石榴CBF基因家族的鉴定及响应冷胁迫的表达模式

冷胁迫是限制石榴生产的主要非生物胁迫之一。C-repeat binding factors (CBFs)是一种可被快速诱导的关键信号基因,在植物的低温应答中起着至关重要的作用。然而,CBF家族在石榴中尚未阐明,该家族在低温诱导条件下的表达模式尚不清楚。本研究在石榴基因组中鉴定了7个Pg CBF家族基因,并分析了它们的蛋白保守结构域、蛋白理化性质、基因结构、系统进化、启动子顺式作用元件以及低温诱导条件下的表达模式。结果表明,7个Pg CBF蛋白均具有AP2/ERF结构域;7个PgCBF基因分布在1号(5个)和4号(2个)染色体;系统进化分析发现,7个Pg CBF蛋白分为3个亚类;启动子顺式作用元件分析发现,石榴CBF可能参与激素响应、非生物胁迫响应过程。冷胁迫处理下,除PgCBF4外,其余6个PgCBF基因均被显著诱导,表明PgCBF基因参与响应冷胁迫生物学过程,本研究为后续深入开展石榴抗性分子设计育种研究提供一定理论基础。     

烟草乙烯反应突变体的抗冷性及机理分析

为了深入研究乙烯在植物抵抗逆境胁迫中的作用,以烟草为模式植物,利用幼苗对外源乙烯的"三重反应",筛选得到了40多个乙烯不敏感突变体,其中多数突变体具有较强的抗冷性;从中选取4个突变体株系,对它们耐受低温胁迫的生理基础和作用机理进行了分析。结果表明,低温(0℃)胁迫下,烟草乙烯不敏感突变体的电解质渗透率显著低于野生型,而抗氧化酶活性(POD、SOD)以及过氧化氢酶(CAT)活性都高于野生型,说明突变体具有抵抗低温胁迫的优势生理基础。进一步研究发现,低温(0℃)胁迫下,烟草突变体中冷诱导基因Nt CBFs和Nt COR47呈现高水平表达,乙烯信号传导途径中下游基因ERFs的表达也发生显著变化。这些研究为烟草乙烯不敏感突变体株系具有较强的抗冷性提供了直接的分子证据。     

薛红卫研究组发现水稻LC3调控生长素信号和叶倾角

<正>2018年11月29日,PLo S Genetics在线发表了中国科学院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所薛红卫研究组发表研究论文。该研究发现水稻中的一个含有SPOC结构域的蛋白Leaf inclination3 (LC3)通过结合转录因子LIP1共同调控生长素信号,从而调控水稻叶倾角。水稻是重要的单子叶模式植物,也是我国乃至世界上最主要的粮食作物     

研究发现植物细胞核和质体基因差异表达触发植物免疫反应新机制

<正>近日,国际学术期刊《The Plant Cell》在线发表了中国科学院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所上海植物逆境生物学研究中心Chanhong Kim研究组题为"Uncoupled Expression of Nuclear and Plastid Photosynthesis-associated Genes Contributes to Cell Death in a Lesion Mimic Mutant"的研究论文。该研究首次报道了细胞核/叶绿体双定位蛋白     

中科院发现真菌利用小RNA抑制蚊虫免疫反应新机制

<正>近日,中国科学院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所王四宝研究组在国际学术期刊《自然-通讯》(Nature Communications)上在线发表了研究论文。该研究揭示了杀虫真菌以s RNA作为效应因子实施跨界抑制昆虫免疫反应并促进感染的新机制。蚊子是疟疾、登革热、寨卡、脑炎等多种疾病的传播媒介。人类与疟疾的斗     

中科院揭示植物拮抗水杨酸驱动的应激反应的新组分

正近日,《The Plant Cell》在线发表了中国科学院分子植物科学卓越创新中心上海植物逆境生物学研究中心Chanhong Kim研究组研究论文,该论文报道了一种与脊椎动物心脏利钠肽(ANPs)功能相似的植物肽类激素PLANT NATRIURETIC PEPTIDE A(PNP-A),可以作为水杨酸信号的新型拮抗剂。植物激素水杨酸(salicylic acid,SA)参与植物局部和系统获得性抗性(SAR),使植物整体产生对病菌的抗     

草本拟南芥和木本毛果杨在冷胁迫下的研究进展

低温是影响植物生长发育和限制植物地理分布的重要逆境胁迫因子之一。在冷胁迫下,植物会产生一系列相应的生理生化及分子反应。本研究首先综述了冷胁迫对植物的危害、植物的生理生化反应机制;其次,分别讨论了以拟南芥为代表的草本植物和毛果杨为代表的木本植物,在冷胁迫下的基因表达调控分子机制等相关研究进展;最后,基于转录组分析了冷胁迫下同源基因差异表达方向、ICE1-CBFs分子调控通路在拟南芥和毛果杨中的响应;结果表明,两物种间既存在保守性,又存在多样性。本论文拓展了人们对草本和林木在冷胁迫下的分子进化机理的认识,同时对当前主要采取的以拟南芥基因为参考研究的其他物种同源基因的功能提出了新见解。     

