新型气体信号分子H2S在植物生长发育中的作用研究进展

硫化氢(H2S)是新发现的第3种内源性气体信号分子,在植物多种生理过程起作用。本研究总结了植物体内源性H2S的产生方式,H2S参与调节种子萌发、根和叶片发育、气孔运动、光合作用、物质代谢、衰老等植物生长发育过程;以及其在植物体应答盐、高温、渗透、干旱、重金属等非生物胁迫中的缓解作用。同时,也提出了H2S调控植物生长发育可能的作用途径,并对该领域今后的研究进行了展望。     

植物抗病中的信号分子研究

综述了近年来在植物抗病中的信号分子研究方面所取得的进展,包括水杨酸、乙烯、茉莉酸、活性氧、一氧化氮、钙离子及其β-氨基丁酸等信号分子诱导植物防卫反应中的作用,同时阐述了水杨酸诱导植物防卫反应的机理以及生物合成途径,并对今后的研究工作进行了展望。     

植物谷胱甘肽应答非生物胁迫的分子机制

谷胱甘肽(GSH)是一种普遍存在于植物中的抗氧化剂,在维持组织抗氧化防御和调节氧化还原敏感信号转导中起着关键作用。深入研究GSH在非生物胁迫中的作用,对从分子水平揭示植物GSH积累的调控机制具有重要意义。本研究从植物GSH代谢途径及其相关酶、GSH在植物应激反应中的调节、GSH参与植物激素代谢等方面进行综述,并对谷胱甘肽在植物生长发育、与其它信号通路间交互作用的研究前景进行展望,以期为植物谷胱甘肽代谢以及其在非生物胁迫方面的研究提供一定的理论参考。     

多年生木本植物季节性休眠的分子机制

季节性休眠是多年生植物在生态和进化上的一种“权衡”机制,也是植物界多样性生存策略的组成部分。林木季节性休眠的机理研究已经在多个物种中开展,涉及生理学、细胞学和分子生物学等众多领域。在林木中发现的CO/FT调控机制,揭示了植物“休眠”的本质。一旦生长停止,植物休眠便进入程序性阶段,并最终导致分生组织细胞对生长信号响应能力的完全丧失。研究表明,林木在响应环境信号中止或恢复生长发育的过程中存在复杂的分子调控网络。本文着重阐述了多年生木本植物在季节性休眠的诱导、建立和解除过程中的分子调控机理。     

植物响应低温胁迫的分子调控机制

低温是限制植物生长发育和地理分布上的主要的环境因子。植物经过长期适应多变的环境温度已经进化出一系列生理和分子机制来抵御低温造成的伤害。近年来,围绕植物是如何感应、传递和调控低温耐受的分子机制研究已经在水稻和拟南芥等模式植物中取得了较大的突破和进展。以低温应答核心组分CBF-COR为中心,本研究系统介绍了植物通过整合低温、昼夜节律、光周期、开花和激素等外部信号以及转录水平、翻译后水平和表观遗传修饰等内部调控来协同应答对低温胁迫响应的分子机制,并探讨了该领域未来的研究方向和重点。     

乙烯在幼苗根生长发育中调控作用的研究进展

幼苗建成是植物生长的关键时期之一,主要受环境因子和激素影响,大量研究表明乙烯作为重要的信号分子参与并调控根的生长发育。近年来,有关乙烯对植物生长发育的调控机理研究一直深受关注。本研究归纳了几十年来有关乙烯生物合成途径与产生途径方面的研究成果,并以此为中心阐述了乙烯在幼苗根生长发育中产生的生理效应,如主根伸长生长、侧根和不定根形成,幼苗的抗逆性和适应性,通气组织形成等;更进一步分析了根生长发育过程中乙烯的信号作用、乙烯与其他信号分子的相互作用,及其对相关基因表达的调控。综上研究基础,本研究提出了乙烯在生产实践、生理作用及分子调控机理方面的研究问题,以更有益于人们合理应用乙烯调控技术。     

植物耐受高温胁迫的分子机制研究进展

随着全球的温度持续上升,高温胁迫已经成为影响植物生长发育的重要因素之一,高温对水稻等农作物产量造成的损失对人类经济收益的影响尤为重要。为了了解植物应对高温胁迫的分子机制,本综述归纳了高温胁迫对植物形态、生理生化、光合作用等方面产生的不利影响并总结了信号传导途径、转录因子的调节、抗高温胁迫相关基因的表达这3种植物应对高温胁迫的分子机制。根据以上内容,本文建议利用生物信息学、基因工程、细胞生物学、分子生物学等手段继续深入探索植物耐受高温胁迫的分子机制,并对该领域未来的研究方向提出了展望。     

