SnRK蛋白激酶家族及其成员SnRK2的功能

蔗糖非酵解型蛋白激酶(sucrose non-fermenting1-related protein kinase,SnRK)是广泛存在于植物中的一类Ser/Thr类蛋白激酶,参与植物体内多种信号途径的转导,在植物的抗逆境生理过程中扮演了重要角色。本文介绍了植物SnRK家族,重点阐述了SnRK2的结构、相互作用蛋白及该激酶活性的调节。SnRK2可以被NaCl及ABA等渗透胁迫激活,调节一系列相关基因的表达,从而提高植物对逆境的抵抗能力。     

丹参SnRK2基因家族的鉴定与表达

蔗糖非发酵相关蛋白激酶2 (sucrose non-fermenting 1-related protein kinase 2, SnRK2)是植物中特有的一类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,在ABA信号转导、应答干旱胁迫、提高植物抗旱性方面扮演重要角色。为明确丹参SnRK2基因家族成员组成及表达特性,本研究在全基因组水平鉴定得到5条SnRK2基因家族成员,聚类为3个亚家族。理化性质分析表明,该家族蛋白质氨基酸数量在341～365个,为亲水性蛋白,含有典型的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶保守结构域。启动子序列分析显示其含有与脱落酸(ABA)、干旱等胁迫相关的多个顺式作用元件。最后,通过实时荧光定量PCR明确ABA、PEG处理后丹参SnRK2基因家族成员的表达模式,为深入挖掘丹参SnRK2基因家族功能和筛选抗逆品种提供理论依据。     

油茶SnRK2基因家族的克隆及表达分析

以油茶(Camellia oleifera)主栽品种'华硕'为试验材料,通过RT-RCR的方法克隆出油茶蔗糖非酵解相关蛋白激酶(sucrose non-fermenting-1-related protein kinase 2,SnRK2)基因家族,命名为 CoSnRK2.5,CoSnRK2.8.利用不同的在线网站对C...     

烟草SnRK2基因家族的克隆及表达分析

农作物生产过程中会面临多种非生物胁迫的影响,会极大地影响作物的产量以及品质。非生物胁迫形式多种多样,干旱胁迫是其中一种主要形式。烟草是重要的经济作物,主要在中国西南地区种植,但经常会遭受极端干旱胁迫。Sn RK2基因家族参与植物抗旱过程,能够受逆境胁迫诱导表达,这种表达是SnRK2基因家族功能的重要体现。为了进一步研究烟草SnRK2家族基因的功能,本研究克隆了烟草SnRK2基因家族GroupⅠ的基因,并检测了烟草SnRK2基因家族的组织表达特异性及诱导表达特异性。结果表明,烟草SnRK2基因中Ntab0922420基因的表达量最高,同时烟草SnRK2基因家族成员更容易在茎与叶中表达。烟草经过低温、盐、干旱胁迫以及ABA处理后,部分SnRK2基因成员表现出受胁迫诱导,其中ID为Ntab0894060的基因受干旱显著诱导。这些工作将为研究烟草SnRK2基因家族功能鉴定基础,并为培育抗逆烟草品种提供遗传资源。     

茄科植物Ca2+-ATPase基因家族鉴定及分析

Ca2+是响应发育和环境信号的重要信使,Ca2+-ATPase对植物生长发育和抗逆功能具有重要的作用.本研究以茄科植物栽培番茄、潘那利番茄、马铃薯、烟草和辣椒的Ca2+-ATPase为研究对象,鉴定了五个茄科植物共87个Ca2+-ATPase基因家族成员,基因家族成员在茄科植物进化的过程中数量发生明显变化,但成员数与基...     

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。     

甘蓝型油菜SnRK基因家族生物信息学分析及其与种子含油量的关系

蔗糖非发酵相关蛋白激酶(sucrose non-fermenting-1-related protein kinase, SnRK)是植物中广泛存在的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,它们参与调控植物的信号传导、逆境响应和种子生长等生物学过程。为了解析甘蓝型油菜(Brassica napus L.)中SnRK基因家族的性质及其对种子含油量的影响,本研究对BnSnRK基因家族的系统进化、基因结构、蛋白质理化性质、保守基序、蛋白质二级结构、顺式作用元件和亚细胞定位预测等进行分析,并通过候选基因关联分析、单倍型分析和qRT-PCR筛选影响种子含油量的BnSnRK基因。结果显示,鉴定得到92个BnSnRK成员,分为3个亚族,分布于甘蓝型油菜19条染色体上,亚族之间蛋白质理化性质差异显著。多数基因拥有7～14个外显子;同一亚族的motif分布情况更相似。BnSnRK家族主要在细胞质中表达,蛋白质二级结构主要以α-螺旋和不规则卷曲为主。关联分析筛选出与油菜种子含油量相关的12个家族成员,基因BnaC02g10730D可能负向调控甘蓝型油菜种子含油量,基因BnaA07g12290D、BnaA10g22850D...     

