MAP18参与ABA调控拟南芥花粉生长的研究

[目的]探讨微管结合蛋白MAP18在ABA调控拟南芥花粉生长中的作用,为进一步深入研究植物的极性发育模式提供线索。[方法]以拟南芥野生型(生态型Columbia,Col-0)及相关突变体花粉为试验材料,进行遗传学和药理学分析,研究花粉萌发和花粉管生长的调控因子。[结果]内源和外源ABA均显著抑制拟南芥花粉的萌发,但内源ABA对萌发的花粉管有促进伸长的作用。遗传学证据表明,微管结合蛋白MAP18过表达植株的花粉对ABA表现超敏感,而RNAi沉默株的花粉对ABA则表现出脱敏感现象,显示MAP18蛋白参与了ABA对花粉萌发及花粉管生长的调控过程。[结论]该试验结果为研究花粉萌发与花粉管生长调控模式提供了线索。     

植物DYW群PPR蛋白的研究进展

PPR(pentatricopeptide repeat)蛋白基因家族是植物最大的基因家族之一。DYW群PPR蛋白参与细胞器转录本的RNA加工,主要功能是编辑,在叶绿体和线粒体的结构形成和功能发挥中起重要作用。主要对拟南芥、水稻、玉米和小立碗藓等植物DYW群PPR蛋白的表型功能、分子功能及其调控机制的研究现状进行综述,为植物线粒体和叶绿体功能及核质互作研究提供参考。     

PPR蛋白响应植物非生物胁迫的研究进展

非生物胁迫是造成全球粮食减产的主要因素之一。研究植物逆境相关蛋白的功能及应答机制，对于提高作物抗逆性具有重要意义。三角状五肽重复（PPR）蛋白属于高等植物中最大的核编码蛋白家族，因其包含高度特异性的PPR基序而得名。依据基序类型及其排列，PPR蛋白可分为P和PLS两类，PLS类蛋白又可以根据其羧基末端的结构域进一步分为PLS、E、E+、DYW等亚类。PPR蛋白广泛分布于陆生植物中，主要定位于叶绿体和线粒体，亦有少数定位于细胞核中。作为序列特异性RNA结合蛋白，PPR蛋白参与植物RNA加工的多个方面，包括RNA编辑、RNA剪接、RNA稳定和RNA翻译。PPR蛋白在植物的整个生命进程中发挥多种重要作用，但对其在植物抗逆性中的作用机制还不清楚。本文在总结已有报道的非生物胁迫相关PPR蛋白定位和功能的基础上，重点综述了PPR蛋白参与调控植物非生物胁迫的作用机制（包括转录后调控和逆行信号），并对其进行讨论。转录后调控与PPR蛋白参与RNA转录后的修饰作用有关，其一般被认为通过结合RNA并调节细胞器RNA代谢来调控逆境相关基因的表达，从而影响植物抗逆性。逆行信号方面，PPR蛋白的损伤导致线粒体或叶...     

拟南芥SOAR1基因响应ABA与渗透胁迫的表达分析

拟南芥PPR蛋白SOAR1是ABA信号转导的关键调节因子。为阐明SOAR1基因表达对ABA和渗透胁迫的响应,以及其对不同时期幼苗生长响应ABA的调控,通过拟南芥基因调控信息网站(AGRIS)分析了SOAR1基因上游可能的转录因子结合位点(顺式作用元件),并进行了不同时期幼苗受ABA诱导的生长抑制试验以及ABA处理、渗透胁迫条件下SOAR1基因的表达分析。结果表明,SOAR1启动子序列中存在多个潜在的应答ABA和逆境胁迫信号的顺式作用元件。SOAR1调控不同时期幼苗生长对ABA的敏感性,SOAR1表达调低的突变体soar1-2显著促进植物对ABA的敏感反应,而SOAR1过表达株系OE1则对ABA显著不敏感。基因表达分析结果显示,SOAR1表达量在低浓度ABA处理6 h后小幅度上调,高浓度ABA处理6 h后变化程度较低;而在低浓度ABA处理后萌发24 h的种子和生长7 d的幼苗中,SOAR1表达随ABA浓度增长而上调。在甘露醇和PEG-6000诱导的渗透胁迫处理后,SOAR1表达受到一定抑制。     

