独脚金内酯抑制因子D53/SMXLs基因的研究进展

独脚金内酯(strigolactones, SLs)是一种新型的植物激素,参与调节植物分枝、生殖发育及叶片衰老等多种生物学过程。D53/SMXLs是独角金内酯信号转导通路中的抑制因子,在独脚金内酯信号转导中起重要作用。介绍了国内外最新关于独脚金内酯信号抑制因子D53/SMXLs的进展,综述了D53/SMXLs的发现、结构、信号转导机制、分子生物学功能及其他功能的研究成果。最后从三方面指出独脚金内酯信号途径有待完善与研究的内容。     

水稻Dwarf 14(D14)基因的生物信息学分析

独脚金内酯是一种新发现的调控植物分枝的植物激素。D14(Dwarf 14)是水稻独脚金内酯信号传导途径中的一个基因,目前尚未明确D14的作用机制。为了推测D14的作用机理,本文对D14的基因及编码蛋白序列进行了相关生物信息学分析,包括构建系统进化树、亚细胞定位、预测蛋白三维结构等。推测D14可能的作用机制是直接水解SLs,并与某些有机分子共同作用介导信号的传导。     

独脚金内酯合成路径及抗逆性研究进展

独脚金内酯(strigolactone,SL)是一类萜内酯,来源于类胡萝卜素生物合成途径,是通过一系列的酶促反应合成的。但关于独脚金内酯的生物合成路径尚未研究透彻,目前已经了解到D27蛋白、CCD7蛋白、CCD8蛋白、P450蛋白在这一过程中发挥着不可忽视的作用。现已从豌豆、水稻、矮牵牛、拟南芥等多分枝突变体中克隆得到多个与SL合成、传导途径相关的基因。其中,D27、CCD7和CCD8是独脚金内酯合成途径的上游基因,经过双加氧和脱氢,最后在MAX1的作用下生成了5-脱氧独脚金醇。独脚金内酯是一类新型激素,能够诱导根寄生植物种子萌发并且加快丛枝真菌出现分枝,有着阻碍植物分枝生长的作用,从而抵御各种胁迫,对植物的生长具有重要意义。     

新型植物生长调节剂独脚金内酯生物学功能及应用

独脚金内酯(Strigolactones,SLs)是独脚金醇类化合物的总称,是近年来发现的一类能够调控植物内源性发育过程的信号分子,被称为新型植物生长调节剂。近几年来,对独脚金内酯的研究已经越来越多,新的独脚金内酯类化合物及其功能研究报道较多。综述了最近几年来独脚金内酯生物学功能及在农作物种植方面的应用,并对独脚金内酯的研究方向进行了展望。     

独脚金内酯生物学结构特性、功能基因组学、表观遗传学及应用

[目的]为独脚金内酯相关研究提供参考。[方法]对独脚金内酯研究现状进行简要分析,主要从独脚金内酯的生物合成、功能基因组和表观遗传的角度上进行综述。[结果]发现独脚金内酯作为一类新型的植物激素,在植物与根际之间发挥着重要的作用。这类化合物可以诱导丛枝菌根菌丝分枝以及寄生植物种子的萌发。此外,它与生长素和细胞分裂素一样,参与植株的形态建成。目前,已从拟南芥、水稻和豌豆等植物突变体中鉴定出独脚金内酯代谢的相关酶类:胡萝卜素异构酶、类胡萝卜素裂解双加氧酶以及P450单加氧酶。功能基因组学和表观遗传学为独脚金内酯相关基因的表达调控研究提供了新的方向。[结论]独脚金内酯参与调控植物的生长发育以及植物与微生物的相互作用,已在农业生物领域开始广泛应用,因此,对其开展深入而透彻地研究是非常必要的。     

独脚金内酯的生物合成及其调控

为了解独脚金内酯生物合成最新研究进展，本研究以“独脚金内酯”为关键词，检索了2000—2020年NCBI数据库发表的相关文献资料，综述了近20年来独脚金内酯的生物合成通路和相关基因的功能研究进展，并对独脚金内酯在非生物胁迫作用中的功能以及与其他激素的相互作用进行概括。结果表明:1)独脚金内酯生物合成的通路是保存的，并可能与其他通路有交互作用；2)独脚金内酯的功能是多样的，在植物生长和发育的多个阶段发挥作用；3)独脚金内酯生物合成相关基因不仅是生物合成的关键基因，还可以与其他激素互作参与调控作用。在独脚金内酯生物合成及其调控作用的研究取得了重要突破的基础上，今后着重的研究方向可能是在产量形成机制、形态建成以及激素的调控作用机理等方面的研究。     

