基于细胞自噬的靶向降解技术及在植物研究中的应用前景

靶向降解技术是一类利用真核细胞内天然存在的降解机制对胞内有害物质进行特异降解、以维持和改善细胞稳态的重要技术。该技术主要通过泛素?蛋白酶体系统 (Ubiquitin-proteasome system,UPS) 和自噬?溶酶体途径 (Autophagy-lysosome pathway),特异性清除细胞内错误折叠或聚集的蛋白质、大分子复合物、受损或老化的细胞器及一些非蛋白类物质。其中基于细胞自噬的靶向降解技术具有专一性强、底物种类广泛等诸多特征,使其成为一备受期待的技术,有望应用于神经退行性疾病、代谢性疾病等多种疾病的治疗。目前这一技术的应用潜能还远未被完全开发,特别是在植物研究领域。本综述首先详细介绍了各类基于自噬?溶酶体途径的靶向降解技术的作用机制、特点以及优势;并且结合华南农业大学李发强教授课题组的研究工作,着重介绍了设计和改造植物选择性自噬衔接蛋白方面的研究和设想,以期达到将对植物生长发育不利的因子经由细胞自噬转运并区室化隔离于液泡的目的,进而开发能够抵御病毒侵染或抵抗有害物质的农作物新品种;最后展望了靶向自噬的降解技术在植物科学研究和农业生产中的潜在应用前景和所面临的挑战。     

线粒体自噬在植物中的研究进展

线粒体自噬广泛存在于动物、植物以及酵母中,对于维持细胞中线粒体的平衡有重要作用.与酵母和哺乳动物线粒体自噬的研究进展相比,植物线粒体自噬的研究尚处于早期,对于植物线粒体自噬的机制和自噬过程中参与的蛋白还不清楚.对线粒体自噬在植物中的研究进展进行了综述,回顾了植物中的线粒体自噬调控机制以及相关的受体、蛋白酶和生物学功能,...     

细胞自噬在冠状病毒感染中作用机制的研究进展

细胞自噬在病毒感染和致病过程中具有重要作用。针对目前冠状病毒在全世界传播尤其是严重急性呼吸综合征冠状病毒2(severe acute respiratory syndrome coronavirus 2,SARS-CoV-2)引发的新型冠状病毒肺炎(coronavirus disease 2019,COVID-19)危害人类健康的现状,综述了冠状病毒和细胞自噬的研究进展,分析了细胞自噬与病毒感染之间的关系,包括细胞自噬抑制及促进病毒感染的作用,重点探讨了冠状病毒诱导细胞发生自噬、细胞自噬影响冠状病毒的复制以及冠状病毒调控细胞自噬的分子作用机制3个方面,最后对靶向细胞自噬防控冠状病毒的感染与传播进行了展望,不仅有助于了解冠状病毒的致病机制,而且为抗病毒药物和疫苗的研发提供理论基础,从而为冠状病毒的防控提供新思路。     

自噬在脊髓细胞中的作用与机制研究进展

脊髓损伤(spinal cord injury,SCI)是脊柱外科常见的复杂神经系统疾病,尽管不同脊髓损伤存在病理生理差异,但在许多方面损伤机制相似。损伤引起的一系列生化变化为继发性损伤,存在自噬迹象,但自噬的机制仍不清楚。综述了脊髓损伤后自噬在不同类型细胞中作用机制的研究进展及自噬对受损组织的影响。     

烟草农艺性状、经济性状及化学性状对不同营养调控措施的响应

对不同肥力基质下烟草云烟87分别进行不同的营养调控,调查分析烟草农艺性状、经济性状以及化学性状.结果表明:(1)高肥力土壤、高量有机肥能够略微延长烟草的营养生长期并推迟烟叶的成熟时间;(2)同等肥力下高量有机肥能够促进烟草的生长发育,显著提升烟草农艺性状,等量有机肥条件下土壤肥力越高烟草农艺性状表现越好;(3)中等及低等土壤肥力下,烟草经济性状随着有机肥用量的升高而显著升高;(4)中等及低等肥力下,多施有机肥有助于提升烟叶化学成分的协调性,而高肥力下,有机肥施用过多则对烟叶化学成分协调性不利.     

