植物CBL基因家族的研究进展

细胞中游离的Ca2+是植物细胞中普遍存在的第二信使,类钙调神经素B亚基蛋白CBL作为一种特殊的钙感受器在植物生长发育和逆境胁迫响应过程中发挥重要作用.本文主要对植物CBL家族的起源与进化、蛋白结构、亚细胞定位以及CBL的功能进行综述,并对今后钙感受器CBL家族的研究重点和发展方向进行了展望.     

植物GDSL脂酶家族基因的研究进展

GDSL脂酶是指蛋白N'端具有保守GDSL序列的、广泛存在于原核和真核生物的一类水解酶。植物GDSL脂酶是一个大的基因家族,家族成员间存在较大的结构和功能多样性,在植物生长发育、逆境胁迫和油脂代谢等生理活动中发挥重要的生物学功能。本文对植物GDSL脂酶家族成员的结构、分类、进化、表达与功能上研究进展进行较为全面的综述,并简要介绍了本实验室有关GDSL基因在油料作物种子油脂积累过程中的作用方面的研究进展。     

植物磷转运子 PHT1 家族研究进展

【目的】磷是植物生长发育所必需的大量营养元素。植物 PHT1 磷转运蛋白家族在植物磷吸收、运转及再利用等过程中发挥了重要作用。迄今已在多种高等植物中相继分离出大量 PHT1 家族基因。本文综述了国内外关于植物 PHT1 家族的主要研究进展,详细阐述了植物 PHT1 家族的表达模式、功能及可能的调控途径。 主要进展植物 PHT1 家族属于 MFS (major facilitator superfamily) 超家族,不同物种 PHT1 家族蛋白的结构非常保守,通常具有 12 个亲脂跨膜结构域,形成“6 螺旋–亲水大环–6 螺旋”式的结构镶嵌于质膜当中。同时,该家族具有 H₂PO₄–/nH+ 共运子、糖转运子和 MFS 通用转运子等特征结构域和一段保守的氨基酸特征序列 GGDYPLSATIMSE。一般情况,植物 PHT1 家族基因吸收转运 1 个无机磷需要 2～4 个质子协同进入质膜,并伴随膜电位的变化。植物 PHT1 家族的磷转运特性差异较大,其动力学参数 Km 值差别较大。高等植物 PHT1 家族成员众多。在拟南芥、水稻、大豆、茄科植物及其他物种中的研究发现,PHT1 家族各成员间的时空表达模式存在差异,多数成员受低磷信号调控且主要在根部表达,少部分成员在除根以外的其他器官中表达,并行使相应的磷转运功能。已有研究表明,植物 PHT1 家族基因的转录水平受到多因素的调控,例如外界环境中的无机磷浓度,转录因子如 MYB 家族、WRKY 家族以及 ZAT6 等基因能与 PHT1 家族基因启动子区的特殊调控元件如 MYCS 元件、P1BS 元件及 W-box 元件等结合,调控基因的转录。此外,部分 PHT1 家族基因的转录水平受丛枝菌根真菌 (arbuscular mycorrhizal fungi,AMF) 的调控。除了转录水平的调控,关于植物 PHT1 家族转录后水平的调控途径同样取得了较大进展。PHF1 基因、含 SPX 结构域的蛋白家族、MicroRNA、蛋白磷酸化与去磷酸化、染色质修饰及其他等一系列调控途径均参与到 PHT1 家族基因的转录后调控及信号转导。植物激素如生长素、乙烯和细胞分裂素等也参与这一调控过程。 建议与展望植物对磷吸收利用的分子调控机理及信号转导途径十分复杂,因此,培育磷高效利用基因型作物任重而道远。关于植物 PHT1 家族基因的研究已从模式植物向作物及其他高等植物中扩展,然而对该家族蛋白的生化及结构生物学等研究还待进一步深入。同时,对于一些基因组较复杂的多倍体物种如甘蓝型油菜、小麦、大麦及棉花等,仍有待开展进一步研究。     

植物金属硫蛋白的研究进展

金属硫蛋白是一类低分子量、富含半胱氨酸的金属结合蛋白，随着植物分子生物学的发展，植物金属硫蛋白研究越来越热。本文就其分类、多态性、特性、空间结构、功能以及表达特点逐一综逆．并对其应用前景进行了展望。     

DELLA蛋白在植物中的研究进展

DELLA蛋白是GRAS蛋白家族中的一个亚家族,在赤霉素(gibberellin,GA)信号转导通路中起负调控作用.DELLA不仅参与了GA信号转导,也参与其他激素如生长素、脱落酸(abscisic acid,ABA)、乙烯、茉莉酸(jasmonic acid,JA)等信号转导和生物合成,在植物生长发育过程中扮演了重要角色.本文综述了DELLA蛋白编码基因的克隆、表达情况,并阐述了DELLA蛋白参与的激素信号转导和与其他因子的互作,以便更好地揭示DELLA信号网络系统及其作用机制.     

