逆境中植物化学通讯机制的研究进展

为抵抗自然界中的各种逆境,植物能发生广泛的化学通讯现象。本文综述了植物在各种生物性逆境和非生物性逆境条件下产生化学通讯机制的研究进展。目前研究主要集中在逆境胁迫对植物生长发育、生理生化过程、次生物质代谢的影响等方面,而从生理遗传学角度研究植物适应逆境胁迫的机理及植物如何感受逆境胁迫并将所产生的胁迫信号传递到作用位点从而发生相应生理变化的研究比较缺乏。从生理遗传学角度研究植物化学通讯机制是今后的主要研究方向。     

高等植物非生物胁迫应答基因及其产物研究进展

干旱、高盐和低温等逆境是影响植物生长发育的主要非生物胁迫因素。植物在逆境胁迫下,能感知并传导胁迫信号,从而引发一系列的分子反应,使某些基因得以表达以适应逆境。对这些基因编码产物的研究进展进行了综述,讨论了这些胁迫应答基因及其产物的研究现状、发展动态和应用前景。     

植物OST1基因功能研究进展

植物在生长过程中会遭受各种逆境胁迫,环境胁迫会引起植物体内一系列的信号反应,其中脱落酸(ABA)信号途径是一条重要的胁迫应答途径。作为ABA信号通路中的蛋白质激酶之一,气孔开放因子1(Stomatal opening factor 1,OST1)在植物逆境应答反应中扮演重要角色。因此,研究OST1基因在植物逆境应答中的功能有助于阐述植物耐逆分子机制。从OST1的相互作用因子及其在信号通路中的调控作用等方面进行阐述,对其介导的逆境应答机制进行了系统总结。     

外源物质干预对逆境胁迫下植物生长代谢的影响研究进展

逆境胁迫是指对植物施加有害影响的环境因子,是目前造成植物减产、品质下降的主要影响因素。植物在遭受逆境胁迫后施加外源物质可显著提升植物对逆境胁迫的抵抗能力。目前,植物遭受逆境胁迫后常用的外源干预物质主要有植物生长调节剂、有机物、无机物和金属离子等,国内外针对植物面临逆境胁迫下利用不同的外源物质对其进行缓解及调控的研究主要集中在生理生化、活性氧、代谢酶、基因变化等细胞和分子水平,针对外源物质对逆境胁迫下植物生长发育的影响机制尚不明确。本文对此进行了综述并提出了今后利用外源物质研究植物抗逆的方向,为后续深入探索外源物质干预对植物应对逆境胁迫的反应机制,从而为改善植物的生长提高植物的产量和品质提供科学依据。     

植物抗逆胁迫相关蛋白激酶的研究进展

蛋白激酶在信号感知、传导、基因的表达调控以及其他调节植物生长发育的众多生理过程中至关重要。植物体内的信号传导系统能够感知外界逆境胁迫,并传递逆境胁迫信号。通过蛋白激酶改变蛋白质的磷酸化和去磷酸化状态,下游的抗逆相关基因在转录表达水平上发生变化,从而启动相应反应来抵制危害。概述了近年来国内外有关植物抗逆胁迫的蛋白激酶的研究进展。     

利用基因芯片研究植物非生物逆境响应基因表达的进展

极端温度、干旱和高盐等逆境胁迫影响作物的正常生长,会导致作物大幅度减产。分子遗传和基因组学研究表明,大量基因受到逆境胁迫的诱导,包含转录因子在内的许多信号因子参与了逆境响应。基因芯片能够进行整个基因组范围的基因表达分析,利用基因表达谱分析,结合代谢组学和蛋白组学研究,已在阐明植物抗逆机制和发掘植物逆境胁迫响应相关基因方面取得重要进展。综述利用基因芯片对植物在极端温度、干旱和高盐等非生物逆境胁迫下基因表达的研究进展。     

植物抗逆性的基因工程改良

干旱、盐碱、高温、冷（冻）害和涝害等逆境条件是严重影响栽培植物生长发育的非生物胁迫因素。随着人口增长环境资源恶化，愈来愈多的研究集中在如何改良植物对逆境胁迫的耐（抗）性。由于植物的胁迫耐性大多属于数量性状，现有可利用的种质资源匮乏，采用常规育种技术改良植物的胁迫耐性，耗时费力，困难大，至今尚未培育出真正的耐胁迫品种。 分子生物学的发展，使人们能够在基因组成、表达调控及信号传导等分子水平认识植物对逆境胁迫的耐（抗）性机理。现已克隆到来自微生物等有机体的编码生化代谢关键酶和逆境胁迫信号传导的一些重要…     

