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。     

细胞自噬对植物程序性死亡的控制综述

就细胞自噬对植物程序性死亡的控制作用,可能的调节机制,以及连接自噬和程序性死亡信号通路之间交互对话可能的介质等进行了综合阐述。     

植物细胞程序性死亡研究进展

细胞程序性死亡（programmed cell death，PCD）是植物正常生长发育所必须的。植物PCD可分为两类：一类是依赖于Caspases的PCD，另一类是不依赖于Caspases的PCD。研究表明，线粒体、溶酶体、内质网和液泡等细胞器对植物PCD发生有重要作用。鉴于PCD在植物生长和分化过程中的重要功能，深入研究植物细胞程序性死亡对新不育系的创建、花卉品种改良、抗病抗盐育种有重要意义。     

与植物超敏反应(HR)相关的细胞编程性死亡

在植物抗病的超敏反应(hypersensitive response,HR)中发生的细胞死亡被证明为一种细胞编程性死亡(programmed cell death,PCD),与HR相关的PCD发生一般由R基因／avr基因的不相容互作引起。离子流(Ca^2 )、活性氧(ROS)、水杨酸(SA)、茉莉酸(JA)等均是PCD发生过程中的重要信号分子;类半胱氮酸蛋白水解酶(caspases-like proteases,CLPs)、线粒体参与PCD过程;液泡在植物PCD中占重要的地位。     

植物细胞程序性死亡研究进展

本文概述了植物细胞程序性死亡(programmed cell death,PCD)的主要检测方法,并就PCD在植物发育和逆境响应中的作用以及PCD调控等方面的研究进展进行了综述.     

植物细胞程序性死亡的研究进展

细胞程序性死亡(PCD)是植物正常发育中必不可少的一部分,目前已成为植物细胞生物学研究的一个热点.对植物PCD的一般特征、植物营养和生殖生长中的PCD以及植物-病原物互作中的PCD进行了综合评述,并对植物PCD研究的现实意义进行了探讨.     

逆境条件下的植物细胞程序性死亡

细胞程序性死亡(PCD)普遍存在于植物体发育过程中,是发生在特定阶段的自然的细胞死亡过程。在逆境胁迫因子如病原体、昆虫、低氧、低温、热激、金属离子等作用下,植物为了抵御不良环境的侵害,以C a2 、活性氧、NO等为信号因子,诱导植物体的特定部位发生PCD,形成细胞主动性死亡,从而避免逆境对其他组织进一步伤害,并使植物获得对不良环境的适应性。本文通过对植物PCD的一般特征、环境胁迫因子及诱导PCD信号传递途径、生物学意义和存在问题等进行了综述,为在逆境条件下深入研究植物细胞程序性死亡提供参考。     

植物的超敏性细胞死亡研究初探

超敏反应(HR)是植物抗性反应激活所表现出的最为常见的特征。植物的超敏性细胞死亡在生物化学和形态学上有许多特征与动物的细胞凋亡相似,并且受寄主植物的 R基因和病原菌的avr 基因产物相互作用所控制,R基因产物与参与动物细胞凋亡的CED-4和APAF-1 蛋白有相似之处,因此,超敏性细胞死亡明显是细胞程序化死亡(PCD)的一种形式。HR中有多种信号分子的参与,活性氧是诱导 HR的一个重要因子,并且活性氧的产生与水杨酸(SA)有着直接的关系。HR很可能是作为一个信号系统而不是直接作为植物的一种防御机制。     

活性氧在环境胁迫诱导的植物细胞程序性死亡中的作用

细胞程序性死亡（PCD）发生在许多植物生长发育过程中和非生物的逆境条件下,是由细胞自身基因编码的、主动的、有序的细胞死亡形式。活性氧（ROS）在植物的生长、发育和对外界生物和非生物环境刺激的反应及细胞程序性死亡等调控过程中是一个重要的信号分子。本文综述了ROS的产生、对植物在环境胁迫下防御反应的作用以及与其他一些信号分子在植物PCD中的相互作用。     

