酵母双杂交技术在植物与病原物识别及信号传导研究中的应用

酵母双杂交系统是在生物体外研究蛋白质与蛋白质互作的方法，本文综述了酵母双杂交系统在植物与病原物识别及抗病信号传导研究中的应用，包括：（1）酵母双杂交技术的基本原理；（2）植物与病原物的专一性识别；（3）植物抗病信号传导元件的鉴定。     

水稻抗稻瘟病防御系统中草酸氧化酶的鉴定

以水稻(Oryza sativa)OSK3蛋白激酶为诱饵，利用酵母双杂交系统中从水稻cDNA文库中筛选与其互作的蛋白，与植物抗病性相关的草酸氧化酶编码基因是所获得的阳性克隆之一，经检测报告基因lac Z的表达验证了互作的真实性。认为属于H2O2产生酶类的草酸氧化酶在水稻OSK3蛋白激酶介导的抗病途径中，可能是位于抗病信号传导链下游的蛋白。     

植物应答病菌胁迫的抗性蛋白研究进展

病菌侵染是植物生长发育过程中遇到的主要环境胁迫因子之一,而植物响应病菌胁迫是一个多因素协同作用的过程,涉及到复杂的基因表达调控网络。因此,植物-病原菌的互作应答机制问题一直受到研究者的普遍关注。该文主要从蛋白应答角度入手,对最近几年植物-病菌互作抗性蛋白的研究进展方面进行了较为全面的综述,分析了病菌胁迫下植物常见抗性蛋白的应答情况,并讨论了对病菌可能的抗性机制,为抗病植物新品种的培育及后续相关基因功能深入研究和抗病植物新品种的培育提供理论参考。     

一氧化氮在植物发育及植物–微生物互作中的作用机制研究进展

一氧化氮 (NO) 作为高活性信号分子,是调控植物生长发育的关键因子。NO可提高植物对非生物胁迫及生物胁迫的抗性,增强植物的免疫能力。最新的研究表明,NO在植物根系与微生物的互作过程中发挥着重要作用,NO能够促进植物根系与根瘤菌及丛枝菌根真菌形成共生体,从而提高植物对土壤氮磷养分的获取。NO作为信号物质调控植物对生物胁迫和非生物胁迫抗性的主要机制有:1) NO与活性氧系统互作,调节活性氧的水平,缓解氧化应激反应对植物的伤害;2) NO通过蛋白质的翻译后修饰,对植物免疫及抗逆过程进行调节;3) NO与多种植物激素互作,参与激素对植物生长发育的调节过程。而且NO可促进共生体的形成及发育相关基因表达,抑制免疫基因表达,通过NO与植物球蛋白 (phytoglobin) 的循环维持共生体的氧化还原水平及能量状态,从而促进植物–微生物共生关系。以往关于NO的研究主要集中在前3个方面,有关NO在植物–微生物互作中的作用机制的研究较少,NO参与植物–微生物互作机制的研究亟待加强。揭示NO增强植物抗逆性及其调节根系发育的机制,深入探究NO调控植物–微生物互作的机理,对于提高集约化作物生产体系中养分利用效率和作物生产力具有重要的理论与实践意义。     

根际微生物群落介导植物磷胁迫应答与免疫调控的整合机制

植物与土壤微生物的长期互作过程中,逐渐演化形成了植物-微生物相互适应的协同调控机制。植物种类和根系分泌物可以影响根际微生物的群落结构,而根际微生物群落反过来也可以影响植物对土壤环境中生物和非生物胁迫的响应。植物磷饥饿(耐低磷)响应机制和抗病(免疫)机制研究在农业生产上都具有十分重要的意义。近年来的研究表明,植物根际微生物可以介导植物对营养物质识别(饥饿响应)和病原防御系统(免疫)分子机制的整合调控。本文综述了本领域研究的最新进展,详细解析了植物体内磷胁迫调控与免疫调控两个重要网络在根际微生物群落影响下发生的整合调控,探讨了植物体内分子应答与根际生态的互作机制,对开展作物耐低磷及抗病机制的研究和应用都具有重要意义。     

植物系统性RNAi的研究进展

RNAi作为反向遗传学手段,以其序列特异性、高效性等特点,在植物基因功能验证、抗病和品种改良等方面发挥了积极作用,RNAi的系统性也同时受到研究者的广泛关注。系统性RNAi（systemic RNA interference）传统定义是指沉默信号从一个细胞或一种组织,传递到另外的细胞或同一个体的另外组织中去的现象。本文主要综述植物基因工程研究中应用系统性RNAi技术的研究现状,总结了植物系统性RNAi的特征及沉默效应的抑制。对植物系统性RNAi的研究方法与应用,特别是在植物抗性研究和遗传改良等方面作了重点介绍,并分析了技术存在的限制因素。     