蛋白质磷酸化在油菜素内酯信号通路中的作用

油菜素内酯是植物体内一类重要的类固醇激素,参与调控植物生长发育过程。对拟南芥的大量研究基本阐明了BR信号转导网络中的主要通路。在BR信号转导过程中,蛋白质可逆磷酸化参与了多个重要环节的调控。该文综述了植物体内BR信号转导过程中蛋白质磷酸化的作用。     

植物RNA结合蛋白研究进展

在真核生物中,RNA结合蛋白(RBPs)是一类重要的转录后调控因子,通过与RNA结合形成核糖核蛋白复合物来调节真核生物细胞的RNA代谢过程,包括RNA的转移、修饰、翻译及降解。RNA结合蛋白广泛存在于动物、植物以及微生物中,约占真核生物基因编码蛋白的2%—8%。近年来,对RNA结合蛋白的研究已成为备受关注的热点。RNA结合蛋白与人类健康密切相关,许多RNA结合蛋白的突变都会导致人类疾病。RNA结合蛋白(尤其是三角状五肽重复区蛋白)不仅在植物中大量存在,而且作为重要的调控因子在RNA代谢、生长发育以及应激反应过程中发挥重要作用,这已引起人们的广泛关注。相对于动物RNA结合蛋白的大量研究,植物RNA结合蛋白的功能研究还相对较少。文中详细总结了近几年植物RNA结合蛋白的功能研究、作用机制以及同其他RNA结合蛋白之间的相互关系,并在此基础上重点阐述了5类RNA结合蛋白家族在植物中的功能研究进展,包括富含丝氨酸-精氨酸的RNA结合蛋白(SR蛋白)、富含甘氨酸的RNA结合蛋白(GR-RBPs)、三角状五肽重复区蛋白(PPR蛋白)、DEAD-box RNA解旋酶(DEAD-box RHs)以及RNA分子伴侣。主要在拟南芥、水稻和小麦等模式植物或经济作物中对上述5类植物RNA结合蛋白的功能基因进行介绍,总结每类RBPs在植物的RNA代谢、生长发育以及逆境胁迫响应过程中的重要作用,从而为基础研究和农业生产实践提供了重要的理论依据。在这5类RBPs中,SR蛋白主要作为重要的选择性剪接因子参与RNA代谢,从而在植物的生长发育和胁迫响应中发挥关键的调节作用;许多GR-RBPs家族成员具有功能多样性,一方面可能通过介导植物激素信号通路来调节植物的胁迫耐受性和各种生长发育过程;另一方面作为RNA分子伴侣参与RNA折叠反应并因此在低温和干旱等非生物胁迫响应过程中发挥关键作用。PPR蛋白主要参与线粒体和叶绿体的RNA代谢,调节植物的胁迫响应和生长发育过程;DEAD-box RHs作为细胞核和细胞器重要的RNA剪接因子,在植物生长发育以及非生物胁迫响应中发挥多种功能;作为非特异性RNA结合蛋白的RNA分子伴侣,通过参与RNA折叠反应而维持RNA分子的正常功能。此外,前4类RNA结合蛋白中有许多RBPs具有RNA分子伴侣活性,这使得同一蛋白可能具有功能多样性,从而赋予植物在逆境下具有较强的胁迫耐受性。     

拟南芥高迁移率族蛋白B族基因At2G34450的表达及功能鉴定(摘要)(英文)

[目的]研究高等真核生物细胞核中的高迁移率族蛋白B(HMGB)在植物胁迫反应的转录调控中的作用方式。[方法]克隆了拟南芥中编码HMGB蛋白的基因At2G33450,将其分别转化拟南芥并筛选出超表达的转基因植株,检测干旱、高盐等非生物胁迫对转基因拟南芥的影响。[结果]在盐或干旱胁迫下,过度表达At2G33450的转基因拟南芥与野生型相比,出现萌发及生长迟缓现象。[结论]HMGB蛋白家族中的At2G33450蛋白对各种胁迫条件下拟南芥的生长发育具有重要作用。     

