植物类受体激酶CRK参与逆境胁迫应答的研究进展

植物生存在相对固定的环境中,需要应对复杂多变的外界环境刺激。类受体激酶(receptor-like kinase, RLK)是植物中广泛存在的一类跨膜蛋白激酶,具有结构可变的胞外结构域,能够感受外界刺激,并通过其胞内激酶结构域的磷酸化作用来传递信号。富含半胱氨酸的类受体激酶(cysteine-rich receptor-like kinase,CRK)是RLK中的一类大家族。近年来,许多研究表明CRK在植物响应逆境胁迫中发挥重要作用。本研究从CRK参与植物细胞死亡、免疫复合物形成、与植物激素相互作用等方面总结了CRK在植物响应生物和非生物胁迫中的生理功能及分子机制,并展望了未来的研究方向。本研究为解析CRK在植物细胞响应逆境胁迫中的信号转导机制提供参考。     

植物脂氧合酶在逆境胁迫应答中功能研究进展

脂氧合酶(Lipoxygenase, LOX)催化多不饱和脂肪酸加氧反应,进一步通过酶促或非酶促途径生成氧脂素(oxylipins)从而参与调节生长发育、胁迫应答等过程。为了深入了解脂氧合酶在植物应答逆境胁迫中的功能和作用机制,本研究归纳了近期在拟南芥、玉米等模式植物和作物中LOX在生物胁迫和非生物胁迫应答中功能相关研究进展,揭示了LOX家族成员在应答机械伤害、干旱、盐害等非生物胁迫和黄萎病、黄曲霉菌感染、线虫入侵、蚜虫咬食等生物胁迫中的功能,分析了各成员在胁迫应答过程中的分工合作甚至拮抗作用,以及13-LOX途径与9-LOX途径的“对话”,指出LOX活性、转录表达的调节是氧脂素合成和胁迫应答调控的重要组成部分,是潜在的作物遗传改良靶位点。LOX表达调控、作用机制以及脂氧合酶途径下游一系列代谢产物的鉴定和详细研究是未来该领域研究的重点。     

植物miRNA参与胁迫响应研究进展

microRNAs(miRNAs)是一类内源性的非编码的小RNA分子,它们在植物的生长发育和胁迫响应过程中起重要调控作用。本研究对植物miRNAs参与生物和非生物胁迫(盐胁迫,干旱胁迫,温度胁迫,营养胁迫和病原菌生物胁迫)响应过程的研究进展进行了综述,指出了miRNAs在植物研究过程中存在的问题并对未来发展情况进行了展望,为推动miRNAs在植物逆境胁迫中的研究和应用提供思路和参考。     

精氨酸酶在植物胁迫应答中功能研究进展

精氨酸酶是精氨酸代谢的关键酶,催化L-精氨酸水解产生L-鸟氨酸和尿素,维持体内精氨酸的动态平衡,参与尿素循环及氮素再利用等过程,对植物生长发育极其重要。本综述概述了精氨酸酶在植物精氨酸代谢途径中的作用,总结了精氨酸酶在植物非生物胁迫和生物胁迫响应的最新研究进展,并从参与ABA/JA途径、调控直接或间接代谢产物(脯氨酸,多胺,一氧化氮)等多个角度详细解析植物精氨酸酶调控植物抗逆的分子机制,旨在为进一步的研究和育种实践提供启示。     

WRKY转录因子的结构及其在植物抗逆境胁迫中的功能

WRKY转录因子是一超级基因家族,广泛存在于高等植物界,参与了植物的多种生理生化与生长发育过程,在植物应对外界逆境胁迫发挥了十分重要的功能。WRKY超级基因家族由于其N端包括保守的WRKYGQK氨基酸序列而得名,通过其保守的氨基酸序列与靶标基因启动子区W-box相互结合,从而对靶标基因进行表达调控。本文主要综述了WRKY基因的结构特征及其在植物应答外界逆境胁迫过程中的功能,为进一步研究WRKY超级基因家族提供有益的启示。     

