植物光受体的研究进展

所有的生物感应环境中的信号 ,利用这些信号信息来改变自己的行为和生长发育。植物用来监测环境中光信号的感应系统由 3类光受体组成 :红光 /远红光受体、蓝光 /紫外光A受体和趋光素。植物光受体及由它介导的信号传导途径的研究是目前细胞生物学、发育生物学和分子生物学研究的热点之一。笔者介绍了植物光受体的理化性质、生物学功能和光受体信号传导途径研究方面的进展。     

湖北光敏感核不育水稻育性转换与光敏色素相关性的初步研究

光敏色素是植物接受光周期信号的色素蛋白。湖北光敏感核不育水稻的育性转换是否与光敏色素有关,尚不清楚。刘文芳等研究了红光和蓝光对光敏感核不育水稻育性转换的影响,初步证明在9小时自然光照后的长暗期中补充红光和蓝光各5小时,均能使花粉     

植物避荫反应信号转导途径研究进展

植物避荫反应是指细胞内各种形式的光信号受体相互作用,在感受到植物被遮荫后引起茎秆伸长的反应.首先介绍了树冠遮荫造成的光环境及其光信号受体,红光(680 nm)/远红光(730 nm)量子比率R:FR,是植物避荫反应中重要的信号分子;植物避荫反应的光受体有光敏色素、隐花色素、向光素和UVR8蛋白,介绍了它们在光信号感受中的不同作用目标和生物功能;重点讨论了光敏色素相互作用因子(Phytochrome Interacting Factors,PIFs)和光敏色素、植物激素的相互作用及其调控植物避荫反应的分子机制;并介绍组成型光形态建成1 (constitutive photomorphogenesis 1,COP1)蛋白在避荫反应调控中的作用;最后对夜晚和光斑环境下的植物避荫反应调控机制作了简要概述.     

光敏色素基因与作物改良利用

基因克隆、基因功能研究、作物转基因以及遗传育种的有效结合,对棉花等作物新品种的选育具有推动作用。在作物改良利用的基因中,光敏色素基因是一类重要的光信号传递基因,是主要的红光和远红光的光信号受体,与植物的整个生长发育过程紧密相关。详述了近年来光敏色素基因的功能、结构等方面的研究进展,对深刻研究了解植物光信号转导途径所调控的植物发育具有积极意义。     

植物光调控的研究进展

光是植物生活中最重要的环境因子之一.它不仅为植物光合作用提供辐射能,而且还为植物提供信号调节其发育过程,为此,高等植物具有一整套精细的光接受系统和光信号转导系统,以此对光强、光质、光照方向和光照时间、光周期等环境光条件的变化作出适应性反应.不同环境条件下的光信号通过各种植物光受体转导并与内生发育程序整合从而控制植物的生长发育模式.该文通过综述光敏色素分子的结构、功能和它介导光信号在植物体内、植物群体中的转导及其光调控作用,讨论了环境光信号对光能量在植物个体和群体中分布的影响.     

植物光调控的研究进展

光是植物生活中最重要的环境因子之一.它不仅为植物光合作用提供辐射能,而且还为植物提供信号调节其发育过程,为此,高等植物具有一整套精细的光接受系统和光信号转导系统,以此对光强、光质、光照方向和光照时间、光周期等环境光条件的变化作出适应性反应.不同环境条件下的光信号通过各种植物光受体转导并与内生发育程序整合从而控制植物的生长发育模式.该文通过综述光敏色素分子的结构、功能和它介导光信号在植物体内、植物群体中的转导及其光调控作用,讨论了环境光信号对光能量在植物个体和群体中分布的影响.     

光受体和赤霉素对植物开花协同作用的研究进展

开花是植物生长发育中的一个重要节点，标志着植物由营养生长阶段向生殖生长阶段的转变。在植物体内存在着一个复杂的开花调节网络，该网络由多种环境信号响应途径以及内源信号途径整合而成，其中光周期途径和赤霉素途径为两个重要的调控途径。综述了光受体种类和结构，论述了光受体及赤霉素介导的转导途径在不同植物中调控开花的研究进展，并且对光信号通路协同赤霉素信号通路调控植物开花的作用机制进行了介绍，以期为深入研究植物的开花调控机制提供理论参考。     

