ERF转录因子及在大豆中的研究进展

植物体内存在一个复杂的抗逆应答系统去适应环境的改变。ERF转录因子家族在植物应答一些生物胁迫和非生物胁迫中扮演着重要的角色。ERF转录因子主要通过它的AP2/ERF结合域结合顺式作用元件GCC-box或DRE/CRT来调节抗性基因的表达。文中介绍了植物中的ERF转录因子的分子特征和生物学功能。此外,也综合分析了ERF转录因子在基因互作,信号转导途径,抗逆应答反应中的重要作用,并对大豆中ERF转录因子的研究进展进行了综述,为大豆的抗逆工程提供理论依据。     

WRKY转录因子在植物盐胁迫应答中的作用（英文）

WRKY转录因子家族是植物转录调控因子中最大的家族之一,研究已经表明该家族在植物盐胁迫应答相关的转录调控过程中发挥着重要作用。WRKY基因介导激活盐胁迫应答和调节相关基因的信号转导,因而调节这些WRKY基因的表达模式和/或改变其活性最终导致植物盐胁迫的耐受性。另外,同一个WRKY基因往往同时在多个胁迫应答过程中起作用,表明其在植物胁迫应答中功能的多样性。WRKY蛋白通过蛋白与蛋白之间的协同作用以及自我调控或者交叉调控方式实现其功能,这有助于了解WRKY蛋白介导的信号和转录调控过程的复杂机制。花生是重要的油料作物,盐胁迫对其生长发育危害严重,WRKY基因在花生耐盐过程中可能也起重要作用,但相关功能和机制研究很少。本文综述了近期的研究进展,以揭示WRKY转录因子在植物盐胁迫应答中的作用。     

生物与非生物逆境胁迫下植物脂质调控机制及其研究进展

病虫害等生物逆境胁迫与温度、水分等非生物胁迫是影响植物生长发育与产量的关键因素。脂质参与到植物响应胁迫的各通路中，形成一套独特的反馈应答机制，如不饱和脂肪酸对生物胁迫中的抗病虫功能等。另外，非生物胁迫中脂肪酸衍生物还能够增加细胞内渗透调节，减少膜脂过氧化程度，提高植物的抗逆性。因此，脂质的含量与植物生长发育过程中的生物胁迫与非生物胁迫有密切联系。本文综合了国内外生物与非生物胁迫下植物脂质的调控机制及其研究进展，简要介绍了胁迫类型，重点总结了植物在各胁迫下脂质的变化及调控作用，意在加深对逆境下植物生理活动的了解，为进一步研究植物抗逆过程中脂质的调控提供参考。     

高等植物WRKY转录因子家族的演化及功能研究进展

WRKY转录因子是植物转录调节因子的最大家族之一,并且是调节植物许多生物过程的信号网络的组成部分。WRKY转录因子通过其保守结构域与靶基因启动子区域的W-box特异性结合,调节靶基因的表达,进而调控植物的叶片衰老、种子萌发与休眠、开花等生长发育过程外,还参与调控植物生物和非生物胁迫的响应过程。本文用代表性植物基因组数据,对WRKY的基因演化作了归纳,综述了近二十年来国内外WRKY转录因子的相要研究进展,并介绍了该转录因子在植物生物胁迫和非生物胁迫应答及生长发育过程中的调控作用。      

NPR1调控植物抗病机制及功能研究进展

NPR1是植物防御信号转导途径的重要调控因子，是不同形式抗病信号转导途径中的交叉点之一，在系统获得抗性和诱导系统抗性中起核心调控作用。目前对其在系统获得抗性中的调控机制开展了广泛和深入的研究。在多种植物中过表达NPR1基因提高了植物的抗病性。阐述了目前NPR1基因在植物中调节抗病性的作用机制，论述了在植物中转NPR1基因的抗病功能，对今后更加深入全面研究NPR1基因，利用NPR1基因提高植物抗病性进行了展望。     