植物SPX-PHR模块在营养信号途径中的作用研究进展

  【目的】  近几十年来,PHR和SPX蛋白作为磷信号途径中的核心调控蛋白已经得到了广泛的研究。并且随着研究的不断深入,人们发现它们在其它养分信号途径中也起着重要作用。为此,本文综述PHR与SPX蛋白在植物根系发育,养分吸收、转运与再分配中的研究进展,从而更加全面地理解SPX-PHR模块在其中的作用。  主要进展  植物PHR转录因子可以通过结合靶基因启动子的P1BS元件从而调控下游基因的转录,进而参与植物根系发育,养分吸收、转运、分配以及免疫应答。植物PHR转录因子自身在转录水平受到多种信号的调控,如生长素信号途径ARF7/19、乙烯信号途径EIN3、光信号途径FHY3、FAR1能够在转录水平上诱导PHR表达;而光信号途径中的HY5以及光敏色素因子PIF4/5则抑制PHR或其同源基因PHL的表达。进一步研究发现,SPX蛋白能够与PHR互作并抑制其转录激活能力。而SPX在转录水平和蛋白水平也受到氮、磷信号的调控。氮信号途径中NRT1.1(B)-NBIP1和磷信号途径中SDELs均能介导26S蛋白酶复合体途径降解SPX蛋白,进而释放NLP/PHR进入细胞核,激活硝酸盐和磷酸盐应答基因的表达。同时NLP/PHR进入细胞核后,还可转录激活NIGT1的表达,进一步调控硝酸盐和磷酸盐应答基因的表达。  研究展望  未来我们需要对PHR转录因子的上游调控信号进行更全面的鉴定以及展开对SPX互作蛋白的鉴定与功能研究,以期更全面的理解SPX-PHR模块在植物养分吸收中的作用机制。     

植物保卫细胞的激素信号转导网络研究进展

保卫细胞可以感知并整合多种信号,以调节膨压和气孔运动,是研究植物激素信号互作的模式体系。本文对保卫细胞中植物激素脱落酸信号转导及其与其他植物激素的互作进行了综述,以期全面介绍保卫细胞植物激素信号转导网络的最新进展,并对今后的研究及其在作物生产中的潜在应用价值进行了展望。     

植物益生木霉-根系互作机制及其信号物质筛选策略

木霉作为典型的植物益生真菌已被广泛用于农业绿色生产，并表现出良好的应用前景，它们能够通过产生信号物质与植物根系互作，包括在植物根表和根内定殖、调控植物根系发育、促进养分吸收利用等。木霉基因组中含有大量天然活性物质生物合成基因簇，产生丰富的胞外次级代谢产物，在木霉与植物根系建立互惠关系、稳定促生中发挥了至关重要的作用。目前常用的筛选策略主要是生物活性导向策略和基因组挖掘策略，筛选到的木霉次级代谢产物主要包括植物激素类物质和小分子化合物，物质种类单一，化学结构和调控机制缺乏新颖性，且互作植物主要为模式植物拟南芥，这些因素共同限制了木霉–植物根系互作研究的基础理论突破及其在农业生产中的实际应用。因此将木霉新型天然活性产物的筛选研究与绿色农业发展相结合，符合我国“少投入、多产出、保护环境”的发展模式，是我国实现绿色农业可持续发展的重要机遇和挑战。     

烟草NtMYB4a基因酵母双杂交诱饵载体的构建及互作蛋白的筛选

为探究NtMYB4a是否与其他蛋白质发生互作,并共同影响烟草次生代谢产物的合成和响应非生物胁迫,通过构建NtMYB4a基因酵母双杂交诱饵载体,从烟草cDNA文库中筛选出与NtMYB4a互作的候选蛋白,并利用实时荧光定量PCR初步验证低温胁迫下候选蛋白和NtMYB4a的共表达关系。结果表明,从cDNA文库中初步筛选出39个与NtMYB4a互作的蛋白,经回交验证排除假阳性,最终得到6个与NtMYB4a具有互作关系的蛋白,分别是RALF-like 22蛋白、锌指A20/AN1结构域蛋白、液泡分选蛋白、天冬氨酸蛋白酶、B2蛋白和应激增强蛋白。在低温胁迫下,6种互作蛋白的基因表达量变化趋势与NtMYB4a相似,均呈升高—降低—升高的趋势。相关性分析发现,液泡分选蛋白、B2蛋白、RALF-like 22蛋白和应激增强蛋白基因的表达与NtMYB4a的表达呈正相关关系,锌指A20/AN1结构域蛋白和天冬氨酸蛋白酶基因的表达与NtMYB4a的表达呈较弱的负相关关系,推测NtMYB4a可能与这些蛋白互作参与烟草低温胁迫的防御调控。本研究结果为进一步探究NtMYB4a参与响应非生物胁迫的分子调控机制提供了依据。