植物U-box蛋白在植物先天免疫反应中的作用及其研究进展

为了分析植物U-box蛋白在植物先天免疫反应中的作用及其机制,总结了U-box的结构特点及其与RING-finger结构的异同;归纳了植物U-box蛋白的分类及分类特点;并综述了SPL11、PUB12/PUB13、PUB17等U-box蛋白在植物PTI信号传导途径中的调控作用与调控机制,以及ACRE276、PUB17、CMPG1、MAC3A/MAC3B等U-box蛋白在植物ETI信号传导途径中的调控作用与调控机制。得出植物U-box蛋白的结构特点、生化功能及其在植物先天免疫反应中的作用与分子机制,并认为对植物U-box蛋白的研究可为植物抗病分子育种提供基因资源与参考信息。     

乙烯的生物合成与信号及其对种子萌发和休眠的调控

种子萌发是一种关键的生态和农业性状,由调控种子休眠状态和萌发潜势的内在和外部信息所决定,在植物随后的生长发育和产量中起着极其重要的作用。休眠是指种子在合适的条件下暂时不能萌发。乙烯是一种简单的具有多种功能的气体植物激素,在分子、细胞和整体植物水平调节植物的代谢。在适宜和逆境条件下,乙烯通过与其他信号分子的相互作用影响植物的行为。本文主要综述乙烯的生物合成与信号、乙烯在种子萌发和休眠释放中的作用以及乙烯与植物激素脱落酸和赤霉素的相互作用;并提出了需要进一步研究的科学问题,试图为解释乙烯调控种子萌发与休眠的分子机制提供新的研究思想。     

植物对UV-B辐射增强的响应及其分子机制

总结归纳了近年来 UV-B辐射增强对植物形态特征、 生理生化特性的影响及其分子机制等方面的相关研究, 具体分析了 UV-B辐射增强对植物生长发育的影响、 DNA的损伤与修复、 光合作用的变化及抗氧化系统和次生代谢的响应。分析表明 UV-B辐射的增强不同程度地影响了植物的生长发育和生理生化特征, 同时植物也激活了相应的保护机制以维持各种生理生化活动的正常进行。最后对 UV-B辐射增强相关领域未来的研究方向提出了展望, 期望为研究植物对 UV-B辐射的适应策略和机制提供理论基础。     

热激转录因子在植物胁迫应答和生长发育中的作用

由于其固有的生长方式,植物常常会面临诸如干旱、盐碱、极端温度和病虫害等不利因素的影响,因此,植物在漫长的进化过程中发展出一套精巧的调控机制来应对自然界中的各种环境和生物胁迫,并维持其正常的生长发育。植物基因表达的分子调控网络十分复杂,包括转录水平、转录后水平、翻译水平和翻译后水平等多个层次。转录因子介导的转录水平上的调控对于基因表达调控发挥着至关重要的作用,转录因子与靶基因启动子区的顺式元件相互作用来调控下游基因的表达。热激转录因子(heat shock factor,HSF)是真核生物中广泛存在的一类转录因子,通过识别热激元件(heat shock element,HSE)调控基因表达,从而参与植物的各种生命活动。植物HSF数量众多、功能多样、调控机制复杂精巧,不仅能够影响植物对高温、干旱、重金属等胁迫的抗性以及植物的抗病性,还参与了对植物配子形成和根发育等过程的调控。本综述归纳了植物中HSF的基本结构和分类、HSF受到的调控,重点介绍了HSF在应答各种胁迫条件和调控植物生长发育中的研究进展,并对植物HSF研究中有待进一步阐明的问题进行了探讨和展望,以期为植物的抗逆性改良和分子育种中潜在候选基因的选择提供参考依据。     

三唑类杀菌剂调节植物逆境生长研究进展

从促进植物光合作用、提高抗氧化潜能、维持细胞膜脂稳定以及诱导脱落酸合成等方面总结了三唑类杀菌剂的生长调节功能,特别是对植物抵抗逆境胁迫的影响,阐明三唑类杀菌剂的独特性和优越性。综合近年来相关文献发现,三唑类杀菌剂可以有效增强植物的光合作用、增加酶类与非酶类抗氧化剂含量、降低丙二醛含量、促进脯氨酸合成与积累、提高体内脱落酸水平,从而有效缓解植物逆境胁迫压力。进一步研究三唑类化合物增强植物抗逆性的分子机制研究,可以为提高三唑类杀菌剂的应用价值及市场潜力提供帮助。     