植物翻译控制肿瘤蛋白研究进展

翻译控制肿瘤蛋白(TCTP)广泛存在于各类真核生物中,是一类在进化上高度保守的同源蛋白家族。植物TCTP具有促进细胞增殖、分化和再生、对抗生物或非生物胁迫等功能,其表达受转录和翻译水平的调节,调控机理较复杂。本文从TCTP的发现与命名、研究领域与分布、植物TCTP基因的结构特点、表达特性及功能等方面进行了简要综述,旨在全面了解植物TCTP的生理生化功能,以期为进一步研究其调控机理,调控植物生长发育和培育抗逆新品种提供一定的理论参考。     

F-box蛋白家族在植物抗逆响应中的作用机制

SCF复合体泛素连接酶E3介导的泛素化蛋白降解是翻译后水平上对生命进程进行调控的一个重要方式。它的关键组分F-box蛋白负责识别被降解的靶底物蛋白。植物F-box基因家族成员众多,极具多样性。F-box蛋白N端常含F-box基序,C端常为蛋白互作保守结构域,该结构具多样性,可识别不同底物,是F-box蛋白分类的依据。研究表明,F-box蛋白参与调控植物的许多生命进程,包括抗逆反应。本文就近年来F-box蛋白在植物抗逆反应中的作用机制进行总结。F-box蛋白大多以SCF复合体泛素连接酶E3介导的泛素化蛋白降解目标蛋白的方式调控抗逆反应,也有不依赖形成SCF复合体的方式行使功能,不少F-box蛋白参与了植物激素信号传导,通过调控转录因子活性而改变下游基因的表达,由此影响了植物的抗逆反应。基因表达谱的生物信息学预测表明,大多数F-box基因参与了植物抗逆反应,目前只有其中一小部分已报道了其抗逆调节功能。在此综述了这些F-box蛋白在植物抗逆胁迫中的研究进展。在干旱和盐碱胁迫反应中,F-box基因常通过影响植物激素脱落酸、乙烯等植物激素信号传导而调控抗逆。由于干旱和盐碱胁迫具协同性,不少F-box基因同时参与抗旱和抗盐碱胁迫,但调节方式有所不同,一些F-box基因对抗干旱和盐碱的反应具协同性,从总体上调控植物的渗透胁迫和离子毒害反应;而另一些F-box基因对干旱和盐胁迫反应的调节作用相反,它们可能在植物抗逆的精细调节中起作用。在低温胁迫反应中,F-box蛋白可调节植物抗低温的CBF信号途径。在生物胁迫反应中,F-box基因常通过影响植物激素茉莉酸和水杨酸途径来调控抗病,病原菌也以攻击植物SCF复合体使植物致病。此外,植物激素信号途径之间相互作用,共同影响抗逆反应。     

蓝光受体ZTLs家族调控植物光周期途径研究进展

光周期途径是调控植物开花的重要途径之一,在长期的进化过程中,植物对光周期途径中的光诱导形成了极其精细和完善的光感受系统。植物接收光信号主要通过光感受系统中的光受体(photoreceptor)实现。ZTLs家族是一类蓝光受体蛋白,泛素化调节植物体内蛋白质的降解,在光信号向生物钟输入和调节下游开花基因表达中发挥重要作用。本文对不同植物中ZTLs家族蛋白的结构、功能等研究进行了综述与展望,为阐明ZTLs家族通过光周期途径调控开花的机制提供了一定的理论依据。     

植物中铵转运蛋白的研究进展

铵转运蛋白在众多生物中被克隆与鉴定，它是一种广泛存在于微生物、植物细胞及动物的细胞膜上主动转运铵离子的载体，分子量约为48kD，含有10-11个跨膜域。本文阐述了植物铵转运蛋白分离鉴定的过程，对于铵转运蛋白的结构、功能、基因表达调控等方面作了较详细叙述。不同氮素条件下，铵转运蛋白基因通过转录调控表现了对铵离子吸收转运的不同特点，使植物根系在较宽的浓度范围中吸收铵离子，为细胞内铵离子库的内稳态提供了理论依据。铵转运蛋白有助于作物更有效的吸收氮素，为农业生产粮食增收提供了有利保障。     

