高度特异性小麦ATG8抗体的研制及其在细胞自噬检测中的应用

细胞自噬是一种进化上高度保守的溶酶体/液泡降解途径,对机体适应各种生物或非生物胁迫,以及维持自身正常生长发育具有重要的意义。自噬相关蛋白8 (autophagy-related protein 8, ATG8)是检测自噬的金标准。目前由于缺乏特异性好的小麦ATG8抗体,导致小麦细胞自噬研究进展缓慢。本研究通过人工合成小麦ATG8蛋白序列上的一段18个氨基酸的多肽作为抗原去免疫兔子,成功获得了高度特异性的小麦ATG8多克隆抗体。该抗体不仅能够识别小麦根、叶及种子中的ATG8蛋白条带,而且可以在根、叶中检测到细胞自噬结构,并首次在小麦籽粒中实现了细胞自噬结构的检测。本研究研制的小麦ATG8抗体,除了能够检测到小麦中常见的ATG8a-h等8种典型类型外,还能检测到一种非典型的新的ATG8蛋白,为深入开展植物细胞自噬调控机制研究以及优异新基因挖掘提供了最佳方法学基础。     

过表达细胞自噬基因ATG8f对植物响应镉胁迫的影响

自噬是广泛存在于真核细胞中对损伤的细胞器和长寿命蛋白进行降解的一条途径。随着近几年工业发展的快速兴起,重金属引发的环境污染和生物健康问题引起了人们的关注。细胞自噬响应逆境胁迫,但是过表达自噬基因对耐受重金属胁迫的影响及作用机理还不清楚。本实验用不同浓度的镉处理野生型Col和ATG8f过表达拟南芥,分析其根长及叶绿素含量差异,从而了解细胞自噬和重金属镉胁迫之间的关系。结果表明:过表达ATG8f基因增加了植物对镉胁迫的敏感性。     

非生物胁迫下黄瓜(Cucumis sativus)四个自噬基因的表达及生物信息学分析

自噬是一种存在于真核生物中进化保守的分解代谢过程,在植物处于逆境胁迫以及生长发育受阻时起到至关重要的作用。通过水杨酸诱导,从黄瓜中分离出四个自噬基因:ATG8C1、ATG8C2、ATG8F、ATG8C,为揭示这些自噬基因在非生物胁迫下的作用,本研究选取黄瓜幼苗为试材,分别进行以下激素和胁迫处理,并用qRT-PCR检测基因的表达:(1)用10 mmol/L SA和0.2%MeJA滴加叶片进行激素诱导处理,于0 h、6 h、9 h和24 h在滴加的位置取材;(2)用200 mmol/L NaCl进行盐胁迫处理,用20%PEG6000进行干旱胁迫处理,于0 h、6 h和24 h取黄瓜幼苗的根、茎和叶;(3)用黑暗进行碳饥饿处理,于0 h、6 h和24 h取黄瓜幼苗的根、茎和叶。结果表明,在SA和Me JA处理下,黄瓜四个自噬基因都呈现上调表达;在盐和干旱处理下,四个自噬基因的表达有所不同,在黄瓜根和叶中基本呈现上调表达,在茎中多数呈现下调表达。在碳饥饿处理下,四个自噬基因呈现大幅度上调表达。该结果说明在不同的胁迫下,自噬的发生途径有所不同。本研究还利用ExPasy在线工具ProParam和ProtScale分析了四个自噬蛋白的氨基酸、理论分子量和等电点等理化参数,利用MEGA5软件建立了系统进化树,对四个自噬基因进行了初步的生物信息学分析。通过以上试验可以为进一步研究黄瓜自噬基因参与植物抗逆胁迫提供分子生物学的理论基础。     

中国农科院植保所揭示细胞核自噬介导的病毒蛋白降解机制

<正>近日,中国农业科学院植物保护研究所作物有害生物功能基因组研究创新团队在《New Phytologist》在线发表研究论文,该论文发现了植物中的一种新型细胞核自噬能够降解病毒蛋白进而抑制病毒的复制和侵染的机制。细胞自噬是细胞质中进化保守的降解途径,已成为对抗入侵病原物的重     

