烟草(Nicotiana tabacum)非生物胁迫抗性分子机制研究进展

非生物胁迫影响烟草的生长发育,是制约作物产量和品质的重要因素。本综述阐述了非生物胁迫对烟草的影响以及最新的信号调控机制,包括干旱、盐、低温胁迫。在此基础上,综合分析了某些信号基因可能介导两因素甚至多因素调控过程,以及一些转录因子参与植物对冻害、干旱、盐害等非生物胁迫的应答调控,证明其对植物非生物胁迫的调控往往是多效性的。从分子水平上解析烟草在各种胁迫条件下的适应机制,对烟草种质资源保存、抗逆育种以及提高产量具有重要意义,为进一步研究植物的非生物胁迫应答提供理论依据。     

植物应答逆境胁迫分子机制的研究进展

植物在生长过程中经常遭受各种胁迫因子的影响,随着分子生物学技术的发展,植物适应逆境的机制研究也从生理水平步入分子水平。对植物应答逆境胁迫的转录组、蛋白组和调控分子机制3个方面的研究进行了概述。     

热激转录因子在植物胁迫应答和生长发育中的作用

由于其固有的生长方式,植物常常会面临诸如干旱、盐碱、极端温度和病虫害等不利因素的影响,因此,植物在漫长的进化过程中发展出一套精巧的调控机制来应对自然界中的各种环境和生物胁迫,并维持其正常的生长发育。植物基因表达的分子调控网络十分复杂,包括转录水平、转录后水平、翻译水平和翻译后水平等多个层次。转录因子介导的转录水平上的调控对于基因表达调控发挥着至关重要的作用,转录因子与靶基因启动子区的顺式元件相互作用来调控下游基因的表达。热激转录因子(heat shock factor,HSF)是真核生物中广泛存在的一类转录因子,通过识别热激元件(heat shock element,HSE)调控基因表达,从而参与植物的各种生命活动。植物HSF数量众多、功能多样、调控机制复杂精巧,不仅能够影响植物对高温、干旱、重金属等胁迫的抗性以及植物的抗病性,还参与了对植物配子形成和根发育等过程的调控。本综述归纳了植物中HSF的基本结构和分类、HSF受到的调控,重点介绍了HSF在应答各种胁迫条件和调控植物生长发育中的研究进展,并对植物HSF研究中有待进一步阐明的问题进行了探讨和展望,以期为植物的抗逆性改良和分子育种中潜在候选基因的选择提供参考依据。     

水稻植物激素响应低温胁迫反应的转录组分析

植物激素在调节和控制植物生长发育、代谢过程、应对逆境等方面具有重要的作用。为明确水稻苗期植物激素对低温的应答机制,本研究以野生型粳稻品种‘中花11’为研究材料,经低温处理后,利用RNA-Seq技术分析植物激素调控水稻幼苗对低温胁迫的应答模式。通过转录组测序,共获得9.9×10~7条干净的序列,筛选出2 044个差异表达基因(DEGs)。首先,GO富集分析结果表明差异表达基因主要富集在生物学过程、细胞组分和分子功能三个方面。进一步的KEGG通路分析表明,差异表达基因主要富集在代谢途径、次生代谢生物合成、植物激素信号转导等途径。其中植物激素信号转导中低温应答的差异表达基因为31个,分别为25个上调表达基因和6个下调表达基因;主要参与了茉莉酸和脱落酸信号途径。这些研究结果对水稻苗期植物激素的低温应答机制完善和栽培调控具有重要的参考价值。     

WRKY转录因子与脱落酸在调控低温中的作用

为了探索WRKY转录因子与脱落酸在调控植物抵御低温的作用。本研究总结了低温对植物的影响,介绍了ABA作为低温信号通路载体的研究进展,归纳了ABA调控WRKY转录因子以及其他转录因子抵抗低温的研究以及调控低温中受ABA响应的转录因子,概括了WRKY在低温中的作用。最后指出低温胁迫对植物影响的分子机制及调控网络的研究是未来研究的方向。     

茄科蔬菜中miRNA响应低温胁迫研究进展

茄科蔬菜是典型的喜温性植物,由于本身无法躲避低温伤害,田间生产中易遭受低温胁迫。MicroRNA(miRNA)作为一种小分子RNA,是非蛋白质编码基因产物之一。低温胁迫下miRNA被激活,通过负调控靶基因、降解靶基因、抑制翻译等过程,调控相关基因表达,使植物从生理和分子水平上发生变化以响应低温胁迫。本研究主要从低温胁迫对茄科蔬菜的生理水平和转录水平的影响,miRNA差异表达、miRNA响应表达及miRNA与其靶基因作用模式两大方面进行阐述,以期揭示茄科作物中miRNA低温胁迫下相应的分子机制,为培育耐冷新品种提供坚实的理论依据和技术支撑。     

nsLTPs基因参与植物逆境胁迫应答的研究进展

编码非特异性脂质转移蛋白的基因nsLTPs在植物应答生物和非生物胁迫以及植物的生长发育中起到重要作用。为了研究植物nsLTPs基因响应生物及非生物胁迫的分子机制,本文归纳了非特异性脂质转移蛋白nsLTPs的结构特点及分类,分析了nsLTPs的亚细胞定位情况,并重点总结了nsLTPs基因在植物逆境胁迫应答方面的相关研究进展,提出了植物不同物种中nsLTPs基因参与植物逆境胁迫的分子调控途径,为完善nsLTPs基因参与植物逆境胁迫应答调控机制提供理论基础。     

