植物病程相关蛋白PR10研究进展

PR（pathogenesis related protein）蛋白产生与积累是植物体应答生物或非生物胁迫的主要特征之一。近年来大量PR蛋白被鉴定,根据它们的结构,亲源关系和生物活性,被分为17个功能家族。PR10蛋白具有核酸酶相似结构,一般为分子量16～19kD的酸性蛋白。近年来相关研究表明一些PR10蛋白具有核酸酶活性和体外抗菌活性,在植物防御反应中发挥重要作用,具有较为广泛的应用前景。本文就PR10蛋白的生理功能、基因结构、表达调控及其与植物抗病的关系等方面的最新研究进展作一综述,并结合本实验室工作展望其在植物抗性育种方面的应用前景。     

植物类萌发素蛋白研究进展

在植物整个生长发育过程中时刻受到外界环境信号调控,遭遇各种逆境胁迫。在研究植物对逆境胁迫响应中,很多胁迫响应蛋白被发现。植物类萌发素蛋白(Germin-like proteins,GLPs)是其中一类重要的胁迫响应蛋白。它是一类与小麦萌发素(Germin)序列高度同源的、位于胞外基质的可溶性糖蛋白,几乎在所有生物中均发现有该类蛋白的存在。它具有多种生物学功能,在植物的生长发育阶段、生物和非生物逆境胁迫应答中起重要的作用。从植物GLPs 的分类、结构等方面全面介绍了植物GLP蛋白的主要特点,同时归纳它在抵御生物胁迫及非生物胁迫等方面的研究进展,为今后的进一步研究提供参考。     

甘蔗ScPR10基因的克隆及其响应赤条病菌侵染的表达特征分析

PR10是一种病程相关蛋白(pathogenesis-relatedprotein,PR),在植物生长发育、应激生物和非生物胁迫时发挥重要作用。本研究利用RT-PCR技术从甘蔗赤条病抗病品种新台糖22号和感病品种闽糖11-610叶片克隆获得Sc PR10基因,并利用实时荧光定量PCR(RT-q PCR)、转录组和蛋白质组分析,研究在接种燕麦食酸菌燕麦亚种(Acidovorax avenae subsp. avenae, Aaa)之后这2个品种Sc PR10基因的转录和蛋白表达模式。序列分析显示,本研究克隆获得2个Sc PR10基因,编码187个氨基酸,比其他植物PR10蛋白多了27个氨基酸,含有保守结构域P-loop和Betv1;与已报道的甘蔗、高粱和斑茅的PR10亲缘关系较近。在Aaa胁迫下,RT-q PCR分析表明抗病、感病品种Sc PR10基因的表达量均显著上调,尤其在接种24 h时,表达量最高,分别为对照的27.2倍和39.7倍;转录组数据分析结果显示,该基因表达水平在抗病、感病品种上均显著提高,尤其在接种72h时,表达量最高,log2FC值为5.3～5.4。蛋白互作预测发现,...     

植物非生物胁迫中蛋白质磷酸化的研究进展

作为固着生物,外界生物胁迫和非生物胁迫极大地影响植物的正常生长发育。可逆的蛋白磷酸化作为真核生物体内最普遍的翻译后修饰之一,在植物抵御外界胁迫过程中起着最主要的作用。本综述重点总结了近年来植物在低温、盐渍和干旱等胁迫响应中的蛋白磷酸化研究进展,分析与讨论了其中重要的激酶和磷酸酶的作用,并对此方面的研究热点做了展望。深入了解蛋白磷酸化修饰在植物应对非生物胁迫信号通路中的重要作用及意义,有助于耐胁迫作物的选育。     

病程相关蛋白在采后果蔬诱导抗病性中的研究进展

果蔬受到真菌、细菌或病毒侵染时,自身能诱导产生病程相关蛋白(Pathogenesis-related proteins,PRs)。根据它们的结构亲缘关系和生物活性,PRs被分为17个功能家族。在控制果蔬采后病害的研究中,利用激发子诱导产生果蔬抗性已逐渐成为果蔬采后病害防治中一种安全、高效的保鲜方法,这也成为果蔬采后抗病研究的热点和发展趋势。本文综述了果蔬病程相关蛋白的分类、功能、诱导表达,以及蛋白组学技术在果蔬采后PRs表达水平上的应用,以期为果蔬病程相关蛋白的研究提供借鉴和参考。     

植物小热激蛋白的研究进展

小热激蛋白是一种重要的分子伴侣,普遍存在于所有生物体内。在植物中,小热激蛋白是含量最丰富、分布最为广泛的热激蛋白。植物小热激蛋白具有的保守ACD结构域和可变的两端序列区域,参与细胞生命活动的多个重要进程,能够响应高温、干旱、低温、病原菌等生物、非生物胁迫。进化分析发现小热激蛋白不同的基因亚族可能经历了不同的进化过程,基因重复、序列趋异以及基因转换等是这些基因家族演化过程中的重要进化动力。本综述主要总结了植物小热激蛋白种类分布、结构功能、基因表达调控以及起源进化等方面的研究进展,并对未来小热激蛋白的研究方向提出了展望,以期为深入研究小热激蛋白及实际应用提供参考。     

