植物类受体蛋白激酶研究概况

类受体蛋白激酶基因是目前植物中发现的主要的数目最大的一类受体基因。类受体蛋白激酶的鉴定和生理功能的研究对阐明植物胁迫反应机制、提高农作物的产量和抗逆性具有重要的理论意义和应用价值。综述了植物类受体蛋白激酶的结构、种类、研究进展及意义,并探讨了今后的研究重点。     

昼夜节律调控拟南芥核黄素信号传导

植物昼夜节律钟对调控植物生理进程、环境响应和发育起着重要作用。与此相似,核黄素信号途径广泛参与调控植物生长与发育。研究结果表明:在野生型拟南芥叶片中,内源黄素含量(核黄素、FMN、FAD)在24 h周期内呈节律波动;RT-PCR分析表明,外源核黄素处理植株增强或抑制许多基因的表达,这些基因在野生型植株24 h内的表达水平也受昼夜节律调控;此外,外源核黄素能诱导植物产生防卫反应,该过程也受昼夜节律调控。因此得出结论:植物昼夜节律钟调控核黄素信号传导反应。     

拟南芥免疫相关基因启动子对免疫信号分子的响应强度分析

为对比不同的植物抗病相关基因对植物免疫激发子的响应强度,筛选出响应强度较高的报告基因,从拟南芥中克隆5个植物免疫相关基因(WRKY33、FRK1、WRKY29、PR2和PDF1.2)的启动子序列,构建目的基因启动子驱动的萤光素酶(Luciferase,LUC)表达载体,并将其转化到拟南芥原生质体中瞬时表达;经植物免疫激发子(FLG22与PEP1)处理后,进行LUC活性检测,判断目的基因启动子的激活情况,分析上述目的基因启动子对免疫信号分子的响应强度。结果显示:经FLG22与PEP1处理后,拟南芥原生质体细胞中WRKY33响应强度为最高,与对照相比分别上调11.2与4.5倍,WRKY29响应强度次之,分别为对照的10.0与3.1倍;与WRKY相比,FRK1响应强度明显降低,而PR2与PDF1.2均无明显响应。上述结果表明在拟南芥原生质体瞬时表达体系中WRKY33可高效响应植物免疫激发子,pWRKY33::LUC原生质体表达体系可作为一种高效的PTI反应报告系统,用于新型植物免疫激发子的筛选鉴定。     

植物富含半胱氨酸类受体激酶家族研究进展

在植物生长发育过程中,富含半胱氨酸类受体激酶(cysteine-rich receptor-like kinases,CRKs)作为上游信号分子,在感知胁迫信号和诱发免疫应答中起着重要作用。CRK主要由信号肽、DUF26(PF01657)、跨膜结构域和胞内激酶结构域组成,其中DUF26和激酶结构域在不同植物中高度保守。生物信息学分析发现,在单子叶和双子叶植物中含有37~170个CRK成员,它们在植物生长发育和胁迫应答中发挥不同的功能。文章综述了近年来国内外植物CRK基因结构及其在生长发育、胁迫应答中的功能研究进展,对于提高农作物抗逆境能力具有重要意义。     

蒺藜苜蓿LysM类受体激酶的研究进展

LysM类受体激酶属于多基因家族,其胞外域直接参与几丁质、肽聚糖和脂壳寡糖等糖化合物的感知,从而激活植物免疫或共生信号转导。豆科模式植物蒺藜苜蓿中第1个LysM受体基因LYK3的功能于2003年被表征。此后,越来越多的LysM类受体激酶的功能相继被鉴定。本文总结了蒺藜苜蓿LysM类受体激酶家族基因功能特征,综述了蒺藜苜蓿LysM类受体激酶家族分别在根瘤共生、菌根共生和免疫感知等方面的研究进展。研究发现,蒺藜苜蓿LysM类受体激酶家族基因数量的扩张导致了功能分化,但也存在部分基因间功能冗余现象。此外,研究还揭示了免疫与共生信号在LysM类受体激酶介导的受体感知层面存在着密切的交联,为后续研究蒺藜苜蓿中LysM类受体激酶家族基因提供有效参考。     

