干旱胁迫下植物的信号转导及基因表达研究进展

干旱是影响植物生长的主要因素之一,研究植物在干旱胁迫下的反应机制具有重要的现实意义。ABA、H2O2和NO在植物响应干旱胁迫反应中可能作为信号分子的作用。在干旱胁迫下,植物由“渗透感受器”感受外界胁迫信号。通过第二信使及其下游蛋白激酶级联传导反应,调控了一系列基因的表达。根据干旱信号转导过程中胁迫相关基因的表达是否依赖ABA,存在依赖ABA和非依赖ABA两途径。综述了植物干旱胁迫信号的感知、传递及其诱导的基因表达调控等方面的研究进展,对植物抗旱性的分子机理进行了展望。     

Effect of Mechanical Stress on Cellular Signal Transduction and Gene Expression

The close relationship between stress and cell is summarized. Literatures at home and abroad are inspected. Biochemical reaction cause for stress acting on cell and changes of cytoskeleton signal transduction, correlation gene expression,are reviewed. Then, some gene expression changes induced by stress is systematically enumerated, such as immediate gene productions, cellular factors, enzymes, extracellular matrix molecules,etc. Finally, aiming at cellular stress response, some problems in the area are put forwarded, the molecular mechanism of stress and cellular response is expected to gain a step progress, and thoughts are offered to settle the physio-pathology changes of organism caused by stress.     

水杨酸介导的信号转导途径与植物抗逆性

水杨酸是一种重要的响应逆境反应的信号分子。综述了植物体内水杨酸对生物和非生物胁迫的应答反应,并从水杨酸结合蛋白、胞内第二信使系统和蛋白质磷酸化等方面初步探讨了水杨酸诱导植物抗逆性的信息传递途径。最后概述了目前该领域中需要进一步研究的若干问题。关键词:水杨酸;信号转导;植物抗逆性     

植物体中的糖信号及其转导机制

糖不仅作为呼吸底物为植物的生长和发育提供能量和代谢中间产物;而且具有信号的功能,从而调控植物的生长和发育。本文概述了植物体内糖信号产生的途径、存在的糖信号系统以及糖信号的转导和调控机制。     

植物抗病性及抗病信号转导的研究进展

模式植物拟南芥是研究植物抗病分子基础的极好工具。利用拟南芥突变体证明植物抗病信号途径是个复杂的网络。过氧化氢,水杨酸,茉莉酸,乙烯,油菜素内酯等信号分子在这个网络中起着重要作用。对植物抗病的分子机制的深入理解,将为病害防治提供新的思路。     

农作物乙烯合成和信号转导途径及其对抗病反应的调控

乙烯作为植物激素在生长、发育、抗逆过程中发挥了其独特的调节作用。本文在分子生物学水平上概述了植物中乙烯合成途径和信号转导途径的机制。乙烯的合成由甲硫氨酸开始,经过重要的中间代谢产物ACC的氧化裂解形成乙烯,其中ACC合成酶催化的反应为限速反应,为调控乙烯合成的重要环节。乙烯信号的转导由内质网上乙烯受体识别乙烯开始,在胞质中经一条保守的途径,由EIN3将转录信号传递至细胞核中,最后以ERF类转录因子激活或抑制相关基因的表达。ERF转录因子参与防卫反应的诱导和寄主对病原菌不亲和互作的建立,受其调控的防卫基因被诱导表达后在随后防卫应答过程中发挥了不同的作用。     

钙信号系统与植物激素信号

Ca2+是高等植物细胞内普遍存在的一种信使分子,能介导植物对外界信号的刺激反应,调节多种生理过程, 并参与植物体内多种刺激-反应的藕联过程。目前证实在植物里钙依赖性蛋白激酶（CDPKs）、钙调素（CaM）、钙调磷酸酶B类似蛋白（CBLs）三类钙结合蛋白,这些蛋白质可识别特定的钙签名,并依赖这些钙信号向下游转达以适应外界刺激。Ca2+信使系统与激素在植物的花发育(成花诱导、花芽分化及开花调控),有性生殖方面(在花粉萌发和花粉管生长),逆境生理等都起着非常重要的作用。近些年有关学者在植物激素受体蛋白、信号转导、基因表达等方面的研究,以及与Ca2+相关的信号传递机理的研究中发现：Ca2+/CaM、Ca2+/CDPK和Ca2+/CBL三类钙信号系统与植物激素信号密切相关。     

水杨酸介导的植物系统获得抗性信号的传导途径

水杨酸(SA)是植物系统获得抗性(SAR)所必需的内源信号分子,在介导SAR的信号传导中起着十分重要的作用,这一点已经在烟草、黄瓜和拟南芥等植物中得到证实。水杨酸结合蛋白(SABP)与过氧化氢酶的活性相似,其与SA结合能抑制过氧化氢酶的活性,使植物细胞中过氧化氢水平升高,促使SAR的产生。病程相关基因非表达子1(NPR1)是在SAR信号转导途径中的关键性调控因子。     

