植物脂质过氧化研究进展

脂质过氧化反应在生物体内普遍存在,对生物的危害最大。生育酚是一种脂溶性抗氧化剂,保护生物膜免受脂质过氧化损伤。该研究综述了脂质过氧化物的产生、危害以及生育酚抗氧化机制。     

陆地棉LTP家族基因的克隆与表达分析

长链脂肪酸能够通过调节胚珠内源乙烯信号变化来促进棉花的起始和伸长发育,为深入了解棉花脂肪酸的转运过程及参与基因,对棉花全基因组进行了分析,克隆了11个脂质转运蛋白。实时荧光定量PCR证实:LTP6, LTP7, LTP9, LTP11 4个基因在纤维起始时期（野生型与突变体之间）的表达存在差异,这4个基因可能与纤维起始发育有关。通过基因组步移技术克隆了Gh-LTP6基因的启动子,并对其结构进行分析,发现其具有多个MYB结合位点。这些结果为深入研究LTP基因在纤维起始过程中的角色奠定了基础。     

土壤生物膜的生态功能及其研究方法综述

生物膜是指微生物附着于接触表面并分泌多糖基质、脂质蛋白和胞外DNA等物质包裹自身而形成的微生物微团聚体。生物膜的形成是微生物适应自然环境的一种生存策略。生物膜具有各种各样的功能特性(吸附性、抗药性、降解性等),在环境保护领域具有广大的应用前景。近年来，生物膜已经成为各大领域的研究热点，在工业、医学、水环境等领域都有其身影，但在土壤环境中的研究报道较少。主要介绍了土壤生物膜的组成及其形成过程，并对土壤生物膜高效摄取养分、抵御外部环境危害和充当胞外消化系统等重要生态功能进行综述；同时比较分析了几种常见的生物膜培养装置(微量滴定板、卡尔加里培养、生物膜环、流动池、微流体等)和检测技术(染色法、荧光原位杂交、光学相干断层扫描、激光共聚焦显微镜、原子力显微镜等)的优缺点；最后对生物膜在土壤环境相关方面的研究潜力提出展望，旨在深入理解土壤生物膜与土壤各组分之间的相互作用，为提高土壤微生物的生态环境效益提供理论依据。     

转LTP基因T_0代小麦的获得及抗条锈病鉴定

以小麦生产品种小偃22、科农199和西农1376为受体品种,植物抗菌蛋白基因LTP作为目的基因,构建pAHC25-LTP表达载体,利用基因枪法转化小麦幼胚愈伤组织,获得转LTP基因T0代小麦1247株。经草铵膦(Phosphinothricin,PPT)抗性筛选及PCR分子检测,获得阳性再生植株209株,转化率1.87%。阳性再生植株接种条锈菌CYR29、CYR31和CYR32混合小种后进行抗条锈病鉴定,获得抗性植株74株,其中抗性显著提高的抗病植株11株。本研究初步证明抗菌蛋白基因LTP在小麦抗条锈病菌的侵染中有一定作用,为获得转抗菌蛋白基因的抗条锈病小麦品种奠定基础,以期获得育种中可应用的新型抗源材料。     

植物氨基酸转运蛋白分类和功能分析

氮素是陆地生态系统中植物生长发育必需的元素,氨基酸作为植物体内重要的有机氮化合物在植物生长代谢中起着非常重要的作用,氨基酸转运蛋白是位于生物膜上转运氨基酸的蛋白家族,主要由归属于两个超家族的八个亚家族成员构成,家族成员的氨基酸残基数在400~650之间。氨基酸转运蛋白被划分为3个家族8个亚家族,亚家族之间具有不同的功能,他们互相配合共同合作完成了植物体内氮素的代谢。     

植物相关细菌生物膜研究进展

介绍了不同类型的植物相关细菌生物膜。综述了有关生物膜结构、形成和微生物与陆生植物结合所形成生物膜的特性等方面的研究进展。阐述了植物表面环境、细菌在植物表面主动和被动的沉积作用等对生物膜形成的影响。     