小鼠STEAP4对HepG2细胞自噬的调控机制

为研究机体内稳态调节机制,经筛选高脂小鼠转录组数据得到特异上调的Steap4基因,对其进行不同物种间基因多态性比较,并在HepG2细胞中异源超表达该基因24 h后检测自噬相关基因在转录和翻译水平的变化。结果显示,STEAP4基因在不同物种间较保守,其基因多态性主要在翻译水平产生变化,小鼠Steap4基因与人源STEAP4基因相似性最高。荧光定量PCR的结果表明mSTEAP4对HepG2自噬关键基因无显著性影响,但Western blot结果显示mSTEAP4能够下调自噬相关蛋白的表达量,即mSTEAP4从蛋白水平抑制HepG2细胞自噬水平。STEAP4在细胞处于内稳态时会抑制自噬,降低细胞中的物质能量代谢,使细胞处于静息状态。     

细胞自噬机制与植物天然性免疫研究进展

介绍了植物中的细胞自噬系统,并对细胞自噬在植物天然性免疫反应中的作用进行阐述,它通过降解死亡信号分子对病原体诱导的过敏性细胞程序性死亡(HR-PCD)进行负调控,将HR-PCD限制在感染部位。同时阐述了自噬与HR-PCD效应的关系,以及叶绿体自噬对植物免疫作用的最新进展。     

化学调控剂对玉米农艺性状及产量的影响

以浚单0898为试验材料,研究化控剂玉黄金对玉米主要农艺性状及产量的影响。结果表明,化控剂可以显著降低玉米的株高、穗位高以及增加茎粗、气生根,而玉米的穗长、穗粗、穗粒数、千粒质量等穗部性状均比对照有所减少,产量亦有所降低。     

密度与化学调控对嫩单22农艺性状及茎秆性状的影响

为构建适宜的玉米群体结构,实现玉米高产抗逆栽培,以嫩单22为试验材料,设置4个种植密度水平,分别为6.00×10⁴株·hm^-2(M1)、6.75×10⁴株·hm^-2(M2)、7.50×10⁴株·hm^-2(M3)、8.25×10⁴株·hm^-2(M4),在8叶展叶期喷施化学调控剂玉多十(HK)和清水对照(CK)2个处理。结果表明,随种植密度的增大,株高、穗位高显著增高,茎秆节间长变长,茎粗变小,扁率增大,茎秆强度变弱。HK处理较CK,株高、穗位高显著降低,4～5节位节间长大幅度减少,茎粗增加,扁率降低,茎秆强度增强。化学调控处理后,茎秆的压折强度与穿刺强度增强,其中,茎秆4～5节位提升幅度最大。倒伏率随种植密度的升高呈上升趋势,化学调控处理可显著降低倒伏率,4个种植密度下倒伏率分别比对照降低了34.62%、43.81%、37.26%和30.82%。     

作物农艺性状整齐度的研究进展

研究农作物农艺性状整齐度指标的方法主要有变异系数法、变异系数的倒数法和整齐度系数法三大类。农艺性状整齐度样本容量的一般要求是大田作物10以上,水果60以上：农艺性状整齐度的变化规律及其与其它性状及产量的关系,因作物不同、品种不同、栽培条件不同而存在差异。在已有的研究报道中,杂交稻、玉米、移栽油菜等作物的株高整齐度与产量有极显著的正相关关系。在综述整齐度研究进展的基础上,提出整齐度指标的标准方法、整齐度分级的级别标准、整齐度排位的主要性状和整齐度样本的适宜容量等是今后整齐度研究的方向。     

