蛋白质组学在番茄非生物逆境胁迫中的研究进展

【目的】回顾近年来蛋白质组学在番茄逆境胁迫中的研究进展,综述蛋白质组学技术在番茄响应非生物(盐碱、干旱、高温、低温、其它)胁迫上的研究进展,为利用蛋白质组学技术进一步研究番茄响应非生物逆境胁迫的分子机制奠定理论基础。【方法】运用统计学方法收集文献资料,并分析汇总蛋白质组学技术在番茄响应非生物(盐碱、干旱、高温、低温等)胁迫的研究文献进展情况。【结果】盐胁迫耐受性(渗透调节,渗透保护,离子稳态,消除氧清除剂,胁迫反应等)与胁迫的持续时间有关;下调的蛋白主要参与代谢和能量转换,上调的蛋白参与信号转导或运输;干旱应答蛋白包括与耐热性和渗透性保护剂的产生、脂质代谢、细胞壁修饰、神经酰胺代谢和丝裂原活化蛋白磷酸化相关的蛋白;蛋白质广泛参与了细胞过程,包括防御/应激反应,离子结合/转运,光合作用和蛋白质合成;最初如何感知胁迫条件,以及植物器官激活了哪些主要反应,可以避免低温胁迫晚期相关蛋白的干扰。【结论】在非生物逆境胁迫条件下,番茄通过改变自身的蛋白质表达水平对各种非生物胁迫作出响应。蛋白质组学研究能够全面揭示番茄响应胁迫时其细胞内蛋白质的动态变化规律,鉴定差异表达的蛋白质,是番茄抗逆生物学研究的重要组成部分。     

外源ABA与植物非生物胁迫抗逆机制

脱落酸(abscisic acid,ABA)是能够引起植物芽休眠、叶子脱落和抑制细胞生长等生理作用的一种植物激素,也是能够提高植物抗逆能力的一种"非生物应激激素"。ABA是植物响应非生物胁迫的重要信号分子,在应答植物非生物胁迫如干旱、高盐、低温等中具有重要的生物功能。综述了近10年关于外源ABA对植物抗逆响应机理的研究,系统地从种子萌发、幼苗生理生化、分子调控等层面开展论述,旨在为ABA在植物非生物胁迫中抗逆功能的深入研究提供参考,并为非生物胁迫下的农作物育种和生产提供理论依据。     

玉米ZmCPK9基因在非生物胁迫下的表达分析

【目的】钙依赖蛋白激酶(CPKs)是一类依赖于Ca~(2+)的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,仅在植物和部分低等生物中存在。Ca~(2+)作为第二信使,在植物生长发育和抗逆应答过程中起着重要作用。研究玉米Zm CPK9基因在幼苗期不同逆境胁迫下的动态表达,为分析该基因在玉米逆境应答中的功能和机制奠定基础。【方法】利用生物信息学方法,分析Zm CPK9基因序列特征,采用Real-time PCR技术分析Zm CPK9在干旱、低温、盐和ABA诱导下的表达特征。【结果】利用生物信息学方法从玉米基因组中鉴定出CPK基因,命名为ZmCPK9。序列分析表明Zm CPK9 c DNA序列长1 548 bp,编码515个氨基酸。生物信息学分析显示,在蛋白质序列和结构上该基因与其他物种CPK基因一样非常保守。Real-time PCR的结果表明,在干旱、低温、盐和ABA诱导下,Zm CPK9表达量均有所上调。【结论】Zm CPK9是玉米CPKs基因家族中一个新的成员,对干旱、低温、盐和ABA等非生物胁迫具有应答反应,推测Zm CPK9对植物防御非生物胁迫具有一定作用。     

非生物逆境信号转导的分子机制

低温、干旱、高盐作为主要的非生物环境逆境,严重影响植物的生长发育。研究植物对逆境的反应及逆境信号转导的分子机制,具有重要的理论意义和应用价值。研究表明在逆境相关基因的表达过程中,存在着ABA依赖性和ABA非依赖性调控体系。一些参与逆境信号的顺式作用元件和转录因子已被分离与鉴定。本文主要从顺式作用元件和转录因子相互作用的角度对非生物逆境信号网络作简要综述。     

