蛋白激酶与植物渗透胁迫耐受研究进展

蛋白激酶是一类能使其他蛋白质磷酸化的酶.在植物中,蛋白激酶几乎参与植物生命周期中一切生理调节过程.渗透胁迫是植物生长发育过程中常见的非生物胁迫,植物对渗透胁迫耐受的机理一直是研究的重点.本文着眼于植物渗透胁迫反应,详细介绍了分裂原激活蛋白激酶(MAPK)、钙依赖而钙调素不依赖的蛋白激酶(CDPK)、受体蛋白激酶(RPK)、核糖体蛋白激酶、转录调控蛋白激酶等多种蛋白激酶在植物逆境信号识别与转导中的作用,综述其研究进展及前景.分析了当前在植物抗渗透胁迫蛋白激酶研究中存在的问题,进而对解决问题的途径进行了探讨.     

CBL-CIPK信号系统在植物应答逆境胁迫中的作用与机制

植物在长期适应中演化形成感知、传导和应答逆境胁迫的精细调控机制,CBL—CIPK信号系统是近年来兴起、植物特有的依赖于Ca2＋信号参与逆境胁迫调控的信号网络．CBLs感知逆境Ca2＋信号,结合Ca2＋后与蛋白激酶CIPKs特异作用,激活的CBL—CIPK复合体通过翻译后磷酸化下游靶蛋白,或调节转录因子及胁迫应答基因,实现不同细胞水平、组织部位抗逆性的调控．该系统具有特异性、多样性和复杂性,同时存在不同信号途径的交叉作用．目前响应高盐、低K＋和高pHCBL～CIPK信号途径研究取得重要进展,有望通过基因工程结合分子设计育种途径快速高效提高作物抗逆性．但仍有待于鉴定出更多的CBL—CIPK信号成分,特别是鉴定特殊生境植物的信号成分,并解析其在逆境胁迫响应中的功能．     

论钙在植物细胞中盐胁迫信号转导中的作用

阐述了在植物细胞中盐胁迫对钙信使系统的影响,以及钙在调节蛋白激酶、离子通道、离子泵中的作用,并分析了钙和ABA在转导盐胁迫信号中的相互作用。     

植物耐盐生理及耐盐机理研究进展

综述了盐胁迫下植物的生理、耐盐机理、胁迫信号传导等方面的研究进展.     

植物耐盐相关基因克隆与基因工程的研究进展(综述)

盐渍化是影响植物生长和发育的主要环境因素之一,而基因工程为耐盐新品种的选育通过了一条新途径。很多耐盐基因已经被克隆和详细研究。笔者就与耐盐性相关的渗透调节物质合成关键基因、盐胁迫信号传导以及与相关的调控元件和因子的克隆及其基因工程应用的研究进展作了概述,以期为相关人员的研究提供参考。     

拟南芥抗盐突变体的筛选

盐胁迫是影响植物生长发育的非生物胁迫因素之一,目前发现的盐胁迫信号途径的基因还非常有限.发掘新的耐盐相关基因对于了解植物的盐胁迫响应机制和改善作物的耐盐性具有非常重要的意义.从EMS突变体库中筛选突变体是一种经典的正向遗传学方法,有可能筛选到从T-DNA插入突变体库中无法发现的新基因.本实验用160mmol/L NaCl作为盐胁迫的筛选条件,以在含盐平板上长出绿色子叶作为筛选指标筛选抗盐(Salt Resistant,ST)的EMS突变体,初步筛选到了140株ST突变体,其中84株收到了种子,第二代进行抗盐表型确定后,得到了15株表型稳定的ST突变体,均表现出明显的抗盐表型,并对其中的一些突变体做了初步的表型及基因定位分析.     

植物耐盐性研究进展

综述了植物的耐盐机理和植物耐盐育种的研究情况,讨论了耐盐基因工程研究中存在的一些问题,并重点对现有植物的耐盐性筛选和抗渗透胁迫基因工程中的诱导渗透调节剂合成做了论述.     