氨基酸转运蛋白介导植物免疫研究进展

植物生长发育需要大量的氮素养分,氨基酸作为大多数植物体内主要的氮素运输形式,影响植物整个生命活动。氨基酸转运蛋白负责氨基酸在组织和细胞间的跨膜运输,其通过调节植物体内氨基酸稳态,影响着植物的生长发育和抗逆能力。近年来,氨基酸和氨基酸转运蛋白在植物免疫和抗病中的功能及其调控机制取得了一些突破性的研究进展。我们详细阐述了氨基酸运输、代谢在植物防御中的作用,总结了参与植物免疫的氨基酸透性酶家族(AAPs)、赖氨酸组氨酸转运蛋白家族(LHTs)、阳离子氨基酸转运蛋白家族(CATs)以及多种酸进出转运蛋白家族(UMAMITs)基因在病原菌侵染植物过程中的调节机制。转运蛋白LHT1不仅介导植物根系氨基酸的吸收和地上部氨基酸的转运,还参与了植物生长和免疫调节。本文以LHT1为例,对比了拟南芥和水稻lht1突变体植物在感染病原菌后自身的免疫过程,突出其在参与植物感染活体营养型和死体营养型病原菌过程中功能的差异性,构建了氨基酸转运蛋白调控植物免疫过程的基本分子模型。未来研究需要重点解析：1)哪些氨基酸是植物防御机制的关键营养或信号物质;2)病原菌侵染植物后,植物体内氨基酸信号的传导过程;3)植物氨基酸转...     

植物Cation/H＋反向转运蛋白研究进展

CAX是一种通过质子梯度产生的能量运输协调再分配钙离子（Ca2＋）等阳离子的转运蛋白,是Ca2＋/Cation antiporter （CaCA）大家族的一个分化枝.植物CAXs属于CAX三大类的Ⅰ型CAX.大部分植物CAXs有11个跨膜区（TM）和5个典型的功能域,即N-端自抑制区域（NRR）、C-端功能区域、Ca2＋功能域（CaD）、C功能域和D功能域.其中NRR存在于大部分CAX中,调节CAX的功能.以下综述了近年来国内外对CAX类蛋白的研究成果与进展,涉及到CAX家族的命名,亚家族的分类,CAX组织表达及亚细胞定位,特别是CAX的转运活性等研究.加强对CAX的研究对调节植物生长、提高农作物养分吸收和减轻土壤中污染物等有重要作用.     

植物应答病菌胁迫的抗性蛋白研究进展

病菌侵染是植物生长发育过程中遇到的主要环境胁迫因子之一,而植物响应病菌胁迫是一个多因素协同作用的过程,涉及到复杂的基因表达调控网络。因此,植物-病原菌的互作应答机制问题一直受到研究者的普遍关注。该文主要从蛋白应答角度入手,对最近几年植物-病菌互作抗性蛋白的研究进展方面进行了较为全面的综述,分析了病菌胁迫下植物常见抗性蛋白的应答情况,并讨论了对病菌可能的抗性机制,为抗病植物新品种的培育及后续相关基因功能深入研究和抗病植物新品种的培育提供理论参考。     

植物水分胁迫下功能蛋白的研究进展

介绍了水分胁迫下的几种功能蛋白（水分通道蛋白、渗调物生物合成的关键酶、LEA蛋白等）的特性,以及几种主要的渗透调节物质（脯氨酸、甜菜碱、多胺）在植物体内的定位、生理功能和它们在植物体内的生物合成途径以及合成酶类的相关基因。     

基于种子生产植物源重组药物蛋白研究进展

种子作为植物重要储藏器官之一,为高效表达外源重组药物蛋白提供了理想的载体。与其他植物生产系统相比,植物种子反应器具有多方面的优势,如表达水平较高,重组蛋白活性稳定,易于储藏和运输以及便于加工、分离和纯化等。在过去的20年中,利用植物种子作为反应器表达了一系列重组药物蛋白,部分药物蛋白已进入商业化生产阶段。本文对种子生物反应器的特点及利用,就近年来基于种子生产植物源重组药物蛋白的研究进展进行了综述,并对植物种子生物反应器研究中的几个问题及未来的发展方向进行了探讨。     