植物ATP结合盒（ABC）转运蛋白研究进展

ABC（ATP-binding cassette）转运蛋白家族庞大,种类繁多,包括全转运子和半转运子等2种类型。全转运子的核心单元包括2个核苷酸结构域（NBD）和2个跨膜结构域（TMD）,而半转运子只含有1个膜结构域（MSD）和1个NBD。植物ABC转运蛋白不仅参与植物体内激素、脂质、金属离子、次生代谢物和外源物质的运输,并且有利于植物与病原体间的相互作用和植物体内离子通道调控等重要的生理过程的进行,是一类重要的跨膜运输蛋白家族。HUGO系统中ABC家族分为A~H 8个亚族,模式植物基因组测序的完成极大促进了ABC转运蛋白的研究与发现,近几年已从多种植物中克隆了不同亚族的基因并研究其表达与功能,但目前的研究主要集中在ABCB,ABCC,ABCG等三大亚族。植物ABC转运蛋白各亚族的结构与功能截然不同,在不同植物中的表达部位也千差万别。综述了植物ABC转运蛋白家族的研究进展,根据ABC家族中已知的重要成员,系统阐述植物中各亚族ABC转运蛋白的结构特征、在植物中的表达及其生物学功能,并为今后可能的研究提出展望。表1参49     

根表功能细菌生物膜及其在土壤有机污染控制与修复中的潜在应用价值

土壤中的有机污染物可从根系进入植物体内,并可进一步通过食物链富集,从而威胁人群健康。植物根际微生物种类繁多、数量巨大,其中很多根际细菌可通过成膜作用在植物根表形成细菌生物膜,协助植物抵抗外界的不良环境或促进植物生长。有机污染物在被植物根系吸收的过程中,多需经过根表细菌生物膜这一特殊界面。综述了根际细菌在植物根表的成膜作用,以及根表功能细菌生物膜对污染物根际环境过程的影响及作用机理,分析了利用根表功能细菌生物膜调控植物吸收有机污染物的可行性,试图为防治土壤有机污染、降低作物污染风险、保障农产品安全等提供理论依据。     

AQP4与脑水肿研究进展

水通道蛋白（Aquaporin，AQP）是一组构成水通道与水通透有关的细胞膜转运蛋白，广泛存在于动物、植物和微生物界。迄今为止，已从哺乳动物组织中分离克隆出11种AQP。过去认为，水在细胞内外的转运只是通过脂质双分子层扩散来完成。但在某些生理现象中，如红细胞、肾近曲小管上皮细胞等对水的转运速度非常快，不能用水简单扩散来解释。     

脂质分析技术及其在植物种子脂质 代谢调控研究中的应用进展

脂质是一类具有独特生理功能活性的化合物,参与调节多种植物应答非生物胁迫过程,对维持植 物组织中生理动态平衡至关重要。脂质组学（Lipidomics）自 2003 年被提出后,已迅速发展成为对脂质整体系 统分析的一门新兴学科,为传统代谢组学注入新的技术支撑,有助于阐明脂类物质在植物中的代谢调控机制。 同时,质谱成像技术因其具有无标记、非特异性、高灵敏度、多物质同时分析等优势,被广泛应用到植物组织 中各类脂质分子的空间分布研究。介绍了脂质组学和质谱成像技术的研究现状,重点综述脂质分析技术在植物 种子脂质代谢调控研究中的最新进展,特别是新兴质谱成像技术在植物种子中脂类物质的成像应用。脂质组学 和质谱成像技术作为目前多组学技术的重要补充,将为植物代谢途径和调控机制的深入探究提供新的契机。亚 微米级高空间分辨率质谱成像技术的不断发展,将进一步推动植物在空间分辨水平的脂质代谢调控网络的深入 解析和前沿应用研究。     

