基因产生的进化机制之一[22]。该亚族基因是否
通过进化获得 DOG1 motif进而获得新功能, 有待进
一步研究。
目前的研究表明 D2和 D4组主要参与生长发育
2122 作 物 学 报 第 39卷


进程, D3和 D5组 bZIP转录因子在植物防卫反应中
起调控作用, 参与 JA、SA信号转导以及生长激素的
响应等 [5], 本文报道 ABA 处理可诱导 D5 组
BT036137 表达, 而抑制 D3 组 BT088188 和 D2 组
BT066129 的表达, 表明玉米中 D 亚族基因也参与
ABA 响应, 但是调控方式不同, 也表明 D 亚族的基
因尽管相似度极高, 但可能在 ABA途径中的作用可
能不同。
4 结论
得到 25 个 D 亚族玉米 bZIP 基因, 其序列存在
较大的重复性和冗余性, 均含有 1 个 DOG1 保守基
序, 暗示该亚族基因与种子休眠、开花时间等可能
有一定的关系。该亚族中 BT036137基因受 ABA诱
导表达, 表明其可能参与 ABA信号转导。
References
[1] Fujita Y, Fujita M, Satoh R, Maruyama K, Parvez M M, Seki M,
Hiratsu K, Ohme-Takagi M, Shinozaki K, Yamaguchi-Shinozaki
K. AREB1 is a transcription activator of novel ABRE-dependent
ABA signaling that enhances drought stress tolerance in
Arabidopsis. Plant Cell, 2005, 17: 3470–3488
[2] Siberil Y, Doireau P, Gantet P. Plant bZIP G-box binding factors.
Modular structure and activation mechanisms. Eur J Biochem,
2001, 268: 5655–5666
[3] Mehrotra R, Kiran K, Chaturvedi C P, Ansari S A, Lodhi N,
Sawant S, Tuli R. Effect of copy number and spacing of the
ACGT and GT cis elements on transient expression of minimal
promoter in plants. J Genet, 2005, 84: 183–187
[4] Jakoby M, Weisshaar B, Droge-Laser W, Vicente-Carbajosa J,
Tiedemann J, Kroj T, Parcy F, Grp bR. bZIP transcription factors
in Arabidopsis. Trends Plant Sci, 2002, 7: 106–111
[5] Correa L G, Riano-Pachon D M, Schrago C G, dos Santos R V,
Mueller-Roeber B, Vincentz M. The role of bZIP transcription
factors in green plant evolution: adaptive features emerging from
four founder genes. PloS One, 2008, 3: e2944
[6] Chuang C F, Running M P, Williams R W, Meyerowitz E M. The
PERIANTHIA gene encodes a bZIP protein involved in the
determination of floral organ number in Arabidopsis thaliana.
Genes Dev, 1999, 13: 334–344
[7] Walsh J, Freeling M. The liguleless2 gene of maize functions
during the transition from the vegetative to the reproductive shoot
apex. Plant J, 1999, 19: 489–495
[8] Foley R C, Singh K B. TGA5 acts as a positive and TGA4 acts as
a negative regulator of ocs element activity in Arabidopsis roots
in response to defence signals. Febs Lett, 2004, 563: 141–145
[9] Zhou J M, Trifa Y, Silva H, Pontier D, Lam E, Shah J, Klessig D
F. NPR1 differentially interacts with members of the TGA/OBF
family of transcription factors that bind an element of the PR–1
gene required for induction by salicylic acid. Mol Plant Microbe
Interact, 2000, 13: 191–202
[10] Johnson C, Boden E, Arias J. Salicylic acid and NPR1 induce the
recruitment of trans-activating TGA factors to a defense gene
promoter in Arabidopsis. Plant Cell, 2003, 15: 1846–1858
[11] Gatz C. From pioneers to team players. TGA transcription factors
provide a molecular link between different stress pathways. Mol
Plant Microbe Interact, 2013, 26: 151–159
[12] Xiang C, Miao Z, Lam E. DNA-binding properties, genomic
organization and expression pattern of TGA6, a new member of
the TGA family of bZIP transcription factors in Arabidopsis
thaliana. Plant Mol Biol, 1997, 34: 403–415
[13] Foley R C, Grossman C, Ellis J G, Llewellyn D J, Dennis E S,
Peacock W J, Singh K B. Isolation of a maize bZIP protein
subfamily: candidates for the ocs-element transcription factor.
Plant J, 1993, 3: 669–679
[14] Schindler U, Menkens A E, Beckmann H, Ecker J R, Cashmore A
R. Heterodimerization between light-regulated and ubiquitously
expressed Arabidopsis GBF bZIP proteins. EMBO J, 1992, 11:
1261–1273
[15] Livak K J, Schmittgen T D. Analysis of relative gene expression
data using real-time quantitative PCR and the 2(T)(-delta delta C)
method. Methods, 2001, 25: 402–408
[16] Chenna R, Sugawara H, Koike T, Lopez R, Gibson T J, Higgins
D G, Thompson J D. Multiple sequence alignment with the clustal
series of programs. Nucl Acids Res, 2003, 31: 3497–3500
[17] Kumar S, Tamura K, Nei M. MEGA3: integrated software for
molecular evolutionary genetics analysis and sequence alignment.
Brief Bioinform, 2004, 5: 150–163
[18] Bentsink L, Jowett J, Hanhart C J, Koornneef M. Cloning of
DOG1, a quantitative trait locus controlling seed dormancy in
Arabidopsis. Proc Natl Acad Sci USA, 2006, 103: 17042–17047
[19] Yoshida T, Fujita Y, Sayama H, Kidokoro S, Maruyama K, Mizoi
J, Shinozaki K, Yamaguchi-Shinozaki K. AREB1, AREB2, and
ABF3 are master transcription factors that cooperatively regulate
ABRE-dependent ABA signaling involved in drought stress
tolerance and require ABA for full activation. Plant J, 2010, 61:
672–685
[20] Graeber K, Linkies A, Muller K, Wunchova A, Rott A,
Leubner-Metzger G. Cross-species approaches to seed dormancy
and germination: conservation and biodiversity of ABA-regulated
mechanisms and the Brassicaceae DOG1 genes. Plant Mol Biol,
2010, 73: 67–87
[21] Chiang G C, Barua D, Dittmar E, Kramer E M, de Casas R R,
Donohue K. Pleiotropy in the wild: the dormancy gene DOG1
exerts cascading control on life cycles. Evolution, 2013, 67:
883–893
[22] Li X(李昕), Yang S(杨爽), Peng L-X(彭立新), Wang W(王文).
The origin and evolution of new genes. Chin Sci Bull (科学通报),
2004, 49(13): 1219–1225 (in Chinese)