不同处理下枳β-淀粉酶基因家族PtrBAM2～PtrBAM8的表达分析

前期研究克隆了枳(Poncirus trifoliata) β-淀粉酶家族的8个成员PtrBAM1～PtrBAM8,但仅对PtrBAM1进行了胁迫表达和抗寒功能分析,未对PtrBAM2～PtrBAM8展开研究。本研究利用实时荧光定量PCR检测了植株在4℃处理、200 mmol/L Na Cl处理、200 mmol/L麦芽糖处理、离体脱水处理和100μmol/L ABA处理后叶片PtrBAM2～PtrBAM8的相对表达量。结果表明：7个成员中PtrBAM2和PtrBAM4、PtrBAM5和PtrBAM6对不同非生物逆境处理的表达模式相似。4℃处理下,PtrBAM5和PtrBAM6的表达受到抑制,其他成员表达上调,PtrBAM2和PtrBAM4表达量上调最大;除PtrBAM3外,PtrBAM2-8在脱水处理下都表达上调;盐胁迫下,PtrBAM2和PtrBAM4表达上调,PtrBAM5和PtrBAM6表达下调。在外源ABA处理下,PtrBAM3表达下调,其余成员表达量都上调。外源麦芽糖处理下PtrBAM2～PtrBAM8的表达整体都呈上调趋势。因此,PtrBAM2～PtrBAM8可能在枳胁迫...     

植物miRNA参与胁迫响应研究进展

microRNAs(miRNAs)是一类内源性的非编码的小RNA分子,它们在植物的生长发育和胁迫响应过程中起重要调控作用。本研究对植物miRNAs参与生物和非生物胁迫(盐胁迫,干旱胁迫,温度胁迫,营养胁迫和病原菌生物胁迫)响应过程的研究进展进行了综述,指出了miRNAs在植物研究过程中存在的问题并对未来发展情况进行了展望,为推动miRNAs在植物逆境胁迫中的研究和应用提供思路和参考。     

精氨酸酶在植物胁迫应答中功能研究进展

精氨酸酶是精氨酸代谢的关键酶,催化L-精氨酸水解产生L-鸟氨酸和尿素,维持体内精氨酸的动态平衡,参与尿素循环及氮素再利用等过程,对植物生长发育极其重要。本综述概述了精氨酸酶在植物精氨酸代谢途径中的作用,总结了精氨酸酶在植物非生物胁迫和生物胁迫响应的最新研究进展,并从参与ABA/JA途径、调控直接或间接代谢产物(脯氨酸,多胺,一氧化氮)等多个角度详细解析植物精氨酸酶调控植物抗逆的分子机制,旨在为进一步的研究和育种实践提供启示。     

植物启动子响应非生物逆境胁迫研究进展

不良的非生物逆境胁迫会制约植物生长发育,导致作物减产和质量受损。植物诱导型启动子在胁迫因子刺激下响应胁迫信号而激发调控机制和激活抗逆基因的表达,导致代谢组分和生理生化等指标发生变化,从而提高植株的抗逆能力。分析了诱导型启动子的种类和功能,介绍了响应非生物逆境胁迫的顺式作用元件及反式作用因子,以期为进一步研究植物诱导型启动子的功能奠定基础。     

