甜菜应答盐胁迫PUB基因的生物信息学分析

旨在为研究甜菜U-box型E3泛素连接酶提供理论基础。以甜菜T710-Mu品系为试验材料,前期通过转录组数据获得在盐胁迫下差异表达的甜菜PUB基因(plant U-box gene),利用生物信息学的方法对这些PUB基因进行分析,主要包括理化性质分析、染色体定位分析、基因序列分析、结构域分析、家族分类分析以及互作蛋白预测。结果显示甜菜PUB基因在甜菜9条染色体上均有定位,并且包含PUB蛋白具有的多个保守结构域,如U-box,Pkinase、Pkinase-Tyr、Usp、Arm以及KAP结构域,以拟南芥U-box家族分类为依据发现甜菜U-box多位于ClassⅡ、ClassⅢ、ClassⅣ中,甜菜PUB蛋白可作为E3泛素连接酶与多种功能蛋白相互作用,实现泛素化修饰。植物PUB蛋白具有E3泛素连接酶活性,在植物生长发育过程以及抵抗环境压力中起到重要作用。     

病原菌诱发的植物先天免疫研究进展

植物生存在复杂多变的环境之中,它们不仅拥有抵御病原菌的天然屏障,如坚硬的细胞壁、质外体的低p H值、分泌的抗菌酶或其它抗菌组分等,而且进化出了精密的先天免疫系统:病原菌相关分子特征(pathogen-associated molecular patterns,PAMPs)诱导的免疫反应(PAMP-triggered immunity,PTI)和效应因子诱导的免疫反应(effector-triggered immunity,ETI)。PTI和ETI,虽然代表的是植物先天免疫的不同层面,但两者密切相关,奠定了植物先天免疫的遗传学基础。本综述描述了植物与病原菌相互作用的共同进化过程,概述了植物先天免疫在病原菌入侵过程中发挥的作用及其分子机制,并阐述了植物病原细菌Ⅲ型分泌系统分泌的大量效应蛋白在调控植物先天免疫中的重要作用。     

nsLTPs基因参与植物逆境胁迫应答的研究进展

编码非特异性脂质转移蛋白的基因nsLTPs在植物应答生物和非生物胁迫以及植物的生长发育中起到重要作用。为了研究植物nsLTPs基因响应生物及非生物胁迫的分子机制,本文归纳了非特异性脂质转移蛋白nsLTPs的结构特点及分类,分析了nsLTPs的亚细胞定位情况,并重点总结了nsLTPs基因在植物逆境胁迫应答方面的相关研究进展,提出了植物不同物种中nsLTPs基因参与植物逆境胁迫的分子调控途径,为完善nsLTPs基因参与植物逆境胁迫应答调控机制提供理论基础。     

拟南芥PUB10和PUB11基因抵抗丁香假单胞杆菌番茄致病变种DC3000株的功能分析

丁香假单胞杆菌Pseudomonas syringae pv tomato(Pst)DC3000是研究植物免疫机制的常用病原菌。为分析拟南芥E3泛素连接酶PUB10、PUB11在免疫中的功能,本研究构建了pub10/pub11双突变体。在分析拟南芥PUB10、PUB11序列相似性和进化关系的基础上,比较了pub10/pub11双突变体和Col-0对Pst DC3000的敏感性、MAPK磷酸化水平、ROS产生的影响,并检测JA信号响应途径和免疫防御相关的部分代表性基因的表达量。结果表明PUB10、PUB11氨基酸序列高度保守,pub10/pub11双突变体对Pst DC3000的侵染更敏感,侵染后叶片病原菌数目明显增多,MAPK磷酸化水平迅速下降,ROS释放量降低,JA信号响应基因(LOX3,JR2)、免疫防御负调控基因(NIMIN1,WRKY38,WRKY62,RIN4)表达量上升显著高于Col-0,而免疫防御正调控基因(AZI1,EDS1,PAD4,EDS5,FMO1,NPR1)表达量显著低于Col-0。由此推断,AtPUB10、AtPUB11在防御Pst DC3000中起正调控作用,并且存在功能冗余。研究结果为进一步探索PUB10、PUB11调控植物防御的分子作用机制和分子育种提供了依据。     

植物抗病分子机制研究进展

近十年来，植物抗病基因及其病原无毒基因的克隆，为在分子水平上揭示抗病基因的作用机制奠定了基础。本文综述了抗病基因作用的主要遗传基础模式，病原无毒基因及其蛋白产物的结构功能研究、植物抗病基因介导的信号传导以及抗病基因的潜能开发与应用，并对研究植物抗病机制的前景作了展望。     

