植物果胶甲酯酶应答病虫抗性与耐铝胁迫的研究进展

不同程度的果胶脱甲基化赋予了细胞壁不同的功能,在细胞发育过程中起重要作用。果胶甲酯酶是一种细胞壁蛋白,主要催化细胞壁中果胶的去甲基化反应,在果胶代谢过程中起关键作用。此外,果胶甲酯酶与植物抗逆性、生长发育机制以及铝胁迫影响植物生长方面密切相关。随着人们生活水平的日益提高,从分子层面对植物进行研究,保障食品安全逐渐成为研究热点。本研究对果胶甲酯酶的两种结构模型、三种作用模式、应答病虫抗性及铝胁迫等方面进行总结,为进一步提高植物PME的表达提供参考。     

植物类受体激酶CRK参与逆境胁迫应答的研究进展

植物生存在相对固定的环境中,需要应对复杂多变的外界环境刺激。类受体激酶(receptor-like kinase, RLK)是植物中广泛存在的一类跨膜蛋白激酶,具有结构可变的胞外结构域,能够感受外界刺激,并通过其胞内激酶结构域的磷酸化作用来传递信号。富含半胱氨酸的类受体激酶(cysteine-rich receptor-like kinase,CRK)是RLK中的一类大家族。近年来,许多研究表明CRK在植物响应逆境胁迫中发挥重要作用。本研究从CRK参与植物细胞死亡、免疫复合物形成、与植物激素相互作用等方面总结了CRK在植物响应生物和非生物胁迫中的生理功能及分子机制,并展望了未来的研究方向。本研究为解析CRK在植物细胞响应逆境胁迫中的信号转导机制提供参考。     

植物DnaJ蛋白的研究进展

逆境胁迫严重影响作物的生长发育,是目前农业生产面临的主要问题之一。其中高温胁迫对作物的影响尤为严重。热激蛋白是植物在长期进化过程产生的响应热胁迫的一类蛋白。Dna J蛋白作为热激蛋白家族中的一类,是广泛存在于植物细胞中的胁迫响应因子,在许多生物及非生物胁迫响应中都扮演着重要的角色。本综述主要介绍植物Dna J蛋白的发现、结构分类、作用机制和生物学功能,并提出今后的发展方向。     

植物细胞壁重构酶木葡聚糖内转糖苷酶/水解酶(XTH)的研究进展

为了深入认识细胞壁重构酶木葡聚糖内转糖苷酶/水解酶(XTH)在植物生长发育中作用,总结了XTH酶的结构特征和作用机制,XTH在植物细胞壁重构,植株的叶、根、茎、花和果实发育的生理作用以及在响应植物激素和环境信号等方面的研究进展;并认为XTH是植物细胞壁重构过程中的关键酶,能够松弛和强化细胞壁,且参与细胞壁的降解和合成;XTH在植物生长调控过程中具有重要的作用,最后指出XTH基因研究领域潜在的问题,并对未来的研究方向进行了展望。     

三类植物脂类转运蛋白家族研究进展

脂类是生物体内的最重要物质之一。脂质运输是脂质代谢过程中重要环节。植物中参与脂质运输的蛋白质家族主要有三类：脂质转移蛋白(lipid transfer proteins, LTPs)、三磷酸腺苷结合盒转运蛋白(ATP- binding cassette transporter, ABC transporter) 和酰基辅酶A 结合蛋白(acyl- coenzyme A- binding proteins, ACBPs)。由于具有不同的亚细胞定位,这些脂类转运蛋白在脂类代谢过程中发挥着不同的作用。近期研究显示,除了保守的脂质转运功能,这三类脂类转运蛋白还不同程度地参与生长发育和胁迫响应。为进一步深入了解脂质运输在植物生长发育和胁迫响应过程中的作用机制,总结了以上三类脂类转运蛋白家族的结构、分类和不同植物中的亚细胞定位,并着重对脂质运输在生长发育和胁迫响应中的功能进行了整理。尽管大量证据显示这三类脂类转运蛋白在生长发育和胁迫响应中发挥作用,但是,只有少数研究说明脂质运输在其中发挥重要作用,而这些研究多集中在对ACBPs家族的研究中。     

miRNA参与逆境胁迫的研究进展及抗病育种展望

MicroRNA (miRNA)是一类19～24 nt的非编码小分子RNA,由一段具有发卡结构的单链RNA前体剪切后生成,在植物的生长发育和胁迫响应中发挥重要作用。本研究总结了植物miRNA的合成途径和作用机制,miRNA参与植物生物胁迫和非生物胁迫响应的机理和作用等,并对其在作物抗病育种中的前景进行分析,从而为miRNA调控靶基因而提高作物抗病性研究提供新突破。     