光周期诱导马铃薯块茎形成的分子机理研究进展

马铃薯块茎形成机理不仅是植物发育生物学研究的重要内容之一,也是提高马铃薯产量、品质的重要保障。早期研究发现,光周期是诱导马铃薯块茎形成的一个关键环境因子,短日照利于马铃薯块茎形成。近10多年来,光周期调控马铃薯块茎形成机理研究取得了重要进展。已有研究发现,马铃薯块茎形成与拟南芥等植物的开花过程有较多相似之处。大量参与植物开花的重要基因,如光敏色素、CONSTANS (CO)、FLOWERING LOCUS T (FT)、LOV蓝光受体蛋白家族及CDF转录因子等在马铃薯块茎形成过程中都起到重要的调控作用。此外,马铃薯中发现的同源异型框基因POTH1及其相互作用基因StBEL5也在光调控马铃薯块茎形成过程中扮演重要角色。本文主要从马铃薯光信号感知及与光周期信号传递有关的基因调控等领域综述了光周期诱导的马铃薯块茎形成最新研究进展。     

光敏色素的生物学功能及其调控

光是影响植物生长发育的重要因素,植物为感受光而进化出光受体。光受体分为4类,其中光敏色素研究较为深入,它是红光和远红光受体,在光形态建成过程中发挥着重要作用。近年来的研究阐明了光敏色素的作用模式,以及由其介导的光信号转导途径和植物发育调节过程,如下胚轴延伸、茎分支、生物钟及开花时间控制等。基于目前的研究总结光敏色素的生物学功能及其介导的光信号转导途径,并展望其研究前景,以期为相关领域研究提供参考。     

光周期遗传特性对青饲料生长和养分吸收的影响

以青饲玉米为主要例子,结合有关资料,阐述了光周期性与营养体生长节律的相关规律.光周期对植物生长发育有影响,光周期可能通过光受体这个“门”重调植物昼夜节律钟的时相,达到对数百种基因表达的调控.光周期可以影响玉米对养分的吸收及利用.玉米地上部和地下部的不同元素养分浓度受光温相互作用的强烈影响;有人认为光周期能够改变植物生长调节物的浓度,而这些植物调节物能够影响植物根系对营养的吸收,认为光可能通过改变光敏色素系统来改变细胞膜对离子的渗透性,也可以引起植物营养器官形态变化,并提出假设:光周期对植物生长的影响可能部分归因于改变根系对养分的吸收.如果假设成立,人们可以利用这一规律影响营养体农业,从而获得高产.     

Bacteriophytochromes: phytochrome-like photoreceptors from nonphotosynthetic eubacteria

Phytochromes are a family of photoreceptors used by green plants to entrain their development to the light environment. The distribution of these chromoproteins has been expanded beyond photoautotrophs with the discovery of phytochrome-like proteins in the nonphotosynthetic eubacteria Deinococcus radiodurans and Pseudomonas aeruginosa. Like plant phytochromes, the D. radiodurans receptor covalently binds linear tetrapyrroles autocatalytically to generate a photochromic holoprotein. However, the attachment site is distinct, using a histidine to potentially form a Schiff base linkage. Sequence homology and mutational analysis suggest that D. radiodurans bacteriophytochrome functions as a light-regulated histidine kinase, which helps protect the bacterium from visible light.     

番茄cry1基因果实特异性植物表达-载体的构建及其转化番茄的研究

隐花色素(cryptochrome)是一类对UV-A/蓝光作出应答的光受体.果实特异性植物表达载体是用在番茄果实中特异表达的Lefsm1基因的启动子(fsp)替换质粒pBI121原有的35S启动子构建而成(称为pBI121 fsp).将番茄隐花色素家族成员之一cryptochrome1中465 bp特异片段导入到植物栽体pBI121 fsp构建成果实特异性表达的RNAi植物表达载体(pBlI21fsp-cryI),通过根癌农杆菌介导转入番茄子叶,经组织培养成功获得转基因植株.为后续对CRY1与番茄果实中抗氧化剂番茄红素之间的关系研究提供了材料.     

Synaptic transmission between photoreceptors and horizontal cells in the turtle retina

Low calcium, high magnesium, and cobalt hyperpolarize the horizontal cell membrane and suppress the response to light, but only partially affect the response of receptor cells. These observations are consistent with the interpretation that a depolarizing transmitter is released by photoreceptors in darkness. The hyperpolarizing response to light of the horizontal cells would then result from a reduction in the amount of transmitter released.     

