过氧化氢信号途径参与哺乳动物Bax基因对长春花细胞中萜类吲哚碱生物合成的诱导作用

Bax是哺乳动物细胞凋亡基因Bcl-2家族中的一员．最近的研究结果表明小鼠Bax可以从转录水平上诱发植物细胞次生代谢产物合成积累,提示Bax及其植物体内的同源基因可能是次生代谢产物合成的一种新型调控因子．为了研究Bax诱发植物次生代谢产物合成的分子机理,文中测定了小鼠Bax对长春花细胞氧化进发（oxidativeburst）的影响,并考查了质膜NAD（P）H氧化酶抑制剂DPI和活性氧中间体淬灭剂对小鼠Bax诱发长春花碱及萜类吲哚生物碱合成的影响．实验结果表明,小鼠Bax可以诱发长春花细胞氧化进发．DPI在抑制Bax诱发长春花细胞氧化进发的同时,还可以阻断Bax对长春花碱及萜类吲哚生物碱合成的促进作用．实验结果说明小鼠Bax不仅可以激活长春花细胞中活性氧信号转导事件而且还依赖氧化进发作用诱导长春花细胞次生代谢产物合成．超氧化物歧化酶（SOD）可以淬灭长春花细胞产生的超氧阴离子（O2-）,但不影响小鼠Bax对长春花次生代谢产物合成的促进作用,说明由氧化进发产生的O2-可能不是介导小鼠Bax诱发长春花碱及萜类吲哚生物碱合成必需的信号分子．而过氧化氢酶（CAT）在淬灭细胞中过氧化氢（H2O2）的同时还可以阻断小鼠Bax对长春花碱及萜类吲哚生物碱合成的诱导作用,表明H2O2可能是介导小鼠Bax诱发长春花细胞次生代谢产物合成所必需的信号分子．小鼠Bax可以诱发长春花细胞中萜类吲哚碱生物合成途径关键酶基因Tdc和Str转录上调,CAT可以抑制Bax对Tdc和Str表达的诱导作用,进一步证实小鼠Bax依赖氧化进发所产生的H2O2激活长春花细胞中萜类吲哚碱生物合成途径并诱发长春花碱及萜类吲哚碱的合成积累．     

一氧化氮和过氧化氢在介导长春花细胞生物碱合成中的相互作用

来自于Bcl-2家族的Bax基因是最近发现的一种对植物细胞次生代谢具有复合调控作用的新型调控因子．为了研究Bax对植物次生代谢调控的分子机制,测定了小鼠Bax基因对长春花细胞中吲哚生物碱、一氧化氮（NO）及过氧化氢（H2O2）含量的影响．实验结果表明,小鼠Bax基因可以同时提高长春花细胞的吲哚生物碱、NO和H2O2的含量,说明Bax不仅可以诱发长春花生物碱合成,而且还可以激活细胞中的NO和H2O2信号转导事件．进一步实验结果表明,NO和H2O2的专一性抑制剂不仅可以分别抑制小鼠Bax诱发的NO进发和H2O2合成,而且还可以抑制小鼠Bax对长春花吲哚生物碱合成的促进作用,说明NO和H2O2是小鼠Bax诱发长春花细胞中吲哚生物碱合成所必需的信号分子．有趣的是,NO专一性抑制剂在抑制Bax诱发细胞中NO产生的同时还可以降低细胞中H2O2水平,提示N0对小鼠Bax诱发长春花细胞中H2O2合成可能具有一定的协同作用;与此类似,H2O2抑制剂CAT也可以同时抑制Bax对细胞中H2O2和NO信号分子的激活作用．外源NO处理可以提高细胞中H2O2的水平,而H2O2单独处理也可以提高细胞中的NO水平．上述实验结果表明,长春花细胞中H2O2和NO信号分子之间存在着特殊的互作现象．虽然H2O2单独处理不影响细胞中长春花碱合成,但是H2O2和NO混合处理却能够显著提高NO对长春花细胞中生物碱合成的促进作用,说明H2O2和NO对长春花碱的合成具有协同增效作用．质漠NAD（P）H氧化酶和一氧化氮合酶（NOS）抑制剂在抑制H2O2和NO信号相互作用的同时还可以抑制H2O2和NO对长春花碱合成的协同作用．实验结果表明NO和H2O2不仅参与小鼠Bax对长春花碱合成的促进作用,而且还可以通过信号分子间的互作协同介导小鼠Bax诱发长春花生物碱合成．     

植物细胞NO,Ca~(2+)和蛋白激酶的信号交叉

一氧化氮(NO)是植物体内重要的信号分子,生物和非生物的刺激都能使NO与胞内第2信使Ca2+和蛋白激酶产生相互作用.以动物细胞NO - Ca2+信号途径为基础,列举了植物NO信号途径中Ca2+和多种蛋白激酶的可能作用,论述了植物细胞中NO,Ca2+和蛋白激酶的信号交叉.     