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。     

橡胶树HbDAHPS基因过表达对拟南芥抗逆性的影响

莽草酸途径与植物的抗逆相关,研究莽草酸途径中的关键酶,有助于了解莽草酸途径在整个植物抗逆过程中的作用机制。3-脱氧-D-阿拉伯庚酮糖酸-7-磷酸合成酶(DAHPS)是莽草酸途径七个酶促反应中的第一个关键酶,在控制分支酸的合成中有着十分重要的作用,为明确橡胶树HbDAHPSS在响应非生物胁迫中的功能,将HbDAHPSS在拟南芥中进行了过表达,对单拷贝转基因株系进行低温、干旱、盐害等胁迫处理,结果表明,橡胶树HbDAHPSS的过表达增强了拟南芥植株的抗旱性、抗盐性和抗寒性。     

黄瓜酶促抗氧化系统对逆境胁迫的生理响应研究进展

黄瓜是一种深受消费者喜爱的蔬菜,但其在采后贮运过程中不可避免地会受到机械损伤、高温、冷害、盐碱、病虫害等环境的胁迫。当遭受逆境胁迫时,其体内的酶促抗氧化系统会对逆境胁迫做出相应的生理响应加以抵抗,以减轻因受到逆境胁迫对其品质造成的伤害。本文主要介绍植物体内超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)等抗氧化酶系统,综述黄瓜酶促抗氧化系统对逆境胁迫生理响应的研究进展,旨在对黄瓜果实采后逆境胁迫防控提供一定的参考。     

植物对重金属迁移途径及其影响因素的研究进展

土壤中重金属被植物吸收后,通过横向和纵向迁移到植物的不同部位中积累。横向迁移包括共质体和质外体的途径;纵向迁移包括木质部和韧皮部的途径。植物对Cd、Pb和Zn迁移的影响因素包括：屏障结构、转运和生理代谢物质及能量供应。通过重金属在植物体内的迁移特征的研究,为土壤重金属污染的植物修复和农业安全利用提供一定依据。     

慈竹细胞壁转化酶BeCWINV1的克隆、亚细胞定位和表达分析

细胞壁转化酶(CWINVs)是糖降解关键酶之一,在植物发育、同化物分配和调节库强等方面具有重要作用。为了探究慈竹中CWINVs基因的亚细胞定位和表达水平,本研究以慈竹转录组数据库为基础,从慈竹笋中克隆到BeCWINV1基因。其开放阅读框序列长度为1 758 bp,编码585个氨基酸残基。序列比对和系统进化分析表明,BeCWINV1具有细胞壁转化酶特异的活性功能位点"WECPD",并与绿竹Boβfruct1、水稻CIN2、玉米INCW2亲缘关系较近,聚在一个CWINV分支上。将BeCWINV1-GFP融合载体瞬时转化洋葱表皮细胞的研究也证明了BeCWINV1定位在细胞壁上,表明其可能参与质外体空间蔗糖的水解。实时荧光定量PCR分析表明,BeCWINV1在慈竹茎杆中表达量显著高于其他部位;额外施加蔗糖对BeCWINV1表达没有明显影响,但糖供应受到限制时其表达被显著激活。这些结果表明,BeCWINV1参与慈竹茎杆韧皮部卸载,对逆境胁迫下维持细胞内糖浓度和库活性方面有重要的作用。     