腐殖质参与植物非生物胁迫应答作用机制的研究进展

为研究天然异构高分子有机化合物腐殖质(HS)参与植物非生物胁迫应答的作用机制，总结归纳了以下主要作用机制，包括HS介导(PM)H⁺-ATPase的调节、HS介导细胞信号分子的互作、HS吸附层的屏蔽、HS化学官能团的螯合作用，以及HS对植物次生代谢和根际微生物群落的影响等，得出HS通过多种复杂的防御代谢机制参与调节植物非生物胁迫应答。鉴于HS生物化学研究的复杂性，以及生理活性和防御代谢机制研究中存在的诸多问题，未来的科学研究应主要集中在HS化学组成和分子结构的解析，HS“胶体应激”如何参与新陈代谢调节，HS促生和防御代谢途径交叉串扰和反馈调节机制，以及HS和土壤微生物相互作用机制等。     

植物启动子响应非生物逆境胁迫研究进展

不良的非生物逆境胁迫会制约植物生长发育,导致作物减产和质量受损。植物诱导型启动子在胁迫因子刺激下响应胁迫信号而激发调控机制和激活抗逆基因的表达,导致代谢组分和生理生化等指标发生变化,从而提高植株的抗逆能力。分析了诱导型启动子的种类和功能,介绍了响应非生物逆境胁迫的顺式作用元件及反式作用因子,以期为进一步研究植物诱导型启动子的功能奠定基础。     

植物低温胁迫调控机制研究进展

低温是影响植物生长发育和植被分布的一种非生物胁迫。当环境温度持续低于植物生长的最佳温度时即形成低温胁迫,包括冷害和冻害。冷害是指零度及以上低温对植物造成的伤害,细胞内不结冰,但会使喜温类植物产生生理性障碍,引起该类植物受伤或死亡。冻害是指零度以下低温对细胞造成损伤甚至死亡的现象。植物从感知低温到功能基因表达,进而抵御低温胁迫,相关调控机制一直是研究热点。本文综述了近年来植物低温胁迫相关研究,从信号感知、信号传导、功能基因表达、低温诱导的生理和细胞调机制等几个方面进行了分析讨论,并对植物抗寒研究做出展望,这将有助于抗寒植物新种质的培育。     

紫花苜蓿非生物胁迫应答分子机制

紫花苜蓿(Medicago sativa L.)是一种全球性广泛栽培的牧草,被誉为“牧草之王”,为畜牧业的发展提供了优质的饲草,然而受生物和非生物胁迫,苜蓿的产量和品质均受到严重影响。目前对苜蓿在非生物胁迫下调控机理的研究已成为热点,本研究综述了近年来紫花苜蓿在盐碱、淹水、干旱、低温和重金属胁迫下响应的分子机理方面的研究进展,这些结果对深入研究紫花苜蓿的抗逆分子遗传机理,选育抗逆性强的紫花苜蓿品种有一定的参考价值。     

BrGRF5基因参与植物生长以及盐和渗透胁迫抗性的调控

大白菜(Brassica rapa L. ssp. pekinensis)年播种面积约2×106hm2，在保障国民蔬菜正常供应中发挥了重要作用。叶是大白菜的主要食用器官，因此挖掘调控大白菜叶大小发育的关键基因将会对下一步通过基因工程等手段改良大白菜提供帮助。本研究从大白菜自交系‘福山包头’中克隆了一个GRF基因，命名为BrGRF5。通过生物信息学的分析发现，BrGRF5基因含有1个内含子，CDS序列长1 044 bp，在进化上BrGRF5与拟南芥AtGRF7处于同一个分支并且二者的氨基酸一致性高达70.7%，暗示二者在功能上可能具有一定的相似性。进一步的研究也证实了上述猜测，在拟南芥中过量表达BrGRF5基因明显促进了转基因植株不同组织器官的增大，但也同时降低了转基因植株对盐和渗透胁迫的抗性，该结果与对AtGRF7的研究结果一致。研究结果将为下一步BrGRF5基因应用于大白菜遗传改良提供一定的基础。     