青稞LTP蛋白基因blt14.2的克隆及其在低温下的表达

为了解LTP蛋白基因blt14.2在青稞中的功能,以青稞品种"昆仑12号"为实验材料,克隆得到编码该基因的cDNA序列全长470bp,其中包括249bp的开放阅读框,编码82个氨基酸残基,相对分子质量7 709.8,理论pI6.52,不稳定系数27.36,是一个稳定的蛋白质。LTP蛋白有2个跨膜区,1～19位置的是从膜内到膜外,57～76位置的是从膜外到膜内,总平均亲水性0.522,是一个高度亲水的小分子蛋白质。序列比对显示编码该蛋白的基因与大麦blt14.2基因具有较高的同源性(98.9%)。通过Real-time PCR检测得到blt14.2基因在4℃下处理48、24和12h的表达量分别是0h的14.6、13.6和8.3倍,SPSS分析显示blt14.2基因在不同低温胁迫时间下表达差异显著,说明该基因对青稞的耐寒性起到一定的作用。     

Editing of CD1d-bound lipid antigens by endosomal lipid transfer proteins

It is now established that CD1 molecules present lipid antigens to T cells, although it is not clear how the exchange of lipids between membrane compartments and the CD1 binding groove is assisted. We report that mice deficient in prosaposin, the precursor to a family of endosomal lipid transfer proteins (LTP), exhibit specific defects in CD1d-mediated antigen presentation and lack Valpha14 NKT cells. In vitro, saposins extracted monomeric lipids from membranes and from CD1, thereby promoting the loading as well as the editing of lipids on CD1. Transient complexes between CD1, lipid, and LTP suggested a "tug-of-war" model in which lipid exchange between CD1 and LTP is on the basis of their respective affinities for lipids. LTPs constitute a previously unknown link between lipid metabolism and immunity and are likely to exert a profound influence on the repertoire of self, tumor, and microbial lipid antigens.     

‘无籽’瓯柑CsLTP和CsLOX基因的克隆与表达分析

采用同源序列法, 结合cDNA末端快速扩增(rapid amplification of cDNA ends, RACE)技术, 克隆获得‘无籽’瓯柑Citrus suavissima ‘Seedless’脂转移酶基因CsLTP和脂氧合酶基因CsLOX的全长cDNA序列; CsLTP cDNA全长667 bp, 1个开放阅读框, 编码215个氨基酸, 与脐橙C. sinensis, 粗柠檬C. jambhiri的脂转移蛋白的相似性分别为95%和60%;CsLOX cDNA全长2 915 bp, 1个开放阅读框, 编码895个氨基酸, 与粗柠檬、美洲黑杨Populus deltoids的相似性分别为99%和51%。荧光定量聚合酶链式反应(PCR)表明:CsLTP和CsLOX的表达量均在‘无籽’瓯柑花粉粒形成期开始显著下降, 并显著低于普通瓯柑Citrus suavissima。‘无籽’瓯柑花粉发育过程中油脂的转运及氧化的异常, 可能成为‘无籽’瓯柑花粉败育的原因之一。     

Partitioning of lipid-modified monomeric GFPs into membrane microdomains of live cells

Many proteins associated with the plasma membrane are known to partition into submicroscopic sphingolipid- and cholesterol-rich domains called lipid rafts, but the determinants dictating this segregation of proteins in the membrane are poorly understood. We suppressed the tendency of Aequorea fluorescent proteins to dimerize and targeted these variants to the plasma membrane using several different types of lipid anchors. Fluorescence resonance energy transfer measurements in living cells revealed that acyl but not prenyl modifications promote clustering in lipid rafts. Thus the nature of the lipid anchor on a protein is sufficient to determine submicroscopic localization within the plasma membrane.     