拟南芥高迁移率族蛋白B族基因At2G34450的表达及功能鉴定

[目的]研究高等真核生物细胞核中的高迁移率族蛋白B（HMGB）在植物胁迫反应的转录调控中的作用方式。[方法]克隆了拟南芥中编码HMGB蛋白的基因At2G33450,将其转化拟南芥并筛选出超表达的转基因植株,检测干旱、高盐等非生物胁迫对转基因拟南芥的影响。[结果]在盐或干旱胁迫下,过度表达At2G33450的转基因拟南芥与野生型相比,出现萌发及生长迟缓现象。[结论]HMGB蛋白家族中的At2G33450蛋白对各种胁迫条件下拟南芥的生长发育具有重要作用。     

PPR蛋白在植物线粒体和叶绿体中功能的研究进展

植物中的线粒体和叶绿体是包含遗传信息的半自主性细胞器,它们的功能同时受到自身和细胞核遗传信息共同的调控.三角状五肽(PPR)蛋白是一类含有三角状五肽重复结构的核基因组编码蛋白的大家族.植物中的PPR蛋白通常定位于线粒体或叶绿体中,并对这些细胞器基因组转录的RNA进行编辑和修饰,参与许多重要的组织发生和器官形成过程的调控,同时也参与了植物对内外环境变化过程的响应等.因此,PPR是研究植物中细胞器功能和核质互作机制的热点.依据PPR蛋白基序的种类和排列方式,将植物中的PPR分为两大亚类:P类和PLS类.P类由经典的35个氨基酸基序排列组成,主要参与细胞器基因的转录调控;短的S、长的L和经典的P基序排列组成PLS亚族,主要对细胞器基因转录的RNA进行编辑修饰.本文主要从PPR蛋白的结构、亚细胞定位以及在线粒体和叶绿体中的功能等方面着手阐述植物PPR蛋白在叶绿体和线粒体基因组转录和加工过程中的作用以及与植物发育之间的关系,并对研究中存在的一些问题提出设想.     

野生大豆AP2/RAV亚家族转录因子GsRAV3负调控拟南芥对ABA的敏感性

RAV亚家族蛋白包括1个AP2 DNA结合域和1个B3 DNA结合域。研究表明,GsRAV3是植物响应碱和ABA胁迫的重要调节因子。在碱和ABA处理下,野生大豆根系GsRAV3基因被诱导上调表达。与野生型相比,超量表达野生大豆GsRAV3的拟南芥在ABA胁迫下种子萌发状况和幼苗鲜重指标表现良好,对ABA敏感性降低。进一步研究表明,GsRAV3基因超量表达显著影响ABA合成和应答相关基因表达量。此外,GsRAV3定位于植物细胞核中,但在酵母细胞中未表现出明显的转录激活活性。综上所述,GsRAV3可能通过影响ABA合成及应答相关基因转录水平降低植物对外源ABA敏感性,表明GsRAV3在种子萌发和幼苗早期ABA信号传递过程中发挥重要作用。     

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。     

植物类萌发素蛋白研究进展

植物类萌发素蛋白(Germin-like proteins,GLPs)是一类重要的胁迫响应蛋白,在植物整个生长发育过程中发挥着重要的作用,是一类与萌发素(Gemin)基因序列高度同源的、位于胞外基质的可溶性糖蛋白,几乎在所有的植物中都发现该类蛋白质的存在。本文从植物GLPs的结构、生长发育及生物与非生物胁迫等方面对植物GLP进行综述,为今后进一步研究植物类萌发素蛋白提供参考。     