前沿

<正>我国在控制水稻分蘖的新激素信号转导研究中取得突破性进展近日,中国农业科学院作物科学研究所万建民教授课题组在控制植物分枝(蘖)的新激素信号转导研究中取得开创性进展,首次在遗传和生化层面证实了D53蛋白作为独脚金内酯信号途     

缺磷调控水稻根毛生长发育的机制

通过水培试验,研究了正常供磷(300μmol·L~(-1))和缺磷(0μmol·L~(-1))处理下水稻根毛生长、根系分泌物中独脚金内酯含量和根系中生长素水平的变化以及施加外源独脚金内酯和生长素及其抑制剂对水稻根毛生长发育的影响。结果表明,与正常供磷处理相比,缺磷胁迫下水稻的根毛和根系分泌物中的独脚金内酯含量显著增加,而根系中的生长素含量则显著降低。在缺磷条件下施加外源独脚金内酯合成抑制剂(Abamine)能够抑制根毛的生长;施加外源生长素(IAA)对根毛的生长发育没有影响;施加Abamine和IAA条件下水稻根毛的生长情况与单独施加Abamine条件下相似,在正常供磷条件下施加外源独脚金内脂(GR24)能够增加根毛数量,施加生长素运输抑制剂NPA根毛数量没有变化,施加GR24和NPA条件下水稻根毛的生长情况与单独施加GR24条件下相似。由此可以推断,缺磷胁迫下独脚金内酯可能作用于生长素的下游来调控水稻根毛的生长。     

独脚金内酯生物学功能研究进展

独脚金内酯(strigolactone, SL)是类胡萝卜素衍生的小信号分子，被鉴定为一种新型植物激素，在调控植物地上和地下部构型及环境适应性的多个方面具有重要作用。SL如何发挥生物学功能以及如何与其它激素发挥协同或拮抗作用是植物领域的重要科学问题。本文就SL的合成、信号转导和在非生物胁迫中的作用进行综述，并进一步对SL与其它植物激素间的交互关系及其机理进行阐述，最后对SL在农业可持续发展中的潜在应用价值和未来可能的研究方向进行总结和展望。     

激素与光信号携手调控植物分枝

正中国农业科学院生物技术研究所与华南农业大学合作,揭示了植物通过耦合光敏色素信号途径与独脚金内酯信号途径协同调控植物分枝的分子机制。该研究首次从蛋白互作层面阐明了调控植物密植栽培条件下分枝发生的分子机制,完善了植物避荫反应的调控机理,可为耐密植作物新品种的培育提供理论指导。该成果在线发表在《自然·通讯》上。     

干旱条件下喷施独脚金内酯对小麦光合特性、抗氧化能力和产量的影响

干旱条件下,在小麦开花初期叶面喷施独脚金内酯类似物(GR24),研究干旱条件下独脚金内酯对小麦叶片光合特性、抗氧化能力和产量的影响,为干旱条件下小麦的生产管理提供理论与技术支撑.结果表明,在干旱条件下,喷施独脚金内酯总体上可提高小麦旗叶的叶绿素含量、净光合速率、胞间CO2浓度、超氧化物歧化酶活性、过氧化氢酶活性、可溶性...     