黄瓜非特异性脂质转移蛋白基因的序列分析及细菌性角斑病菌浸染下的表达

非特异性脂质转移蛋白(nsLTP)是植物中大量存在的小分子脂类结合蛋白,具有抗菌防御功能。分析黄瓜非特异性脂质转运蛋白基因nsLTP的序列特征及其在细菌性角斑病菌浸染过程中的表达模式,对其应用于黄瓜等农作物转基因工程,增强作物抗病性具有重要意义。在黄瓜叶cDNA文库中,获得非特异性脂质转移蛋白(nsLTP)cDNA序列,命名为CsnsLTP;该基因全长566 bp,编码121个氨基酸残基;序列分析表明,该基因具有N端信号肽,具有nsLTP家族共有的典型保守区域,属nsLTP家族基因。实时荧光定量PCR分析表明,CsnsLTP在黄瓜叶中有表达。在黄瓜细菌性角斑病菌浸染下,该基因在黄瓜叶中表达增高,并随浸染时间的延长而增强,明显受黄瓜细菌性角斑病菌的诱导,推测该基因在抵御黄瓜细菌性角斑病菌浸染时具有重要作用。     

蛋白质组学分析揭示玉米籽粒发育过程中胁迫相关蛋白的表达特性

【目的】从蛋白质组学的层面探讨玉米籽粒发育过程中胁迫相关蛋白的表达特性,分析其功能,揭示籽粒自身防御系统的分子调控机理。【方法】大田条件下,以玉米品种登海661(DH661)为供试材料,67 500株/hm~2密度下种植,开花期人工饱和授粉后第3、5、10、15、20、30、40和50天(DAP)取果穗中部籽粒。TCA-丙酮沉淀法提取籽粒总蛋白,用同位素标记相对定量(i TRAQ)技术进行蛋白质组学分析。通过匹配Uniprot玉米蛋白数据库鉴定籽粒总蛋白,并且用基因本论(GO)注释按照生物过程、分子功能及细胞组件进行功能分类。分析鉴定籽粒发育过程中显著差异表达的胁迫相关蛋白,并且将其分层聚类以展示其在籽粒发育过程中的表达模式。【结果】通过匹配玉米蛋白数据库,籽粒中总计鉴定到4 751个蛋白,这些蛋白涉及多种生物过程与分子功能,其中代谢过程与分子过程是最主要的两个生物过程,而催化活性与绑定功能是最主要的两个分子功能类别,表明这些生物过程与分子功能对籽粒发育具有重要作用。定量分析检测到123个胁迫相关蛋白在玉米籽粒发育过程中显著差异表达,主要参与籽粒蛋白修饰(33个)、活性氧(ROS)体内平衡(31个)、贮藏物质保护(17个)、病虫害响应(8个)及其他胁迫响应过程(34个)。蛋白修饰相关蛋白主要包含一系列的热激蛋白、肽基脯氨酰顺反异构酶及蛋白二硫键异构酶,并且这些蛋白在籽粒不同发育阶段均显著积累,这对稳定籽粒中的蛋白结构具有重要作用。ROS相关蛋白包含不同的抗氧化酶系,并且主要在籽粒发育前、后期显著积累,维护了ROS的体内平衡。贮藏物质保护相关蛋白主要包含多种蛋白酶抑制剂、油脂体蛋白及油脂体固醇蛋白,并且这些蛋白随着籽粒发育不断上调表达,保护了贮藏物质的合成与积累。病虫害响应相关蛋白同样在籽粒发育后期显著积累,增强了籽粒对生物胁迫的抗性。其他胁迫响应相关蛋白主要包括一系列的晚期胚胎丰富蛋白(LEA)、膜联蛋白、脂质转移蛋白、非特异性脂质转移蛋白及脂氧合酶,其中LEA在籽粒发育后期显著积累,膜联蛋白与脂氧合酶主要在发育前期显著表达,而脂质转移蛋白及非特异性脂质转移蛋白在籽粒不同发育阶段均有积累,表明这些蛋白在籽粒不同发育阶段发挥重要作用。【结论】胁迫相关蛋白在籽粒不同发育阶段显著积累,构建了一个协同、多样、稳定的防御调控机制,维护了籽粒正常的发育过程。     