蔬菜作物应答非生物逆境胁迫的分子生物学研究进展

蔬菜作为重要的经济作物,近年来的种植面积、产量及需求都在不断增加。蔬菜作物在生长和发育过程中经常受到非生物逆境（包括干旱、盐、极端温度及重金属胁迫等）的侵害,影响其产量及品质。近十年来,国内外关于蔬菜应答非生物逆境胁迫的分子生物学研究领域取得了一定的进展。在应答干旱胁胁迫方面,DREB、WRKY、NAC、bHLH及bZIP等转录因子受干旱信号诱导,调节下游抗旱基因的表达,从而提高蔬菜作物抗旱能力。同时,水分运输相关功能基因（PIP、TIP）、E3连接酶SIZ1及脱水蛋白DHN也被报道受干旱诱导,并通过调节水势、渗透势及ROS积累抵御干旱胁迫。在抵御盐胁迫方面,SOS途径至关重要。SlSOS2能够通过调节SlSOS1和Na+/H+逆向转运蛋白LeNHX2/4的表达维持离子平衡和调节植物器官中Na+的分配。蔬菜抗盐研究中NAC、ERF、MYB等转录因子响应盐胁迫并激活抗逆相关基因表达,从而提高蔬菜作物抗盐能力。此外蔬菜植物大量合成渗透调节物质是其抵御盐胁迫的常见方式。吡咯啉-5-羧酸合成酶PvP5CS和tomPRO2、脯氨酸脱氢酶BoiProDH等在盐胁迫下能提高脯氨酸的含量;过表达甜菜碱醛脱氢酶SlBADH能提高番茄中甜菜碱含量。在高温胁迫响应过程中,HSFs位于调控网络的核心位置,可调控包括HSPs在内的一系列抗逆基因的表达,番茄中热激转录因子SlHSFs相互之间形成复合体调控下游SlHSPs的表达而应答高温逆境。在低温胁迫中,CBFs/EREBs位于调控网络的核心位置,并受ICE1调控;LEA及HSPs蛋白在低温下能够防止细胞中蛋白质变性并维持细胞膜流动性。蔬菜应答重金属胁迫主要依靠体内隔离和体内外螯合机制。在蔬菜应答非生物逆境的过程中,ABA作为信号受体起到至关重要的作用。蔬菜中NAC、MYB、HSF等转录因子则受ABA信号诱导,应答非生物逆境,进而提高活性氧清除能力,合成更多抗逆物质,从而抵御非生物逆境的侵害。     

基因工程技术在棉花品种改良中的应用

综述了基因工程技术在棉花品种改良中的应用,特别是转Ｂｔ基因抗虫棉的研究和发展概况,并探讨了目前存在的问题及展望。     

WRKY转录因子在植物非生物胁迫抗逆育种中的应用

干旱、高盐和低温等非生物逆境是影响农作物产量的重要因素。WRKY转录因子由于其过量表达能够提高植物抗旱、耐盐、耐低温、抗冻甚至抵抗重金属等逆境胁迫的能力,因此被作为应用基因工程途径进行植物抗逆性状改良的理想候选基因。在分子育种中,增加1个关键的转录因子的调控能力,能同时激活多个功能基因表达,从而提高植株综合抗逆性。本文主要综述了WRKY转录因子的结构、功能、转录调控机制研究以及近年来国内外WRKY转录因子新基因的发现及其在培育抗逆性转基因植物中的应用,以期为植物抗逆分子育种改良提供参考。     

