钙对化学诱抗剂诱导番茄叶片酚类物质含量的影响

为探索钙对化学诱抗剂水杨酸(SA)、茉莉酸甲酯(MeJA)、β-氨基丁酸(BABA)和龙胆酸(GA)诱导番茄酚类物质积累的影响,在番茄6叶期用上述化学诱抗剂处理第3叶片,并分别喷施CaCl2、蒸馏水(H2O)、LaCl3和EGTA,然后测定各处理第3叶片(诱导叶)和第5叶片(非诱导叶)中酚类物质含量的变化。结果表明:(1)化学诱抗剂处理后,番茄诱导叶及其上位非诱导叶中酚类物质含量均升高;其中,SA、MeJA和GA处理后第2天,酚类物质含量迅速升高并达到高峰,而BABA处理后第1天酚类物质含量即达到高峰。(2)外源Ca2+显著促进诱抗剂对番茄叶片中酚类物质积累的诱导,4种诱抗剂与Ca2+共同处理,番茄叶片中酚类物质含量比相应诱抗剂单独处理高10%以上;而Ca2+螯合剂EGTA和质膜钙通道抑制剂LaCl3,则不同程度抑制这些诱抗剂诱导番茄叶片中酚类物质含量的提高。由此认为,钙对上述诱抗剂诱导番茄叶片中酚类物质的合成具有正调控作用。     

水杨酸介导的植物系统获得抗性信号的传导途径

水杨酸(SA)是植物系统获得抗性(SAR)所必需的内源信号分子,在介导SAR的信号传导中起着十分重要的作用,这一点已经在烟草、黄瓜和拟南芥等植物中得到证实。水杨酸结合蛋白(SABP)与过氧化氢酶的活性相似,其与SA结合能抑制过氧化氢酶的活性,使植物细胞中过氧化氢水平升高,促使SAR的产生。病程相关基因非表达子1(NPR1)是在SAR信号转导途径中的关键性调控因子。     

荠菜冷响应基因CbCAX51的启动子与表达特性分析

Ca2+/H+反向转子(CAXs)作为一类Ca2+外向转运器,与植物的抗逆性密切相关,在保证胞质内的Ca2+稳态的同时使Ca2+介导的信号传递畅通,在植物对逆境作出准确和及时应答和调节过程中发挥着重要作用.为探究十字花科耐冷植物荠菜(Capsella bursa-pastoris)中CbCAX51基因在信号分子诱导下的表达特性,其启动子序列通过基因组步移克隆获得并进行调控元件分析,同时利用RT-PCR技术,检测常温条件下4种信号分子对CbCAX51的诱导调控作用.结果显示克隆获得的CbCAX51启动子序列(1 163 bp)与拟南芥AtCAX1启动子区具有一定同源性,共含有4类与信号分子(ABA、MeJA、IAA,GA3)诱导相关的顺式作用元件.在4种信号分子诱导下,CbC4X51基因表达谱呈现不同的特点.这一结果对进一步阐明CbCAX51的表达特性以及在植物逆境中的作用具有重要意义.     

植物系统获得抗病性及其信号调控

植物系统获得抗性是诱导抗性的一种,是植物受到病原物感染后建立的新抗性;水杨酸(SA)是其重要的信号分子;经SA信号转导,可激活NPR1,而NPR1亦可以负反馈调控SA合成;NPR1可进一步与其下游WRKY和TGA等转录因子相互作用,诱导病程相关蛋白基因的表达,最终植物建立了系统获得抗病性;信号分子SA与脱落酸(ABA)、茉莉酸(JA)之间存在复杂的(被)调控平衡关系,从而影响着SAR是否启动。     

葡聚六糖诱导黄瓜结构抗性及系统信号传导机制

为研究葡聚六糖诱导黄瓜对霜霉病的系统抗性机制,采用生理生化方法测定了诱导后黄瓜不同叶位叶片中木质素和可溶性酚含量,苯丙氨酸解氨酶(PAL)、过氧化物酶(POD)活性,Ca2+、水杨酸(SA)和茉莉酸(JA)的含量变化.结果表明:葡聚六糖可以诱导黄瓜对霜霉病的系统抗性,经葡聚六糖处理的植株不同叶位叶片木质素和可溶性酚含量,PAL和POD活性,Ca2+、SA和JA含量都明显升高,说明葡聚六糖是通过积累结构抗性物质,经SA和JA传递抗病信号,从而诱导黄瓜对霜霉病的系统抗性.     