植物细胞程序性死亡研究进展

细胞程序性死亡(PCD)是植物体一定发育阶段普遍存在的一种现象,它受特定的基因调控,是主动的细胞死亡过程。介绍了PCD的概念、一般特征、机理、与植物衰老的差别以及检测技术等方面的研究进展。对植物PCD研究中有待进一步解决的问题和实际意义进行了展望。     

细胞自噬在作物农艺性状形成中的调控机制及应用前景

细胞自噬是真核生物在进化过程中高度保守的重要降解途径，通过将受损的蛋白或细胞器包裹到双层膜结构的自噬小泡后，进而转运至溶酶体(动物)或液泡(酵母和植物)中进行降解，最终完成细胞内容物的循环利用。随着自噬在动物和酵母中研究的不断深入，人们也越来越多地关注植物自噬，且相关研究正在从模式植物逐渐扩展到作物。为更好地了解自噬在作物产量、品质和抗逆性等方面的作用，本文综述了近年来作物自噬的研究进展，并对自噬在重要农艺性状形成过程中的调控机制进行了深入探讨，以期为进一步改良作物的农艺性状和提高农业生产效率等提供参考。     

Autophagic fungal cell death is necessary for infection by the rice blast fungus

Rice blast is caused by the fungus Magnaporthe grisea, which elaborates specialized infection cells called appressoria to penetrate the tough outer cuticle of the rice plant Oryza sativa. We found that the formation of an appressorium required, sequentially, the completion of mitosis, nuclear migration, and death of the conidium (fungal spore) from which the infection originated. Genetic intervention during mitosis prevented both appressorium development and conidium death. Impairment of autophagy, by the targeted mutation of the MgATG8 gene, arrested conidial cell death but rendered the fungus nonpathogenic. Thus, the initiation of rice blast requires autophagic cell death of the conidium.     

Transcriptional regulation of secondary metabolism and autophagy genes in response to DNA replication stress in Setosphaeriaturcica

The fungal pathogen Setosphaeria turcica causes northern corn leaf blight(NCLB), which leads to considerable crop losses. Setosphaeria turcica elaborates a specialized infection structures called appressorium for maize infection.Previously, we demonstrated that the S. turcica triggers an S-phase checkpoint and ATR(Ataxia Telangiectasia and Rad3 related)-dependent self-protective response to DNA genotoxic insults during maize infection. However, how the regulatory mechanism works was still largel...     

黄曲霉毒素B1诱导MEK/ERK/ROS介导的巨噬细胞自噬反应

为研究黄曲霉毒素B1(AFB1)能否诱导细胞自噬,并初步探讨其可能的作用机制。利用免疫荧光、酶标仪检测、免疫印迹等技术检测经AFB1处理过的细胞的自噬水平、相关蛋白的表达量以及活性氧(Reactive oxygen species,ROS)的产生情况。结果表明:AFB1能够引起RAW264.7细胞和Hela细胞的自噬反应,并且该自噬为完全自噬。AFB1诱导的小鼠单核巨噬细胞RAW264.7自噬是依赖细胞外信号调节激酶(Extracellular signal-regulated kinase,ERK)途径发生的,并受ROS的调节。此外,发现AFB1诱导ROS产生呈浓度依赖性,而ROS抑制剂同时抑制了ROS和自噬发生,但自噬抑制剂并没有有效地抑制ROS的产生,表明ROS处于AFB1诱导自噬的上游,对自噬起到调节作用。这表明AFB1诱导的自噬现象在细胞中普遍存在,而自噬作为机体的免疫机制,在抵抗AFB1毒力侵染的过程中发挥重要作用。     

Melanin,DNA replication,and autophagy affect appressorium development in Setosphaeria turcica by regulating glycerol accumulation and metabolism

