植物抗逆胁迫相关蛋白激酶的研究进展

蛋白激酶在信号感知、传导、基因的表达调控以及其他调节植物生长发育的众多生理过程中至关重要。植物体内的信号传导系统能够感知外界逆境胁迫,并传递逆境胁迫信号。通过蛋白激酶改变蛋白质的磷酸化和去磷酸化状态,下游的抗逆相关基因在转录表达水平上发生变化,从而启动相应反应来抵制危害。概述了近年来国内外有关植物抗逆胁迫的蛋白激酶的研究进展。     

水稻类受体蛋白激酶FTPK1的原核表达及其活性检测

类受体蛋白激酶(receptor-like kinase,RLKs)是植物信号分子的受体,它能够通过胞内激酶域对底物进行磷酸化或去磷酸化,从而对下游靶基因的转录及表达进行调控,参与胞内信号转导,在植物生长发育及环境应答过程中发挥作用。本研究以水稻"中花11"cDNA为模板,通过PCR技术获得类受体蛋白激酶基因FTPK1的全长序列,进一步构建原核表达载体p ET-28a-FTPK1后,经1 mmol/L IPTG诱导12 h,获得88k D的诱导表达蛋白条带,显示FTPK1可在大肠杆菌中诱导表达。表达产物经Ni柱纯化及透析后,获得纯化的融合蛋白。FTPK1激酶活力检测显示,其可磷酸化蛋白底物His和MBP,具有一定的磷酸化活性。本研究为进一步制备FTPK1特异性抗体,深入解析其理化特性及生物学功能奠定了基础。     

植物转录因子MYB基因家族研究进展

转录因子是响应环境胁迫,即干旱、盐分和寒冷等植物信号传导途径的主要调节剂,MYB是植物最大转录因子家族之一,MYB转录因子亚家族特定于植物界。综述提供了MYB基因家族在植物中的最新功能调控研究进展,以了解植物中MYB转录因子的调控机制,为植物分子育种研究提供新思路。     

植物WRKY转录因子研究进展

转录因子在植物的生长发育及其对外界环境的反应中起着重要的调控作用。典型的转录因子含有DNA结合域,转录调控域,寡聚化位点和核定位信号,转录因子通过这些结构域与相应的顺式元件相互作用调控基因的表达。WRKY转录因子是植物中特有的N-端含有WRKYGQK高度保守氨基酸序列的一种转录调控因子,它能够与(T)(T)TGAC(C/T)序列(W-box)发生特异性结合,从而调节启动子中含W-box元件的调节基因和/或功能基因的表达,参与植物的各种生理生化反应。文章主要论述近年来植物WRKY转录因子的相关研究进展。     

植物SnRK1蛋白激酶研究进展

植物SnRK1蛋白激酶与酵母SNF1以及哺乳动物AMPK在结构和功能上同源性较高,以α催化亚基、β和γ调节亚基组成异源三聚体复合物的形式存在。SnRK1蛋白激酶广泛存在于高等植物中,响应环境胁迫、营养匮乏、光暗周期等引起的能量缺失信号。SnRK1是调控植物代谢和能量平衡的重要枢纽,调节光合作用途径相关基因的表达以及蔗糖合成、淀粉合成和降解相关酶编码基因的表达,参与糖代谢途径。此外,SnRK1在植物的生长、发育和胁迫响应中也是重要的调控枢纽。但SnRK1在代谢网络途径的调控非常复杂,很多调节机制还不清楚,亟需进一步的研究。本研究通过对SnRK1蛋白激酶的结构,酶活性的调节机制,及在植物碳氮代谢、生长发育及响应胁迫应答中的调控研究现状进行综述,旨在为进一步研究植物SnRK1的功能提供参考。     

转录因子在植物生长发育及非生物逆境响应的作用

在植物的一生中,不同的基因被设定在不同的时期及部位精确地表达,或是在不同的环境条件下如高温、干旱等诱导表达,基因表达受转录因子的精确调控。植物碱性亮氨酸拉链(basic leucine zipper,bZIP)蛋白是一类重要的转录因子,其参与了植物从生长发育到胁迫响应的各种过程。植物生长转变及对胁迫做出响应会迅速地诱发自身大量基因的转录变化,这一过程称为转录重编程。bZIP转录因子就是引导这些转录重编程的转录因子中重要的一类。本文介绍了bZIP转录因子的结构、分类以及重要功能,综述了其在植物生长发育及非生物胁迫响应等过程中所起的关键作用,并就如何拓展完善bZIP转录因子功能研究作了展望。     