白桦BpHO基因非生物胁迫及信号诱导的表达模式分析

血红素加氧酶(heme oxygenase, HO)是一种普遍存在的敏感的和高活性的血红素分解代谢过程中的限速酶。本文揭示了白桦BpHO在非生物胁迫及信号诱导调控的表达特征,为该基因在白桦中代谢调控功能的研究奠定基础。通过前期研究获得了白桦HO基因,命名为BpHO,应用生物信息学软件分析了白桦BpHO基因的分子结构特征,利用重金属镉(Cd)、盐(NaCl)以及4 ℃低温进行非生物胁迫处理,利用硝普钠(SNP)和水杨酸(SA)进行信号诱导,分析BpHO的表达特征。生物信息学分析表明该基因全长855 bp,含有完整的开放读码框,编码284个氨基酸(Genebank登录号:KJ197335)。BpHO为不稳定类疏水性蛋白,不存在信号肽,也不具有跨膜能力,α-螺旋、延伸链、无规则卷曲分布于整个蛋白。分子进化分析结果表明,白桦BpHO基因与葡萄的遗传距离较近,说明二者亲缘关系较近;与大豆、菜豆、豌豆的遗传距离较远,说明其亲缘关系较远。非生物胁迫结果表明,BpHO基因的表达水平随非生物胁迫处理时间的不同而上下波动,但在处理6 h后BpHO基因对4种非生物胁迫处理都上调表达,说明BpHO基因对非生物胁迫具有响应。信号诱导结果表明,外源NO调节了BpHO基因的转录表达,调控血红素加氧酶的合成。SA也参与了BpHO基因的信号调控。盐、低温、重金属镉胁迫均能促进BpHO 的表达,但响应模式不同。      

基于转录组分析苹果水杨酸特异响应基因MdWRKY40的启动子鉴定

【目的】探明水杨酸(SA)对苹果叶片基因转录调控的影响,鉴定SA信号途径及其调控基因,为研究SA介导的抗病分子机制提供理论依据。【方法】生长30 d的‘嘎啦’组培苗叶片用2 mmol·L-1水杨酸(SA)处理12 h,以CTRL(0.2%乙醇)处理作为对照,利用Illumina Hi Seq TM 2000进行转录组测序,通过综合的生物信息学分析(差异基因筛选、条件特异性分析、GO分类及KEGG富集分析等)筛选SA信号途径的调控基因。克隆受SA特异性诱导表达基因的启动子,利用苹果细胞原生质体转化技术,进行启动子活性鉴定,确定对SA进行特异性响应的核苷酸序列。【结果】CTRL和SA处理分别获得750 439 459 bp和751 596 153 bp的原始数据,分别有44.77%和43.88%与‘金冠’苹果基因组完全匹配。获得3 329个显著性差异基因,包括苯丙烷类、类黄酮等次生代谢物生物合成途径的相关基因(如木质素合成关键酶CAD、细胞色素P450、真菌抗性相关的β-1,3-葡聚糖酶等),调控植物病原菌互作途径重要功能基因(钙调蛋白Ca M、抗病蛋白RPM1、热激蛋白HSP90、WRKY转录因子等)以及33个条件特异性诱导表达基因(NAC转录因子、NIMIN1、WRKY40、ERF转录因子等)。其中1 085个基因上调,2 244个基因下调。差异基因主要涉及细胞过程、代谢过程和基因绑定、催化活性等;根据转录组学的结果,将SA响应基因Md WRKY40的启动子序列克隆到含有荧光素酶基因的表达载体中,置于荧光素酶基因的上游,转化苹果原生质体细胞。SA处理的原生质体细胞,荧光素酶的活性为未经SA处理的20.6倍,而脱落酸(ABA)、茉莉酸(JA)、1-氨基环丙烷羧酸(ACC)对荧光素酶的活性没有影响,说明该启动子为苹果中对SA进行特异性响应的启动子序列。不同区段的启动子片段对SA响应能力不同,从Md WRKY40翻译起始位点ATG向上游500—1 000 bp只能响应高浓度SA,而对低浓度SA不具有响应能力,1 500 bp片段对高浓度SA响应能力进一步显著增强,对低浓度SA响应也有微弱提高;而长度为2 000 bp的核苷酸片段无论对高浓度SA还是对低浓度SA都具有显著响应能力,且达到最强。与2 000 bp片段相比,2 500 bp的核苷酸片段没有进一步增强启动子片段对SA的响应能力。超表达Md WRKY40蛋白对其自身的转录具有抑制作用。【结论】2 mmol·L-1 SA处理所影响的基因主要参与了苯丙烷类、类黄酮的生物合成,植物病原菌互作及植物激素信号转导途径。位于Md WRKY40开放阅读框上游的2 500 bp核苷酸序列,为对SA进行特异性响应的核苷酸启动子序列。在1 000—1 500 bp及1 500—2 000 bp具有显著提高启动子对SA敏感性的未知核苷酸序列,另外,Md WRKY40转录调控存在反馈抑制机制。     