赤霉素对植物种子萌发及幼苗生长影响的研究进展

赤霉素(Gibberellins,GAs)作为植物体内广泛存在的一类生长调节剂,参与调控植物种子萌发,下胚轴伸长,叶片伸展,花、果实及种子发育等诸多生理过程。大量研究表明,赤霉素在植物抵抗非生物胁迫中也发挥着重要作用,主要通过调节GAs的生物合成、信号转导及其生物活性,以提高植物对非生物胁迫的耐受性。系统综述了近年来外源赤霉素对植物种子萌发以及幼苗生长发育影响的相关研究,从种子萌发、生理生化特性、相关基因调控等方面进行了系统阐述,旨在为赤霉素在农作物生产中的利用提供参考依据。     

植物在低温胁迫下的糖代谢研究进展

糖在植物中不仅用于能量代谢,也对植物生长发育、代谢调控及抵抗胁迫等具有重要调节作用。文章对植物在低温胁迫中糖积累的作用、影响糖积累的相关酶变化、外源ABA对低温胁迫下糖代谢影响等研究进展进行综述。展望植物抗寒研究,从基因、转录、蛋白及代谢等组学整体水平上探讨糖代谢应答低温胁迫及糖作为信号分子参与调控机制。     

ABA在植物细胞抗氧化防护过程中的作用

水分胁迫是一种影响植物生长发育、限制作物产量的重要环境因子,植物激素脱落酸（ABA）在调节植物对水分胁迫响应的过程中起重要作用。ABA不仅可以通过诱导气孔关闭来调节植物水分代谢,而且可以通过诱导脱水耐性蛋白的表达来增强植株对水分胁迫的抗性。越来越多的证据表明,ABA增强水分胁迫耐性的作用与其诱导的抗氧化防护系统有关。本文综述了ABA诱导活性氧产生、抗氧化防护酶基因表达、抗氧化防护酶活性增强方面的新进展,进一步分析了NADPH氧化酶、激酶磷酸化反应、Ca^2＋与活性氧之间的“交谈”在ABA诱导的抗氧化防护反应中的作用,认为：ABA诱导的抗氧化作用在植物细胞内的信号转导途径是网络,而不是直线通路,蛋白激酶磷酸化反应是H2O2传递信号的主要方式。     

谷子转录因子SiNAC18通过ABA信号途径正向调控干旱条件下的种子萌发

【目的】谷子(Setaria italica L.)具有显著耐旱性。研究旨在通过反向遗传学方法分析并鉴定在干旱条件下影响植物萌发过程的重要调控因子,为研究作物干旱条件下种子萌发的调控机制创造条件。【方法】使用Clustal X 2.0和MEGA 5.05软件对谷子SiNAC18蛋白序列及其同源序列进行多序列比对,并构建系统进化树;利用real-time PCR方法检测SiNAC18在不同胁迫条件下的表达模式;通过瞬时转化的方法分析SiNAC18蛋白亚细胞定位;在拟南芥中过表达SiNAC18,分析SiNAC18的生物学功能;分析SiNAC18在转基因拟南芥中可能控制的下游基因。【结果】SiNAC18全长1 074 bp,编码由357个氨基酸组成的亲水性蛋白,分子量约为38.8 k D;系统进化树分析表明SiNAC18属于NAC转录因子家族第Ⅰ组的NAP亚组,与拟南芥基因At NAC29同源性最高;氨基酸序列比对结果显示,SiNAC18与其他物种包括水稻、拟南芥、大豆和玉米中同源性最高的NAC类转录因子蛋白的N端都具有A、B、C、D和E这5个保守结构域,蛋白C端具有高度多态性,证明SiNAC18的N端序列与其结合下游基因启动子元件相关;real-time PCR结果显示,SiNAC18在干旱(PEG)、ABA、高盐(Na Cl)及过氧化氢(H2O2)处理条件下的表达量明显上升;亚细胞定位结果表明SiNAC18蛋白定位于细胞核中;基因功能分析结果显示,在ABA和PEG胁迫处理下,SiNAC18转基因拟南芥与野生型种子的萌发率存在明显差异:在正常生长条件下,野生型拟南芥WT和SiNAC18转基因拟南芥的萌发率基本一致,在PEG浓度为10%和15%的MS培养基上,SiNAC18转基因拟南芥的萌发率显著高于WT。在2和5μmol·L-1 ABA处理条件下,转基因拟南芥的萌发率显著低于WT;下游基因表达分析结果显示,ABA信号途径相关基因At RD29A,脯氨酸合成相关基因At P5CR和At PRODH以及过氧化物酶基因At PRX34在SiNAC18转基因株系中的表达量高于WT中的表达量,表明SiNAC18通过调控这些下游基因影响转基因植物在干旱条件下的萌发率。【结论】谷子NAC类转录因子基因SiNAC18可能通过ABA信号途径、氧化胁迫调控等途径正向调控植物在干旱条件下的萌发过程。     