水稻类受体蛋白激酶OsESG1的原核表达

水稻类受体蛋白激酶Os ESG1在种胚中特异表达,属丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶。Os ESG1基因全长c DNA经XhoⅠ、Bam HⅠ双酶切,与同样经双酶切的原核表达载体p ET-28a(+)经T4 DNA连接酶连接,并转化大肠杆菌感受态细胞BL21。原核表达结果显示,Os ESG1可受1 mmol/L IPTG诱导表达,且蛋白表达量随诱导时间的延长而逐渐增加,诱导7 h后,蛋白表达至较高水平。对不同浓度IPTG诱导下的蛋白表达情况进行研究,结果显示,0.1 mmol/L IPTG对Os ESG1的诱导表达效果最好。     

水稻类受体激酶CRINKLY4胞外结合蛋白的研究

水稻类受体激酶CRINKLY4参与了植物细胞的增殖和分化。为了寻找CRINKLY4的胞外结合蛋白,采用了水稻CRINKLY4的胞外域作为诱饵蛋白,酵母双杂交筛选两周的小苗cDNA文库。结果得到许多靶标蛋白,其中一个水通道蛋白质值得关注。     

植物病害中的信号传导

植物由抗病基因介导的防卫过程存在一系列生理生化和分子生物学反应,这些反应从病原菌侵染点开始的超敏反应(HypersensitiveResponse,HR),并延伸到远处组织的系统抗性或获得性抗性(SystemicAcquiredResistance,SAR),受制于一种信号传导网络的调控。这个信号系统有抗病蛋白和病原菌非病毒性蛋白,在一种配体—受体的互作模式下激发,并由信号分子H2O2、NO和系统信号分子水杨酸(SA)、茉莉酸(JA)和乙烯(ET),通过关键调控基因传递和放大,最终诱导一系列防卫反应基因的表达和代谢的变化而产生抗性。植物防卫信号的产生类似于动物免疫系统因子的介导,并可由非寄主病原菌或诱导子诱发。这些信号途径所产生的广谱抗性为植物抗病基因工程的应用奠定了基础。     

香蕉类受体蛋白激酶基因的克隆及杂交鉴定(英文)

[目的]克隆鉴定香蕉类受体蛋白激酶基因。[方法]以香蕉果实cDNA噬菌体文库为材料,筛选出香蕉类受体蛋白激酶基因阳性噬菌体库,对该基因进行克隆和序列分析,并通过原位杂交方法对其进行鉴定。[结果]试验克隆到1个长度为1698bp的香蕉果实类受体蛋白激酶基因,编码563个氨基酸序列。经过Southern杂交证实该基因来自香蕉基因组,是1个多拷贝基因。[结论]该研究结果为进一步研究香蕉类受体蛋白激酶基因在香蕉果实中的功能奠定了基础。     

胰岛素及其受体和信号传导通路与阿尔兹海默病的研究进展

阿尔茨海默病(Alzheimer's disease,AD)是一种神经退行性疾病,长期以来对于该病的发病机制研究和探讨成为其研究的重点和热点之一.通过多年的研究,发现胰岛素及其受体和信号传导通路等与AD的发病机制有着密切关系,并提出了它们有可能成为AD新的治疗靶点.本文主要从胰岛素及其受体和信号传导通路对AD机制的影响进行综述.     