不同浓度信号分子诱导的小麦TaLr19TLP1基因的表达分析

为了明确脱落酸(Abscisic acid,ABA)、水杨酸(Salicylic acid,SA)、茉莉酸甲酯(Methyl jasmonate,MeJA)、乙烯(Ethephon,ETH)等信号分子对小麦TaLr19TLP1基因表达的调控作用,在前期研究的基础上,利用半定量RT-PCR对ABA、SA、MeJA和ETH处理后TcLr19小麦中TaLr19TLP1基因表达模式进行分析。结果表明:不同浓度信号分子诱导后不同时间点,TaLr19TLP1基因表达趋势一致,但表达量差异显著。0.5mmol/L ABA、0.5mmol/L SA、0.05mmol/L ETH、0.1mmol/L MeJA诱导后,TaLr19TLP1基因表达高峰出现较早,表达量显著高于相同信号分子其他浓度处理。其中,不同浓度ABA诱导后,TaLr19TLP1基因在不同时间点表达量差异最明显。TaLr19TLP1基因在ETH诱导后6h出现表达高峰,在ABA,MeJA诱导后12h达到表达高峰,在SA诱导后48h出现表达高峰。研究表明,该基因表达受脱落酸、水杨酸、茉莉酸甲酯和乙烯等信号分子的不同程度的诱导,乙烯最先诱导表达,并明确0.5mmol/L ABA、0.5mmol/L SA、0.05mmol/L ETH、0.1mmol/L MeJA为相对最佳诱导浓度。     

Ca~(2+)信号介导川芎嗪诱导小鼠骨髓间充质干细胞向神经细胞的定向分化

用含2.4 mg.mL-1川芎嗪提取液对小鼠骨髓间充质干细胞(BMSCs)进行诱导,探讨川芎嗪体外诱导BMSCs分化为神经元样细胞的作用.应用EGTA(细胞外Ca2+螯合剂)、Nifedipine(L-型Ca2+通道阻断剂)和LY294002(PI3K阻断剂)等Ca2+阻断剂分别作用细胞,RT-PCR和Western blot技术研究Ca2+信号在川芎嗪诱导BMSCs分化为神经细胞过程中的作用.结果表明:川芎嗪作用不同时间的BMSCs均可见Nestin、β-Tubulin Ⅲ、NSE和Nurrl的表达;川芎嗪诱导后的细胞浆内Nestin和NSE蛋白表达呈阳性.EGTA、Nifedipine及LY294002分别阻断细胞外Ca2+、L-型Ca2+通道及PI3K后,NSE和Nurr1基因及NSE蛋白表达较川芎嗪诱导组显著上调.以上结果说明川芎嗪能使BMSCs定向分化为神经元样细胞,细胞内、外Ca2+的减少可促进川芎嗪诱导BMSCs向神经细胞的分化,Ca2+信号在川芎嗪诱导BMSCs向神经细胞定向分化过程中起负调控作用.     