非生物胁迫激活ABA途径ACO3基因的表达

DNA甲基化在植物生长发育和应答非生物胁迫过程中起重要作用。本研究揭示了ABA途径相关基因ACO3应答非生物胁迫的分子机制。定量PCR (quantitative PCR, qPCR)的检测结果表明用野生型拟南芥(Col-0)作对照,被干旱、低温和盐处理的拟南芥植物中ACO3基因表达水平显著增加。重亚硫酸盐测序的数据分析表明非生物胁迫能够诱导ACO3启动子DNA去甲基化并激活该基因的表达。RNA介导的DNA甲基化(RNA directed DNA methylation, RdDM)途径突变体ago4和dcl3中ACO3基因表达水平明显增加,暗示RdDM途径在调控ACO3基因应答非生物胁迫过程中起重要作用。     

海藻糖调节植物响应非生物胁迫的研究进展

为了对海藻糖在植物抗逆过程中的作用有进一步理解,本综述对海藻糖应答非生物胁迫的进展进行了阐述。海藻糖是一种在植物体内广泛存在的非还原性二糖分子,在植物生长发育过程中起到重要作用。在植物应对非生物胁迫过程中,海藻糖在维持植物体内渗透压,保持膜结构,参与信号转导过程等方面发挥了重要作用,对作物栽培和育种改良有着重要的意义。根据近年来对海藻糖的研究进展,本综述重点对植物中海藻糖生物合成途径中的酶类,以及海藻糖在调控植物响应干旱、盐害、高温和低温胁迫方面的作用进行归纳总结。同时,对外源海藻糖对植物生长和发育的影响进行了总结,并对海藻糖可能的研究方向进行预测。为深入解析植物响应非生物胁迫的分子机制并将海藻糖应用于作物的栽培和改良提供了依据。     

转录因子和启动子互作分析技术及其在植物应答逆境胁迫中的研究进展

转录因子是一类调节基因表达的重要调控蛋白,转录因子和与其结合的启动子中的相关顺式作用元件,在基因表达方面起着分子开关的作用,因此探究转录因子与启动子的相互作用尤为重要。为了研究在植物遭受逆境胁迫时,转录因子对下游靶基因的调控机制,本文综述了参与逆境胁迫的主要转录因子家族、转录因子的转录激活活性鉴定、转录因子和启动子互作分析技术及其在植物应答逆境胁迫中的应用,为全面、深入研究植物应答逆境胁迫时的基因表达调控机制提供参考。     

锌指蛋白调控植物多种胁迫抗性机理研究获进展

<正>生物胁迫(细菌和真菌侵染等)和非生物胁迫(包括干旱、盐和冷害等)是植物生活史中不可避免的不利因素,这些逆境胁迫因子单独或者共同作用从而制约着农作物的生产。然而,植物由于自身不能移动,当遭受逆境环境时只能应答外界胁迫,从而进化出一系列复杂而精密的调控机制,来感受外部胁迫并传递信号,最终在分子、细胞和整个植株水平形成应激     

木本植物抗寒性的环境调控及响应机制研究进展

低温是影响植物生长、产量和地理分布的重要环境限制因子,木本植物在长期生长过程中常常面临低温环境威胁。目前,植物抗寒性研究领域多以一年生草本植物为研究材料,并取得了许多突破性的研究成果,但多年生木本植物抗寒机制研究却少有报道。本综述概述了木本植物抗寒性的环境调控、生理响应及分子调控机制研究进展,以期为木本植物抗寒性提高及抗寒品种选育提供理论参考。     

水稻AP2/ERF转录因子参与逆境胁迫应答的分子机制研究进展

AP2/ERF (APETALA2/ethylene responsive factor)是植物特有的转录因子家族,广泛参与生长发育和胁迫应答等多种生物学进程。水稻是我国重要的粮食作物,但在其生长过程中受到多种逆境的影响。目前研究发现AP2/ERF转录因子在水稻逆境应答中扮演十分重要的角色。本文结合国内外研究进展,综述了水稻AP2/ERF转录因子的分类和结构,并梳理了不同亚家族的AP2/ERF转录因子响应病害、干旱、高盐和低温胁迫的功能和机制研究进展,为深入阐释水稻AP2/ERF转录因子调控逆境应答的分子网络及品种改良提供参考。     

中科院研究员解析水稻水稻花发育功能基因

<正>中国科学院光合作用与环境分子生理学重点实验室成立于2001年12月,主要工作是利用基因组学、蛋白质组学和代谢组学方法研究光合作用过程中的传能转能、植物对环境应答、植物生长发育和信号转导的分子调控机制。这些领域的深入研究将会带动包括高产、高质、高抗逆品种的培育,开发植物野生资源和     