土壤盐分空间异质性成因及对植物生长影响研究进展

盐胁迫是农业生产的重要限制因子之一，土壤中的盐分在时间和空间上呈现普遍的异质性，植物对这种盐分差异性十分敏感。深入了解植物对异质盐胁迫的响应模式，对于改善植物在非一致性盐胁迫下的抗性具有十分重要的意义。实际农业生产中，植物对土壤异质盐胁迫的响应存在较大差异。本研究综述了土壤盐分异质性分布成因及近年来盐分空间异质性对植物生长影响的研究进展，主要内容包括:①土壤盐分空间异质性成因及分布；②土壤盐分空间异质性对植物地上部生长的影响；③植物根系对土壤盐分空间异质性的响应；④土壤盐分空间异质性对植物生长和根区盐分含量的关系。展望了土壤盐分空间异质性对植物生长影响的可行性研究。参65     

植物激素对铝毒胁迫反应调控的研究进展

铝是地壳中含量最丰富的金属元素,土壤酸化会导致其中铝的溶解度大幅增加,产生大量对植物有毒害作用的离子态 Al3+,抑制根系生长,对养分吸收及众多生理生化代谢过程都会产生影响,进而降低作物产量。铝毒胁迫已经成为占全球耕地面积 40% 酸性土壤中作物生长的最主要限制因子。植物激素是调控植物应对各种环境胁迫反应的关键内源因子,对植物提升抗逆性和应对胁迫适应性生长、生存至关重要。脱落酸、生长素、乙烯、细胞分裂素和茉莉酸等主要植物激素在调控植物应对铝毒胁迫反应过程中发挥重要作用。大量研究表明,植物激素还可以通过调控细胞壁修饰酶活性、活性氧代谢和有机酸分泌来提升植物对铝毒胁迫的适应性。此外,不同植物激素信号间也存在复杂的交互作用,共同介导和调控植物应对铝毒胁迫适应性反应。为全面了解植物激素在铝毒胁迫反应中的作用机制,为植物铝毒耐性分子遗传改良提供新的思路,对植物激素信号在参与植物响应铝毒胁迫反应过程中的信号转导和调控作用进行综述,并对铝毒胁迫下植物激素的研究方向进行展望。     

植物氮磷营养的长距离信号转导

植物应对土壤多变的营养环境需整合和协调地上部和根系的养分感知信息，通过精细而复杂的信号转导机制，调控植物养分应答和生长发育进程。长距离信号转导机制的实现需经由维管系统进行信号分子的长距离运输(故称长距离信号)。在众多矿质营养元素中，氮和磷是限制植物生产力的主要元素。研究表明，蛋白质、小肽和microRNAs等多种分子均可作为长距离信号分子参与调控系统性氮磷信号转导。本文总结了目前鉴定到的氮磷营养长距离信号分子及相关信号转导机制，概述了光对氮磷长距离信号转导的影响，并对长距离信号未来研究方向进行了展望。     

MAPKs在植物逆境信号转导中的作用

蛋白质的可逆磷酸化是细胞信号识别与转导的重要环节。促分裂原活化蛋白激酶（mitogen-activatedprotein kinases,MAPKs）是一类丝氨酸/苏氨酸（Ser/Thr）蛋白激酶,主要催化蛋白质的磷酸化过程。植物中存在大量的MAPKs,它们在多种信号传递过程中起重要作用。笔者着重介绍MAPKs在植物逆境信号识别与转导中的作用。     

Crop photosynthetic response to light quality and light intensity

Under natural conditions, plants constantly encounter various biotic and abiotic factors, which can potentially restrict plant growth and development and even limit crop productivity. Among various abiotic factors affecting plant photosynthesis, light serves as an important factor that drives carbon metabolism in plants and supports life on earth. The two components of light(light quality and light intensity) greatly affect plant photosynthesis and other plant's morphological, physiological and biochemical parameters. The response of plants to different spectral radiations and intensities differs in various species and also depends on growing conditions. To date, much research has been conducted regarding how different spectral radiations of varying intensity can affect plant growth and development. This review is an effort to briefly summarize the available information on the effects of light components on various plant parameters such as stem and leaf morphology and anatomy, stomatal development, photosynthetic apparatus, pigment composition, reactive oxygen species(ROS) production, antioxidants, and hormone production.     

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。     

CRYPTOCHROME is a blue-light sensor that regulates neuronal firing rate

Light-responsive neural activity in central brain neurons is generally conveyed through opsin-based signaling from external photoreceptors. Large lateral ventral arousal neurons (lLNvs) in Drosophila melanogaster increase action potential firing within seconds in response to light in the absence of all opsin-based photoreceptors. Light-evoked changes in membrane resting potential occur in about 100 milliseconds. The light response is selective for blue wavelengths corresponding to the spectral sensitivity of CRYPTOCHROME (CRY). cry-null lines are light-unresponsive, but restored CRY expression in the lLNv rescues responsiveness. Furthermore, expression of CRY in neurons that are normally unresponsive to light confers responsiveness. The CRY-mediated light response requires a flavin redox-based mechanism and depends on potassium channel conductance, but is independent of the classical circadian CRY-TIMELESS interaction.