过氧化氢参与拟南芥根部避盐调控

已有研究发现植物通过调整根部向地性避开高浓度盐离子富集的区域,进而提高植物耐盐性(Halotropism),然而调控植物Halotropism机制尚不清楚。H_2O_2被认为是植物响应盐胁迫的关键信号分子,为探索H_2O_2在Halotropism中的潜在调控作用,文章采用2个H_2O_2水平增强突变体cat2和apx1作为遗传材料进行相关分析。发现与野生型相比,cat2和apx1突变体加速Halotropism现象的出现,暗示H_2O_2有利于根部避盐。进一步观察发现cat2体内的生长素信号明显低于Col-0水平,进一步证实H_2O_2可能是连接植物盐信号与Halotropism现象的中间介导子,并且可能与调控生长素信号有关。此外,文章还分析了重金属离子胁迫(汞和镉)对拟南芥根部向地性的影响,发现拟南芥在汞或镉处理的条件下不会发生像NaCl胁迫诱导的Halotropism现象。     

植物激素对胁迫反应调控的研究进展

植物激素可作为介导植物胁迫反应的关键内源因子,是植物应对环境刺激的整合中心,在植物的防卫反应中发挥重要作用,通过不同激素信号途径之间复杂的信号网络和错综纷呈的交叉对话实现对胁迫反应的精细调控.植物生长反应的调整和胁迫抗性水平的提升对其生存至关重要.脱落酸(ABA)通常负责植物对非生物因素的胁迫反应;水杨酸(SA)参与对活体和半活体营养型病原菌防卫反应的激活,茉莉酸(JA)和乙烯(ET)则负责对死体营养型病原菌和食草昆虫的防卫反应的激活.赤霉素(GA)和ABA之间的相互作用由DELLA蛋白所介导,对种子休眠和萌发之间平衡的调控,是植物规避早期非生物胁迫条件的关键机制.NPR1和WRKY70转录因子是介导SA和JA之间拮抗作用的关键组分.JA和ET信号途径对昆虫和食草动物攻击起拮抗作用.ET可抑制ABA的合成、促进ABA的失活、拮抗ABA信号转导,从而影响非生物胁迫反应.ET对侧根形成的正控和对不定根形成的负控是通过调节生长素运输实现的.SA和细胞分裂素(CK)之间协同作用以一种OsNPR1和WRKY45依赖的方式增强对病菌的抗性.CK也可拮抗ABA而负控干旱等非生物胁迫反应.GA通过刺激DELLA蛋白的降解,与SA、JA/ET交叉对话而调节病原菌的防御反应和盐胁迫耐受性.对生长素、ABA、GA、SA、JA、ET、CK等主要植物激素在调控非生物和生物胁迫反应中的作用及不同激素之间交叉对话的最新进展进行综述,旨在深化对植物激素调控胁迫反应分子机制的认识,为作物胁迫耐受性的遗传改良提供新思路.     

水稻组蛋白脱乙酰化酶HD2 HDACs蛋白质的生物信息学分析

HD2 HDACs家族成员是植物特异性的组蛋白脱乙酰化酶并参与基因的转录调控.本研究利用生物信息学方法对水稻组蛋白脱乙酰化酶HD2 HDACs家族成员(HDT701、HDT702、HDT2201和HDT2202)的生物学功能进行研究.结果表明,HD2 HDACs家族成员位于不同的染色体上,分布于细胞的不同部位;它们编码的蛋白均含有依赖于cAMP-和cGMP的蛋白激酶、蛋白激酶C、酪蛋白激酶II与酰胺化4个相同的位点;它们均无跨膜区,都为不稳定的亲水性蛋白质,都无信号肽.多序列比对发现粳稻与籼稻HD2 HDACs的同源性非常高;水稻HD2 HDACs蛋白质的结构域比较特殊;这些蛋白可能参与植物的基因复制、信号传导、转录过程和免疫应答等过程.     

Alterations in phosphoproteome under salt stress in Thellungiella roots

High salinity stress is a major environmental factor that limits plant’s distribution and productivity. An Arabidopsis-related halophyte, Thellungiella halophila, is an emerging model system used for plant abiotic stress tolerance research. Previous studies have suggested that protein phosphorylation has a crucial role in the high salinity response in plants. However, the phosphoproteome differential expression under high salinity stress in halophytes has not been well studied. In this report, phosphoproteome differential expression was analyzed under high salinity stress in Thellungiella roots. Twenty-six putative phosphoproteins were found to have changed expression pattern at the post-translational level. Twenty of these were identified by mass spectrometric analysis, including 18 upregulated and two downregulated phosphoproteins. These proteins were involved in a variety of cellular processes, such as signal transduction, ROS detoxification, energy pathway, protein synthesis and protein folding. While most of these salt-responsive putative phosphoproteins are known salt-stress-related proteins, some of them have not been previously reported. Our results provide not only new insights into salt stress responses in Thellungiella but also a good foundation for further investigation of these high salinity-regulated phosphoproteins.     