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。     

刘宏涛研究组揭示蓝光信号与油菜素甾醇信号协同调控植物开花的新机制

<正>4月23日,《New Phytologist》杂志在线发表了中国科学院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所刘宏涛研究组题为"BES1 regulated BEE1 controls photoperiodic flowering downstream of blue light signaling pathway in Arabidopsis"的研究论文,论文揭示了CRY2介导的蓝光信号和内源油菜素甾醇(BRs)信号途径和协同调控植物开花时间的机制。     

油柰PsWRKY22基因启动子的克隆与功能鉴定

WRKY蛋白是植物中最大的转录因子家族之一,其家族成员广泛参与植物生长发育,特别在应答环境逆境胁迫中起重要的调节作用。开展WRKY家族成员在应答各种逆境胁迫中的作用及其机制研究,有利于阐明植物应答逆境胁迫的分子机制。本研究采用染色体步移技术,分离获得PsWRKY22的启动子,通过启动子5'端缺失体构建、拟南芥遗传转化和GUS酶活测定等方法研究pPsWRKY22及其缺失体在不同胁迫下(干旱,低温和高盐)以及外源激素(ABA, MeJA, SA和ETH)处理下的表达情况。研究结果表明,PsWRKY22启动子及其缺失片段在多种胁迫处理下都不同程度地抑制下游GUS蛋白的表达,尤其在外源SA胁迫处理下两者被抑制的效果最为明显,另外在低温和外源ABA处理下,pPsWRKY22及其缺失体的GUS酶活差异极其显著。本研究结果为进一步探究WRKY转录因子在非生物胁迫和外源激素作用下诱导油柰抗逆性基因表达的分子机制提供理论依据。     

我国科学家完成糜子全基因组精细图谱

<正>近日,《自然-通讯》(Nature Communications)杂志在线发表了中国科学院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所上海植物逆境生物学研究中心张蘅研究组和朱健康研究组题为"The genome of broomcorn millet"的研究论文。该研究完成了糜子基因组精细图谱,为未来该作物的分子育种和功能基因组学研究奠定了基础;该研究还通过比较基因组和转录组分     

CBF1转录因子基因的克隆及两种启动子调控下的植物表达载体的构建

CBF1转录激活因子能调控一组抗干旱、抗低温基因的表达,更有效地提高植物抗干旱、抗低温的能力。现在国内外许多研究机构已经利用导入该转录因子来提高植物的抗寒性、抗旱性,并且获得一定的成功,但在园林植物上的应用还有待探讨。因此,本研究以拟南芥叶片为材料,通过PCR方法对其基因组DNA扩增,成功地克隆了逆境诱导型启动子和CBF1转录因子并分别构建了花椰菜花叶病毒CaMV35s启动子和rd29a启动子调控下的CBF1融合基因表达载体,为下一步转化园林植物,利用CBF1基因综合改良园林植物抗逆性及进一步探讨CBF1基因的抗逆分子机理奠定了物质基础。     

马铃薯StSnRK2.4基因的序列分析及其在非生物胁迫下的表达分析

SnRK2是植物特有的一种丝氨酸/苏氨酸类蛋白激酶,在ABA信号转导和植物抵御逆境中起着重要作用.为探究马铃薯SnRK2在非生物胁迫下的调控作用,本研究以'青薯9号'为试验材料,克隆得到一个SnRK2家族基因StSnRK2.4,利用PlantCARE、ExPASy、 Cell-PLoc 2.0等软件对其进行序列分析,并通过RT-qPCR技术分析该基因在低温胁迫(4℃)、干旱胁迫(10％ PEG-8000)以及NaC1胁迫(NaC1浓度为300 mmol/L)下的表达模式.结果 表明:StSnRK2.4基因的开放阅读框(ORF)为1083 bp,编码360个氨基酸.StSnRK2.4蛋白的相对分子质量为41.49103 kD,理论等电点(pI)为5.52,脂肪系数为80.69,为不稳定亲水蛋白;亚细胞主要定位于细胞核;与AMP活化蛋白激酶-γ调节亚基、非特异性蛋白-BZIP转录因子、蛋白酪氨酸及PP2C ABI2同源物等互作,可能参与植物MAPK信号通路和植物激素信号转导;与野生番茄、番茄亲缘关系最近.RT-qPCR分析表明,StSnRK2.4基因的相对表达量在低温胁迫(4℃)、干旱胁迫(10％ PEG-8000)以及NaC1胁迫(NaC1浓度为300 mmol/L)下均极显著上调,说明该基因受低温、干旱和盐胁迫诱导.StSnRK2.4基因的相对表达量在低温胁迫、干旱胁迫和NaCl胁迫0、3、6h以及在干旱胁迫和NaC1胁迫0、1、2d均呈上调-下调模式;StSnRK2.4基因的相对表达量在低温胁迫0、1、2d呈上调-上调模式,研究认为StSnRK2.4基因可能参与非生物胁迫及相关信号分子应答.     