多层组学在植物逆境及育种中的研究进展

多层组学主要包括基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学,是系统生物学的重要组成部分。近年来,随着生命科学在植物中的研究和不同组学技术的迅速发展,已迈入了多组学时代,并且广泛应用在植物响应逆境胁迫及辅助育种方面,成为研究植物响应逆境胁迫不可或缺的重要手段。笔者主要结合多层组学在植物响应逆境胁迫机理及代谢通路中的最新研究进展,对植物响应逆境胁迫(非生物胁迫和生物胁迫)、基因功能研究及辅助育种的研究进展进行综述,并强调将基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学等学科交叉结合起来进行研究来揭示植物响应逆境胁迫的分子机理,为未来培育抗逆品种提供新思路。     

CBL家族在植物逆境胁迫响应和生长发育中的作用

钙离子作为第二信使,参与植物体中生长发育和逆境胁迫的调节。钙调磷酸酶B类似蛋白CBLs作为钙离子感受器,通过与其互作蛋白激酶作用解密钙信号。CBLs在植物逆境胁迫以及生长发育调控方面起重要作用;近年来,这方面研究工作取得了重要进展。针对CBL家族结构特征及其在植物逆境胁迫和生长发育中的调控作用进行简要概述。     

活性氧与一氧化氮在逆境胁迫下的相互关系

简要介绍了逆境胁迫下活性氧、一氧化氮与其他信号分子之间的相互关系,非生物胁迫尤其是水分胁迫下活性氧自由基对植物的伤害机理及一氧化氖与活性氧的响应,生物胁迫植物抗病虫反应中一氧化氮与活性氧的表现及相互关系。     

植物细胞壁逆境响应蛋白质组研究进展

植物细胞壁是感知外界胁迫信号的首要细胞结构。整合分析了植物细胞壁逆境应答蛋白质组学的研究进展,为全面理解植物细胞壁响应逆境的分子机制提供了线索。     

拟南芥染色质重塑因子AtBRM和AtSWI3C基因的克隆及生物信息学分析

非生物逆境如盐渍、干旱等严重影响植物的生长发育,越来越多的证据表明染色质重塑参与植物响应逆境胁迫,并在该过程中起到重要作用。研究逆境胁迫下植物体内的染色质重塑因子基因表达及信号传导网络调控机制对于阐明植物的逆境响应反应及培育耐逆性作物具有重要的理论和现实意义。对拟南芥SWI/SNF染色质重塑复合体亚基AtBRAHMA(AtBRM)和AtSWI3C进行初步研究发现,AtBRM和AtSWI3C均含有核定位信号,AtBRM蛋白具有SNF2_N结构域,为ATPase亚基;同时,AtBRM还含有维持蛋白与组蛋白相互作用的BROMO结构域和维持蛋白蛋白间作用的QLQ结构域,而AtSWI3C则含有与DNAbinding的相关结构域;二者的启动子区域均包含与ABA调控和非生物逆境胁迫相关的顺式作用元件。     

转录组学在植物响应干旱胁迫中的研究进展

干旱胁迫是植物生长周期中极易遭受的非生物胁迫之一,了解植物如何响应干旱逆境及其调控途径,成为了一个热点问题。随着转录组技术的广泛应用,人们可以从基因层面了解在干旱胁迫下,植物体内的信号转导及其相关的网络调控机制。本文主要查阅近年来RNA-Sep技术在植物干旱胁迫方面的研究进展,介绍了植物受到干旱胁迫后,从膜上信号感受器,到细胞内信号转导,以及主要的植物激素代谢调控途径等方面的调控机制,展望了未来转录组学在植物响应干旱胁迫中的发展方向。     

