小麦响应逆境胁迫的蛋白质组学研究进展

小麦生长发育过程中会受到多种逆境胁迫的影响,在胁迫条件下,小麦可通过改变自身的蛋白质表达水平对各种胁迫作出响应。蛋白质组学研究能够全面揭示小麦响应胁迫时其细胞内蛋白质的动态变化规律,鉴定差异表达的蛋白质,并发现胁迫响应相关的标志物,是小麦抗逆生物学研究的重要组成部分。本文简要综述了蛋白质组学技术在小麦响应非生物(低温、高温、干旱、盐碱)和生物(病原菌)胁迫上的最新进展,并对其应用前景进行了展望,以期为深入研究小麦响应逆境胁迫的分子机制提供参考信息。     

硅调控植物耐盐碱机制研究进展

盐碱胁迫会抑制植物的光合作用和正常生长发育,而硅对盐碱胁迫下植物的生长有重要调节作用。国内外研究结果表明,添加外源硅能有效促进盐碱胁迫下植物的光合作用,减少水分散失并促进有机渗透调节物质的合成,还能抑制植物体内积累过多的Na~+,使K~+/Na~+维持在平衡水平,从而缓解渗透胁迫;同时能提高植物体内相关抗氧化酶的活性,促进抗氧化物质合成,抵御氧化胁迫,达到提高植物耐盐性的目的。本文对这些研究结果进行了综述,并建议将现代遗传学、分子生物学、基因组学、蛋白质组学、代谢组学和传统生理生化手段结合起来,从更深层次揭示硅调控植物耐盐碱性的机理。     

植物响应干旱胁迫的分子机制

干旱是影响农业生产最严重的自然灾害。干旱胁迫下,植物的蛋白激酶(如MAPK)介导的信号途径活化,引起相应的干旱胁迫信号转导,并最终诱导响应干旱基因的表达,使植物产生抗旱性。植物体内响应干旱的基因主要编码早期表达为转录因子和受转录因子调控的抗旱功能蛋白。     

植物内生菌对大豆促生长和抗胁迫作用的研究进展

植物内生菌是指在其生活史或一段生活史在植物体内并对植物无明显病害的一类微生物。内生菌不仅具有自身特有的生存机制,而且对植物的生长发育具有重要作用。随着分子生物学技术的不断进步,人们将分离的植物内生菌转染于大豆植株,通过对大豆在遭受生物和非生物胁迫下叶片光合参数、酶活性、相关基因表达水平及生物量的测定,来分析植物内生菌对大豆生长的影响。本研究综述了植物内生菌的多样性以及近年来植物内生菌在非生物胁迫下如干旱、盐胁迫、重金属等和生物胁迫下如病虫害对大豆生长发育影响的研究进展,并对内生菌应用的前景进行了展望。     

镉诱导麦类作物氧化胁迫及其缓解途径

镉 (Cadmium ,Cd)对植物引起的氧化胁迫是Cd毒害的重要原因之一。综述了Cd诱导麦类作物氧化胁迫效应以及麦类作物对Cd氧化胁迫的相应防御反应 ,如抗氧化酶活性及抗氧化物含量的变化等 ,并介绍了缓解Cd诱导的氧化胁迫的机理和途径。     

大豆叶片蛋白响应干旱胁迫的双向电泳分析

大豆是我国重要的农作物之一,蛋白质组学技术是解析植物响应逆境胁迫的重要工具之一。为进一步推进对响应干旱胁迫的大豆叶片蛋白的鉴定工作,以大豆幼苗的叶片为研究对象,用甘露醇溶液模拟干旱胁迫,处理24 h后提取叶片蛋白粉进行双向电泳分离和图谱差异分析。结果表明:采取三氯醋酸(TCA)-丙酮沉淀法提取的叶片蛋白进行双向电泳分离能够得到稳定清晰的双向电泳蛋白图谱。采取PD-Quest软件对干旱胁迫下的大豆叶片蛋白表达图谱进行差异分析,共检测和匹配425个大豆叶片蛋白点,其中差异表达的蛋白点有101个,60个表达量上调,41个表达量下调。本研究结果表明有一部分大豆叶片蛋白响应了干旱胁迫。     

大豆应答逆境胁迫的蛋白质组学研究进展

文章对近年来国内外科研人员应用蛋白质组学技术研究大豆应答逆境胁迫的相关成果进行总结归纳,综述了大豆抗逆蛋白质组学研究的最新进展,并对大豆抗逆蛋白质组学研究今后的发展方向进行了展望,以期为进一步开展大豆抗逆蛋白质组学研究提供参考与借鉴。     