oleosin-MT融合蛋白在拟南芥中的表达及鉴定

【目的】获得转金属硫蛋白(MT)基因的拟南芥植株,为利用植物生物反应器规模化生产MT奠定基础。【方法】利用融合PCR方法,扩增拟南芥MT基因与油体蛋白oleosin基因的融合基因,将融合基因克隆至表达载体pOP上,构建重组质粒pOP-oleosin-MT。采用冻融法将质粒pOP-oleosin-MT转入根癌农杆菌EHA105中,通过农杆菌介导法转化拟南芥,用PCR检测并筛选转基因拟南芥阳性植株,采用SDS-PAGE法检测oleosin-MT融合蛋白的表达,用邻苯三酚自氧化法和结晶紫法测定融合蛋白的体外抗氧化活性。【结果】成功构建了植物油体特异表达载体pOP-oleosin-MT,融合蛋白oleosin-MT在拟南芥种子中成功表达,其分子质量为26ku;总蛋白质量浓度达到50μg/μL时,超氧阴离子的清除率最高,为58.5%;总蛋白质量浓度为10μg/μL时,羟自由基清除率可达69.7%。【结论】成功获得转MT基因的拟南芥株系,并证明融合蛋白oleosin-MT在拟南芥中具有良好的体外抗氧化活性。     

拟南芥多聚ADP-核糖聚合酶Ⅱ(PARP2)活性的测定

多聚ADP-核糖聚合酶PARP[poly(ADP-ribose)polymerase]催化的多聚ADP-核糖化反应是一种重要的蛋白质翻译后修饰手段,在DNA修复、染色质结构重塑、基因转录、细胞周期和细胞凋亡等过程中发挥重要作用。目前,动物中的PARP研究较为深入,但植物中进展缓慢。本实验利用PCR技术从拟南芥中得到PARP2基因,利用原核系统表达并纯化出PARP2蛋白,体外测定了PARP2的酶活。SDS-PAGE和Western blotting结果表明,PARP2能够催化自身多聚ADP-核糖化修饰,这一发现为继续研究植物多聚ADP-核糖化聚合酶及多聚ADP-核糖化修饰开拓了新方向。     

拟南芥乙烯应答基因HLS1的原核表达及多克隆抗体制备

【目的】制备乙烯应答基因HLS1多克隆抗体,在过表达植物中检测HLS1的积累,为深入研究HLS1响应乙烯信号通路的分子机制奠定基础。【方法】构建pET28a-HLS1c原核表达载体,转化到大肠杆菌BL21(DE3)中,用异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(IPTG)诱导获得重组蛋白HLS1c-His;镍柱亲和纯化重组蛋白后免疫家兔获得抗HLS1血清,利用抗原亲和纯化抗血清获得高纯度的HLS1多克隆抗体;用HLS1抗体和GFP抗体,检测原生质体瞬时转化体系中GFP-HLS1c融合蛋白的表达;用农杆菌蘸花法获得过表达GFP-HLS1g的转基因植物,用HLS1抗体和GFP抗体检测GFP-HLS1g融合蛋白的表达。【结果】成功构建了原核表达载体pET28a-HLS1c,并在大肠杆菌系统中诱导获得重组蛋白HLS1c-His,且多以包涵体形式存在。纯化的HLS1c-His多克隆抗体,能清晰检测到约80 ng原核表达的HLS1抗原。纯化的HLS1抗体不仅能检测到原生质体中瞬时表达的GFP-HLS1c融合蛋白,也能检测到过表达转基因植物株系中的GFP-HLS1g融合蛋白,并且与标签蛋白GFP对应抗体所检测到的特异性条带大小一致。【结论】成功制备了拟南芥HLS1蛋白多克隆抗体,为HLS1蛋白在植物发育中的功能研究奠定了基础。     