拟南芥U-box蛋白的研究进展

泛素-26s蛋白酶体途径（ubiquitin-26s proteosome pathway,UPP）是真核生物体内一种高度选择性的蛋白降解途径。U—box蛋白是该途径中决定底物特异性的一种泛素连接酶E3。U—box结构域大约由70个氨基酸残基构成,在酵母、植物和动物等真核生物中高度保守。植物U-box蛋白（plant U—box protein,PUB）的数目远多于其他生物,在植物的生长发育过程中起着重要作用。目前在拟南芥中已发现60多个PUB蛋白（Arabidopsis plant U-box protein,AtPUB）,成为近年来受到较多关注的一类蛋白。本文根据蛋白的结构特征和系统进化树比较,将61种AtPUB蛋白分为7大类。同时,对已报道AtPUB蛋白的功能进行了综述并提出了研究展望。     

干旱胁迫下植物的信号转导及基因表达研究进展

干旱是影响植物生长的主要因素之一,研究植物在干旱胁迫下的反应机制具有重要的现实意义。ABA、H2O2和NO在植物响应干旱胁迫反应中可能作为信号分子的作用。在干旱胁迫下,植物由“渗透感受器”感受外界胁迫信号。通过第二信使及其下游蛋白激酶级联传导反应,调控了一系列基因的表达。根据干旱信号转导过程中胁迫相关基因的表达是否依赖ABA,存在依赖ABA和非依赖ABA两途径。综述了植物干旱胁迫信号的感知、传递及其诱导的基因表达调控等方面的研究进展,对植物抗旱性的分子机理进行了展望。     

查尔酮合成酶在植物抗病中的研究进展

查尔酮合成酶(chalcone synthetase, CHS)是植物体内类黄酮合成途径中的关键酶,为类黄酮的合成提供了基本骨架。类黄酮不仅在逆境的抵抗、抗病害和信号传导方面扮演重要角色,在临床上还具有防癌、抗氧化、抗疟疾和抗动脉硬化等功能。本研究围绕查尔酮合成酶的结构和定位、基因结构、翻译后调控和抗病机制等几个方面,对查尔酮合成酶在植物抗病中的研究进行综述,为进一步研究查尔酮合成酶的分子调控机制和分子抗病育种提供一定的参考。     

气体信号分子调控植物发育和响应逆境胁迫的生理与分子机制

NO、CO和H2S气体信号分子及其生物学作用已成为当前生命科学领域中激素和信号转导研究的热点。当前,人们正在深入探讨这3种气体信号分子在植物生命活动中的作用。总结了植物内源性气体信号分子的产生方式,参与调节种子萌发、根系发育、叶绿素合成、光合作用、气孔运动、物质代谢、衰老等植物生长发育的过程;以及其在植物应答盐、极端温度、渗透、干旱、重金属等逆境胁迫中的作用。同时,讨论了气体信号分子调控植物生长发育的特点,以及可能的交叉作用途径,并对该领域后续的研究工作进行了展望。     

一氧化碳(CO)在植物体内的生理生化作用研究进展

为了促进一氧化碳(CO)在植物生理生化方面的研究,本文归纳了CO在植物体中的生物合成途径,CO作为信号分子对植物各种生理功能的调控,以及CO与其他信号分子之间的相互作用。经过分析得出,CO在植物生物胁迫过程中的作用及其作用机制方面的研究还很少,因此,CO在这方面的研究将会成为今后的研究重点。     

植物代谢产物在抗病反应中的功能研究进展

植物在和病原微生物共同进化的过程中形成了复杂的免疫防卫系统,其中,植物的代谢途径在其免疫防卫系统中发挥重要作用。植物在多种代谢过程中产生许多可提高植物抗病性的代谢产物,这些代谢产物是构成植物免疫系统的重要物质基础。为了了解不同的代谢产物在植物抗病中的功能及其机制,笔者结合近年研究,综述了植物代谢产物水杨酸、植物凝集素、富含羟脯氨酸糖蛋白以及次生代谢产物植保素、木质素、胼胝质的生化特点;这些代谢产物在植物抗病作用中的功能及其在抗病信号传导途径中的作用机制也得以阐明。     