草地贪夜蛾Sf9细胞对饥饿诱导自噬的响应

为研究草地贪夜蛾对饥饿诱导自噬的响应。从草地贪夜蛾EST数据库中筛选到一段核苷酸序列,设计特异性引物,RT-PCR技术从草地贪夜蛾Sf9细胞中扩增该核苷酸序列,经过生物信息学分析该序列与昆虫自噬相关基因ATG8同源性最高,命名为SfATG8基因,并构建了pIEX-4-mCherry-EGFP-SfATG8载体转染Sf9细胞。Sf9细胞经饥饿(PBS)诱导4 h后,Lyso-Tracker染色、Western Blotting、共聚焦显微镜检测细胞对自噬的响应程度。结果表明,经饥饿(PBS)诱导4 h的Sf9细胞中出现Sf Atg8-PE的表达,共聚焦显微镜检测到Sf9细胞膜上的自噬小体。以上证据证实饥饿(PBS)能诱导Sf9细胞发生自噬,为深入研究Sf9细胞对自噬的响应奠定了基础。     

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     

小麦自噬相关基因ATG10的克隆及白粉菌侵染诱导的ATG10的表达

细胞自噬是一种保守的真核生物细胞内物质分解和循环利用机制, 在植物生长、发育和逆境响应等过程中均扮演了重要角色。自噬相关蛋白ATG10是参与自噬小体形成的关键因子之一。利用同源克隆方法, 从经白粉病菌诱导48 h的小麦材料92R137/扬麦158⁷中克隆了ATG10基因家族3个成员(TaATG10a、TaATG10b和TaATG10c)。序列特征分析、物种间的比较和进化分析, 以及酵母功能互补实验结果证实, 这3个基因均为酵母ATG10的功能性同源基因。TaATG10a和TaATG10b的基因组序列具有相似的6外显子-5内含子基因结构。RT-PCR分析还发现这2个基因都具有2种可变剪接产物。TaATG10a和TaATG10b的GFP融合蛋白被定位于洋葱表皮细胞的细胞质中。白粉菌侵染能够诱导TaATG10a和TaATG10b表达, 因此推测, 小麦针对白粉菌侵染的免疫反应涉及对TaATG10及其参与的自噬过程的调控, 其调控模式因小麦抗、感白粉病反应、不同类型抗病基因介导的免疫反应和不同遗传背景下的感病反应而差异明显, 说明TaATG10及其参与的自噬过程与小麦-白粉菌互作反应关系的复杂性。从外源激素处理诱导的表达情况还发现, 抗、感白粉病的表型差异可能涉及抗、感材料TaATG10基因对同种激素(SA、乙烯或ABA)信号的不同响应模式。     

科技与产品

正南京农大与加农业与农业食品部合作在植物细胞自噬研究取得新进展细胞自噬(autophagy)一词来自希腊单词auto-,意思是"自己的",以及phagein,意思是"吃"。所以,细胞自噬的意思就是"吃掉自己"。细胞自噬是真核生物中进化保守的对细胞内物质进行周转的重要过程,该过程中一些损坏     

梭梭幼苗在高温胁迫适应性建立过程中的细胞死亡特征分析

为分析梭梭幼苗在高温胁迫中的细胞死亡特征,探究高温胁迫梭梭幼苗产生的"胁迫记忆"对二次高温胁迫的适应性作用。本研究以高温胁迫记忆处理过程中的梭梭幼苗同化枝为研究对象,通过吉姆萨染色、Hoechst33342和碘化丙碇(PI)双染法分析死亡细胞的形态,用荧光定量PCR分析相关基因表达模式,用比色法测定脯氨酸含量。结果显示,经过高温胁迫锻炼的同化枝在二次高温胁迫下细胞死亡率降低;BI-1基因表达仅受高温胁迫诱导,ATG12、ATG18D、PP2C、P5CS2、JMJ22基因在常温复原或二次高温胁迫下高表达,且脯氨酸含量提升。这些结果表明,梭梭幼苗受高温胁迫锻炼后,自噬、脯氨酸合成、ABA信号转导、组蛋白去甲基化等途径基因的增强表达,脯氨酸的积累可能有助于抑制二次高温胁迫下的细胞死亡。本研究结果为进一步分析梭梭幼苗的高温胁迫记忆对细胞死亡的抑制作用提供参考,对梭梭及其他荒漠植物高温胁迫适应性机制的研究具有一定的参考价值。     