谷子PP2C基因家族的特性

PP2Cs (2C type protein phosphatases)是一种单体丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶,在真核生物中,PP2Cs在脱落酸(ABA)、茉莉酸(JA)、水杨酸(SA)等激素信号传导途径中起着重要的调控作用。本研究通过序列比对,从谷子基因组中筛选出80个PP2C候选基因,聚类分析将其分为12个亚族(A、B、C、D、E1、E2、F1、F2、G、H、I、J)。与拟南芥PP2C基因家族比对表明,A~I为2个物种共有的亚族,J亚族只存在于谷子基因组中,L亚族只存在于拟南芥中。将谷子A亚族的10个成员命名为SiPP2CA1-10。基因表达谱分析表明,A亚族基因不同程度受ABA、干旱、高盐、低温和低氮诱导表达,其中,SiPP2CA6、SiPP2CA8在5种处理下诱导表达量都高。对10个A亚族成员的启动子分析发现,在这些基因的启动子序列中含有多种参与逆境胁迫应答的顺式作用元件,其中,SiPP2CA5、SiPP2CA6、SiPP2CA7、SiPP2CA8的启动子中含有参与低氮胁迫响应的元件。进一步研究发现,SiPP2CA8主要在根部表达,且在低氮胁迫下一直有较高的表达水平。亚细胞定位结果显示SiPP2CA8定位在细胞膜、细胞质、细胞核中;双分子荧光互补试验(BiFC)结果表明,SiPP2CA8与一个ABA受体类似蛋白SiRCAR3(基因号Si018317m.g)在细胞膜、细胞质及细胞核上互作,表明SiPP2CA8在谷子中可能参与ABA信号传导过程。     

谷子三结构域多铜氧化酶基因家族的比较基因组学分析

三结构域多铜氧化酶(Three-domain multi-copper oxidase)是多铜氧化酶超基因家族中最大的一个家族,具有多种生物学功能。本研究利用比较基因组学方法对谷子(Setaria italica)中该家族进行了全基因组学分析,结果显示,谷子三结构域多铜氧化酶基因家族发生了大规模扩张,主要是由谷子物种形成后该基因家族成员的串联重复所导致。谷子三结构域多铜氧化酶基因分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个类群,串联重复基因主要集中在ClassⅠ-7亚类,对这一亚类基因进行选择压力分析发现7个氨基酸位点受到正选择。谷子三结构域多铜氧化酶能响应多种逆境胁迫,ABA和PEG处理下该类基因的表达整体呈上调模式,热胁迫下整体呈下调模式,且差异表达基因具有类群聚集现象,冷胁迫和盐胁迫下也有多个基因显著差异表达。本研究揭示了谷子三结构域多铜氧化酶基因家族的进化规律,并为深入研究该基因的功能提供线索。     

植物非生物胁迫中蛋白质磷酸化的研究进展

作为固着生物,外界生物胁迫和非生物胁迫极大地影响植物的正常生长发育。可逆的蛋白磷酸化作为真核生物体内最普遍的翻译后修饰之一,在植物抵御外界胁迫过程中起着最主要的作用。本综述重点总结了近年来植物在低温、盐渍和干旱等胁迫响应中的蛋白磷酸化研究进展,分析与讨论了其中重要的激酶和磷酸酶的作用,并对此方面的研究热点做了展望。深入了解蛋白磷酸化修饰在植物应对非生物胁迫信号通路中的重要作用及意义,有助于耐胁迫作物的选育。     

欧李AP2基因家族的鉴定与表达分析

本研究以欧李全基因组和转录组数据为基础,对欧李AP2家族基因进行鉴定。结果表明：AP2家族基因在欧李中有17个成员,都具有两个AP2结构域。氨基酸数在356～854之间,分子量在40 092.00～93 434.48 k D之间,等电点为4.81～9.37之间,无规则地分布在5条染色体上。二级结构多为无规则卷曲。根据亚细胞定位显示：ChAP2-7存在于细胞质中,ChAP2-3、ChAP2-6、ChAP2-11和ChAP2-15存在于细胞核中。聚类分析将其分为三大类：AP2、euANT、basal ANT,其中,ChAP2-14与At5g67180,ChAP2-16与At2g28550,ChAP2-10与At3g54320等亲缘关系最近。综合来看,AP2家族的17个基因在不同的组织和不同的品种间表达差异较大。AP2-4和AP2-6在不同组织均有表达,AP2-2,AP2-3等基因在不同组织均不表达。AP2-4和AP2-6在‘农大4号’果实中表达较高,在‘农大5号’果实中几乎不表达。本研究结果为进一步研究欧李AP2基因家族的生物学功能与利用提供参考。     

一氧化碳(CO)在植物体内的生理生化作用研究进展

为了促进一氧化碳(CO)在植物生理生化方面的研究,本文归纳了CO在植物体中的生物合成途径,CO作为信号分子对植物各种生理功能的调控,以及CO与其他信号分子之间的相互作用。经过分析得出,CO在植物生物胁迫过程中的作用及其作用机制方面的研究还很少,因此,CO在这方面的研究将会成为今后的研究重点。     

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。