植物响应淹水胁迫的研究进展

淹水胁迫是影响植物分布与生长发育的重要因素,植物耐涝性研究是提高作物耐涝性以应对日益严峻的极端气候及规模化生产管理的关键。为了合理开展植物耐涝性研究,深入挖掘不同植物响应淹水胁迫的调控机理,本文归纳了淹水胁迫对植物生长发育的影响,总结了植物响应淹水胁迫的调节机制,并详细分析了淹水胁迫对植物表型性状、生物量、光合作用、活性氧离子积累、糖含量和生物膜的影响,以及乙烯信号分子、活性氧清除机制、渗透调节、形态调节、分子和代谢调控在植物响应淹水胁迫中的调节机制。最后,通过总结,提出了合理开发外源调节物质提高作物耐涝性值得进一步的深入研究。     

植物类萌发素蛋白研究进展

在植物整个生长发育过程中时刻受到外界环境信号调控,遭遇各种逆境胁迫。在研究植物对逆境胁迫响应中,很多胁迫响应蛋白被发现。植物类萌发素蛋白(Germin-like proteins,GLPs)是其中一类重要的胁迫响应蛋白。它是一类与小麦萌发素(Germin)序列高度同源的、位于胞外基质的可溶性糖蛋白,几乎在所有生物中均发现有该类蛋白的存在。它具有多种生物学功能,在植物的生长发育阶段、生物和非生物逆境胁迫应答中起重要的作用。从植物GLPs 的分类、结构等方面全面介绍了植物GLP蛋白的主要特点,同时归纳它在抵御生物胁迫及非生物胁迫等方面的研究进展,为今后的进一步研究提供参考。     

谷胱甘肽还原酶在植物防御中的研究进展

植物谷胱甘肽转移酶(glutathione transferase, GSTs)在防御反应中参与重要作用,深入了解植物GSTs在抗性反应中的功能和作用机理,将为广谱和持久抗性的作物育种提供实践和理论依据。本研究归纳了植物GSTs的分类和结构,总结了植物GSTs的基本功能,分析了其在抗生物胁迫和非生物胁迫中的重要作用,并提出了植物GSTs研究目前存在的问题。     

植物E3泛素连接酶与非生物胁迫相关研究进展

为更加深入了解植物E3泛素连接酶响应非生物胁迫的作用机制,笔者回顾了近年来拟南芥、水稻、小麦等多种植物中的E3参与非生物胁迫的相关研究,对泛素蛋白酶体途径、E3泛素连接酶的类型进行了介绍,并重点总结了近几年E3泛素连接酶在植物响应非生物胁迫方面的相关研究进展。针对研究现状,指出功能冗余E3的研究问题及利用高通量技术寻找靶标蛋白的问题,旨为完善E3泛素连接酶参与非生物胁迫调控机制提供理论基础。     

小麦铝胁迫相关基因的研究进展

铝胁迫是世界范围内酸性土壤中抑制作物生长的主要因素。铝胁迫能够抑制细胞伸长和细胞分裂,导致根部发育迟缓并伴随着水分和营养吸收的降低。目前,铝胁迫对谷物尤其是小麦、黑麦等的影响进行了一系列遗传分析研究。在铝胁迫处理的Warigal小麦（Al敏感品种）中发现了7个wali基因,分别为wali1,wali2,wali3,wali4,wali5,wali6和wali7。wali1编码植物类金属硫蛋白,与拟南芥、大豆、豌豆、野生猴面花、玉米和大麦等植物金属硫蛋白同源;wali2编码的蛋白与数据库中的其他序列没有明显的同源性;wali3,wali5和wali6编码的蛋白是丝氨酸蛋白酶抑制剂Bowman-Birk家族的成员,具有该家族的保守结构域;wali4编码的蛋白与苯丙氨酸解氨酶（PAL）同源;wali7与玉米、水稻的茎部特异性基因具有较高同源性,编码的蛋白是Gn_AT_II家族的一个成员。随后,在Victory小麦（Al敏感品种）分离出β-1,3-葡聚糖酶和fimbrin-like细胞骨架蛋白基因;在Atlas 66小麦（Al敏感品种）筛选出4个铝调控基因war4.2、war5.2、war7.2和war13.2,序列比对显示四个基因分别与过氧化物酶、半胱氨酸酶、苯丙氨酸解氨酶和草酸氧化酶同源。铝胁迫影响了植物生命活动的方方面面,植物也进化出了许多措施来对抗铝胁迫。此文主要就小麦铝胁迫相关蛋白的基本结构特征、生物学功能、表达调控以及最新研究进展进行综述。     