中国农科院揭示植物RNA病毒利用UPR-细胞自噬促进病毒侵染的新机制

正近日,中国农业科学院植物保护研究所作物有害生物功能基因组研究创新团队通过研究发现芜菁花叶病毒(TuMV)能够激活非折叠蛋白响应途径(UPR)介导的细胞自噬,并招募UPR-细胞自噬-液泡膜相关因子促进病毒的复制和侵染,相关研究成果发表在《新植物学家(New Phytologist)》上。马铃薯Y病毒科病毒是世界种类最多、危害最为严重的植物RNA病毒     

小麦ATG8的原核表达及其抗血清制备

提取小麦品种L10的总RNA,进行反转录,其产物用于探究自噬基因ATG8的生物学功能.用PCR方法克隆ATG8,将克隆的ATG8亚克隆至表达载体PMD19-T,酶切后切胶回收,然后把产物测序鉴定,转化宿主菌E.coli Rosetta-gami B(DE3),构建原核表达系统,将融合蛋白纯化后制备其兔抗血清,然后利用Western Blotting技术对兔抗血清进行检测,鉴定了该抗血清的结合特异性.ATG8抗体的成功制备,为小麦中ATG8基因和自噬功能的研究奠定了基础.     

植物病原体中自噬作用的研究进展

自噬是真核生物细胞中大分子物质降解过程。研究表明自噬在病原体侵染中起重要作用,自噬缺失导致病原体形态异常,包括分生孢子形成和发育,有性繁殖及附孢形成和膨压产生等,同时侵染力降低,且不同病原体自噬类型不同。本研究归纳了自噬在稻瘟病菌、炭疽病菌、禾谷镰孢菌等植物病原体中的作用,分析了自噬缺失与侵染缺陷之间的关系,推测自噬的缺失导致了营养循环失衡,影响病菌的生理,进而导致侵染异常。今后的研究可侧重于病原体自噬的分子机制、线粒体自噬以及自噬在病原体与宿主互作中的作用。     

中国农业科学院植保所揭示稻瘟病菌致病新机制

<正>蛋白精氨酸甲基转移酶调节包括细胞自噬在内的多种生物学过程。然而,PRMTs在细胞自噬形成过程中具体分子机制目前尚不清楚。近日,中国农业科学院植保所作物有害生物功能基因组研究创新团队在国际著名学术期刊《New Phytologist》上在线发表研究论文,报道了蛋白精氨酸甲基转移酶Mo HMT1在稻瘟病菌中调节细胞自噬的分子机制。     

类猪圆环病毒 P1诱导 PK15细胞自噬的研究

旨在探讨类猪圆环病毒P1感染对PK15细胞自噬的影响。将同一批PK15细胞分成对照组和感染组，感染组在类猪圆环病毒P1感染PK15细胞后14，24，48 h分别收集细胞，对照组也在同样时间收获，用透射电镜观察自噬现象的发生。结果表明，与对照组相比，感染组PK15细胞内出现典型自噬形态学变化。揭示类猪圆环病毒P1能诱导PK15细胞发生自噬，但细胞发生自噬的相关信号传导通路还有待进一步研究。     

植物CBL-CIPK信号通路响应非生物胁迫作用机制的研究进展

环境胁迫是阻止植物生长和发育的关键性因素。类钙调磷酸酶B亚基蛋白CBLs与其互作蛋白激酶CIPKs组成的CBL-CIPK信号系统是一种基本的钙感受器,在感知不利的环境条件时起到重要的作用。近几年,CBL-CIPK复合体的研究主要集中于逆境条件下其如何调控下游靶点,例如:离子通道和转运蛋白。文章主要对CBL和CIPK家族的结构特征、CBL-CIPK复合体抵御环境胁迫和植物激素应答的研究进展进行了综述,并对未来CBL-CIPK信号系统研究的重要方向做出了展望。     