LysM蛋白在植物免疫中的作用

溶解素基序（LysM）是在多种蛋白质中普遍存在的结构域.植物LysM蛋白能够感知几丁质及其寡糖等分子配体，从而启动植物对病原菌的免疫反应.在水稻、拟南芥等植物免疫应答过程中，LysM蛋白作为一种重要的模式识别受体，通过不同形式的寡聚化，激活多种类受体胞质激酶及其下游的MAPK（mitogen activated protein kinase）级联反应传递信号.同时，蛋白质可逆磷酸化和蛋白质降解途径可以负调节LysM蛋白介导的防御信号转导.文章综述了植物免疫过程中LysM蛋白介导的信号转导分子机制.     

一个Ds插入标签基因OsPI—PLC2的分子鉴定及表达分析

在前期构建的水稻转座子标签插入突变体库中,鉴定了一个没有明显表型变化的Ds转座子标签系,发现Ds标签插入到一个编码磷脂酰肌醇磷脂酶C（PI-PLC）基因的第6个内含子中,分析该基因编码的氨基酸序列发现其含有已知的PI—PLC所具有的典型的X、Y和C2-like保守结构域,与已知的其它植物的PI-PLC蛋白有较高的同源性．另外,利用RT—PCR对该基因进行了表达分析,结果表明该基因在正常条件下表达量很低,但在胁迫条件下（机械损伤、盐、干旱、低温）或一些信号分子（SA、ABA）的诱导下大量表达,表明该基因参与植物对不良环境条件的信号转导途径,对于植物抵御不良环境条件具有重要作用．     

OXI1 kinase is necessary for oxidative burst-mediated signalling in Arabidopsis

Active oxygen species (AOS) generated in response to stimuli and during development can function as signalling molecules in eukaryotes, leading to specific downstream responses. In plants these include such diverse processes as coping with stress (for example pathogen attack, wounding and oxygen deprivation), abscisic-acid-induced guard-cell closure, and cellular development (for example root hair growth). Despite the importance of signalling via AOS in eukaryotes, little is known about the protein components operating downstream of AOS that mediate any of these processes. Here we show that expression of an Arabidopsis thaliana gene (OXI1) encoding a serine/threonine kinase is induced in response to a wide range of H2O2-generating stimuli. OXI1 kinase activity is itself also induced by H2O2 in vivo. OXI1 is required for full activation of the mitogen-activated protein kinases (MAPKs) MPK3 and MPK6 after treatment with AOS or elicitor and is necessary for at least two very different AOS-mediated processes: basal resistance to Peronospora parasitica infection, and root hair growth. Thus, OXI1 is an essential part of the signal transduction pathway linking oxidative burst signals to diverse downstream responses.     

盐胁迫下三倍体小黑杨杂种无性系叶片蛋白质差异表达分析

【目的】探究三倍体小黑杨生长迅速原因。通过蛋白质差异表达分析,深入研究三倍体小黑杨生长发育机理,为其优质高产育种提供参考。【方法】以三倍体小黑杨杂种无性系为材料,分别用75 mmol/L NaCl溶液胁迫处理0、4、8、12和16 d,利用蛋白质双向电泳和MALDI-TOF/TOF质谱技术,探讨其不同处理条件下叶片差异表达蛋白。【结果】共检测到4 000多个蛋白点,包含96个差异蛋白点,其中盐胁迫4、8、12、16 d与对照相比,分别鉴定出5、21、36、34个差异蛋白点,对60个蛋白点进行质谱鉴定,这些蛋白按功能可分为8类:其中光合作用占25%、能量代谢占20%、氧化还原作用占12%、抗性蛋白占8%、生物合成和代谢占7%、运输蛋白占3%、信号转导占2%和未知蛋白占23%。【结论】三倍体小黑杨杂种无性系受到盐胁迫后,多种蛋白质共同参与应答,其中主要是光合作用和能量代谢相关蛋白,本研究可以为盐胁迫下林木蛋白质组学研究提供基础。     

植物抗盐碱、耐干旱基因工程研究进展

综述了近年来国内外克隆、鉴定的抗盐、耐旱基因中细胞相容性物质合成基因及其来源、作用机制,及它们在转基因植物中的遗传稳定性及转基因植物的抗盐、耐旱性等;同时对抗盐;耐旱的信号传导和转录因子等的研究作了概述。