植物生长发育过程中G蛋白偶联受体的研究进展

植物G蛋白偶联受体(G protein-coupled receptors,GPCRs)可以调控细胞周期,参与多种信号转导途径进而影响植物生长发育。植物GPCRs介导的G蛋白信号转导途径是一种非常保守的信号机制。本研究归纳了植物GPCR介导的细胞信号途径组分,总结了植物GPCRs在生长发育中的功能,并分析了植物GPCR影响种子萌发、影响幼苗的发育、影响根的生长三方面的研究进展,提出了植物GPCR调控生长发育的模型。     

甘蓝自交不亲和相关基因BoPUB9的克隆及表达分析

自交不亲和性(self-incompatibility,SI)是指植株的雌蕊对自身花粉和异体花粉进行识别从而抑制自身花粉萌发的特性, PUB (Plant U-Box)蛋白在植物抗逆及信号转导过程中起着重要的作用。本研究通过分析甘蓝自花授粉0～60min的柱头转录组数据,筛选到1个受自花授粉诱导上调表达的PUB蛋白编码基因BoPUB9。BoPUB9 cDNA序列长度为1368 bp, gDNA序列全长1720 bp,含有1个臂重复结构域和1个U-box结构域。荧光定量PCR结果显示, BoPUB9基因在甘蓝的不同组织中均有表达,在萼片中的表达量最高,花瓣、雄蕊、柱头表达量次之,在花粉花蕾中表达量相对较低,同GUS染色结果保持一致。BoPUB9基因在自花授粉0～30 min内快速上调表达, 15 min后为异花授粉后表达量的20多倍,在30min后达到差异最大,自花授粉后的表达量为异花授粉的40多倍。亚细胞定位结果显示,BoPUB9蛋白在细胞核和细胞质中均有表达,且BoPUB9蛋白在大肠杆菌中被成功诱导表达,相对分子质量为51 kD,与预测结果一致。酵母双杂交与poll-down结果显示...     

磷脂酶D在植物逆境信号转导中的作用机制研究进展

系统介绍了植物磷脂酶D (PLD)基因家族的分类,不同基因型PLD的结构特征以及激活特性与底物特异性等生物化学特征。分别从PLDs的脂质降解功能和PLD产物PA介导的信号转导功能2个方面综述了PLDs参与植物逆境胁迫反应机制的研究进展。归纳出这些PLDs各具不同的结构,因而具有独特的生物化学特征,从而决定其在植物逆境胁迫反应中的独特功能与作用机理。最后讨论了PLD研究中存在的问题,并对PLD的未来研究方向进行了展望。     

昆虫免疫系统中IMD信号通路的研究进展

昆虫的先天免疫反应是抵御病原体入侵的第一道防线，在防御细菌入侵过程中免疫缺陷（IMD）信号通路起到了至关重要的作用。在过去的二十几年中，识别通路中的成分以及了解该通路的分子机制已经取得了重大进展，包括细菌传感和信号转导过程。同时肠道免疫与IMD通路息息相关，也是现在的研究热点。这些发现不仅有助于了解昆虫的免疫信号，同时也为研究哺乳动物NF-B信号通路提供了新的理解。本文总结了IMD通路的最新研究进展，重点综述了正、负调节因子的作用机制。     

植物bHLH转录因子的研究进展

bHLH转录因子是植物中最大的转录因子家族之一。为深入了解植物bHLH转录因子的功能和结构特点，本文总结了bHLH转录因子的结构特点，并阐述植物bHLH转录因子在光信号转导、激素合成、腺毛和根毛发育及逆境胁迫中的功能。但下一步仍需对该基因家族的功能进行系统的分类及功能分析，特别加强对其它非模式生物中bHLH转录因子的研究。     

钙信号系统与植物激素信号

Ca2+是高等植物细胞内普遍存在的一种信使分子,能介导植物对外界信号的刺激反应,调节多种生理过程, 并参与植物体内多种刺激-反应的藕联过程。目前证实在植物里钙依赖性蛋白激酶（CDPKs）、钙调素（CaM）、钙调磷酸酶B类似蛋白（CBLs）三类钙结合蛋白,这些蛋白质可识别特定的钙签名,并依赖这些钙信号向下游转达以适应外界刺激。Ca2+信使系统与激素在植物的花发育(成花诱导、花芽分化及开花调控),有性生殖方面(在花粉萌发和花粉管生长),逆境生理等都起着非常重要的作用。近些年有关学者在植物激素受体蛋白、信号转导、基因表达等方面的研究,以及与Ca2+相关的信号传递机理的研究中发现：Ca2+/CaM、Ca2+/CDPK和Ca2+/CBL三类钙信号系统与植物激素信号密切相关。