促生细菌挥发性物质通过lncRNA调控拟南芥的 关键功能基因表达

促生细菌的挥发性有机物可以促进拟南芥生长,提高拟南芥对多种生物和非生物胁迫的抗性。近年来的研究表明,植物lncRNA参与生长、发育和胁迫反应等生理过程。通过去rRNA全转录组测序,筛选出受到根际促生细菌ACCC 01380挥发性有机物处理影响的拟南芥lncRNA,并通过顺式分析获得可能受到这些lncRNA调控的蛋白编码基因;通过ceRNA分析获得lncRNA影响蛋白编码基因表达的调控网络。结果发现,拟南芥重要的生长发育调控和胁迫响应基因,如细胞分裂素降解基因At CKX7、SOS2-like protein kinase PKS5,都受到促生细菌的挥发性有机物通过lncRNA的调控。研究结果初步证实了根际促生细菌挥发性有机物在促生过程中lncRNA的作用,并为进一步研究lncRNA功能以及根际促生细菌挥发性有机物的作用机理奠定了基础。     

乙烯信号转导及其在植物逆境响应中的作用

乙烯是一种与胁迫响应有关的激素,在植物生长发育和对环境信号的反应中起着关键作用。乙烯参与种子萌发、叶片与花的脱落、组织器官衰老、果实成熟、单性花性别决定等生理过程的调控,并且对生物和非生物胁迫的应对有重要作用。综述乙烯生理作用和乙烯生物合成及信号转导的最新研究进展,同时对乙烯在植物逆境响应中的作用进行探讨。     

植物bZIP转录因子家族的研究进展

植物bZIP转录因子是一类蛋白,在真核生物中广泛分布并且相对保守,其碱性区域高度保守,约包含20个氨基酸残基。根据bZIP结构的不同,可将其划分为10个亚族。不同亚族的转录因子行使不同的功能,主要包括表达植物种子贮藏基因、调控植物生长发育过程、进行光信号转导、预防病害、胁迫应答和ABA敏感性等各种信号的反应。本文主要介绍bZIP转录因子的分类、结构特征、功能多样性及其在不同植物中的分布及数量、参与的植物发育过程、次生代谢调控、生物与非生物胁迫应答及以非生物信号转导方面的研究进展,以期为进一步研究和利用bZIP转录因子提供参考。     

茶树己糖激酶基因CsHXK1的克隆与表达分析

己糖激酶(HXK)是植物呼吸和代谢过程中的关键酶之一,不仅催化己糖磷酸化,而且参与植物糖感应和糖信号转导过程,在植物生长发育和逆境响应中发挥重要作用。试验以茶树‘龙井长叶’为材料,克隆获得了茶树己糖激酶基因 CsHXK1的cDNA序列,其包含一个1 488 bp的开放阅读框,编码495个氨基酸,预测蛋白分子质量为53.63 ku,理论等电点为5.96。蛋白序列分析结果显示,CsHXK1含有2个保守的磷酸化激酶域、1个底物结合域和1个ATP结合域,与拟南芥、苹果等HXK1亲缘关系较近。另外, CsHXK1基因启动子区域包含多种与逆境响应和糖信号转导相关的顺式作用元件,如ABA响应元件(ABRE)、脱水响应元件(MYBCORE)及糖信号转导相关元件(SREATMSD)等。qRT-PCR分析结果显示, CsHXK1基因表达受高温、干旱、低温及盐胁迫的诱导,其可能在茶树响应多种非生物胁迫过程中发挥重要作用。