高温和干旱胁迫下茶树叶片内源激素含量变化及其相关基因的表达分析

高温干旱极端环境严重影响茶树生长发育，以及茶叶产量和品质，激素作为植物响应逆境胁迫的重要信号因子，其在茶树响应高温和干旱胁迫过程中的分子机理少有报道。以龙井长叶为材料，对高温和干旱胁迫下茶树叶片中内源激素含量的变化及其相关基因的表达水平进行了系统分析。结果表明，高温和干旱胁迫下茶树叶片中生长素(IAA)、赤霉素(GA₃)含量显著降低，玉米素核苷(ZR)含量略有升高，推测茶树通过减少促生类激素来延缓生长以适应胁迫影响；同时，大量IAA、GA₃、ZR生物合成和信号响应相关的基因显著差异表达，为解释激素含量变化及信号转导提供了分子基础。脱落酸(ABA)和茉莉酸(JA)作为逆境响应激素其含量在高温和干旱胁迫下均显著增加，这可能依赖于ZEP、NCED、SDR等ABA生物合成途径基因和LOX、OPR、ACX等JA生物合成途径基因的上调表达；另外，许多PYR/PYL、PP2C等ABA信号途径基因以及JAZ、MYC2等JA信号途径基因也显著差异表达，暗示了ABA和JA信号途径在茶树响应高温和干旱胁迫过程中的重要作用。研究结果为进一步探究茶树依赖内源激素的高温...     

大豆胞囊线虫胁迫下大豆根部蛋白质差异表达分析

为建立大豆根系响应大豆胞囊线虫(Heterodera glycines Ichinohe,soybean cyst nematode,SCN)胁迫的差异蛋白图谱,从分子水平探索大豆抗SCN的抗病机制,本研究以抗大豆胞囊线虫3号生理小种的哈尔滨小黑豆和感病材料辽豆10号的杂交后代为材料,利用双向电泳技术,对SCN胁迫下的大豆根系进行差异蛋白质学分析。结果表明:SCN胁迫下,抗、感池材料蛋白表达发生了变化。双向电泳共检测到400余个蛋白点,抗病池材料中有3个蛋白点表现为含量上调3倍以上,9个蛋白点表现为含量下降3倍以上,抗病池中特异表达的蛋白点有6个,感病池中特异表达的蛋白点有10个。其中的16个蛋白点被鉴定,它们分别参与了植物自身的防卫反应、能量代谢、细胞信号传导和转录调控等多个生理生化过程。这些上调或下调的蛋白都是复杂的蛋白调控网络中的一部分,在植物的抗病反应中协同起着重要作用。     

NO延缓果蔬成熟衰老与抗病机理研究进展

一氧化氮是具有生物活性和信号转导作用的易扩散小分子气体,果蔬细胞通过一氧化氮合酶(NOS)、硝酸还原酶或非生化反应途径产生NO。内源NO可通过抑制乙烯的生物合成和调控环化核苷酸在植物组织中的水平来延缓植物组织的成熟和衰老,延长果蔬贮藏货架期;NO还可诱导采后果蔬产生抗病防卫反应,提高果蔬的抗病胁迫能力。着重概述NO在果蔬采后延缓成熟衰老、诱导抗病等方面的作用及其机理研究进展。     

大豆CML家族基因的生物信息学分析

CMLs蛋白是一类具有Ca2+结合的EF-hand保守结构域蛋白,广泛参与钙依赖的信号传导途径,在植物生长发育及生物胁迫与非生物胁迫响应中起着重要的作用。通过NCBI和植物基因组注释数据库等筛选并获得了68个大豆GmCML蛋白;分析了所有蛋白的基本特性;通过与拟南芥CMLs基因的进化树分析表明,GmCML家族基因属于8个亚类;对GmCML家族基因进行了染色体定位与重复基因进化关系分析,发现其具有较高的进化速率;序列比对发现GmCML类蛋白含有2~4个保守的EF-hand结构域;利用芯片数据对野生大豆在碱胁迫下的叶和根中的CMLs基因表达模式进行了分析,得到26个GsCML基因在碱胁迫下有显著的差异表达,且在根和叶中的差异表达模式不同,表明这些基因参与植物碱胁迫应答,且具组织表达特异性。     

植物DELLA蛋白的功能及其在大豆中的研究

DELLA属于GRAS核转录调节因子家族,负向调节GA信号途径,并抑制植物生长发育.GA与其受体结合后,与DELLA蛋白发生互作,并通过26S蛋白酶体将DELLA降解,从而解除DELLA对植物发育的抑制作用.DELLA通过与不同的转录因子互作,调控下游基因的表达.文章综述了DELLA蛋白在GA信号传导中作用的分子机理和...     