干旱胁迫对4种棕榈植物幼苗光合特性及抗氧化酶活性的影响

以4种棕榈植物幼苗为试材,通过盆栽控水试验,研究了干旱胁迫对其光合特性和抗氧化酶活性的影响。结果表明,随着干旱程度加剧,4种棕榈植物的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(E)均呈逐渐下降趋势,但下降幅度在不同种及不同胁迫处理之间存在差异。在轻度干旱胁迫下,气孔限制是皇后葵和砂糖椰子Pn下降的主要原因,而东澳棕和圆叶蒲葵Pn下降的主要原因是非气孔限制因素;在中度和重度干旱胁迫下,4种棕榈植物Pn下降的主要原因均为非气孔限制因素。4种棕榈植物的平均水分利用效率(WUE)依次为皇后葵东澳棕砂磄椰子圆叶蒲葵。轻度干旱胁迫下4种植物的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性均高于对照,中度和重度胁迫下均低于对照。复水后各处理均可恢复达对照水平。4种棕榈植物以皇后葵抗干旱能力最好,其次为东澳棕和砂糖椰子,圆叶蒲葵最差,对干旱环境最为敏感。     

生物与非生物逆境胁迫下植物脂质调控机制及其研究进展

病虫害等生物逆境胁迫与温度、水分等非生物胁迫是影响植物生长发育与产量的关键因素。脂质参与到植物响应胁迫的各通路中，形成一套独特的反馈应答机制，如不饱和脂肪酸对生物胁迫中的抗病虫功能等。另外，非生物胁迫中脂肪酸衍生物还能够增加细胞内渗透调节，减少膜脂过氧化程度，提高植物的抗逆性。因此，脂质的含量与植物生长发育过程中的生物胁迫与非生物胁迫有密切联系。本文综合了国内外生物与非生物胁迫下植物脂质的调控机制及其研究进展，简要介绍了胁迫类型，重点总结了植物在各胁迫下脂质的变化及调控作用，意在加深对逆境下植物生理活动的了解，为进一步研究植物抗逆过程中脂质的调控提供参考。     

基于iTRAQ技术的干旱胁迫下玉米苗期蛋白质组学研究

采用同位素标记相对定量(iTRAQ)技术,对干旱胁迫条件下苗期玉米的蛋白质组学变化进行分析。结果表明,共检测到玉米幼苗中的207个蛋白在干旱胁迫后发生了显著的丰度变化。根据蛋白注释情况可将这些蛋白归入信号传导、渗透调节、蛋白合成与折叠、ROS清除、膜运输、转录相关、细胞结构与细胞周期、脂肪酸代谢、碳水化合物与能量代谢、光合作用与光呼吸等代谢途径。干旱胁迫后,涉及光反应和呼气作用的差异蛋白多表现为丰度上升;涉及碳水化合物及蛋白质合成差异蛋白多表现为丰度下降;与渗透调节相关的脱水蛋白、脯氨酸代谢和渗透胁迫相关的蛋白酶则显示为丰度上升。干旱胁迫还能导致植物体内活性氧大量产生,活性氧清除相关的酶类也会发生明显的丰度上升。根据研究结果推测,玉米苗期主要通过降低植株生长速率、减少水分散失、清除自由基等多种方式维持其在干旱胁迫条件下的生长发育过程。     

小麦SPL家族基因在非生物胁迫下的表达分析

SQUAMOSA promoter binding protein like(SPL)是一类在植物中广泛存在的转录因子家族,在调控植物生长发育、响应逆境胁迫等方面发挥着重要作用。为解析小麦中SPL家族基因响应非生物胁迫的机理,本研究采用生物信息学的方法在全基因组范围内对小麦SPL基因家族成员进行鉴定,并对鉴定到的SPL基因进行表达模式分析。结果表明,在全基因组范围内共鉴定到56个小麦SPL基因,其中27个是miR156的靶基因;系统进化分析发现,56个小麦SPL基因聚类为7个亚家族。基于转录组数据对表达模式进行分析,发现36个小麦SPL基因与非生物胁迫响应相关,响应缺氮、缺磷、高盐、低温、干旱、高温胁迫以及热旱共胁迫的基因分别有12、16、22、6、13、14和21个,其中TraesCS3D02G425800同时响应7种非生物胁迫。qRT PCR验证结果与转录组数据基本一致。     