甘蔗家系农艺性状遗传力分析

[目的]了解甘蔗亲本农艺性状的遗传特点,为甘蔗亲本选择和杂交组合配制提供参考和指导.[方法]对2008~2014年17组甘蔗家系试验的参试亲本及组合主要农艺性状进行调查,并采用3种不同方差分解方法对其农艺性状的遗传方差比率和遗传力进行分析.[结果]甘蔗不同农艺性状的遗传方差比率、加性遗传方差比率和遗传力在不同试验间表现不同.茎径和锤度是遗传方差比率、加性遗传方差比率和遗传力较高的性状;蔗茎产量和蔗糖产量是遗传方差比率、加性遗传方差比率和遗传力较低的性状;有效茎数的遗传方差比率、加性遗传方差比率和遗传力属中等;株高是遗传力中等、加性遗传方差比率最低的性状.对于不同分析方法,在分别计算时采用固定模型计算的参数值最高,随机模型最低,随机+家系比随机模型略高;在联合计算时,采用随机+家系计算的参数值最高,固定模型最低,而随机模型的参数值高于固定模型.[结论]数据进行联合分析时宜选用随机+家系分析方法,通过增加家系信息,可明显提高分析精度;甘蔗主要农艺性状遗传方差比率、加性遗传方差比率和遗传力均受性状及试验的影响;在亲本及后代按不同原则和标准对蔗茎产量和蔗糖产量、茎径和锤度、株高、有效茎数等性状进行选择,可提高选择效率.     

QTL consistency for agronomic traits across three generations and potential applications in popcorn

Favorable agronomic traits are important to improve productivity of popcorn. In this study, a recombinant inbred line(RIL) population consisting of 258 lines was evaluated to identify quantitative trait loci(QTLs) for nine agronomic traits(plant height, ear height, top height(plant height subtracted ear height), top height/plant height, number of leaves above the top ear, leaf area, stalk diameter, number of tassel branches and the length of tassel) under three environments. Meta-analysis was conducted then to integrate QTLs identified across three generations(RIL, F2:3 and BC2F2) developed from the same crosses. In total, 179 QTLs and 36 meta-QTLs(m QTL) were identified. The percentage of phenotypic variation(R2) explained by any single QTL varied from 3.86 to 28.4%, and 24 QTLs with contributions over 15%. Nine common QTLs located in the same or similar chromosome regions were detected across three generations. Five meta-QTLs were identified including QTLs in three independent studies. Seven important m QTLs were composed of 11–26 QTLs for 4–7 traits, respectively. Only 11 m QTLs were commonly identified in the same or similar chromosome regions across agronomic traits, popping characteristics(popping fold, popping volume and popping rate) and grain yield components(ear weight per plant, grain weight per plant, 100-grain weight, ear length, kernel number per row, ear diameter, row number per ear and kernel ratio) by meta-QTL analysis. In conclusion, we identified a list of QTLs, some of which with much higher contributions to agronomic traits should be valuable for further study in improving both popping characteristics and grain yield components in popcorn.     

不同菠萝品种的农艺性状和品质的比较分析

对江门地区不同菠萝品种花前阶段的新抽生叶片、茎粗、株高的月生长量进行了比较分析,同时对其中3个菠萝品种的果实品质进行了测定。结果表明：4个品种表现出较为一致的生长规律,在该阶段的新抽生叶片、茎粗和株高的月变化量分别约为1.5个、0.15cm和0.5cm;‘黄金菠萝’’的可溶性糖含量最高,‘金菠萝’次之,‘巴厘’最低。3个品种的有机酸含量含量相近,‘金菠萝’的Vc含量明显高于‘黄金菠萝’和‘’巴厘’’。     

水稻重要农艺性状的QTL定位

以东农422与东农427构建的F2 3群体为试材,通过构建其分子标记遗传连锁图,全基因组定位与水稻农艺性状相关的数量性状位点。结果表明,在水稻的12个连锁群上共检测到28个QTLs,在1、4、5、6、7、8、10、11和12号染色体上都有分布,其中主要集中在第6、7号染色体上。共检测到5个控制水稻株高的QTLs,2个控制有效穗数的QTLs,4个控制千粒重的QTLs,6个控制穗长的QTLs,2个控制一次枝梗数的QTLs,9个影响水稻抽穗期的QTLs。由此可知,第6与第7条染色体是控制水稻重要农艺性状的QTLs的分布密集区。     

大麦主要农艺和品质性状的相关性及灰色关联度分析

采用灰色关联分析法和相关分析法对8个大麦品种的8个主要农艺性状和6个主要品质性状进行了分析。结果表明,与大麦产量关联度最大的为千粒重,其次为成穗率和结实率,千粒重与产量之间呈显著正相关;生育期与大麦产量的关联度和相关性最小;与麦芽品质关联度最大的为α\|氨基氮,呈极显著正相关;与麦芽品质关联度最小的为浸出率。     