一氧化氮在植物中的信号分子功能研究：进展和展望

一氧化氮（NO）是一种生物活性分子,越来越多的证据表明它是生物体内分布最为广泛的信号分子之一．NO作为植物生长发育的一个关键调节因子,能对各种生物或非生物胁迫产生应答,在植物生长发育与环境互作的协调过程中起着中枢性的作用．近年来,对于一氧化氮在植物中分子功能的研究取得了较大进展,特别是其信号转导功能、对基因表达的调控和植物体内NO稳态平衡的维持等方面．文中较全面地介绍了植物体内NO的合成、功能、信号转导、对基因表达的调控以及植物体内NO动态平衡的维持等方面研究的进展,并对该领域今后的研究进行了展望．     

提高植物细胞培养中次生代谢产物产量的方法

细胞的生长速度和次生代谢产物合成能力是能否实现植物细胞培养工业化生产的先决条件.本文从外植体选择、高产细胞系筛选、物理因子、化学因子的调控及培养方法等5个方面论述了植物细胞培养中提高次生代谢产物的方法.     

一氧化氮在根瘤共生固氮中的作用研究进展

一氧化氮(nitric oxide, NO)是一种在植物中具有转移信号作用的小自由基分子。大量的NO在根瘤发育的不同阶段积累，表明NO在共生期间执行特定的信号和代谢功能。利用60篇文献，综述了NO信号分子参与结瘤的不同阶段，NO在结瘤过程中的代谢和信号作用，以及NO对共生固氮的影响等方面的研究现状。展望了NO在豆科植物共生固氮体系中的研究前景。     

高等植物铁元素的吸收、转位和调控

铁(Fe)是大多数生物体必需的微量营养元素.虽然铁在许多土壤中是丰富的,但铁在土壤中的可溶性非常低,常常限制植物生长.此外,铁自身存在高度的氧化还原特性,对细胞具有潜在的毒性.因此,细胞内铁的动态平衡需要严格调控.植物细胞中形成了一个复杂的信号网络来调节对铁的摄取、分配、运输及其代谢等过程.非禾本科和禾本科植物物种分别通过基于铁还原和铁螯合的两种不同策略从土壤中获得铁.植物对铁的吸收受到局部和全身信号的调控.系统信号通路似乎整合了激素信号、一氧化氮(NO)信号和植物营养需求等多种因素.综述了两种策略所依赖的分子机制和在铁缺乏条件下负责诱导这些策略的因素.     

水杨酸信号转导及其在植物抵御生物胁迫中的作用

水杨酸(SA)是植物防卫反应的重要内源信号分子,在植物抵御生物性胁迫中发挥重要作用.近年来,SA信号转导研究取得了较大进展,确定了以NPR1为中心组分的信号转导途径.同时发现,SA介导的植物抗逆途径与其他信号转导途径间还存在着复杂的对话机制.文中介绍了生物胁迫诱导引起PR-1基因表达的SA信号转导途径中的重要组分及其可能的模式,以及SA与其他信号分子如茉莉酸(JA)、脱落酸(ABA)和一氧化氮(NO)等之间的互作关系,并对这一领域今后的研究进行了展望.     

环境应力对植物次生代谢产物形成的作用

植物的次生代谢是植物在长期进化中与环境(生物的和非生物的)相互作用的结果，次生代谢产物在植物提高自身保护和生存竞争能力、协调与环境关系上充当着重要的角色，其产生和变化比初生代谢产物与环境有着更强的相关性和对应性，环境应力的改变对植物次生代谢产物的形成作用非常显著。次生代谢是一个研究难度大但又极具潜力的研究领域。随着对次生代谢生理生化及生态适应方面认识的深入，以及分子生物学手段的渗透，植物次生代谢分子调控的研究发展迅速。从物理刺激、干旱、高盐分、动物、微生物等方面综述了环境应力对植物次生代谢产物形成作用的研究进展。     