花生非生物胁迫响应转录因子研究进展

花生生育期易遭受干旱、低温、高盐等非生物胁迫,影响其出苗、开花、营养物质积累等过程,从而造成花生产量和品质的下降。在作物遭受非生物胁迫时,通过转录因子调控下游功能基因的表达,是植物应对胁迫的一 种重要调控模式。本文对非生物胁迫相关的转录因子NAC、AP2/ERF、bZIP、MYB等基因家族的结构、功能及相关基因在花生抗逆反应中的研究进展进行了综述,为花生抗逆分子育种提供参考。     

薏苡bZIP基因家族全基因组鉴定与非生物胁迫表达分析

薏苡是传统药食兼用经济作物,具有极高的营养价值和重要的药用价值,越来越受人们重视。转录因子是一类能够与调控基因的顺式作用元件或者功能基因特异性结合的重要调控蛋白质分子,在植物的许多生物学活动过程中起着重要的调控作用。碱性亮氨酸拉链（bZIP）转录因子家族在调控植物的生长发育及响应生物与非生物胁迫中起着重要作用。本研究利用北京薏苡（2n=20）基因组信息鉴定出83个bZIP基因家族成员,命名为ClbZIP1～ClbZIP83,2个bZIP基因（Cl042706和Cl042496）不能最终定位到任何连锁群。通过生物信息学方法,分析了基因结构、理化性质、染色体分布,研究了其与其他物种的系统进化关系,并利用转录组技术研究了家族成员在栽培种兴仁小白壳苗期响应非生物胁迫的基因表达规律。结果表明：薏苡全基因组中bZIP成员分别编码氨基酸97～1008个,最小的是ClbZIP5(97个氨基酸),而最大的是ClbZIP28(1008个氨基酸);蛋白质分子量在11.33～110.03 kDa之间,pI在4.15(ClbZIP44)到12.33(ClbZIP50)之间;将其划分为A～I、K、S等11个亚组,...     

Research on the Rice Proteome: The Contribution of Proteomics Technology in the Creation of Abiotic Stress-Tolerant Plants

Proteomics techniques have identified a vast number of proteins that participate in the growth of plants or their adaptation to environmental stresses. Functional analysis of those proteins will contribute to the development of high-yielding crops through artificial manipulation of the basic life phenomena of plants or through the assessment of their stress tolerance. The conditions in almost all farmlands are suboptimal for plant growth, resulting in a calculation that causes the loss to three quarters of the potential yield of crops. Breeding of stress-tolerant cultivars has been hampered by the paucity of information on molecular events underlying stress tolerance. A comparative analysis of the response of plants to stress at the protein level, together with physiological measurements, will assist in identifying the genes and pathways that are crucial for stress tolerance. This review examines analyses of the rice proteome under abiotic stress and the potential contribution of proteomics technology in the creation of abiotic stress-tolerant plants.     

小麦苗期对非生物胁迫的响应及叶绿体果糖 1,6 二磷酸醛缩酶基因的表达分析

叶绿体果糖-1,6-二磷酸醛缩酶(Chloroplast Fructose-1,6-bisphosphate aldolase,CpFBA)参与叶绿体(质体)的碳、氮代谢,在光合作用中具有重要功能,并能对植物的非生物胁迫产生积极响应.为了深入研究小麦CpFBA的生物学功能和对外界逆境的响应模式,以矮变1号、返白系、中国春、西农928、西农2000和晋麦47等六个不同生理特性的小麦品种(系)为材料,分析其在低温、NaCl、PEG模拟干旱和ABA处理下最大叶长和主根根长受到的影响,并采用半定量RT-PCR的方法研究小麦幼苗中CpFBA基因表达模式的变化.结果表明,各种外界非生物胁迫均不同程度的抑制了小麦幼苗叶片和根的生长,其中低温和ABA处理的抑制最为显著.在各种处理条件下,小麦幼苗CpFBA均有明显的上调表达,但不同品种间存在差异,表达模式的改变与品种的生理特性之间表现出一定的相关性.     