植物SnRK2基因家族研究进展

蔗糖非依赖1蛋白激酶2(SnRK2)激酶家族,是众多应答渗透压胁迫的蛋白激酶家族之一。本综述主要介绍了SnRK2蛋白激酶家族的研究进展,包括分子结构、活性调控、下游的靶标基因及其生理学功能等。总结了近年来Sn RK在联系植物中特有的代谢和胁迫应答、调控ABA和SOS信号转导途径及ABA依赖的植物生长等方面研究所取得的进展,试图为深入开展植物环境胁迫机制研究提供参考。     

徐通达课题组发现调控植物生长的“秘密通道”

<正>近日,福建农林大学海峡联合研究院园艺中心教授徐通达(原中国科学院分子植物卓越创新中心/上海植物逆境生物学研究中心研究员)课题组在模式植物拟南芥中,发现了受体蛋白激酶(TMK1)介导的生长素信号途径调控植物差异性生长的分子机制,有望调控植物的农艺性状。该研究近日在线发表于《自然》杂志。此项发现起始于一次意外的实验现象。在一次实验中,徐通达的学生用     

植物先天免疫研究取得新进展

<正>植物免疫受体FLS2能够感受植物病原菌鞭毛蛋白N端的22氨基酸(flg22)并迅速激活植物的免疫反应。BIK1作为一种细胞质类受体激酶(RLCK)和FLS2形成免疫受体复合体共同调控着植物免疫受体的激活。植物NADPH氧化酶RbohD对植物受到flg22诱导之后产生ROS和气孔关闭是必须的。但是有关RbohD的调节机制并不清楚。中国科学院遗传与发育生物学研究所科研人员近期通过生化和生理学实验揭示,BIK1正调控flg22诱导的钙离子细胞内流,RbohD与免疫受体形成复合体参与免疫反应的调节,BIK1和RbohD直接相互作用并且flg22可以诱导RbohD发生磷酸化并且从免疫受体复合体上解离,进一步研     

SnRK蛋白激酶家族及其成员SnRK2的功能

蔗糖非酵解型蛋白激酶(sucrose non-fermenting1-related protein kinase,SnRK)是广泛存在于植物中的一类Ser/Thr类蛋白激酶,参与植物体内多种信号途径的转导,在植物的抗逆境生理过程中扮演了重要角色。本文介绍了植物SnRK家族,重点阐述了SnRK2的结构、相互作用蛋白及该激酶活性的调节。SnRK2可以被NaCl及ABA等渗透胁迫激活,调节一系列相关基因的表达,从而提高植物对逆境的抵抗能力。     

植物FtsZ基因家族生物信息学分析

FtsZ (Filamentous temperature-sensitive protein Z)蛋白是一种高度保守的细菌和真核生物微管蛋白的同系物,在许多植物和藻类物种中存在,是质体分裂复合体的基本组成部分,在植物生长发育中发挥重要作用。本研究在一种藻类植物(红藻)、一种苔藓植物(小立碗藓)、两种单子叶植物(水稻和高粱)、四种双子叶植物(木薯,拟南芥,蓖麻和毛果杨)中共鉴定出21个Fts Zs成员,分析了其蛋白理化性质、二级结构、三级结构,预测了保守碱基、FtsZs成员的亚细胞定位、蛋白磷酸化位点并且构建了系统发育进化树。结果显示,FtsZs的脂肪系数、不稳定系数和总平均亲水性等理化性质存在很大的差异。FtsZ蛋白家族均不具跨膜结构域,也不含有信号肽;蛋白的二级结构主要是无规则卷曲和延伸链;保守基序分析发现,植物FtsZ家族基因在进化上是相对保守的;FtsZs成员的亚细胞定位分析发现,Fts Zs分布在叶绿体和细胞质中。本研究可为FtsZ基因家族成员的生物学功能研究提供理论基础。