Setosphaeria turcica (syn. Exserohilum turcicum) is the pathogenic fungus of maize (Zea mays) that causes northern leaf blight, which is a major maize disease worldwide. Melanized appressoria are highly specialized infection structures formed by germinated conidia of S. turcica that infect maize leaves. The appressorium penetrates the plant cuticle by generating turgor, and glycerol is known to be the main source of the turgor. Here, the infection position penetrated by the appressorium on maize leaves was investigated, most of the germinated conidia entered the leaf interior by directly penetrating the epidermal cells, and the appressorium structure was necessary for the infection, whether it occurred through epidermal cells or stomata. Then, to investigate the effects of key factors in the development of the appressorium, we studied the effects of three inhibitors, including a melanin inhibitor (tricyclazole, TCZ), a DNA replication inhibitor (hydroxyurea, HU), and an autophagy inhibitor (3-methyladenine, 3-MA), on appressorium turgor and glycerol content. As results, appressorium turgor pressure and glycerol concentration in the appressorium reached their highest levels at the mature stage of the appressorium under the control and inhibitor treatments. The three inhibitors had the greatest effects on appressorium turgor pressure at this stage. Glycogen and liposomes are the main substances producing glycerol. It was also found inhibitors affected the distribution of glycogen and liposomes, which were detected in the conidia, the germ tube, and the appressorium during appressorium development. This study provides profound insight into the relationship between appressorium turgor pressure and glycerol content, which was affected by the synthesis of melanin, DNA replication, and autophagy in the developing appressorium during a S. turcica infection.     

Autophagy-dependent viral recognition by plasmacytoid dendritic cells

Plasmacytoid dendritic cells (pDCs) detect viruses in the acidified endosomes by means of Toll-like receptors (TLRs). Yet, pDC responses to certain single-stranded RNA (ssRNA) viruses occur only after live viral infection. We present evidence here that the recognition of such viruses by TLR7 requires transport of cytosolic viral replication intermediates into the lysosome by the process of autophagy. In addition, autophagy was found to be required for the production of interferon-alpha by pDCs. These results support a key role for autophagy in mediating ssRNA virus detection and interferon-alpha secretion by pDCs and suggest that cytosolic replication intermediates of viruses serve as pathogen signatures recognized by TLR7.     

Endogenous MHC class II processing of a viral nuclear antigen after autophagy

CD4+ T cells classically recognize antigens that are endocytosed and processed in lysosomes for presentation on major histocompatibility complex (MHC) class II molecules. Here, endogenous Epstein-Barr virus nuclear antigen 1 (EBNA1) was found to gain access to this pathway by autophagy. On inhibition of lysosomal acidification, EBNA1, the dominant CD4+ T cell antigen of latent Epstein-Barr virus infection, slowly accumulated in cytosolic autophagosomes. In addition, inhibition of autophagy decreased recognition by EBNA1-specific CD4+ T cell clones. Thus, lysosomal processing after autophagy may contribute to MHC class II-restricted surveillance of long-lived endogenous antigens including nuclear proteins relevant to disease.     

选择性自噬的研究进展

自噬是真核细胞中高度保守的一种亚细胞降解途径。该途径中,一些损坏、标记的大分子物质(如蛋白质等)或细胞器被自噬体包裹后送入溶酶体(动物)或液泡(酵母和植物)中降解并重新利用。长期以来,人们认为自噬在降解大量的细胞质成分时是一种非选择性的过程。然而,最近几年的研究结果表明,无论是酵母还是高等的真核生物细胞中均存在许多类型的选择性自噬。该研究主要综述了近几年选择性自噬过程与分子机制的研究进展。     