硅与植物抗逆性研究进展

硅是地壳中含量最丰富的元素之一,同时也是对植物生长发育具有有益作用的元素。硅能使植物细胞壁加厚,提高体内几丁质酶、过氧化物酶和多酚氧化酶活性,增强植物对病虫害如稻瘟病、叶斑病、茎腐病、白叶枯病、小麦白粉病、锈病、麦蝇、棉铃虫、果蔬红粉病等的抵抗能力;硅通过维持植物细胞内部离子平衡、稳定细胞和细胞器的正常结构来防止盐害;硅通过促进植物生长、局部化和钝化重金属离子,缓解重金属对植物的毒害;硅还通过提高植物叶片表面紫外吸收物质含量,形成屏障来阻止紫外线对植物内部结构的伤害;此外硅还能够调节气孔开闭,降低蒸腾作用,     

杨树糖基转移酶GT14基因家族分析及响应盐胁迫基因的筛选

木材的形成基于维管形成层细胞的分裂分化,其中次生壁加厚是关键步骤。研究表明,植物在盐胁迫下细胞壁的组分与结构将发生变化,其中细胞壁表面的多糖阿拉伯半乳聚糖(arabinogalactan protein,AGP)起重要作用。AGP糖链是由糖基转移酶(glycosyltransferase, GT)催化合成,在细胞壁的生物合成中起关键作用,而且其表达量变化直接影响木质部的发育。本研究通过对杨树GT14 (Glycosyltransferase family14)家族进化关系与基因结构分析发现该家族基因在进化上具有较强的保守性。同时,3个杨树GT14基因在盐胁迫下表达量上调,且其中2个基因在体外表现出GlcAT活性。启动子元件分析发现这3个基因均包含多个非生物胁迫响应元件。本研究分析了杨树GT14基因功能,并为提高木本植物非生物耐逆作用提供线索。     

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。     

实时荧光定量PCR检测木薯转化酶和蔗糖合酶的mRNA表达量

本研究通过对木薯根不同发育时期的酸性转化酶和蔗糖合酶进行m RNA表达量检测,旨在为木薯块根膨大过程中韧皮部卸载路径的阐明提供一定的证据。采用了实时荧光定量PCR技术、△△Ct法对蔗糖代谢酶m RNA相对表达量进行测定。质外体途径的调控酶细胞壁和可溶性酸性转化酶都在须根里表现出了较高的表达量,尤其是细胞壁性酸性转化酶在两种须根里的表达量都显著高于三个发育时期的块根,与之相反,共质体途径的调控酶蔗糖合酶在块根中的表达量则显著高于须根,特别是膨大期的表达量在这些组织中表现出最高水平。因此,细胞壁酸性转化酶和蔗糖合酶分别在须根和块根中的相对高表达,初步证实了须根的质外体和块根的共质体卸载途径的主体地位。     

桑树BGAL基因的全基因组鉴定及其在性别分化中的表达分析

桑树(Morus spp.)是一种具有重要经济价值的落叶木本乔木。植物β-半乳糖苷酶(BGAL)属于糖苷水解酶家族,在细胞壁的发生和修饰以及植物的各种生长发育和逆境响应中发挥重要的作用。然而,BGAL家族成员在桑树中的作用尚不清楚。本研究共鉴定了13个β-半乳糖苷酶MaBGAL基因,其中6个基因分别有2个可变剪接。我们对这些MaBGAL基因的基本信息包括基因位点、基因方向和位置、基因结构、蛋白结构域等进行了分析,利用拟南芥和桑树的BGAL蛋白进行系统发育分析并将它们聚为5个亚家族。同时,在MaBGAL基因的启动子区发现了许多与植物生长发育、生物与非生物胁迫响应,以及茉莉酸甲酯(MeJA)、生长素和脱落酸(ABA)等植物激素响应相关的顺式作用元件。转录分析表明,MaBGAL基因在桑树雄花和雌花中表现出不同的表达模式,很可能参与了桑树花芽的性别分化。这些结果将为进一步研究BGAL基因在桑树生长发育和逆境响应中的功能提供参考。     