一氧化氮与植物的逆境响应

综述了植物体内一氧化氮(NO)的来源及形成途径(即一氧化氮合酶途径、硝酸还原酶途径、亚硝酸还原酶途径和非酶途径),在生物和非生物胁迫条件下NO与过氧化氢,脱落酸,水杨酸等信号分子之间的相互关系及其信号转导途径等方面的研究进展。     

利用嫁接技术研究植物固醇的长距离运输

植物固醇是真核生物细胞膜系统的重要组成成分,在植物生长发育过程中起了重要的作用.植物固醇是植物重要的代谢产物之一,并且近年来的研究表明植物固醇可能作为一种信号分子,调控植物的生长发育.信号分子和代谢产物往往能进行长距离运输,但是目前关于植物固醇能否进行长距离运输尚未有报道.本研究以植物固醇合成途径关键基因CPI1的突变体cpi1-1为研究材料,利用嫁接技术探究植物固醇长距离运输问题.研究结果发现植物固醇不能在根和地上部之间进行长距离运输.     

气孔运动调控中过氧化氢和一氧化氮信号途径的交叉作用

用NO荧光指示剂DAF-2DA测定了H 2 O 2 对蚕豆和鸭跖草气孔保卫细胞NO的影响;以蚕豆幼苗为材料研究了H 2 O 2 和NO在调控气孔运动中的相互关系.结果表明,H 2 O 2 能够诱导保卫细胞胞质NO的形成,其诱导作用可以被2-苯-4,4,5,5-四甲基咪唑-1-氧-3-氧化物(PTIO)所清除和N G -氮-L-精氨酸-甲酯(L-NAME)所阻断.推测保卫细胞中可能存在一氧化氮合酶(NOS)类似物.H 2 O 2 主要是通过NOS途径诱导产生NO.在10～100μmol/L范围内,NO的供体硝普钠(SNP)和H 2 O 2 都可诱导气孔关闭,并具明显的浓度效应.H 2 O 2 清除剂过氧化氢酶(CAT)能够完全抵消NO的诱导气孔关闭作用;H 2 O 2 合成抑制剂二苯基碘(DPI)可部分减弱NO诱导的气孔关闭.NO合酶抑制剂L-NAME和NO的清除剂与H 2 O 2 共处理时,H 2 O 2 诱导气孔关闭的作用被大大减弱.结果说明,在调控气孔运动中H 2 O 2 和NO具有相互依赖性,H 2 O 2 和NO信号分子具有信号自身放大功能,共同参与了对气孔运动的调控.     

植物线粒体巯基亚硝基化修饰蛋白质组学研究进展

蛋白质S-亚硝基化是一氧化氮(NO)与蛋白质半胱氨酸残基(Cys)共价连接形成S-亚硝基硫醇(-SNO)的过程,被认为是植物中体现NO生物活性的最重要途径.线粒体在依赖S-亚硝基化的NO信号转导中起关键作用.综述了应用蛋白质组学技术鉴定的植物线粒体S-亚硝基化蛋白质的特征,为认识线粒体NO调控网络体系中重要的信号与代谢通路(如光呼吸、三羧酸循环、氧化磷酸化、活性氧分子(ROS)稳态,以及蛋白质加工与周转)提供了线索.     

脱落酸信号调控植物干旱胁迫响应的研究进展

对脱落酸代谢途径和信号途径在干旱胁迫响应中的调控作用进行了综述，揭示脱落酸介导的信号网络调控植物应答干旱的分子机制，同时对异三聚体G蛋白参与脱落酸信号调控干旱胁迫响应的最新研究进行介绍，最后对未来脱落酸调控干旱胁迫响应的研究方向提出了展望，以期为今后深入研究脱落酸信号调控干旱胁迫响应及培育抗旱能力强的植物提供理论参考.     

鹿茸草全长转录组测序与次生代谢产物生物合成相关基因的挖掘

为获得鹿茸草的全长转录组信息,挖掘鹿茸草次生代谢化合物生物合成途径相关酶的基因,该文基于单分子测序技术,利用Pacbio高通量测序平台,对鹿茸草进行全长转录组测序,共获得48 005条去冗余的高质量转录本,与NR、Swiss-Prot、GO、KEGG等8个数据库进行BLAST比对,共有45 362个转录本被成功注释,注释率为94.50%.其中有389条转录本被注释到KEGG的10条标准次生代谢生物合成通路中.对转录组数据进一步分析发现：参与鹿茸草苯丙素类生物合成的转录本有194条,参与生物碱类生物合成的转录本有115条,参与类黄酮化合物生物合成的转录本有23条,参与其他次生代谢产物的转录本有57条,参与次生代谢后氧化与糖基化修饰的转录本有204条.鹿茸草全长转录组的获得极大地丰富了鹿茸草的遗传信息,初步揭示了参与鹿茸草次生代谢产物合成相关的基因通路,为深入研究鹿茸草次生代谢产物合成途径关键酶的功能及其调控机制奠定了基础.     