油菜素内酯信号转导的研究进展

油菜素内酯(Brassinosteroids)是植物生长发育所必需的一类植物激素,在植物的生长、发育过程中起着非常重要的调节作用。在拟南芥中,广泛的分子遗传和生化研究使得BR信号转导途径从细胞表面受体的识别到核内基因的表达基本清晰,很多信号转导组分也已被鉴定,但已知的BR信号转导组分还不能组成一个完整的信号转导途径,还有一些问题尚待阐明。     

小麦胚休眠中ABA信号转导的蛋白质组分析

利用ABA处理休眠和不休眠小麦品种的胚，并通过双向电泳－质谱技术，比较其蛋白质表达情况。结果发现, 共有18个ABA反应型蛋白点的表达存在显著差异。经MALDI-TOF-MS检测及肽指纹图谱（PMF）分析，其中16个蛋白点在有关数据库中得到了归属鉴定。进一步对这16个蛋白及其特性进行综合分析，认为其涉及不同的反应途径，如胁迫反应（冷调蛋白、热激蛋白和醛脱氢酶）、信号交互反应（生长素反应蛋白、乙烯感应因子、钙依赖的蛋白激酶CP4和乙烯反应蛋白），以及种子的基本发育过程（LEA蛋白、Em蛋白、bZIP转录因子、锌指蛋白、myb家系转录因子、淀粉合成酶和纤维素酶等）。另外还有2个是功能未知的蛋白，其中之一在已测序的水稻中具有全长的cDNA；另一个经ESI-MS/MS检测，认为是ABA信号转导系统中的一个新组分。对上述2个蛋白分别从籽粒发育不同阶段、不同浓度ABA处理，以及休眠中和打破休眠后这2种状态下不同温育时间等方面来验证其表达与休眠性状之间的关系，结果发现它们在籽粒发育中后期大量合成，与胚休眠性获得的时间是一致的。用同样浓度的ABA处理，这2个蛋白在休眠胚中更易于表达，而在打破休眠的胚中需要5倍的ABA浓度才能得到相同的表达效果；在用无菌水浸润期间，休眠胚中该蛋白表达水平下降的速率迟于后熟胚中，且随着休眠的打破，该蛋白也消失了。推测其表达可能与休眠性的获得与解除有关。对控制该蛋白表达的基因进行克隆与功能鉴定可能为小麦抗穗发芽育种提供候选位点。     

Constructing Signal Transduction Pathways in Arabidopsis

To investigate the developmental processes of Arabiodopsis and how the signal of regulating development transducts the special gene. By looking up the recent literatures dealt with developmental biology, and reviewing several transduction pathways in Arabidopsis. Many signal transduction pathways in plant cells are familiar with that in animal cells. There is a phosphorylatin cascade. Raz, MEK and MAPK are also directly related to the signal transduction. In addition, to some extent, the phosphorylation process depends on the auto phosphorylatin of CLV proteins. Plants, like animals, transduct all kinds of signals by phosphorylation to balance the processes of cell proliferation and differentiaion.     

磷脂酶D在植物逆境信号转导中的作用机制研究进展

系统介绍了植物磷脂酶D (PLD)基因家族的分类,不同基因型PLD的结构特征以及激活特性与底物特异性等生物化学特征。分别从PLDs的脂质降解功能和PLD产物PA介导的信号转导功能2个方面综述了PLDs参与植物逆境胁迫反应机制的研究进展。归纳出这些PLDs各具不同的结构,因而具有独特的生物化学特征,从而决定其在植物逆境胁迫反应中的独特功能与作用机理。最后讨论了PLD研究中存在的问题,并对PLD的未来研究方向进行了展望。     

钙信号在植物抗病性中的作用研究进展

在植物信号转导途径中,钙离子作为第二信使,参与调控了大多数细胞生理代谢的过程。大量实验研究表明,钙信号同时参与植物与病原菌互作的信号转导过程。综述了近几年来植物在抗病反应过程中钙信号的产生、起到的作用及下游靶蛋白是如何解码的,并就存在的问题做出了展望。     

作物矮化基因与GA信号转导途径

矮化性状的利用,显著提高了小麦和水稻等作物的产量,从而引发了上世纪发生的响誉全球的“绿色革命”。一些控制矮化性状的基因已相继克隆,这些矮化基因的功能在于干扰植物激素—赤霉素（GA）的作用和合成,从而使植株表现为矮化。小麦Rht基因编码生长阻遏物,其功能可被GA所抑制。水稻sd1基因编码GA生物合成途径中的缺陷型酶,即GA20-氧化酶（GA20ox）。GA 亦可使sd1隐性突变体植株高度恢复正常。     

甘蓝自交不亲和性信号传导元件与传导过程

甘蓝自交不亲和性是由多态性的S位点基因编码的蛋白质介导的信号传导途径实现的。该信号传导途径由8个蛋白质元件(SLG、SCR、SRK、MLPK、THL、ARC1、Exo70A1和MOD/MIP-MOD)组成,本文详细综述了这些元件的编码基因、蛋白质元件的结构和功能,以及元件间的相互作用所构成的信号传导过程。在此基础上,根据新进展提出了今后可能的研究重点,以期为包括甘蓝在内的芸薹属自交不亲和性的深入研究提供新的内容。     