植物病害中的信号传导

植物由抗病基因介导的防卫过程存在一系列生理生化和分子生物学反应,这些反应从病原菌侵染点开始的超敏反应(HypersensitiveResponse,HR),并延伸到远处组织的系统抗性或获得性抗性(SystemicAcquiredResistance,SAR),受制于一种信号传导网络的调控。这个信号系统有抗病蛋白和病原菌非病毒性蛋白,在一种配体—受体的互作模式下激发,并由信号分子H2O2、NO和系统信号分子水杨酸(SA)、茉莉酸(JA)和乙烯(ET),通过关键调控基因传递和放大,最终诱导一系列防卫反应基因的表达和代谢的变化而产生抗性。植物防卫信号的产生类似于动物免疫系统因子的介导,并可由非寄主病原菌或诱导子诱发。这些信号途径所产生的广谱抗性为植物抗病基因工程的应用奠定了基础。     

水杨酸与植物抗热性研究进展

从水杨酸与活性氧、抗氧化系统、热激蛋白、光合作用、脱落酸和钙离子的关系方面综述了水杨酸与植物抗热性的最新研究进展.研究发现一定浓度的水杨酸能减少植物体内H2O2的含量,且外源 SA可提高植物体内POD活性,但对CAT和POD的活性的影响尚有争议.外施SA和高温锻炼可能有相似的提高抗热机制,SA可能诱导热激蛋白的合成.适当浓度的SA能够保持叶片较高的光合速率.SA和ABA都是响应高温锻炼的重要信号分子,SA对抗病信号的传导可能通过钙信使系统.最后就SA在植物抗热性方面提出了进一步的展望.     

胞外及胞内Ca~(2+)共同参与拟南芥中茉莉酸诱导的钙动员

【目的】探究茉莉酸(Jasmonic acid,JA)诱导的钙动员的来源及钙调素(CaM)在JA信号通路中的作用。【方法】以拟南芥(Arabidopsis thaliana columbia)为材料,采用不同类型的离子通透性通道抑制剂(或拮抗剂)预处理拟南芥叶肉细胞,利用激光共聚焦显微镜检测其对JA诱导的[Ca2+]cyt升高的影响;同时还利用上述拮抗剂、钙调素(CaM)拮抗剂处理10d的拟南芥幼苗,采用Northern blot方法检测了其对JA诱导的VSP表达的影响。【结果】胞内及胞外钙离子共同参与JA诱导的钙动员,JA诱导的Ca2+通过CaM或CaM相关蛋白进一步传递JA信号。【结论】质外体钙离子的流入和胞内钙库中钙离子的释放均参与JA诱导的钙离子动员,Ca2+可能通过CaM或CaM相关蛋白传递JA信号,进一步诱导JA反应基因的表达。     

Ca2+信号参与铝诱导黑麦根系分泌有机酸的调控

【目的】揭示铝诱导根系分泌有机酸的机制,探讨胞质钙信号对铝诱导黑麦根系分泌有机酸的调控作用。【方法】采用药理学研究方法和激光共聚焦扫描显微技术探讨铝胁迫下根尖胞质游离钙离子浓度（[Ca2+]cyt）及其与有机酸分泌的关系。【结果】铝不仅诱导黑麦根系分泌柠檬酸和苹果酸,而且使根尖细胞Ca2+的荧光强度增强、波动加剧。铝引起的根尖细胞Ca2+荧光强度的变化在受Ca2+通道抑制剂异搏定、胞内Ca2+ 通道阻断剂辽红干扰后,显著减少了铝诱导的有机酸分泌。铝诱导的根尖[Ca2+]cyt的升高及有机酸分泌还受CaM阻断剂三氟拉嗪的干扰和抑制。钙螯合剂EGTA处理不仅减弱了铝诱导的Ca2+荧光信号、加大了Ca2+信号的波动幅度,而且显著抑制铝诱导的柠檬酸分泌。此外,在铝胁迫下,根系有机酸分泌受阴离子通道抑制剂尼氟灭酸的抑制。【结论】根尖[Ca2+]cyt可能是介导铝诱导黑麦根系分泌有机酸的胞内信号因子,而质膜上的阴离子通道可能是铝诱导的钙信号传导途径中的下游效应器。     