ABA响应植物盐胁迫的机制研究进展

土壤盐渍化是迫使经济作物减产甚至严重限制农业生产的主要原因。作为主要的非生物胁迫因素,高盐可引起植物体内离子紊乱,最终导致植物产量降低,死亡率升高。ABA作为植物五大激素之一,是公认的抗性激素,在响应植物盐胁迫时起到积极作用。笔者就近年来ABA在响应植物盐胁迫时的相关性、作用机制及其信号转导途径进行综述,并对今后相关领域的研究予以展望。分析表明：ABA可响应植物盐胁迫,并在植物耐盐信号转导中发挥极为重要的作用,同时形成一系列适应性分子机制,使得植物通过自身响应机制抵抗高盐胁迫。     

海藻糖调节植物响应非生物胁迫的研究进展

为了对海藻糖在植物抗逆过程中的作用有进一步理解,本综述对海藻糖应答非生物胁迫的进展进行了阐述。海藻糖是一种在植物体内广泛存在的非还原性二糖分子,在植物生长发育过程中起到重要作用。在植物应对非生物胁迫过程中,海藻糖在维持植物体内渗透压,保持膜结构,参与信号转导过程等方面发挥了重要作用,对作物栽培和育种改良有着重要的意义。根据近年来对海藻糖的研究进展,本综述重点对植物中海藻糖生物合成途径中的酶类,以及海藻糖在调控植物响应干旱、盐害、高温和低温胁迫方面的作用进行归纳总结。同时,对外源海藻糖对植物生长和发育的影响进行了总结,并对海藻糖可能的研究方向进行预测。为深入解析植物响应非生物胁迫的分子机制并将海藻糖应用于作物的栽培和改良提供了依据。     

玉米响应渗透胁迫的数字基因表达谱分析

以玉米种质POB21为材料, 利用数字基因表达谱技术对15% PEG渗透胁迫处理后的玉米叶片cDNA文库进行差异基因表达谱分析。结果表明, 转录组基因序列与参考基因组高度一致, 基因表达呈现出高度不均一性和部分冗余性。从中筛选出1097个有效差异表达基因, 其中795个表达上调, 302个表达下调。GO功能显著性富集分析表明, 3种细胞组分和分子功能中的3种糖基转移酶活性表现为富集。KEGG代谢分析表明差异表达基因广泛涉及糖、蛋白、核酸和脂类等生物大分子代谢、次生代谢、激素代谢以及能量代谢过程。脯氨酸代谢相关基因的差异表达分析表明, 谷氨酸途径是胁迫诱导脯氨酸积累的主要方式。表达谱分析结果为玉米渗透胁迫响应分子机制的深入研究和功能基因的筛选奠定了基础。     

藻类响应缺铁胁迫的光合机制研究进展

为了深入了解缺铁胁迫对藻类光合作用的影响,本文归纳了铁在光合电子传递链中的重要作用,总结了铁缺乏对藻类光合原件的破坏作用以及藻类的光合响应机制。围绕光合电子传递链,对容易受到铁缺乏影响的叶绿素、光系统、捕光天线等光合元件进行了归纳总结。研究得出,缺铁胁迫严重破坏藻类叶绿素的生物合成,影响光系统I(PSI)、光系统II(PSII)及其外周捕光天线的含量、活性和蛋白稳定性。藻类通过在光系统周围产生新的铁诱导蛋白或功能替代蛋白,调整光系统与捕光天线之间的结构与功能,应对缺铁胁迫。