Mechanical Signalling in Plant: Perception and Transduction Pathway

The metabolism and development of plants are controlled through interplay between genetic and environmental cues.For optimal growth plants require the ability to coordinate complex developmental processes and at the same time sense and respond to environmental stimuli.The responses can be divided into three main events: stimulus perception,generation and transmission of a signal,and subsequent changes in downstream biochemical processes.Because of space limitation this review does not provide an exhaustive account of plant signal transduction.Rather,the authors intention is to cover new and important results in this field,including the mechanochemical transform mediated by integrin and integrin-like protein,the change of membrane fluidity respond to stimulus,and the wide accepted transduction pathway of calcium signaling system.The research emphasis and tendency are prospected.     

豆科植物根瘤菌结瘤因子的感知与信号转导

结瘤因子（脂壳寡糖,lipo-chito-oligosaccharides,LCOs）是根瘤菌在宿主植物根系分泌的类黄酮的作用下,合成并分泌的一类多糖信号分子,在根瘤菌与植物的共生结瘤过程中起重要作用。结瘤因子通过一定的机制感知,与某种特定受体（结瘤因子结合蛋白）结合,通过结瘤因子激活的信号转导途径如Ca2+介导的信号转导途径或磷酸类脂信号转导途径,诱导宿主植物的一系列反应,如根毛质膜去极化、皮层细胞分裂和结瘤素基因表达等。同时,结瘤因子的感知与信号转导也受一定基因和反馈机制调控。就豆科植物根瘤菌结瘤因子感知机制、信号转导途径及反馈调控等方面的研究进展进行了全面阐述。     

微丝骨架与信号转导研究进展

微丝骨架作为细胞骨架的一种,它在细胞的许多功能活动中起重要作用。近年来,研究证明丝骨架受信号转导的调节。动物细胞中存在着细胞基质（ＥＣＭ）－质膜（ＰＭ）－细胞骨架（ＣＴＫ）连续体,胞内、外信号可以通过些连续体进行又向传递。研究还证明,植物细胞中存在细胞壁（ＣＷ）－质膜（ＰＭ）－细胞骨架（ＣＴＫ）连续体,并府为它类似于动物细胞中的ＥＣＭ－ＰＭ－ＣＴＫ连续体,有着相贩功能,本文对调节微丝骨架的主要信号传递途径进行综述。     

玉米热激转录因子基因ZmHSF-Like对逆境胁迫响应的信号途径

在前期对玉米热激转录因子基因ZmHSF-Like克隆、表达特性和亚细胞定位分析的基础上,对基因响应不同逆境胁迫的信号途径进行了研究。结果显示,H₂O₂处理能显著上调ZmHSF-Like基因的表达,42℃热激上调ZmHSF-Like基因的表达依赖于H₂O₂的存在,ABA上调基因表达部分依赖于H₂O₂的存在,而PEG-6000诱导基因表达不依赖于H₂O₂;外源Ca²⁺处理也能上调ZmHSF-Like基因表达,而螯合胞外钙离子并阻断其内流并不能降低上述逆境胁迫诱导的ZmHSF-Like基因的表达水平。表明ZmHSF-Like基因通过H₂O₂信号途径实现对热激和ABA胁迫的响应。在H₂O₂处理过程中,热激蛋白基因HSP704的表达与ZmHSF-Like基因的表达同步,可能是该途径中ZmHSF-Like结合的下游热激蛋白。单独钙离子诱导处理,热激蛋白基因HSP701、HSP702和HSPeu701的表达均与ZmHSF-Like基因的表达同步,可能是ZmHSF-Like基因响应Ca²⁺反应的下游结合蛋白。ZmHSF-Like通过与下游不同热激蛋白的结合实现对不同逆境胁迫的响应。     

植物信号转导对‘夏黑’葡萄冬芽休眠解除的调控

本研究2016年-2017年以生态休眠状态下的‘夏黑’葡萄冬芽为试材,经单芽扦插处理、用转录组方法辅以生理指标测定,探讨了影响葡萄冬芽休眠解除的关键因子。单芽扦插7 d (EB1)和扦插14 d (EB2)后冬芽转录组测序均得到45 Mb以上的Clean Reads,经过滤、拼接、数据库比对均得到25 000以上转录本。从基因表达分析看EB2与EB1相比,1 051个基因上调表达,587个基因下调表达。差异表达基因(DEGs) GO富集分析发现葡萄冬芽自然休眠解除过程中DEGs主要富集在催化活性、结合、代谢过程和单有机体过程,进一步KEGG代谢途径分析发现植物信号转导途径是休眠解除的重要参与环节,尤其赤霉素(gibberellin,GA)和脱落酸(abscisic acid, ABA)代谢与休眠解除关系密切,芽子休眠解除过程中的内源激素变化和信号转导路径上相关基因qRT-PCR也验证了这一点。因此本研究认为内源激素和植物信号转导是调控葡萄冬芽自然休眠解除的重要因子之一。