硫化氢对白桦悬浮细胞中IAA·ABA和次生代谢物累积的影响

[目的]探究硫化氢(H2S)对白桦悬浮细胞中吲哚乙酸(IAA)、脱落酸(ABA)以及多酚和三萜等次生代谢物累积的影响.[方法]采用酶联免疫吸附法、实时荧光定量PCR和比色法等分析IAA和ABA含量及其关键酶基因表达水平、黄酮和三萜等次生代谢物含量.[结果]H2S供体硫氢化钠(NaHS)处理对白桦悬浮细胞中IAA、ABA的累积存在浓度和时间效应,其中1.0 mmol/L H2S供体NaHS处理12 h时ABA含量达最高值,比对照增加了196.46％,而IAA含量在0.1 mmol/L H2 S供体NaHS处理3 h时达最高值,比对照增加了5.55％.ABA或H2 S处理后白桦悬浮细胞中次生代谢产物积累呈增加趋势,而IAA处理则相反.1.0 mmol/L H2 S供体NaHS与不同浓度的IAA和ABA分别处理白桦悬浮细胞24 h后,不同程度地提高了白桦悬浮细胞中多酚、黄酮、三萜含量.其中,1.0 mmol/L ABA与NaHS共同处理后白桦悬浮细胞中多酚、黄酮、三萜含量均达到最大值,分别比NaHS单独处理增加了17.89％、14.74％和8.87％.[结论]H2S处理促进白桦悬浮细胞中IAA、ABA和次生代谢物的累积,H2S与IAA或ABA共同处理可进一步促进次生代谢产物的累积.     

水杨酸对蚕豆保卫细胞气孔运动及质膜内向K+电流的影响

【目的】研究逆境信号水杨酸(SA)刺激条件下,蚕豆气孔保卫细胞中H2O2的产生及其对气孔运动的影响。【方法】以蚕豆为材料,利用表皮条生物分析、膜片钳等方法研究SA诱导蚕豆气孔关闭过程中质膜内向K+电流的变化。【结果】SA可以浓度依赖的方式诱导蚕豆叶片的气孔关闭。质膜NADPH氧化酶抑制剂二亚苯基碘(DPI)可削弱SA作用的45%~60%。借助膜片钳手段记录SA处理条件下全细胞内向K+电流的变化,胞外0.1mmol/L SA处理后20 min可抑制内向K+电流的70%左右。电极液中10μmol/L DPI作用20 min可逆转SA抑制全细胞内向K+电流的46%左右。【结论】SA诱导的气孔关闭可能与H2O2的产生有关,DPI逆转SA对保卫细胞内向K+电流的抑制作用暗示,H2O2可能通过抑制质膜内向K+电流而介导SA诱导的气孔关闭过程。     

钙对水杨酸调控番茄生长及光合效应的影响

为探明钙对水杨酸(SA)调控番茄(Lesculentum Mill)生长及光合的效应,采用Ca2 (CaCl2)及Ca2 抑制剂(EGTA和LaCl3)叶面喷雾处理,研究其在SA诱导番茄生长及光合效应中的作用.结果表明:SA具有促进番茄植株生长、提高番茄植株的光合速率的作用,同时也增加了番茄叶片叶绿素含量.SA处理后再增施Ca2 ,可进一步促进番茄植株生长、提高光合速率,Pn最高可达14.37CO2μmol.m-2·s-1,并使番茄叶绿素含量也进一步提高,最高值为2.22mg·g-1,比CK提高15%.在SA处理后再增施Ca2 抑制剂,则使番茄植株生长受到抑制.同时也明显降低了植株的光合作用.Ca2 和SA在对番茄生长及光合反应中具有相互关联的作用,Ca2 是SA诱导番茄植株生长增加以及光合作用提高所不可缺少的物质,但有关二者问的作用机制尚需深入研究.     