独脚金内酯对干旱胁迫‘赤霞珠’葡萄幼苗生长的影响

【目的】探索独脚金内酯对干旱环境下‘赤霞珠'幼苗生长的影响。【方法】以酿酒葡萄‘赤霞珠'实生苗为材料,叶面喷施0.2 mg/L独脚金内酯的人工合成类似物GR24,以喷施蒸馏水为对照,3 d后进行自然干旱处理(停止浇水),采用烘干称重法每天检测土壤相对含水量,分别在自然干旱第4 (水分适宜期)、8 (轻度胁迫期)、12(中度胁迫期)和18(重度胁迫期)天采样,研究独脚金内酯处理后干旱胁迫对葡萄幼苗生长、根系、生物量、叶绿素含量和细胞超微结构的影响。【结果】干旱胁迫过程中,与对照相比,独脚金内酯处理组‘赤霞珠'幼苗叶片变黄、萎蔫的程度均有所减轻,幼苗生长状态更好,株高和茎粗升高,地上部和地下部干鲜质量、根冠比均极显著增加;独脚金内酯处理组‘赤霞珠'幼苗根长、根系平均直径、根系表面积和根体积均极显著提高,根尖数和根分枝数增多;独脚金内酯处理组‘赤霞珠'幼苗叶片相对含水量呈降低趋势,但变化曲线较对照平缓,叶片电导率和相对水分亏缺呈上升趋势,但变化过程也较对照组平缓;随干旱胁迫时间的延长,各处理‘赤霞珠'幼苗叶绿素a、叶绿素b及总叶绿素含量均呈降低趋势,但独脚金内酯处理组幼苗叶绿素含量的降幅较对照组小。细胞超微结构观察表明,与对照相比,独脚金内酯处理组‘赤霞珠'幼苗叶肉细胞和根尖细胞结构更完整。【结论】喷施独脚金内酯对干旱胁迫下‘赤霞珠'幼苗的生长发育有促进效应。     

不同激素和环境胁迫调控水稻分蘖的研究进展

分蘖的生长发育除了受自身遗传因素的调控外,还受激素和外界环境非生物因子的调控。为了明确水稻分蘖生长发育的调控机制,综述了生长素、细胞分裂素、独脚金内酯、油菜素内酯、氮素、旱涝、冷热等因素对水稻分蘖的影响,并讨论了目前分蘖研究中存在的问题和展望,以期为分蘖调控机制的研究和分子栽培调控提供理论参考。     

独角金内酯的研究进展综述

由植物根系释放的独角金内酯不仅能诱导根寄生植物种子的萌发,还能促进可与植物共生的真菌的菌丝分枝的生长,以促进共生关系的建立。除了这些在根际周围的作用外,新近研究发现独角金内酯还能作为一种新的植物激素调节植物的分枝和侧芽的生长。独角金内酯在植物寄生、共生以及形态塑造等方面的三重生物学功能表明,其在协调植物地上部分和地下部分的生长过程中起着关键的作用。该文对独角金内酯的生物合成、生物学活性等进行了综述,并分析了应用前景。     

拟南芥独脚金内酯突变体叶绿素荧光特性分析

独脚金内酯是新发现的起源于类胡萝卜素生物合成途径的信号分子,调控着植物生长发育中的各种生理过程。为了解独脚金内酯及其信号途径对植物光合特性的影响,以拟南芥Arabidopsis thaliana独脚金内酯合成突变体max1和信号突变体max2为材料,测定叶片的光合色素质量分数及叶绿素荧光特性。结果发现:max1突变体与max2突变体在光合荧光特性存在明显的差异。max1叶绿素质量分数较野生型并没有显著降低,但叶绿素a/b发生了变化,max1突变体叶绿素初始荧光Fo和Y(NO)显著高于野生型,但F_v/F_m,Y(Ⅱ),qP等荧光参数较野生型并没有显著变化。快速光响应曲线发现max1突变体在强光下的ETR,Y(Ⅱ)和QNP等参数低于野生型。而max2突变体叶片的叶绿素a和叶绿素b质量分数显著低于野生型(P0.05),叶绿素荧光参数F_v/F_m,Y(Ⅱ),qP等光化学参数也显著降低,但Q_(NP),q_N等光保护参数显著升高(P0.05)。这些结果说明独脚金内酯可能参与了调控植物光合对环境的适应,而其信号传导蛋白MAX2则可能对植物光系统的建成具有基础作用。     

甘蔗ScF-box基因cDNA全长克隆和生物信息学分析

【目的】独脚金内酯是近年来发现的一种新型激素,能够有效抑制植物分枝(蘖),在其信号转导途径中MAX2/RMS4/D3基因扮演着十分关键的作用。为了研究该基因在甘蔗分蘖性状表现中的功能作用具有重要意义。【方法】本研究利用RT-PCR和RACE技术克隆出其同源基因(ScF-box)的c DNA全长,并对其序列和编码蛋白开展生物信息学分析。【结果】ScF-box基因的c DNA全长为2642 bp(KR870233),具2103 bp的开放阅读框(ORF,113~2215 bp),编码700个氨基酸;蛋白质分析表明,ScF-box为不稳定的水溶性非分泌蛋白,主要在氨基酸生物合成和中央中介代谢中发挥作用。亚细胞定位于细胞质,存在22个磷酸化位点,4个NES信号和1个NLS信号位点,不存在信号肽,二级结构以α螺旋和无规则卷曲为主,保守结构域和三级结构预测均表明该蛋白存在一个F-box结构,能特异识别与之作用的底物。【结论】推测ScF-box可能作为独脚金内酯调控甘蔗分蘖信号转导途径中一个具有特异性识别功能的组分而起作用。进化树分析表明该蛋白与高粱、玉米等单子叶植物进化关系较近。     