哺乳动物细胞中一氧化氮与MAPK信号转导途径的调节关系

一氧化氮(NO)广泛存在于各种细胞中,在哺乳动物的心血管系统、神经系统、免疫系统和生殖系统等正常的生理活动和病理变化中发挥着十分重要作用.一氧化氮合酶(NOS)催化底物后生成NO,NO与可溶性鸟苷酸环化酶结合,促使GTP转化成cGMP,再激活cGMP依赖性的蛋白激酶(PKG),使蛋白质磷酸化而发挥生物学效应.即NOS/NO/cGMP/PKG作用通路.丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)是哺乳动物细胞内最重要的信号系统之一,在细胞增殖、生长、发育、分化、凋亡以及应激、炎症等多种生理和病理过程发挥十分重要的调节作用,主要是通过MAPKKK/MAPKK/MAP级联系统传递信号.已经在多种细胞中研究发现,NO与MAPK信号转导途径之间有着密切的相互调节关系.因此,加深对信号传导通路各个环节两者调控机理的认识,对某些疾病病理机制的阐明和治疗有重要理论意义和应用价值,因而也受到广泛的关注.文中根据此前的报道,结合该实验室的研究结果,综述了NO与MAPK信号转导途径之间的相互调节关系.     

植物细胞培养生产次生代谢产物中的影响因素

植物细胞中含有一些如萜类、酚类和生物碱等由糖类有机物次生代谢衍生而来的次生代谢产物,其中一些往往是重要的药物和工业原料。因此,如何优化植物细胞培养和高水平提取这类次生代谢产物深受人们重视。本文从调控培养条件、运用诱导剂等方面对此问题进行综述。     

植物体内的黄酮类化合物代谢及其调控研究进展

针对黄酮类化合物的生物合成、贮存、转运途径、代谢调控因子、合成关键酶及其基因调控等方面的研究现状与进展进行了总结和分析.植物体内黄酮类化合物具有增强植物抗逆性和化学防御功能,在植物的生态适应过程中发挥着积极作用.其种类及含量受植物本身的遗传因素以及环境中生物和非生物因子的影响,可以通过选择或培育合适的种类、改变其遗传特性及环境条件等,调控植物体内黄酮类化合物含量.但关于调控黄酮类化合物的信号分子及其调控途径、各转录因子及蛋白质的调控机理尚未明确,调控黄酮类化合物生物合成的功能基因组或蛋白质组学等领域的研究还有待进一步深入.     

植物体内的黄酮类化合物代谢及其调控研究进展

针对黄酮类化合物的生物合成、贮存、转运途径、代谢调控因子、合成关键酶及其基因调控等方面的研究现状与进展进行了总结和分析.植物体内黄酮类化合物具有增强植物抗逆性和化学防御功能,在植物的生态适应过程中发挥着积极作用.其种类及含量受植物本身的遗传因素以及环境中生物和非生物因子的影响,可以通过选择或培育合适的种类、改变其遗传特性及环境条件等,调控植物体内黄酮类化合物含量.但关于调控黄酮类化合物的信号分子及其调控途径、各转录因子及蛋白质的调控机理尚未明确,调控黄酮类化合物生物合成的功能基因组或蛋白质组学等领域的研究还有待进一步深入.     

植物内生真菌来源的倍半萜对LPS诱导细胞炎症反应的抑制作用

目的:探究马铃薯内生真菌次生代谢产物中新型倍半萜类化合物TA的抗炎作用.方法:脂多糖(LPS)刺激RAW264.7细胞建立体外炎症模型,通过测定细胞存活率、细胞NO的产生量、细胞内活性氧(ROS)水平,细胞培养上清液中肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-1β(IL-1β)的释放量、一氧化氮合成酶(iNOS),环氧合酶(COX-2)蛋白表达量,从而评价化合物TA的抗炎活性.结果:化合物TA对细胞无毒性,可剂量依赖性地抑制LPS刺激产生的NO,降低ROS水平,减少细胞炎症因子TNF-α和IL-1β的产生及下调iNOS,COX-2蛋白的表达量.结论:马铃薯内生真菌次生代谢产物中新型倍半萜类化合物TA具有显著的抗炎活性.