小麦TaSPX129基因的分子特征及其在非生物逆境下的表达模式

在前期构建的富集丰磷逆境特异表达小麦根系cDNA差减文库中,鉴定了1个SPX家族基因成员TaSPX129(GenBank登录号:EF522137)。TaSPX129的开放阅读框为1 320bp,编码一条由439个氨基酸残基组成的蛋白质多肽链,该预测蛋白中含有植物保守的SPX基序。系统进化分析表明,TaSPX129与大麦和二穗短柄草的SPX基因具有较高同源性,推测上述基因可能具有相似的进化途径。对TaSPX129与其他植物种属中的同源蛋白进行聚类分析,该小麦SPX成员属于SPX-MFS亚家族。与丰磷对照相比,低磷处理后小麦根系中TaSPX129的表达水平下降。此外,TaSPX129对低氮和高盐逆境也明显应答,表现为根系中该基因的表达水平明显下降。本研究表明,TaSPX129在转录水平上对低磷等逆境产生应答,为探索该基因介导植株抵御非生物胁迫的机制打下基础。     

植物miRNA在非生物逆境下调控机制的研究进展

MicroRNA(miRNA)是一类内源性的、长度约18～24 nt、非编码、单链小RNA分子,miRNA广泛存在于各种动植物体内,并参与基因表达的调控。随着植物miRNA研究的不断发展,越来越多的miRNA被证实在不同的非生物逆境下具有重要的调控作用,例如营养胁迫、低温胁迫、机械胁迫等。该文综述了植物miRNA的合成、miRNA及其靶基因的鉴定方法,并重点介绍了非生物逆境相关miRNA的表达分析方法、逆境条件下miRNA的调控特征及其靶基因特点等。     

基因工程技术在杨树抗逆境方面的研究进展

阐述了基因工程技术在杨树抗逆遗传改良方面的应用,总结了转基因杨树抗病虫、抗旱、耐盐以及在环境修复中取得的研究成果,讨论了基因工程技术在杨树抗逆方面存在的问题。杨树因长速快、产量高、基因组小等特点,具有较高的经济价值和生态效益,同时也是林木遗传改良的模式树种。尽管对杨树抗逆遗传改良进行了相关研究,但有关外源基因提高杨树抗逆性的机理和应用仍有待进一步深入研究。挖掘新的抗逆基因、培育具有抗性的杨树新品种仍将是今后的研究重点。     

陆地棉trihelix转录因子基因响应非生物胁迫表达谱分析

【目的】对陆地棉trihelix转录因子基因在多种胁迫下的应答表达模式进行研究分析,为棉花抗逆相关基因克隆及阐明棉花抗逆分子机制奠定基础。【方法】根据已知24个trihelix转录因子EST序列设计引物,通过RT-PCR和qRT-PCR的方法分析棉花（Gossypium hirsutum L.）GhGT在高盐（200 mmol.L-1NaCl）、干旱、低温（4℃）等非生物胁迫和外源激素ABA（100 μmol.L-1）处理下的表达模式。【结果】12个基因响应高盐和干旱胁迫应答,7个基因响应冷胁迫应答,应答ABA处理的基因9个。此外,有3个基因（GhGT2、GhGT18和GhGT23）在4种处理下均有应答。【结论】GhGTs在陆地棉的非生物胁迫适应过程中可能具有重要的作用。     

葡萄响应非生物性胁迫相关基因的研究进展

植物对非生物性胁迫相关基因的响应是当前科学研究的热点之一,关于葡萄响应非生物性胁迫相关基因的研究颇多。综述了葡萄响应盐害、干旱、低温、热害、渗透等非生物性胁迫相关基因的克隆、转录、表达的调控方式和功能鉴定方面的研究进展,并对葡萄响应非生物性胁迫相关基因研究存在的问题和未来的研究方向进行了分析和讨论。     

植物响应非生物胁迫相关基因的研究进展

随着全球气候变化,非生物胁迫对植物生长的影响已经成为人类面临的重大挑战之一.对植物响应非生物胁迫的研究有助于了解植物对环境的耐受机制,以应对环境的变化.本文综述了植物响应非生物胁迫过程中相关基因的最新研究进展,这些基因包括:抗氧化基因、渗透压保护大分子、LEA蛋白、膜转运蛋白、转录因子、热激蛋白、蛋白激酶以及miRNA...     