水杨酸受体NPR1负调控枝顶孢霉Acremonium sp. D212与宿主植物共生

[目的]主要探究内生真菌Acremoniumsp.D212(枝顶孢霉D212)与植物激素水杨酸相互作用调控植物发育的机制。[方法]用枝顶孢霉D212与三七共培养后,通过转录组测序及PCR方法,检测基因表达;将枝顶孢霉D212接种水稻培养后,进行免疫反应,观察枝顶孢霉D212在水稻根中的定殖及水稻根系的发育情况;利用免疫组化及细胞学的方法观察生长素输出蛋白的细胞定位。[结果]枝顶孢霉D212与三七共生时,引起了水杨酸途径及病程防御相关基因的大量表达,但没诱导病程防御反应基因表达水平的提高。但是,降低了独脚金内酯中PnDAD2d,PnD14c及PnD27基因的表达。枝顶孢霉D212可以同水稻共生,并可大量定殖于水杨酸受体突变体OsNPR1-RNAi植株中,促进根系的生长。枝顶孢霉D212与水稻OsNPR1-RNAi突变体的共生降低了生长素输出蛋白OsPIN1与OsPIN2在根表皮细胞中的细胞膜定位。[结论]枝顶孢霉D212与宿主植物共生需要水杨酸受体NPR1,并改变生长素的运输而影响根系生长。     

烟草NtD14基因的遗传转化及其功能

D14是独脚金内酯信号传导关键基因。为了研究烟草D14基因(Nt D14)的功能,笔者利用同源克隆的方法克隆Nt D14基因,然后构建p CAMBIA1302-Nt D14植物过表达载体,通过农杆菌介导的叶盘转化法将其转化烟草。结果表明,过表达Nt D14基因烟草的株高低于野生型,叶片变短变小,但叶片长宽比无显著差异,转化株分枝数减少。ELISA分析发现,所有过表达Nt D14转基因株系生长素含量低于野生型,说明Nt D14基因转化烟草株高和叶片变小可能与生长素含量减低有关。此外,转基因株系的丙二醛(MDA)含量和过氧化氢酶(CAT)活性均显著高于野生型。转基因株系的过氧化物酶(POD)活性显著低于野生型,CAT和POD的含量成反比,但超氧化物歧化酶(SOD)的含量无显著性差异,说明过表达Nt D14基因影响烟草体内的氧化还原反应。     

EGCG抗癌分子相关机理研究进展

表没食子儿茶素表没食子酸酯(EGCG)具有很好的抗癌活性,但其抗癌的分子机理较复杂,可通过多条途径抑制癌细胞生长或诱导癌细胞凋亡,其中较为关键的分子机理与EGCG的抗血管形成、阻滞癌细胞生长周期、抑制部分转录因子的表达以及调节细胞相关信号转导机制等有着密切的联系。综述了近年来国内外EDCG抗癌的分子机制研究进展。     

豆科植物根瘤茵结瘤因子的感知与信号转导

结瘤因子(脂壳寡糖,lipo-chito-oligosaccharides,LCOs)是根瘤菌在宿主植物根系分泌的类黄酮的作用下,合成并分泌的一类多糖信号分子,在根瘤菌与植物的共生结瘤过程中起重要作用。结瘤因子通过一定的机制感知,与某种特定受体(结瘤因子结合蛋白)结合,通过结瘤因子激活的信号转导途径如Ca2 介导的信号转导途径或磷酸类脂信号转导途径,诱导宿主植物的一系列反应,如根毛质膜去极化、皮层细胞分裂和结瘤素基因表达等。同时,结瘤因子的感知与信号转导也受一定基因和反馈机制调控。就豆科植物根瘤菌结瘤因子感知机制、信号转导途径及反馈调控等方面的研究进展进行了全面阐述。