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。     

马铃薯StPR1基因克隆及表达特异性分析

为了探究病程相关蛋白(Pathogenesis related protein,PR蛋白)与马铃薯抗病的相关性,检验其在马铃薯中抗软腐病、青枯病、干腐病的能力。在前期的马铃薯抗病性研究中对PRs的17个家族基因结合转录组数据进行分析及基因的筛选,最终确定PR1为试验的研究对象。选用马铃薯大西洋品种为材料,由黑龙江省农科院提供,主要进行StPR1基因的克隆,并对其进行生物信息学分析;将真菌接骨木镰孢、燕麦镰孢以及导致软腐病和青枯病等细菌为胡萝卜软腐欧文氏菌、菊欧氏菌、胡萝卜软腐欧文氏菌马铃薯黑胫亚种、茄科雷尔氏菌接种到马铃薯块茎后进行StPR1基因表达特异性分析。结果显示,StPR1基因长度为540 bp,编码179个氨基酸,蛋白质疏水性及亲水性预测PR1蛋白序列的GRAVY值在+4～-3之间,含有亲水区及疏水区,蛋白质二级结构预测其属于混合型蛋白,蛋白质三级结构预测发现其为紧密复杂的螺旋结构,具有SCP_PR-1_like保守结构域,其与辣椒PR1基因在一个进化分支上,相似性较高。qRT-PCR结果显示,StPR1基因的表达量表现为抗真菌胁迫高于细菌胁迫,并预测其抗干腐病的能力强于抗软腐病及青枯病的能力。综上所述,当马铃薯受到外界病原菌侵害时,StPR1在马铃薯的抗病过程中发挥着重要的作用。     

植物C_2H_2型锌指蛋白研究进展

C_2H_2型锌指蛋白是锌指家族中最经典也是目前研究最为深入的一类锌指蛋白。植物中该类锌指蛋白大多具有高度保守的基序QALGGH,并且该序列除了Q其他任何一个氨基酸的突变都会导致该蛋白完全失去结合DNA的功能,而Q突变则会大大降低结合DNA的能力。本综述综述了C_2H_2型锌指蛋白的结构特征、分类方法以及近年来的功能研究成果,系统介绍了植物中该类蛋白在生长发育、非生物胁迫如干旱胁迫、盐胁迫以及冷胁迫等方面的作用,为今后C_2H_2型锌指蛋白功能研究的深入奠定基础。     

植物Prohibitins基因(PHBs)的研究进展

Prohibitins(PHBs,抗增殖蛋白基因),又称抑制素基因。为了了解植物PHBs基因分类、结构与定位,从而进一步了解PHBs基因的功能。本研究从PHBs基因的分类与结构,PHB蛋白的结构与大小,亚细胞定位,以及从PHB蛋白控制植物的生长发育、与线粒体形成相关的功能,PHB蛋白与逆境相关的功能研究方面,对植物PHB,基因的研究进展进行简单的总结。从而得出植物PHBs基因不仅控制植物的生长发育,还是一类参与各种胁迫响应的重要基因。尽管国内外学者对PHB蛋白能提高生物对逆境的抗性等方面做了一些的工作,为抗性育种奠定了基础,但仍然有大量工作需要进一步开展。     

AM真菌对植物防御性蛋白的影响

丛枝菌根(Arbuscular mycorrhizal,AM)真菌是一类普遍的内生菌根真菌,能够与大多数陆生植物的根系形成共生菌根。大量的研究表明,AM真菌能够通过诱导植物体产生一些防御性蛋白,并且提高植物叶片及根系的抗氧化酶活力来增强植物的抗逆性、抗病性,与此同时也能促进植株生长,调节菌根根际土壤的理化环境和营养环境。为了系统了解AM真菌在农业生产上提高植物抗病性、抗逆性和促进植物生长发育的机制,本文归纳了近年来国内外关于AM真菌与植物共生能够促使植物产生防御性蛋白[如可溶性蛋白、病程相关蛋白（Pathogenesis related protein,PR-蛋白）]的机理及其提高防御酶活性等的最新研究进展,并分别概述了在生物胁迫、非生物胁迫和自然生长三种环境下,植物体的相关防御性蛋白和防御性酶活力受AM真菌的影响状况。最后指出AM真菌-根系共生蛋白在农业生产应用中的发展前景并对其进行了展望。     

大白菜受环境胁迫影响的研究进展

大白菜(Brassica rapa ssp.pekinensis)是中国种植面积较大的蔬菜作物之一,其不仅可以为人体补充维生素C和维生素E,对预防心血管疾病也有很大的帮助。大白菜在生长发育过程中受许多不利环境的影响,包括盐碱胁迫、水涝胁迫、重金属胁迫、温度胁迫等非生物胁迫,以及病虫害等生物胁迫。这些胁迫会引起大白菜发生一系列的变化,不仅会影响大白菜体内相关基因的表达,还会影响细胞的代谢和生长发育等过程。在这些胁迫下,大白菜自身能产生一定的抗逆性,但随着胁迫的增加,其自身产生的抗逆性不足以抵抗环境中较严重的非生物胁迫和生物胁迫,胁迫的影响使得大白菜不能正常生长甚至死亡,从而导致大白菜减产,造成市场供应不足的现象发生。本综述总结了近年来非生物胁迫和生物胁迫对大白菜生长的影响,并对大白菜应对胁迫而产生的抗逆性进行了概括,以期为后续的大白菜抗逆性研究提供参考。     