植物光信号传导途径中重要调控基因概述

在植物发育过程中,光是重要的环境信号。在植物光信号传导途径中存在一类重要的光信号调控因子,该类因子与其他植物主要的光信号调控蛋白一起,构成了植物的光信号反应的网络途径,从而在黑暗和光照条件下一起协同调控植物的整个生长发育过程。简述了近年来在光信号传导途径中重要调控基因的研究进展,以促进人们对植物光信号传导途径调控植物重要发育过程的进一步了解。     

bZIP转录因子在植物生长发育及非生物逆境响应的作用

在植物的一生中,不同的基因被设定在不同的时期及部位精确地表达,或是在不同的环境条件下如高温、干旱等诱导表达,基因表达受转录因子的精确调控。植物碱性亮氨酸拉链(basic leucine zipper,bZIP)蛋白是一类重要的转录因子,其参与了植物从生长发育到胁迫响应的各种过程。植物生长转变及对胁迫做出响应会迅速地诱发自身大量基因的转录变化,这一过程称为转录重编程。bZIP转录因子就是引导这些转录重编程的转录因子中重要的一类。本文介绍了bZIP转录因子的结构、分类以及重要功能,综述了其在植物生长发育及非生物胁迫响应等过程中所起的关键作用,并就如何拓展完善bZIP转录因子功能研究作了展望。     

CREB转录因子及其磷酸化信号通路的研究进展

cAMP反应元件结合蛋白（cAMP response element binding protein,CREB）是一种真核生物细胞核内调控因子,在神经元再生、突触形成及学习记忆等方面具有重要的调节作用。CREB的磷酸化是实现调节转录的重要途径,胞外信号途径影响CREB的磷酸化来激活多种靶基因转录,表现出多种生理功能。综述了CREB的结构、调控机制,特别是磷酸化的信号通路。     

bZIP转录因子在植物激素介导的抗病抗逆途径中的作用

植物体内有一套复杂精细且交叉调控的激素信号网络,在植物应对不良环境胁迫的过程中起着至关重要的作用。bZIP转录因子作为基因表达的关键调控因子,在植物抗病抗逆相关基因的表达中行使着重要的功能。文章首先介绍了bZIP转录因子的结构和功能,阐述了其在几种主要的激素抗性调控途径中的作用机理,之后对各种激素信号通路之间的交叉调控途径及其关键调控节点蛋白进行了概括,以期阐明植物激素介导的抗性调控网络,并为新的抗性相关基因的挖掘和利用提供理论依据。     

BSKs mediate signal transduction from the receptor kinase BRI1 in Arabidopsis

Brassinosteroids (BRs) bind to the extracellular domain of the receptor kinase BRI1 to activate a signal transduction cascade that regulates nuclear gene expression and plant development. Many components of the BR signaling pathway have been identified and studied in detail. However, the substrate of BRI1 kinase that transduces the signal to downstream components remains unknown. Proteomic studies of plasma membrane proteins lead to the identification of three homologous BR-signaling kinases (BSK1, BSK2, and BSK3). The BSKs are phosphorylated by BRI1 in vitro and interact with BRI1 in vivo. Genetic and transgenic studies demonstrate that the BSKs represent a small family of kinases that activate BR signaling downstream of BRI1. These results demonstrate that BSKs are the substrates of BRI1 kinase that activate downstream BR signal transduction.     

植物LRR类受体蛋白激酶的研究进展

植物中富亮氨酸重复片断类受体蛋白激酶(LRR RLK)属于跨膜类受体蛋白激酶,由胞外LRR结构域、单次跨膜区以及胞内激酶结构域三部分组成。在不同植物中,LRR RLK作为信号识别受体参与CLV、BR、Ax21等信号转导过程,在植物生长发育、激素调节以及逆境应答反应等方面中发挥重要的作用。综述了近年来LRR RLK的相关调控功能及其作用机制的研究进展,并为进一步探索LRR RLK的功能及应用提供参考。     

蛋白质磷酸化在油菜素内酯信号通路中的作用

油菜素内酯是植物体内一类重要的类固醇激素,参与调控植物生长发育过程。对拟南芥的大量研究基本阐明了BR信号转导网络中的主要通路。在BR信号转导过程中,蛋白质可逆磷酸化参与了多个重要环节的调控。该文综述了植物体内BR信号转导过程中蛋白质磷酸化的作用。     

马铃薯油菜素内酯信号激酶基因StBSKs的克隆与序列分析

油菜素内酯是一种参与调控植物生长发育和环境抗性的植物激素,BSKs是BR信号通路中重要的信号转导激酶。以马铃薯为试验材料,通过同源序列检索分析设计特异性引物,采用RT-PCR技术克隆得到BSK基因家族的7个基因,分别命名为StBSK1、StBSK2、StBSK3、StBSK4、StBSK5、StBSK6和StBSK7。其CDS全长分别为1 497、1 479、1 464、1 461、1 476、1 476和1 476 bp,分别编码498、492、487、486、491、491和491个氨基酸。生物信息学分析表明,StBSKs蛋白的等电点为5.14~6.37,均呈弱酸性;这7个蛋白均无跨膜结构域和信号肽;氨基酸序列比对发现,StBSKs蛋白的氨基酸序列在N端存在较大差异。系统进化树分析发现,StBSKs蛋白与同科物种的亲缘关系更近。本研究结果丰富了对马铃薯油菜素内酯信号激酶StBSKs基因的认知,也为进一步深入研究StBSKs的基因功能奠定基础。     