GFP标记拟南芥突变体sad2微管及F_2代幼苗的检测与分析

为观察拟南芥突变体sad2(sensitive to ABA and drought)的微管列阵,以拟南芥突变体sad2-1和sad2-2为母本,转GFP(green fluorescence protein)-α-tubulin野生型拟南芥为父本杂交,并对F2代幼苗进行叶表型分析、卡那霉素抗性筛选和荧光镜检。表型分析显示,拟南芥sad2-2突变体与转GFP-α-tubulin的杂交F2代幼苗叶片出现有毛和无毛2种性状,二者分离比为2.81∶1。卡那霉素抗性筛选显示,部分F2代幼苗在卡那霉素培养基上出现白化死亡,大部分可正常生长。荧光镜检显示,卡那霉素阳性苗的子叶出现GFP绿色荧光。此外,共聚焦显微镜观察显示,拟南芥突变体子叶细胞微管列阵清晰可见,且sad2-1和sad2-2两种突变体的微管比野生型更加致密,但sad2-1和sad2-2两突变体间无明显差异。说明:采用杂交法将GFP-α-tubulin引入突变体来分析微管是一种简便可靠的方法,且sad2基因影响细胞微管列阵,可用于sad2基因与微管功能的进一步研究。     

拟南芥细胞分裂素受体AHK3亚细胞定位信号的研究

【目的】研究细胞分裂素受体在细胞内定位分布的具体信号及其机制。【方法】构建拟南芥细胞分裂素受体蛋白——组氨酸蛋白激酶3(Arabidopsis histidine kinase 3,AHK3)的一系列亚细胞定位相关表达载体,转化到拟南芥原生质体细胞中进行瞬时表达后,采用激光共聚焦显微镜观察研究AHK3的亚细胞定位信号。【结果】AHK3定位于内质网(Endoplasmic reticulum,ER);AHK3的N端和C端均含有ER定位序列。【结论】AHK3在ER中实现对细胞分裂素的感知及受体蛋白之间的相互应答,并进行下游的信号转导;AHK3含有多段ER驻留信号。     

茅苍术与内生菌互作信号对其活性成分的影响

为了了解内生菌对茅苍术道地性的影响,本文综述了各种内生菌引发的植物信号变化的异同,以及茅苍术内生菌在促进茅苍术生长以及多萜合成中的作用。内生菌可能被植物细胞表面受体所识别,通过活性氧、钙离子、一氧化氮3种第二信使以及多种植物激素信号引发植物代谢变化,进而累积次生代谢产物。受到影响的植物信号包括水杨酸、茉莉酸、脱落酸和乙烯。研究发现,内生菌的接种可能引起多种植物信号传递的变化,并且产生挥发油含量差异。     

拟南芥翻译起始因子eIF5B-1调控种子萌发的分子机制

为明确eIF5B-1基因在拟南芥种子萌发过程中的生理作用。以拟南芥翻译起始因子的T-DNA插入突变体eif5b-1为材料。测定突变体eif5b-1种子的萌发速率,同时利用多聚核糖体谱和qRT-PCR的研究方法,对拟南芥野生型(WT)和eif5b-1突变体的萌发过程进行了研究。结果表明:1)eif5b-1突变体种子的萌发率下降;2)eif5b-1突变体种子萌发过程中多聚核糖体的形成受到影响;3)eif5b-1突变体中ABI1、ABI3、ABI4、ABI5及DOG1基因的转录受到影响;4)eif5b-1突变体选择性地影响ABI4和DOG1基因的翻译效率。     

拟南芥H3K27甲基转移酶CLF响应环境温度和参与温度形态建成研究

目的 探索拟南芥H3K27甲基转移酶CURLY LEAF(CLF)在温度形态建成中的作用。方法 在不同温度条件(22和16 ℃)下,对拟南芥Arabidopsis野生型Col-0和突变体clf-29进行表型分析和转录组分析,筛选差异表达基因。结果 在不同温度条件下,clf-29表现出显著的表型差异,相较于22 ℃,16 ℃时clf-29和Col-0的表型差异更小。转录组分析发现CLF的缺失会导致大量基因表达差异,并将其分为4种类型(仅在Col-0显著上调、下调,仅在clf-29突变体显著上调、下调),包含96个温度响应基因。结论 拟南芥表观遗传调控因子CLF响应环境温度,并参与温度形态建成。