叶锈菌及信号分子诱导小麦TaLr35PR2蛋白的表达分析

为明确小麦TaLr35PR2蛋白在叶锈菌和信号分子诱导下的表达模式,在前期研究工作基础上,成功构建了TaLr35PR2基因的原核表达载TaLr35PR2-pEASY,在大肠杆菌中高效表达分子量约为30kDa的融合蛋白,采用Western杂交分析了TaLr35PR2蛋白在叶锈菌、水杨酸(Salicylic acid,SA)、脱落酸(Abscisic acid,ABA)诱导下的表达水平。结果表明,小麦成株期接种叶锈菌后不同时间点,TaLr35PR2蛋白在亲和反应(Thatcher)中表达量变化不大,趋于平缓;而在非亲和反应(TcLr35)中的表达量变化较大,在接种叶锈菌后不同时间点有明显的上升或下调,且在非亲和组合中的表达量明显高于亲和组合。另外,信号分子可以诱导TaLr35PR2蛋白的表达,信号分子预处理后接种叶锈菌,TaLr35PR2蛋白表达量显著上调。这些研究结果首次从蛋白表达水平明确叶锈菌和信号分子SA、ABA显著诱导TaLr35PR2蛋白的表达,推测TaLr35PR2可能与小麦TcLr35成株抗叶锈病防御反应具有一定相关性。     

水稻C端结合蛋白家族基因OsCtBP-A的克隆及表达分析

利用5′-RACE方法克隆了在水稻与白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzae,简称Xoo)互作过程中下调表达的水稻C端结合蛋白家族基因OsCtBP-A的全长序列。通过生物信息学方法分析了该基因及编码蛋白质的结构特征,OsCtBP-A由424氨基酸组成,N端具有2-Hacid_dh_C保守结构域,C端具有植物CtBPs家族特有的NLS和PEST基序,氨基酸序列与拟南芥和牵牛花CtBPs同源物的同源性为63%;基因启动子区推测具有ABA和SA应答调控元件。OsCtBP-A基因对不同信号分子应答的RTQ-PCR分析表明,水杨酸(SA)、茉莉酸甲酯(MeJA)、乙烯(ETH)和脱落酸(ABA)处理水稻后均能诱导该基因的转录表达,但诱导能力有所差异,其中ABA诱导活性最强。     

金针菇JA/SA信号通路基因鉴定及其对外源JA/SA应答

本研究鉴定了金针菇茉莉酸(JA)信号通路的4个关键基因:COI1、PDF1.2、MYC2-1、MYC2-2与水杨酸(SA)信号通路的4个关键基因:PR1-1、PR1-2、NPR1-1、NPR1-2。NBT染色法和荧光定量结果表明,金针菇JA/SA信号通路可应答外源JA/SA,50μmol·L~(-1)外源JA和500μmol·L~(-1)外源SA处理金针菇菌丝12h可显著提高JA/SA信号通路基因的转录水平,基因PDF1.2响应JA诱导最明显,可作为JA信号通路标记基因;JA/SA信号转导途径间存在协同或拮抗作用:SA信号转导通路中NPR1蛋白对JA信号转导通路中PDF1.2基因表达有抑制作用,外源JA/SA的相对浓度决定其作用的强弱。     

外源诱导植物获得抗病性的研究进展

外源生化制剂可诱导植物产生株获得性抗病性（SAR）。迄今已发现该过程中两类复号分子：一类是水杨酸（SA）及化氢（H2O2）；另一类是茉莉酸（JA）或乙酸（ETH），通过这些信号分子的传递诱导植物产生病程相关蛋白（PR），SA主要诱导酸性PR基因的表达，而JA和ETH诱发的则是碱性PR基因，在植物的不同生育阶段，采用不同外源诱导剂，可诱导植物不同基因表达，外源诱导产生的SAR具有系统性，持久性，广谱性及无公害四大特点。