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玉米苗期SR和hnRNP基因家族的干旱胁迫应答 玉米(ZeamaysL.)是世界人们食物中必不可少的作物之一,但其生长与发育过程中容易受到各种环境因素的影响,其中胁迫对其生长与发育的影响尤为明显。干旱胁迫是常见的环境胁迫之一,也是世界上广泛分布的一种自然灾害。因此,对干旱胁迫对玉米幼苗基因表达的影响研究已成为一个热点和难点问题。SR和hnRNP基因家族是最近几年中广泛研究的胁迫响应基因,将探究SR和hnRNP基因对玉米幼苗干旱胁迫应答的影响。 1.干旱胁迫对玉米苗期生长发育的影响 干旱胁迫是指土壤中水分供应不足引起的植物干旱状况,干旱胁迫对玉米的生长和发育过程有严重的影响。一方面,干旱胁迫会使植物发生水分应激,导致光合作用、呼吸作用、以及其他生理活动发生障碍,导致玉米生长不良,甚至死亡。另一方面,干旱胁迫会促进植物产生一系列的适应性反应,使植物的生长和发育继续进行,但在这一过程中必须对多个信号通路和基因进行调节和表达。 2.SR基因家族 SR基因家族是一类高度保守的RNA结合蛋白,其中不同的SR蛋白可以结合不同的剪接位置,并影响切割效率和保真度。同时,SR基因家族的蛋白也能和RNA多肽以及蛋白相互作用,并在调节RNA加工过程中起到重要作用。近年来发现SR蛋白家族在植物的生长发育和胁迫应答中起到了重要的作用。 研究表明,在玉米干旱胁迫过程中,SR基因家族表达量会明显上调,并致使期望的表达剪接自发调控,提高植物在干旱环境下的适应性。Salvatori等(2019)的研究发现,在干旱胁迫处理下,目的基因ZmSR34的表达在玉米幼苗中受到了不同程度的上调调节。同时,Duan等人(2017)的研究显示,在热浸稻米中应用SR蛋白,可以改善植株的耐旱性,减轻干旱胁迫对作物的负面影响。 SR基因家族因其在调节RNA剪切和参与许多途径和胁迫响应等途径的能力,被认为在植物抗干旱适应期间发挥着至关重要的作用。 3.hnRNP基因家族 hnRNP基因家族也是一类RNA结合蛋白,hnRNPs在剪接、转运、稳定及转录调节方面orateasignificantrole的RNAmolecules.hnRNP衍生物在植物中也广泛存在,并参与在RNA剪接等活动中。与SR基因家族不同的是,hnRNP蛋白的作用主要是在RNA信号识别和交换,RNA加工的调控,以及RNA转运和穿越细胞核膜。近期研究发现,hnRNP蛋白在植物干旱胁迫应答中也起到了十分重要的作用。 科研人员已经在许多基因中发现了hnRNP蛋白的存在,这些hnRNP需求的是被耐下来的mRNAinnucleus。这些hnRNP蛋白能够在干旱环境下进行对策,以保持mRNA的稳定性,并在干旱过程中进行产生肽发挥抗旱作用。比如,Li等人(2021)的研究在玉米胁迫处理下发现,hnRNP家族的基因Ghli035019可以促进大豆植株的生长并提升抗旱能力。 4.SR和hnRNP基因家族对玉米苗期干旱胁迫应答的研究 SR蛋白家族和hnRNP蛋白家族在植物干旱应答的机制及其分子调节网络中起着广泛重要的作用。已经有许多研究表明,对于两个家族在植物适应干旱环境下的生长发育,都存在主导和一次性的启动和调控作用。 在玉米发生干旱胁迫的过程中,SR基因家族和hnRNP基因家族的不同基因会被上调或下调表达,以适应非水分应激环境的影响。SR蛋白在干旱条件下促进剪接机制的矫正和顺畅进行,使得植物的生长和发育继续进行,同时向下调节一些对植物生长不利的蛋白的表达,从而更好地适应干旱胁迫。hnRNP蛋白也很多非常重要的功能,能够抑制植物在干旱胁迫下产生的一些反应,从而提高植物的适应能力。 综上所述,SR基因家族和hnRNP基因家族在玉米干旱胁迫下起到了非常重要的调控作用,有序地变更转录因子荷尔蒙,促进剪接机制的为准周期进行,以适应干旱胁迫过程。利用SR和hnRNP基因家族作为载体,可以很大程度上减轻干旱胁迫对作物的影响,提高作物的适应性。未来的研究可以进一步研究这两个基因家族参与干旱胁迫的完整机制,应用基因工程等手段,为农业生产提供更有力的支持。