Expression Comparisons of Pathogenesis-Related (PR) Genes in Wheat in Response to Infection/Infestation by Fusarium,Yellow dwarf virus (YDV) Aphid-Transmitted and Hessian Fly

Expression profiles of ten pathogenesis-related (PR) genes during plant defense against Fusarium, Yellow dwarf virus (YDV) aphid-transmitted and Hessian fly (Hf) were compared temporally in both resistant and susceptible genotypes following pathogen infection or insect infestation. Quantitative real-time PCR (qRT-PCR) revealed that PR1, PR2, PR3, PR5, PR6, PR8, PR9, and PR15 appeared to be induced or suppressed independently in response to Fusarium, YDV aphid-transmitted or Hf during the interactions. The PR gene(s) essential to defense against one organism may play little or no role in defense against another pathogen or pest, suggesting the alternative mechanisms may be involved in different interactions of wheat-Fusarium, wheat-YDV aphid-transmitted and wheat-Hf. However, strong up- or down-regulation of PR12 and PR14 encoding low molecular membrane acting protein, defensin and lipid transfer protein (LTP), respectively, had been detected after either pathogen infection or insect infestation, therefore showed broad responses to pathogens and insects. It was postulated that low molecular proteins such as defensins and LTPs might play a role in the early stages of pathogenesis in the signaling process that informs plants about the attack from biotic stresses. In addition, a synergistic action between different PR genes might exist in plants to defense certain pathogens and insects on the basis of comprehensive expression profiling of various pathogenesis-related genes revealed by qRT-PCR in this study.     

植物抗菌蛋白及其在农业中的应用研究进展

植物在长期进化过程中为了抵御外源物侵袭而产生了一些具有抗菌活性的蛋白质和肽等.在自然界中植物抗菌蛋白多种多样,多为抗真菌蛋白,依据其结构、作用机制和序列特性,可将其大体分为以下几类:病程相关蛋白、类亲环素蛋白、防御素及类防御素蛋白、凝集素、核糖体失活蛋白、脂转移蛋白、蛋白酶抑制剂和2S清蛋白等.随着植物抗真菌蛋白的分离纯化,植物抗病基因工程的研究的重大突破,植物抗真菌蛋白在植物抗病原菌和抗虫保护中展示出广阔的应用前景.总结植物抗真菌蛋白研究进展,对其在农业抗虫和转基因方面的应用研究作了阐述.     

Protein translocation across biological membranes

Subcellular compartments have unique protein compositions, yet protein synthesis only occurs in the cytosol and in mitochondria and chloroplasts. How do proteins get where they need to go? The first steps are targeting to an organelle and efficient translocation across its limiting membrane. Given that most transport systems are exquisitely substrate specific, how are diverse protein sequences recognized for translocation? Are they translocated as linear polypeptide chains or after folding? During translocation, how are diverse amino acyl side chains accommodated? What are the proteins and the lipid environment that catalyze transport and couple it to energy? How is translocation coordinated with protein synthesis and folding, and how are partially translocated transmembrane proteins released into the lipid bilayer? We review here the marked progress of the past 35 years and salient questions for future work. Subcellular compartments have unique protein compositions, yet protein synthesis only occurs in the cytosol and in mitochondria and chloroplasts. How do proteins get where they need to go? The first steps are targeting to an organelle and efficient translocation across its limiting membrane. Given that most transport systems are exquisitely substrate specific, how are diverse protein sequences recognized for translocation? Are they translocated as linear polypeptide chains or after folding? During translocation, how are diverse amino acyl side chains accommodated? What are the proteins and the lipid environment that catalyze transport and couple it to energy? How is translocation coordinated with protein synthesis and folding, and how are partially translocated transmembrane proteins released into the lipid bilayer? We review here the marked progress of the past 35 years and salient questions for future work.