植物抗病机制与信号传导研究进展

植物抗病分子机制与信号传导途径的研究一直是分子植物病理学关注的热点,近十年来,该领域的研究取得了显著进展。本文主要从植物抗病基因与病原菌无毒基因的分子克隆与结构分析、二者之间互作模型、SA信号传导途径与JA信号传导途径的研究等方面概述了植物抗病机制的研究进展。     

受稻瘟病菌诱导的水稻OsBTB基因的分子特征和功能初探

报道了1个从稻瘟病菌诱导的水稻近等基因系H7R/H7S中克隆的类GMPOZ基因--OsBTB,通过测序获其全长cDNA并分析了该基因的序列特征。根据水稻基因组序列数据库搜索,将OsBTB基因定位在水稻基因组第2染色体上。Northern和Western杂交结果表明,OsBTB基因在水稻近等基因系H7R/H7S中均受稻瘟病菌诱导表达,且在非亲和与亲和互作中表达差异明显。定量PCR结果表明该基因的表达模式与所选取的抗性及抗性相关基因的表达模式一致。综合结果提示该基因可能参与了稻瘟病菌诱导的抗性反应。     

植物抗病的分子基础与研究进展

从分子水平讨论了植物抗病机制及与抗病性紧密相关的信号分子,并简要叙述了有关植物抗病性的研究进展。     

油菜与核盘菌互作分子机理研究进展

菌核病是由核盘菌（Sclerotinia sclerotiorum (Lib.) de Bary）引起的真菌性病害,每年导致油菜（Brassica napus L.）产量损失10%-20%,是制约我国油菜生产最主要的病害。培育抗（耐）病油菜品种是防治油菜菌核病最为经济有效的途径。本文主要综述了近五年油菜-核盘菌互作分子机制的研究进展。研究表明：（1）核盘菌侵染寄主早期存在活体营养型阶段;（2）草酸提供的酸性pH,而非草酸本身,是核盘菌的必需致病因子;（3）核盘菌有效地利用效应蛋白抑制寄主的抗病反应或者诱导寄主细胞坏死以帮助其侵染;（4）油菜对菌核病的抗性具有中等遗传力,为数量抗性;（5）病原相关分子模式（pathogen-associated molecular pattern, PAMP）引发的免疫反应（PAMP-triggered immunity, PTI）是油菜对核盘菌产生数量抗性的主要根源;（6）功能基因组学研究表明抗（耐）病油菜材料防卫反应更加剧烈,能有效调控细胞内的氧化还原平衡状态,及时清除过量活性氧（reactive oxygen species,ROS）的积累,抑制细胞死亡。核盘菌-油菜互作分子机制的研究将有助于指导油菜抗菌核病育种。     

水稻幼穗响应稻曲病菌毒素胁迫早期的转录组分析

【目的】由稻曲病菌引起的稻曲病不仅造成水稻减产,而且还会产生对动物和植物有毒的真菌毒素。探明水稻幼穗对稻曲病菌毒素胁迫响应的分子机制,可为发掘水稻抗稻曲病基因以及抗病分子育种开辟新的思路。【方法】用稻曲病菌毒素处理水稻幼穗,采用转录组测序技术对水稻幼穗进行转录组测序,以水稻9311基因组作为参考基因组进行对比,利用TPM法计算基因表达量,设定参数（差异倍数的绝对值不小于2,且q值不大于0.05）筛选差异表达基因。结合基因差异表达分析、富集功能分析,鉴定水稻响应胁迫的关键基因,并利用实时荧光定量PCR技术对差异表达基因进行验证。【结果】在稻曲病菌毒素胁迫12 h后,水稻幼穗出现2526个差异表达基因（DEG）;通过GO富集、KEGG代谢途经和KOG功能分析,将差异基因划分为GO功能下的64个条目、32个代谢途径和KOG功能下23个类别,包括淀粉和蔗糖代谢、苯丙类生物合成、碳代谢、糖酵解/糖异生、氨基糖和核苷酸糖代谢等生物学过程。DEG中有66个植物转录因子,分属7种植物转录因子家族,包括WRKY和Myb两大转录因子。分析二萜类生物合成与淀粉和蔗糖代谢途径相关基因发现,OsCPS2、OsKSL4和细胞色素P450等基因表达量上调,而淀粉酶、β-呋喃果糖苷酶和UDP-焦磷酸化酶等基因表达量下调,推测这些基因在水稻响应稻曲病菌毒素胁迫时发挥重要的作用。【结论】稻曲病菌毒素作为非生物胁迫因素对水稻幼穗具有毒性;通过干扰淀粉和蔗糖代谢等途径而影响种子营养物质的合成,降低水稻抵抗病原菌侵染水稻的能力。     