凡纳滨对虾ATG6基因克隆及其在WSSV感染中的表达

[目的]克隆获得凡纳滨对虾自噬相关基因Lv ATG6 cDNA全长,揭示其组织表达特征及其在白斑综合症病毒(WSSV)感染后的表达变化。[方法]利用PCR方法克隆Lv ATG6,半定量PCR方法检测Lv ATG6在对虾10种组织中的表达情况及WSSV侵染后Lv ATG6在对虾鳃和肝胰脏2种组织中的基因表达变化。[结果]克隆获得Lv ATG6 cDNA全长1 275 bp,编码424个氨基酸,预测蛋白分子量大小为51.5 k D;Lv ATG6基因在凡纳滨对虾10种组织中均有表达,无组织表达特异性;Lv ATG6在病毒感染不同时间的对虾鳃和肝胰脏组织中均出现明显的表达变化。[结论]凡纳滨对虾Lv ATG6及参与的细胞自噬可能在WSSV病毒感染增殖过程中发挥了重要作用,该研究为深入揭示凡纳滨对虾细胞自噬与WSSV病毒作用关系奠定了基础。     

小麦重要自噬相关基因ATG18的鉴定和表达分析

【目的】克隆小麦重要自噬相关基因ATG18,分析其编码产物的序列特征和高级结构,了解其在生物、非生物胁迫及激素处理条件下的表达模式,阐明其生物学功能。【方法】利用EST拼接和RT-PCR方法从白粉菌侵染的小麦叶片中克隆ATG18 cDNA序列,利用生物信息学方法进行基因的外显子-内含子结构分析、编码蛋白的结构域和保守氨基酸预测、高级结构分析和物种间同源蛋白的进化分析。采用实时荧光定量PCR方法研究基因表达对白粉菌侵染和外源激素处理的响应模式及对高盐、干旱、低温黑暗和缺氮培养等逆境胁迫处理的响应模式。【结果】获得了4个小麦ATG18家族成员（TaATG18a、TaATG18b、TaATG18c和TaATG18d）cDNA。4个基因高度相似,均含有1 158 bp开放阅读框（ORF）,编码385个氨基酸的蛋白质。4个基因的编码蛋白在一级结构上均含有典型的WD-40结构域、磷脂酰肌醇-3-磷酸（PI3P）结合基序和保守的ATG2结合位点氨基酸残基。4个基因均具有2种转录后的可变剪接方式,2种剪接产物mRNA分别编码完整的有功能蛋白和N端截短导致结构域和功能位点缺失的无功能蛋白。TaATG18a蛋白在高级结构上折叠成与其他WD-40蛋白类似的β-推进器样构象,PI3P结合基序位于推进器第五叶片的折叠4和第五、六叶片的连接部分,ATG2结合位点位于连接第二叶片和第三叶片的loop上。TaATG18s能够被白粉菌侵染诱导表达,但具体的诱导表达模式在抗、感白粉病反应之间存在明显差异。在广谱抗白粉病基因Pm21和小种专一性抗白粉病基因Pm3f介导的抗病反应中,TaATG18s均呈现接种白粉菌后0-36 h期间的2次诱导表达模式,2次诱导表达时间与白粉菌侵染进程密切相关。在中感材料扬麦158遗传背景上的感病反应中,TaATG18s尽管也呈现2次诱导表达,但第一次诱导表达持续时间短且强度低于含Pm21的近等基因系上抗病反应中的表现,相反第二次诱导表达强度高于抗病反应中的表现。高感材料Chancellor遗传背景上的TaATG18s响应白粉菌侵染的表达波动较小。外源乙烯或SA处理对TaATG18s表达的调控作用在抗、感白粉病材料上明显不同,在感病材料上表现激活作用,而在抗病材料上表现抑制作用。激素处理对TaATG18s表达的调控不仅作用于转录水平,还作用于转录后的mRNA剪接环节。高盐、干旱、低温黑暗和缺氮培养等逆境处理也能够上调TaATG18s的表达。【结论】推测鉴定的4个TaATG18s编码蛋白具有通过结合PI3P定位于自噬膜表面和通过形成ATG18-ATG2复合物参与小麦自噬过程的功能。TaATG18s及其参与的自噬过程与小麦对白粉菌侵染的免疫反应密切相关,也与小麦响应非生物逆境胁迫环境相关。抗、感材料TaATG18s对同种激素信号的不同响应模式可能是导致抗、感白粉病表型差异的原因之一。