木本植物miRNAs参与环境胁迫应答的研究进展

MicroRNA (miRNA)是一种广泛存在于植物中,长度约为21～24个核苷酸的单链内源性非编码RNA。研究证实,miRNA通过对靶基因的剪切或抑制来实现转录后水平上的负调控,并在植物的生长发育、形态建设、信号传导以及环境胁迫响应中都发挥着重要的调控作用。与此同时,随着高通量测序和生物信息学的快速发展,大量miRNAs正不断被发现,miRNAs已成为当前植物分子生物学领域的研究热点之一。本研究首先简述了miRNA的形成过程及鉴定、表达量分析以及靶基因预测与验证的方法,其次重点综述了非生物胁迫和生物胁迫下木本植物miRNAs参与环境胁迫应答的研究现状,最后讨论了木本植物miRNAs今后的研究方向,以期为研究木本植物miRNAs参与调控植物抗逆应答的分子机理提供一些参考。     

玉米SAMS家族基因鉴定及其在逆境胁迫下的表达分析

S-腺苷甲硫氨酸合成酶是植物代谢中的一个关键酶,它催化ATP与甲硫氨酸合成S-腺苷甲硫氨酸。利用生物信息学方法系统分析了玉米基因组中的4个S-腺苷甲硫氨酸合成酶(ZmSAMS)成员的参数特征,结果表明4个ZmSAMS成员参数非常接近。不同物种SAMS序列比对及进化分析显示植物SAMS基因在进化过程中具有非常保守的序列和结构。启动子顺势元件预测和蛋白功能分析显示ZmSAMS基因成员可能参与逆境应答、调控转录调控、信号转导、免疫应答等生理生化过程。随后的Real-time PCR验证了ZmSAMS家族基因成员参与了干旱、高温、低温、盐和ABA等逆境胁迫应答。因此推测玉米ZmSAMS基因可能在玉米的逆境胁迫应答中起一定作用。本研究为进一步阐明玉米ZmSAMS家族基因在逆境应答中的功能、机制提供了有益线索。     

植物毛状体研究进展

毛状体是植物地上部的特化的表皮细胞结构,在胁迫响应过程中发挥着各种作用,如提高耐寒性和耐旱性、抵御紫外线和昆虫食草动物等。随着生物技术的发展,植物表皮细胞起始及发育的分子调控机制渐渐明了,尤其是以模式植物拟南芥为代表的单细胞表皮毛调控机制的研究尤为深入。鉴于此,本研究综述了植物毛状体腺毛及非腺毛特征功能,阐述了以R2R3MYB-bHLH-WD40三聚体复合物为核心的植物毛状体分子调控网络机制,并介绍了拟南芥、棉花及杨树等典型单细胞毛状体发育调控关键基因,以期为研究其他植物毛状体的分子调控模式及新品种改良提供参考。     

茄科植物转录因子MYB基因家族的研究进展

植物转录因子MYB是能与真核基因启动子区域特异性相互作用的DNA结合蛋白,在植物中普遍存在,同时也是植物中最大的转录因子家族之一,MYB转录因子通过彼此之间或与其他相关蛋白之间的相互作用,能够调控基因的表达。迄今为止的研究表明,其成员广泛参与了茄科(Solanaceae)植物的生长发育、次级代谢、逆境胁迫应答和激素信号转导等进程。本研究主要对MYB转录因子的结构特点、生物学特性以及调控机制等方面归纳总结前人的研究成果,详细阐述国内外相关研究进展,以期为茄科植物分子育种方面的研究提供新的思路与方法。     

植物器官脱落相关激素和酶的研究进展

研究植物器官脱落机制对调控植物生长和促进农产品产量和品质具有重要意义。植物器官脱落是一个复杂的生理过程,脱落发生部位离区形成后能够通过感受外界环境因子以及自身生长因子等脱落信号来调节植物细胞内生理生化反应从而完成器官脱落。本文主要从生理学和分子学方面对植物器官脱落的激素调控机制（生长素、乙烯、脱落酸）和酶调控机制（果胶酶、纤维素酶、过氧化物酶）进行综述,以期为进一步研究植物器官的脱落机理提供参考。     

作物抗冷性及其化学控制机理研究进展

冷胁迫是影响作物生长发育的重要因子之一,为适应和抵御低温逆境,作物发生了一系列复杂的形态、生理及分子水平的变化。植物生长调节剂在解决低温冷害方面发挥着重要作用,合理使用植物生长调节剂是解决低温冷害的有效途径之一。国内外学者在提高作物抗冷性方面对抗冷性鉴定分级、生理和代谢变化、抗冷基因的筛选、蛋白质组学调控机制以及化控机理均有研究。综述了在冷胁迫条件下作物的形态结构、生理代谢、基因挖掘、产量形成及植物生长调节剂对其缓解调控的研究进展,对作物抗冷栽培和解决抗冷性问题有着重要的实践意义,同时为作物生产合理施用化控剂和进行科学的化学控制研究提供理论指导。