水稻异源三聚体G蛋白生理功能的研究进展

由α、β和γ 3个亚基组成的异源三聚体G蛋白是真核生物中一类重要的信号传导分子,在生长发育中起重要的调控作用。G蛋白通过细胞表面的偶联受体感知细胞外刺激,并由G 蛋白传送信号到胞内蛋白来影响细胞行为。植物与动物G蛋白虽然具有类似的分子结构,但植物信号的传递由非典型“自我激活”机制和效应蛋白来完成并控制植物生长发育。综述了植物G蛋白的组成;重点介绍了水稻G蛋白亚基编码基因 D1、 GS3、 DEP1和qNGR9参与激素、抗病、抗逆信号传导及水稻株型控制,粒型和N元素高效吸收利用的研究进展。另外,对G蛋白的偶联信号途径组分和功能、系统生物学和应用方面进行了展望。     

采后黄瓜响应低温胁迫的转录组学分析

采后黄瓜对低温敏感,在低温贮藏期间很容易发生冷害,会造成较大的采后损失。本研究采用转录组测序结合生物信息学分析的方法,分析了采后黄瓜在短时冷害温度处理后的转录组变化。结果显示,采后黄瓜在5℃贮藏期间,冷害指数和相对电导率逐渐增加,叶绿素荧光逐渐降低,表明采后黄瓜在5℃贮藏期间产生了明显的冷害。与处理前相比（0 h）,处理12 h导致1500个基因差异表达,其中706个基因表达上调,794个基因表达下调。与0 h相比,处理72 h导致7799个基因差异表达,其中3995个基因表达上调,3804个基因表达下调。KEGG富集结果显示,低温处理导致的差异表达基因显著富集在植物激素信号转导、苯丙氨酸代谢、植物与病原菌互作和苯丙烷素合成途径中。GO富集分析的结果显示,在生物过程分类下,差异表达基因主要参与以DNA为模板的转录调控、蛋白磷酸化和跨膜转运等过程;在细胞组份分类下,差异表达基因主要富集在细胞膜组份和细胞核;在分子功能分类下,差异表达基因主要与ATP结合、蛋白苏氨酸/丝氨酸激酶活性、DNA结合和转录因子活性等功能有关。在低温处理12 h时,与激素信号有关的基因显著表达。但在低温处理72 h...     

Molecular Approaches to Improve Salt Resistance in Crops: Facts and Perspectives

SUMMARY

Because of the expansion of agriculture into marginal environments, enhancement of crop resistance to soil salinity is becoming a frequent objective for breeders. The tools offered by molecular biology to transfer a single or a few genes provide a major hope to reduce the negative impact of broad gene transfer that takes place in wide-cross hybridizations. Due to the presence of osmotic and toxic components in the growth response of plants to salt stress, any attempt to improve plant performance in saline environments should ensure the maintenance of an adequate flux of water into plant tissues, and also avoid the build up of ions into the cell compartments where they can exert toxic effects. Besides, reduction of injury effects due to salinity on plant tissues is a highly desirable objective. Transgenic plants overexpressing ion transporters able to exclude Na⁺ into vacuoles, the enzymes required for the biosynthesis of several osmocompatible, organic solutes, or the enzymes participating in detoxification pathways, have been obtained. Some of these transgenic plants display an enhanced growth relative to their wild type parents in saline environments, although the way in which this resistance is achieved remains essentially unknown. A fourth and promising way to engineer salt resistance in plants is the attempt to manipulate gene regulatory pathways. The extent to which these experiences, mainly with model plants, could be extrapolated to crop plants growing in the field is discussed. It is proposed that a combination of different molecular approaches could be helpful to achieve enhanced salt resistance in crop plants.     

水稻类病变突变体性状及分子机理研究进展

类病变突变体是植物在无显著逆境或损伤情况下以及未受到病原物危害时叶片上自然形成的类似病斑的一类突变体。水稻类病变突变体的产生常伴有抗病性的增强,其中涉及到防御相关基因的表达。相关研究主要集中于各种突变体的定位和克隆以及突变体的抗病性和抗病机制。综述了水稻类病变突变基因的性状及抗病性的研究进展,特别是对水稻类病变突变体形成原因、遗传特性、调控途径进行了梳理,并提出对水稻抗病育种的展望,以期为进一步分析类病变突变体的各种机制奠定理论基础,并为水稻育种提供参考。