植物非生物胁迫应答相关转录因子研究进展

非生物逆境胁迫严重危害农作物的生产,并且转录因子在调节植物生长发育以及对外界环境胁迫方面起重要作用,而利用基因工程手段过量表达植物中与抗逆相关的转录因子,可提高下游多个植物抗逆基因的表达,从而提高植物的抗逆能力,因而转录因子受到广泛的关注,由此综述乙烯应答元件结合因子(AP2/EREBP)、MYB、WRKY、碱性亮氨酸拉链家族(bZIP)和HSFs五种植物应答非生物胁迫相关转录因子的结构特点、功能,以及它们在植物应答非生物胁迫方面的研究成果。     

棉花耐旱耐盐碱生理和分子机制研究进展

耐旱耐盐碱等抗逆性状新型棉花材料的培育是当前棉花遗传改良的研究热点.综述了干旱和盐碱对棉花的影响,棉花对干旱、盐碱胁迫的形态适应性及生理调节机制,耐旱、耐盐碱基因的克隆及其分子机制,转基因耐旱、耐盐碱棉花材料的抗逆性及应用研究进展,旨在为棉花的耐旱、耐盐碱研究提供理论支持.     

转HhERF2和PeDREB2a基因棉花对胁迫的耐受能力分析

AP2/ERF转录因子普遍存在于植物中,并广泛参与植物对生物和非生物胁迫的响应。为了提高棉花对病害及非生物逆境的抵抗能力,将分别从抗逆性优良的沙生植物铃铛刺(Halimodendron halodendron)和胡杨(Populus euphratica)中分离的HhERF2和PeDREB2a转录因子基因构建以rd29A为启动子的表达载体,并通过花粉管通道法转化棉花。利用Real-time PCR分析胁迫处理的转基因阳性植株HhERF2和PeDREB2a基因异位表达及下游PR(pathogenesis-related protein)基因表达情况,结果表明在病原菌、干旱和盐胁迫下转基因植株体内HhERF2基因能够超表达,而PeDREB2a基因仅在干旱和盐胁迫诱导下超表达。接种大丽轮枝菌(Verticillium dahlia)后能够诱导转基因植株相关PR基因表达,同时与对照J12相比植株体内PAL、SOD和POD等酚类代谢相关酶的活性显著增加,且增强了转基因棉花对大丽轮枝菌的抵抗能力。干旱和高盐胁迫下生理生化特性分析表明,与对照相比,转基因棉花叶片中可溶性碳水化合物和相对含水量显著升高,而电导率和丙二醛(MDA)含量显著降低。因此,转基因棉花对大丽轮枝菌及干旱和高盐胁迫表现出了较强的耐受能力。     

硫化氢在植物中抵御非生物胁迫机制的研究进展

植物在生长发育过程中不可避免地受到各种生物或非生物胁迫。硫化氢(H2S)作为一种细胞信号分子,在植物体抵御冷热、重金属、盐、干旱等各种非生物逆境胁迫及与其他信号物质的互作等方面发挥重要作用。综述了H2S在植物体中通过基因调控、改变酶活性和蛋白质的表达、硫巯基化修饰、减轻氧化应激、与信号物质的互作等抵御非生物胁迫的作用机制,并展望了H2S在植物体中抵御非生物胁迫的作用机制。     

植物MAPK级联途径应答的非生物胁迫研究进展

促分裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase, MAPK）是一种高度保守的蛋白激酶,广泛存在于真核生物中。MAPK级联途径是一种重要的高度保守的细胞信号转导途径,主要包括MAPKKK、MAPKK和MAPK三种蛋白激酶,通过磷酸化顺序被激活。MAPK级联途径参与了植物生长发育、激素调节、生物胁迫以及非生物胁迫的应答响应。从植物MAPK级联途径成员的分类、结构特征及对非生物胁迫的响应等方面进行了综述,将为系统的理解植物MAPK级联途径及其在非生物逆境胁迫下的表达调控等提供参考。     

植物干旱胁迫相关调控基因研究进展

干旱是影响植物正常生长发育最重要的逆境因子。人们为了提高植物的抗旱性,从各种生物中鉴别和定位了几十种基因,这些基因可以分为功能蛋白基因和调节蛋白基因。综述了调控基因的种类、功能及其最新的研究进展,并对该类基因在作物耐逆改良研究中的利用价值进行了初步评价。