脱落酸(ABA)生物学作用研究进展

脱落酸(ABA)是目前公认的五大植物激素之一,本文主要综述了ABA在植物生长发育、非生物胁迫和生物胁迫中的多重作用,如在植物生长发育中ABA促进器官脱落、种子成熟和休眠,调节气孔,抑制种子萌发、生长和加速衰老,调节种子胚的发育及开花;在非生物胁迫中ABA可以促进植物对非生物胁迫的耐性,因此,ABA也称为应激激素或胁迫激素;在生物胁迫中ABA随着病原菌种类和入侵方式的不同起正调控或者负调控的作用。最后笔者对ABA在生物胁迫中的作用进行了展望,如其参与植物防御的动力学研究、作用方式及与其它激素信号的互作等有待进一步研究。     

拟南芥长链脂肪醇氧化酶(AtFAO3)在抗病防卫反应中的作用分析

长链脂肪醇氧化物酶(FAO)基因编码一个与膜结合,包含黄素,产生H_2O_2的长链脂肪醇氧化酶.在拟南芥基因组中包含4个FAO同源基因.然而,拟南芥FAO在响应非生物和生物环境胁迫中起何种作用还不得而知.本研究中,我们分析了拟南芥AtFAO3在植物防卫病原细菌Pseudomonas syringae pathovar(pv.)tomato strain DC3000(Pst DC3000)中的作用.拟南芥原生质体细胞瞬时表达AtFAO3偶联GFP融合蛋白表明,AtFAO3定位于细胞膜.与野生型植株相比,拟南芥AtFAO3基因T-DNA插入突变体Atfao3在正常条件叶片中H_2O_2含量下降,在氧胁迫或生物胁迫下积累活性氧含量减少.接种病原细菌Pst DC3000后,与野生型植株相比,Atfao3突变体体内细菌繁殖数量增加,叶片病害症状加重,防卫相关基因PR1、PR2和PAL表达减弱.我们基于以上T-DNA突变体分析结果表明,AtFAO3在植物对病原细菌防卫中起重要作用.     

甜菜组学技术研究进展

转录组学、蛋白组学、基因组学和代谢组学等组学技术具有高通量、高灵敏度和系统性等优点，已成为在分子水平上研究植物应对生物胁迫和非生物胁迫的强有力工具。本研究综述了近年来国内外在甜菜组学技术方面的相关研究，包括甜菜在生物和非生物胁迫下的抗逆分子机理研究、细胞质雄性不育(CMS)结构基因和基因辅助甜菜育种功能研究，这些研究对于培育优良甜菜品种具有重要的理论价值。下一步应加强多种组学结合的研究策略，并结合基因功能鉴定发掘更多的甜菜优质基因资源。     

ERF转录因子对生物胁迫的反应及对棉花抗性改良的意义

大量研究表明植物中ERF(ethylene responsive factor)类转录因子广泛参与外界环境胁迫应答基因表达的调控.它编码的蛋白能够特异结合GCC-box元件,从而调控启动子含有GCC-box的病程相关蛋白基因的表达,在植物抗病反应中发挥重要的调控作用.棉花中ERF基因表达受生物和非生物胁迫诱导,并在乙烯、茉莉酸和水杨酸信号传导途径中发挥一定的作用.一些ERF基因在转基因植物中的超表达表现出了一定的广谱抗性,因而在棉花分子育种中具有较为广阔的应用前景.本文主要论述了棉花等植物中ERF的结构与功能特征,当前相关研究进展,及其对棉花抗病性分子遗传改良的意义.     

BnMAPK1超量表达提高甘蓝型油菜菌核病抗性

植物MAPKs (mitogen-activated protein kinases)在多种生物和非生物胁迫中起重要作用。课题组前期克隆了甘蓝型油菜BnMAPK1基因,并获得BnMAPK1超量表达植株。本文以甘蓝型油菜中油821DH系为对照,以超量表达BnMAPK1的转基因油菜为试材,采用离体叶片接种的方法,测定染病叶片病斑的大小及病斑周围叶片的草酸含量,并用qRT-PCR检测转基因植株4个病程相关蛋白(OXO、Cu/ZnSOD、PR2、PR3)编码基因在核盘菌胁迫下的相对表达动态变化。结果表明,甘蓝型油菜BnMAPK1超量表达可显著抑制核盘菌对离体叶片的侵染,控制染病叶片内草酸毒素的积累,可能可以解除核盘菌对OXO表达的负调控,使另外3个病程相关蛋白基因(Cu/ZnSOD、PR2、PR3)表达上调。表明BnMAPK1超量表达可有效提高油菜菌核病抗性。