OsBTF3过量表达和RNAi转基因水稻抗盐和抗低温胁迫鉴定

 为评估水稻OsBTF3基因在水稻对非生物逆境胁迫应答中的功能,利用RT Q PCR技术,对经高盐(200 mmol/L NaCl溶液)和低温(4℃)胁迫处理后水稻的OsBTF3基因表达动态进行了测定,并对前期获得的OsBTF3过量表达和RNAi转基因水稻株系进行了抗高盐和抗低温胁迫的鉴定。结果表明,高盐胁迫处理显著抑制了OsBTF3基因的表达,低温胁迫对其表达影响有一定的变化;转基因T2代过量表达株系对高盐和低温胁迫抗性显著增强,而RNAi转基因株系抗性减弱,说明OsBTF3可能在水稻对高盐和低温胁迫反应中起着重要的调控作用。     

茶树CsCML16基因的克隆及其低温胁迫下的表达分析

类钙调蛋白CMLs(CaM-like proteins)是植物体内一类重要的钙信号转导蛋白,在抗非生物胁迫中发挥重要作用.以龙井43、福鼎大白茶和黄金芽的一年生茶树扦插苗为材料,通过低温处理(10℃和4℃)分析茶树在低温胁迫下的生理变化;通过克隆茶树类钙调蛋白CsCML16,分析其在低温胁迫下不同抗寒性茶树品种中的表达...     

辣椒几丁质酶类基因家族的全基因组鉴定和表达特征分析

几丁质酶（chitinase, EC 3.2.1.14）是一种降解几丁质的糖苷酶,在植物应对非生物和生物胁迫中起重要作用。本研究对辣椒几丁质酶类（Capsicum annuum chitinase-like, CaCTL）基因家族成员进行了全基因组注释、进化分析和基因表达模式分析。从最新的辣椒基因组数据库中鉴定出31个CaCTL成员。根据系统发育进化树将这些成员分为GH18和GH19亚家族,并进一步分为5个亚类（Ⅰ~Ⅴ类）。保守基序分析结果表明,每个亚类中的成员存在功能相关性。对辣椒、矮牵牛以及番茄的CTL基因家族成员同源性分析表明,在矮牵牛和番茄中分别有7个和11个辣椒CaCTL的同源基因。通过qRT-PCR分析发现,在正常环境生长的辣椒植株中,64.2%的GH18亚家族的CaCTL成员表达水平很低,有64.7%的GH19亚家族成员在不同组织中存在差异表达。顺式作用元件分析表明,CaCTL成员启动子区域存在许多激素反应以及生物和非生物应激相关元件。当植物遭受不同的非生物胁迫时,qRT-PCR结果显示,多数CaCTL成员表达上调。当植物遭受高温干旱条件时,多个CaCTL成员的表达上调明显。上述结果丰富了CTL基因家族进化的研究,为探索CaCTL成员的功能提供了数据基础。     

芒果MiNAC1基因的功能研究

NAC转录因子在植物非生物逆境胁迫应答中发挥重要作用,研究芒果MiNAC1基因的功能为芒果的抗逆性育种提供基因资源。干旱、盐和低温等非生物胁迫严重影响芒果的生长发育。前期研究中,课题组从芒果逆境胁迫转录组中获得了一个MiNAC1基因,表达模式分析发现其与芒果的逆境胁迫应答有关。本研究对芒果MiNAC1基因的功能进行了验证。将芒果MiNAC1基因构建到pBI121-MiNAC1超量表达载体中,并利用农杆菌介导的花序浸染法转化野生型拟南芥,对获得的T3代纯合株系进行表型观察分析和逆境胁迫处理。结果显示,转芒果MiNAC1基因与野生型拟南芥的表型类似,转基因不影响拟南芥的莲座叶数量、抽薹时间、开花时间以及开花时的植株高度。逆境胁迫处理：分别用0、200、300、400 mmol/L甘露醇进行干旱胁迫;用0、100、150、200 mmol/L NaCl进行盐胁迫;4℃低温胁迫处理转基因与对照拟南芥植株。结果显示：随着甘露醇处理浓度的增加,转基因株系与对照组拟南芥的根系生长发育均受到抑制,但转基因株系受到抑制的影响显著小于对照组拟南芥,比如在300 mmol/L甘露醇处理时,转基因株系的根长显著增长,OE9的根长是WT的1.51倍,侧根数量显著增加,OE7的侧根数是WT的5倍,另外根冠比分析显示,转基因植株的根冠比显著高于对照植株,OE2的根冠比是WT的1.53倍。盐胁迫和低温胁迫也取得了类似的结果。以上结果表明转芒果MiNAC1基因可以通过增加转基因植株的根长和侧根数量提高其对干旱胁迫、盐胁迫和低温胁迫的抗性。本研究初步揭示了MiNAC1基因的功能,为深入研究MiNAC1基因参与调控芒果逆境胁迫调控网络奠定基础。