植物分子农业研究中的问题与策略

植物分子农业是一个新兴的产业,人们对此很是关注。目前,植物分子农业的发展仍然有许多的限制因素。如蛋白产量低、下游加工困难、蛋白产品的异质性等等。研究人员正致力于对这些问题的研究,提出了许多技术方案。这些问题的解决,将使植物分子农业的发展进入一个新阶段。     

冷驯化影响越冬作物光合特性和株型特征的生理基础与分子机制的研究进展

植物在冷驯化过程中,以CBFs(C-repeat binding factor)为调控核心,通过调节冷相关基因的表达而提高抗冷能力。植物应答低温的部分基因还受到光的调节,同时冬性作物与春性作物不同,冬性作物在冷驯化提高抗冷性的同时光合作用、株型等发生协同变化,体现了植物冷驯化机制的复杂性。本文主要综述冬春性作物冷驯化中光合作用和株型表现的研究进展,总结温度和光复杂信号的感知与转导途径,为植物冷驯化机理研究及作物耐冷育种提供参考。     

清华大学刘玉乐研究组揭示了一个植物病原蛋白激活植物细胞自噬的分子机制

正近日,清华大学生命科学学院刘玉乐研究组在The Plant Cell在线发表研究论文,报道了木尔坦棉花曲叶病毒卫星(CLCu Mu B)βC1蛋白激活自噬的分子机制。植物细胞自噬在抗病毒防御中发挥重要的作用,植物-病毒相互作用过程中,病毒会调控(激活/抑制)细胞自噬。至今,那些病毒因子激活自噬     

上海生科院在作物免疫和抗病性研究中取得进展

正2016年12月15日,国际学术期刊Cell HostMicrobe发表了中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所何祖华研究组题为An E3Ubiquitin ligase-BAG Protein Module Controls Plant Innate Immunity and Broad-Spectrum Disease Resistance(《一个E3连接酶-BAG蛋白分子模块调控植物免疫和广谱抗病性》)的研究论文。该研究成功克隆了广谱抗病调控基因EBR1(Enhanced Blight and     

郭房庆研究组揭示决定水稻穗发育细胞命运的SPL6-IRE1调控机制

正近日,国际学术期刊《自然-植物》(Nature Plants)在线发表了中国科学院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所郭房庆研究组的最新研究论文,题为SPL6 represses signaling outputs of ER stress in control of panicle cell death in rice。研究结果揭示水稻SBP-box家族转录因子SPL6抑制细胞内质网胁迫感应因子(ER-stress sensor)IRE1的转录,控     

研究揭示OsmiR396调控水稻对褐飞虱的抗性机制

<正>近日,Plant Biotechnology Journal在线发表了中国科学院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所昆虫发育与进化生物学重点实验室研究员苗雪霞和时振英为通讯作者的研究论文,论文题为"The OsmiR396-OsGRF8-OsF3H-flavonoid pathway mediates resistance to the brown planthopper in rice(Oryzasativa)"。越来越多的研究发现microRNA(miRNA)参与植物和病原体的互作。在植物与昆虫的互作中,miRNA的作用     

五种茄科植物COLD1基因生物信息学分析

G蛋白作为植物中重要的信号传导因子,在对抗非生物胁迫方面具有重要作用。其相关蛋白COLD1能够调控植物耐寒性,在一些禾本科和十字花科抵御低温冷害过程中发挥了积极作用。本研究以加工番茄(Lycopersicon esculentum Mill.)为材料,利用PCR克隆出COLD1基因,通过BLAST序列比对获得了其他四种茄科植物中的同源基因。对其基因编码的蛋白质进行生物信息学分析发现,五种COLD1编码的蛋白质序列中亮氨酸含量最高,并预测这些蛋白均含有信号肽序列,具九次跨膜结构域,属于疏水蛋白,这些相同点意味着不同植物耐寒机理类似;但在氨基酸序列、理化性质和磷酸化位点等方面存在一定差异,差异性表明不同植物耐寒性不同。本研究为提高作物的耐寒性或培育耐寒性的作物提供一定的参考。