玉米杂交种苏玉16农艺性状的QTL分析

采用强优势玉米杂交种苏玉16(JB×Y53)的两个亲本自交系,配置F2和相应F2∶3作图群体。利用154个SSR标记构建了分子标记连锁图谱,覆盖全基因组1 735.0 cM,标记间平均图距为11.3 cM。同时考察F2和F2∶3群体的株高、穗位高、抽穗期和散粉期等共10个重要农艺性状,采用联合F2和F2∶3群体的作图方法定位有关QTL。此外,采用QTL Cartographer V2.5软件分别对F2和F2∶3群体进行了有关QTL的重演性验证。结果表明,采用联合作图方法在调查的10个性状上共定位到93个QTL,采用QTL Cartographer V2.5软件共定位到96个QTL,其中56个能用两种方法重演验证。     

施用蚯蚓粪对铜陵白姜农艺性状影响的研究

本实验在大田中分区设计施用两种有机肥（蚯蚓粪和鸡粪）,考察其对铜陵白姜生长发育性状和产量以及姜瘟病的影响。结果表明,与传统鸡粪相比,施用蚯蚓粪可以增加铜陵白姜植株苗期的株高,叶片长和叶片宽;提高成株期白姜的姜分支数、姜芽数和单株产量;减缓姜瘟病发病时间和发病率。对比传统鸡粪,施用蚯蚓粪显著提升了铜陵白姜的农艺性状,缓解了姜瘟病的危害,是一种高效的生态有机肥。     

转PinⅡ基因抗虫水稻后代的农艺性状研究

对转PinII基因抗虫水稻T0、T1、T2代群体的株高、穗长、穗总粒、结实率、千粒重以及田间虫害发生率进行了研究,从中选出有利用价值的广谱抗虫性增强的材料20份,同时获得了一些矮化和分蘖能力增强的材料,这些工作对水稻抗虫新品种选育以及水稻基因功能分析和基因分离克隆具有重要意义。     

磷钾肥对稻草覆盖免耕秋马铃薯产量及主要农艺性状的影响

为了明确在四川盆地生态条件下,不同钾肥和磷肥施用量及品种对稻田覆盖秋马铃薯产量及主要农艺性状的影响,采用混合型正交表(L84×24)进行了正交试验,供试材料为米拉和川芋5号。结果表明:不同钾肥和磷肥水平间,均对块茎产量有显著差异,达0.01显著水平,对地上部干物重、株高、茎粗及根系干物重均无显著差异;不同品种间,对块茎产量无显著差异,但对地上部干物重、株高、茎粗及根系干物重有显著差异,达0.01显著水平;试验表明,在四川盆地生态条件下,稻田覆盖秋马铃薯栽培技术中,施钾肥315kg/hm2,磷肥270kg/hm2,米拉品种产量可达24015kg/hm2。     

稻田除草剂残留对后茬作物烟草农艺性状和生理代谢的影响

[目的]从鱼藤属Derris植物的内生真菌中筛选代谢物具有杀虫活性的内生真菌,并验证其代谢产物的杀蚜活性.[方法]以毛鱼藤D.elliptica、白花鱼藤D.alborubra、蜜花鱼藤D.thyrisiflora和肇庆鱼藤D.hacei等鱼藤属植物的内生真菌为研究对象,采用经典形态学方法鉴定所分离内生真菌,对其代谢产物进行高效液相色谱(HPLC)检测,筛选出目的菌株.利用不同提取方法和提取溶剂优化目的菌株代谢产物的提取,采用浸虫法研究其代谢产物的杀蚜活性.[结果]从毛鱼藤根部筛选到1株代谢产物具有杀虫活性的内生青霉菌,其菌丝体的提取试验和发酵液的萃取试验表明,三氯甲烷是最好的提取溶剂和萃取溶剂,超声波法能够有效提取内生青霉菌丝体中的杀虫活性物质,提取率达4.156％.三氯甲烷提物对萝卜蚜成蚜活性最高,24和48 h的LC50分别为1.570和0.953mg· mL-1.[结论]确定了鱼藤属植物内生真菌代谢产物的提取方法,并证实了代谢产物具有类似鱼藤酮的杀虫活性,其具体化学结构仍待进一步确证.