转录组在植物抗盐育种中的应用

盐胁迫是影响植物种子萌发、生长发育以及开花结实的主要非生物胁迫之一,能够导致农业生产力降低甚至造成植物死亡。植物在盐胁迫下的响应策略一直是抗盐分子机制的研究热点。转录组不仅可以更好地研究植物盐胁迫条件下的基因结构和基因功能,而且能发掘抗盐基因。目前,基于转录组技术的种质资源鉴定及精确育种已广泛地应用于植物抗盐育种研究工作中。本综述总结了转录组技术在植物抗盐育种上的应用,浅谈不同植物材料对盐胁迫的响应,为植物抗盐育种提供理论基础。     

miR172调控植物生长发育及逆境胁迫的研究进展

microRNA(miRNA)是一类内源性非编码小RNA,在植物整个生长发育过程中都起着重要作用,是基因表达的重要调控因子,而microRNA172(miR172)是众多miRNA家族中的重要的一员。为了更直观的认识miR172在植物中所发挥的作用,笔者归纳和总结了miR172在调控植物生长发育过程和响应逆境的研究进展,具体分析了miR172在植物营养生长阶段转变、开花、花器官发育、节间长度、植物商品器官发育以及逆境胁迫响应等诸多过程中发挥的作用。笔者认为miR172在植物中仍有很多未知的功能尚未发掘,因此未来深入挖掘和研究miR172在植物生长过程中更多的作用是一个重要的研究方向,在此基础上深入解析miR172在此过程中的功能、分子调控机制,为人为利用miR172调控植物生长发育奠定理论基础。     

植物Prohibitins(PHBs)基因的研究进展

Prohibitins(PHBs,抗增殖蛋白),又称抑制素,作为一种肿瘤抑制蛋白,首先是在人类中被发现并进行研究的。植物中PHBs的发现只有20年的时间,并且相关的研究报道不多,因此对植物PHBs及其功能的了解比较少。截至目前的数据显示,PHBs的氨基酸序列在各种生物中高度保守,基于酵母的PHBs的分类,所有生物的PHBs都被分为Ⅰ型和Ⅱ型两种类型。这两类蛋白在线粒体内膜形成一个环状的大分子结构。尽管最初研究者推测PHBs基因对植物的生长可能有负调控效应。然而,近些年的研究表明其对植物的生长发育具有促进作用,通过参与线粒体的形成和提高植物对逆境的反应等行使多项生物学功能。本文主要从PHBs的分类、结构、亚细胞定位和PHBs的功能等方面,对植物PHBs的研究进展进行了简单的总结。     

烟草(Nicotiana tabacum)非生物胁迫抗性分子机制研究进展

非生物胁迫影响烟草的生长发育,是制约作物产量和品质的重要因素。本综述阐述了非生物胁迫对烟草的影响以及最新的信号调控机制,包括干旱、盐、低温胁迫。在此基础上,综合分析了某些信号基因可能介导两因素甚至多因素调控过程,以及一些转录因子参与植物对冻害、干旱、盐害等非生物胁迫的应答调控,证明其对植物非生物胁迫的调控往往是多效性的。从分子水平上解析烟草在各种胁迫条件下的适应机制,对烟草种质资源保存、抗逆育种以及提高产量具有重要意义,为进一步研究植物的非生物胁迫应答提供理论依据。     

植物非生物胁迫中蛋白质磷酸化的研究进展

作为固着生物,外界生物胁迫和非生物胁迫极大地影响植物的正常生长发育。可逆的蛋白磷酸化作为真核生物体内最普遍的翻译后修饰之一,在植物抵御外界胁迫过程中起着最主要的作用。本综述重点总结了近年来植物在低温、盐渍和干旱等胁迫响应中的蛋白磷酸化研究进展,分析与讨论了其中重要的激酶和磷酸酶的作用,并对此方面的研究热点做了展望。深入了解蛋白磷酸化修饰在植物应对非生物胁迫信号通路中的重要作用及意义,有助于耐胁迫作物的选育。