Regulatory Network of Transcription Factors in Response to Drought in Arabidopsis and Crops

Drought is one of the most important environmental constraints limiting plant growth, development and crop yield. Many drought-inducible genes have been identified by molecular and genomic analyses in ...     

bzr1基因的转化对番茄果实性状的影响

目的将BR信号转导因子BZR1转入到番茄中,研究其对果实性状的影响。方法通过根癌农杆菌介导的方法,将bzr1基因转入到番茄栽培品种中蔬4号中,并对转化植株进行分子鉴定以及T1代遗传学分析;以转基因系和对照为材料,分析转基因植株果实典型发育时期的主要品质性状、色素和乙烯含量的变化,并分析BR生物合成基因Dwarf和调节基因LeBR1,以及乙烯生物合成关键基因LeACS4,乙烯响应基因ERF1和信号转导受体基因(LeETR1和LeETR3)的表达。结果转基因株系果实在转色期,其可溶性固形物、可滴定有机酸、可溶性蛋白、维生素C、番茄红素和类胡萝卜素含量,以及乙烯释放量均显著高于对照,在幼苗期和果实发育的前3个时期BR调节基因LeBR1的表达均高于对照,从绿熟期开始一直到转色期,转基因株系中乙烯生物合成的限速酶基因LeACS4的表达均高于同期的对照;在破色期,转基因株系中乙烯响应基因ERF1和信号转导受体基因(LeETR1和LeETR3)的表达显著高于同期的对照。结论bzr1基因在番茄中的转化使番茄食用器官(转色期果实)的各种营养成分含量显著增加,从而改善番茄的营养品质。     

油菜素内酯调控植物根系发育机制研究进展

油菜素甾醇(brassinosteroids,BRs)是20世纪后期发现的一类新型植物激素,参与调控植物生长发育的诸多方面,其中对植物根系发育过程具有重要的调控作用.油菜素内酯(brassinolide,BL)是最先确定结构的高活性BR.首先介绍了BR的发现、BR调控根系生长信号通路的进展,进一步阐述了BR通路转录因子...     

杧果转录因子BES1s家族全基因组鉴定及生物信息学分析

BES1/BZR1是植物中特有的一类转录因子且是油菜素内酯(BR)信号转导途径的唯一转录因子,为探讨其在植物抗病抗逆反应中的作用,本研究通过运用生物信息学研究方法分析了杧果BES1s家族成员的理化性质、结构域、蛋白质结构和在不同胁迫条件下的基因表达。研究表明,杧果BES1s家族理化性质预测结果显示,成员外显子个数相差较大;结构域预测结果显示,杧果BES1s成员均具有BES1_N结构域;系统进化分析和二级结构表明,成员可分成3组,不同组之间成员存在较大差异、蛋白质三级结构预测结果显示,存在3种结构。在qRT-PCR法测定基因表达量中发现,在胶孢炭疽菌(Cg)侵染过程中MiBES1.1和MiBES1.5持续上调表达;MiBES1.12和MiBES1.13持续下调表达。在细菌性黑斑病菌(Xcm)侵染过程中,在12 h时除MiBES1.7和MiBES1.9,其他成员上调表达;在3 h时MiBES1.1~MiBES1.5和MiBES1.11下调表达。在茉莉酸甲酯(MeJA)处理过程中,MiBES1.7、MiBES1.9和MiBES1.2持续下调表达;在48 h时,除MiBES1.5和MiBES1.11~MiBES1.13其他成员下调表达。本研究结果可为杧果BES1s家族成员基因的功能研究提供依据。     

植物耐盐基因工程研究进展

盐害是农作物减产的主要因素,提高作物的耐盐性是提高全球粮食产量的基础。文章较系统地概述了植物盐胁迫信号传导通路研究现状,植物耐盐基因的挖掘,包括基于EST数据库的基因挖掘、通过转录谱确定胁迫响应基因以及应用转基因手段确定基因在胁迫耐受机制中的功能。同时系统阐述了各类耐盐基因的应用,包括渗透调节物质合成酶基因、氧胁迫相关基因、离子转运相关基因、编码转录因子的调节基因、感应和传导胁迫信号的蛋白激酶基因和其他调控序列。文章还对植物耐盐基因工程研究的现状进行了分析和提出建议,对进行植物基因工程研究工作具有参考价值和指导意义。