花生AhXTH32蛋白的生物信息学分析、亚细胞定位与原核表达

木葡聚糖内糖基转移酶/水解酶(XTH)在植物的生长发育和逆境应答中发挥重要作用。本研究运用生物信息学技术对花生AhXTH32蛋白的理化性质、结构等进行分析,利用水稻原生质体瞬时表达法对Ah XTH32进行亚细胞定位,通过原核表达初步研究其表达情况。结果表明：AhXTH32蛋白的N端含有信号肽,没有跨膜结构,属于典型的分泌蛋白;含有GH16、XET-C两个保守结构域,属于XTH蛋白家族;定位在细胞质、细胞膜、质外体,缺失信号肽时,蛋白不能分泌到胞外;在大肠杆菌中成功表达可溶性重组AhXTH32蛋白。推测该蛋白可能与质膜结合后分泌到胞外水解细胞壁半纤维素,参与花生的防御机制。     

雷蒙德氏棉和亚洲棉Alfin-like PHD finger家族的生物信息学分析

Alfin-like PHD finger是植物中特有的一类转录调控因子,在调控植物生长发育、非生物胁迫响应及抗病反应等过程中起重要作用。为全面了解Alfin-like PHD finger基因家族在雷蒙德氏棉和亚洲棉基因组中的数目、分布情况及家族各成员间的关系,进而研究和揭示Alfin-like PHD finger在棉花抵抗逆境胁迫中的作用。运用生物信息学的方法在雷蒙德氏棉(D5)和亚洲棉(A2)全基因组中分别鉴定出12个和10个Alfin-like PHD finger基因家族成员,并对家族成员的基因结构、染色体定位、保守结构域及进化关系等方面进行分析。结果表明,雷蒙德氏棉和亚洲棉中Alfin-like PHD finger转录因子具有高度保守的DUF3594结构域和PHD结构域,两个二倍体棉花中该家族基因成员之间为一对一关系;雷蒙德氏棉中的12个成员基因分布在5条染色体上,亚洲棉中的10个成员基因也分布在5条染色体上;亚细胞定位预测发现,该家族的基因分别定位于细胞核、叶绿体基质、过氧化物酶体和细胞质基质;根据结构域差异和系统发育分析结果,将Alfin-like PHD finger转录因子家族分为3个进化分支。上述结果为分离鉴定棉花中新的逆境胁迫响应基因提供参考。     

5种豆科植物对铅、锌及其复合作用的耐性研究

为了给兰坪铅锌尾矿区植被恢复重建以及矿区周边污染农田等修复、生境的改善提供必要的参考依据,研究了不同质量浓度的铅、锌重金属离子单一作用和复合作用胁迫下对5种豆科植物种子萌发和幼苗生长的影响。通过水培实验和无土栽培实验,进行了植物对重金属铅、锌的耐性研究。结果表明：（1）在单一铅、锌作用下,除双荚决明外,重金属对植物种子的发芽力具有低促高抑的作用。紫花苜蓿和三叶草有较强的耐受Pb2+胁迫能力。当铅、锌交互作用时,在铅含量较低时仍具有促进种子发芽的作用;但当铅含量达到一定浓度时,铅对植物的毒害作用骤然增强。（2）幼苗生长受重金属影响：在锌胁迫下,5种豆科植物间无显著差异;而在铅胁迫下,当Pb2+含量增加到1100 mg/L时,紫花苜蓿的表现优于其他4种植物。（3）有265 mg/L Zn2+参与下,Pb2+、Zn2+复合胁迫对植物幼苗生长的影响基本是抑制作用,且随着Pb2+浓度的增加其抑制作用越显著。铅锌交互作用时,一定浓度的锌增加了重金属铅对植物体的毒害作用。     

棉花酶促抗氧化系统对逆境胁迫生理响应的研究进展

棉花生产中,逆境胁迫严重影响着棉花的产量和品质。逆境胁迫会导致棉株体内的活性氧增加,酶促抗氧化系统作为活性氧的清除系统,在棉花抗逆生理中发挥着重要作用。本文试图以对棉花的酶促抗氧化系统的简单介绍为基础,综述棉花酶促抗氧化系统对干旱、盐害和黄萎病等逆境胁迫的生理响应的研究进展,分析目前相关研究中存在的问题及其研究前景。