脱落酸调节植物根系补偿生长机制分析

植物根系不仅是植物吸收水分和矿质营养的重要器官,而且可以感知外界各种胁迫刺激从而调控植物的生长发育。植物激素脱落酸作为一种重要的根源逆境信号参与植物生长发育诸多生理过程调控,活性氧、活性氮以及钙离子等作为脱落酸的下游信号参与脱落酸诸多信号转导过程。就植物激素脱落酸和其下游信号活性氧、活性氮以及钙离子等在植物根系生长发育中调节方面的研究进展进行概述,以提出根源逆境信号脱落酸参与根系补偿生长的可能性,并构建脱落酸调节根系补偿生长的基本模式。     

OsBELL4A调控水稻WOX家族基因表达及水稻幼苗生长和耐逆

根系不仅对地上部分起着重要的支撑作用,也是植物吸收水分和养分的主要器官。为了研究BELL家族因子在植物生长发育及逆境胁迫应答中的功能,通过与拟南芥序列对比,鉴定到水稻4个BELL4同源基因,它们的启动子含有ABRE、GARE、ERE、ARE和DRE等应答逆境胁迫和激素信号的元件。在水稻根中进行实时定量PCR分析表明,这4个BELL4同源基因不仅受到干旱、低温以及盐等逆境胁迫诱导,而且还受到植物激素乙烯、赤霉素以及脱落酸的调控,表明这些基因可能应答多种激素及逆境胁迫。进一步分析OsBELL4A干扰材料表型发现,抑制OsBELL4A基因能够促进WOX家族基因的表达水平,并抑制水稻苗期初生根生长,但使冠根数量增多。这些结果表明水稻BELL4同源基因OsBELL4A在水稻根系发育及逆境胁迫应答中可能具有重要的调控功能。     

逆境条件下的植物细胞程序性死亡

细胞程序性死亡(PCD)普遍存在于植物体发育过程中,是发生在特定阶段的自然的细胞死亡过程。在逆境胁迫因子如病原体、昆虫、低氧、低温、热激、金属离子等作用下,植物为了抵御不良环境的侵害,以C a2 、活性氧、NO等为信号因子,诱导植物体的特定部位发生PCD,形成细胞主动性死亡,从而避免逆境对其他组织进一步伤害,并使植物获得对不良环境的适应性。本文通过对植物PCD的一般特征、环境胁迫因子及诱导PCD信号传递途径、生物学意义和存在问题等进行了综述,为在逆境条件下深入研究植物细胞程序性死亡提供参考。     

植物富含半胱氨酸类受体激酶家族研究进展

在植物生长发育过程中,富含半胱氨酸类受体激酶(cysteine-rich receptor-like kinases,CRKs)作为上游信号分子,在感知胁迫信号和诱发免疫应答中起着重要作用。CRK主要由信号肽、DUF26(PF01657)、跨膜结构域和胞内激酶结构域组成,其中DUF26和激酶结构域在不同植物中高度保守。生物信息学分析发现,在单子叶和双子叶植物中含有37~170个CRK成员,它们在植物生长发育和胁迫应答中发挥不同的功能。文章综述了近年来国内外植物CRK基因结构及其在生长发育、胁迫应答中的功能研究进展,对于提高农作物抗逆境能力具有重要意义。     

逆境胁迫下植物磷脂酶D的生理功能和作用机制综述

磷脂酶D(phospholipase D,简称PLD)是一类重要的跨膜信号转导酶类,主要存在于植物中,PLD参与的磷脂降解在植物逆境胁迫过程中起重要作用。本文主要阐述了PLD在病原微生物、干旱与机械损伤和低温等生物及非生物胁迫下的响应机制,探讨了PLD在植物逆境胁迫反应中的作用与机制,并对PLD在植物研究中的应用前景进行了展望。     

植物WRKY转录因子在非生物胁迫下的研究进展

WRKY转录因子家族是高等植物十大转录因子家族之一,在植物逆境胁迫响应中发挥了重要作用。综述了植物中WRKY转录因子在非生物胁迫下的功能,主要包括温度胁迫(高温胁迫和低温胁迫)、水分胁迫(干旱胁迫)和盐胁迫等胁迫下的研究进展。     

植物WRKY转录因子在非生物胁迫下的研究进展

WRKY转录因子家族是高等植物十大转录因子家族之一,在植物逆境胁迫响应中发挥了重要作用。综述了植物中WRKY转录因子在非生物胁迫下的功能,主要包括温度胁迫(高温胁迫和低温胁迫)、水分胁迫(干旱胁迫)和盐胁迫等胁迫下的研究进展。