植物非生物逆境相关锌指蛋白基因的研究进展

植物能够适应多种逆境主要是通过改变其基因表达和代谢途径来实现的,因此研究这些基因表达和功能对提高植物耐逆性具有重要意义。锌指蛋白是一类具有手指状结构域的转录因子,这种结构域由锌离子与多个半胱氨酸和(或)组氨酸组成,锌离子在稳定其结构和发挥调控功能方面具有关键作用。植物锌指蛋白在植物耐逆性方面具有重要作用。本文综述了近几年来从拟南芥(Arabidopsis thaliana)、水稻(Oryza sativa)、小麦(Triticum aestivum)、番茄(Solanum lycopersicum)等植物中克隆的与非生物逆境相关锌指蛋白基因的研究成果,重点阐述了其基因表达部位、受逆境诱导情况及转基因植株的耐逆性等。目前的研究结果表明锌指蛋白能够调控耐逆相关基因的表达,在植物逆境代谢中发挥重要作用,因此可以利用锌指蛋白基因进行作物耐逆性的遗传改良,提高作物的耐逆能力。     

利用植物叶绿体表达重组药用蛋白和疫苗研究进展

植物是医用药物的重要来源之一,约占整个医用药物市场的1/4以上。现代生物技术的发展进一步拓宽了植物在医药领域的应用范围,许多具有重要应用价值的重组药用蛋白在植物中获得成功表达,部分重组药用蛋白已进入商业化应用阶段。与其他重组药用蛋白生产系统相比,植物叶绿体生产系统具有独特的优势,如外源基因的高效和稳定表达、多基因表达、环境安全等。利用植物叶绿体表达系统生产的重组药用蛋白和疫苗已达40多种。本研究对近年来利用叶绿体表达重组药用蛋白和疫苗的研究进展进行了综述,并就植物叶绿体表达重组药用蛋白方面的几个问题进行了探讨。     

植物SWEET蛋白的结构与分类及功能研究进展

植物SWEET蛋白是一类重要的转运蛋白,研究其生理生化功能,有助于分子辅助育种,缩短育种年限。本文基于文献资料,梳理归纳了近年来国内外的植物SWEET蛋白的结构、分类、转运底物和功能方面的相关研究进展,阐述表明SWEET蛋白是植物中广泛存在的一类糖转运体,既能转运单糖又能转运蔗糖,属于Mt N3家族。不同植物间的SWEET蛋白具有一定的保守性,根据亲缘关系SWEET家族可以分为四类。植物SWEET蛋白是位于膜系统上,参与糖分的跨膜转运,在植物生长发育及逆境胁迫中均有不同程度的调控作用,如调控花蜜的分泌、花粉的营养、灌浆期种子的发育、果实发育、植物抗逆性和抗病性等。然而不同植物的SWEET蛋白转运底物和调控功能不同,目前仅在拟南芥等少数植物中研究较为深入。     

植物C_2H_2型锌指蛋白的研究进展

锌指蛋白是转录因子的一种,对真核生物的生长发育及逆境胁迫的耐受能力都有着重要关系,而植物C2H2型锌指蛋白是研究较多、较为明确的一种锌指蛋白,该蛋白大部分锌指结构具有一段高度保守的氨基酸序列QALGGH,这是植物中独有的特征,且据报道该C2H2型锌指蛋白与逆境胁迫是相关的。本文主要综述了植物C2H2型锌指蛋白的分类、结构和功能,植物C2H2型锌指蛋白与DNA、RNA和蛋白质的相互作用,以及概述了与盐胁迫、低温胁迫、干旱胁迫、氧胁迫和光胁迫等逆境胁迫相关的植物C2H2型锌指蛋白,最后还对其进一步的深入研究进行了展望,这就为日后利用基因工程技术改良作物品质、提高作物的抗逆性提供了有利条件。     

植物磷转运蛋白基因及其表达调控的研究进展

土壤有效磷的缺乏是限制植物生长发育的主要因素之一,植物对于磷素营养的吸收及转运主要是通过不同家族的磷转运蛋白来进行的。在外部介质严重缺磷的环境中,植物体自身会通过诱导或增强磷素转运蛋白基因的表达量提高其对根际和共生菌根菌丝磷素的吸收和利用,同时外界环境中的其他一些因素也会影响磷转运蛋白基因的表达调控。近年来,随着分子生物学技术和植物基因组学的快速发展,国内外有关磷素转运蛋白的分子研究也在不断深入,并取得了一系列令人振奋的成果。本文简述了近年来高等植物磷素转运蛋白基因的克隆、表达、调控及其可能存在的相互作用,并对进一步的研究作了展望。     

植物抗旱研究进展

干旱是影响植物正常生长发育的一个逆境因子,水资源日益短缺成为制约农业发展的严重问题。植物对干旱胁迫的响应和适应机制一直是学术研究的热点领域。基于此,总结了干旱的种类、植物抗旱性鉴定、植物光合作用对抗旱能力的影响等方面,并提出了植物抗旱的研究方向。