拟南芥钙依赖蛋白激酶CPK11与ABA响应元件结合因子ABF4相互作用的研究

为研究钙依赖蛋白激酶CPK11参与ABA信号通路的方式,本文利用体外酵母双杂实验(Y2H)以及体内双分子荧光互补实验(BiFC)分析CPK11与ABA响应元件结合因子(ABA-responsive element binding factors, ABFs)ABF4之间的关系.酵母双杂交实验表明CPK11与ABF4存在体外相互作用,双分子荧光互补实验表明CPK11与ABF4存在体内相互作用.以上实验共同证明CPK11与ABF4存在直接相互作用.作为CPK11的同源蛋白CPK4与转录因子ABF4在植物体内也存在相互作用.以上实验表明CPK11及其同源蛋白CPK4可能通过与转录因子ABF4相互作用从而参与钙离子介导的ABA信号通路.     

蓝光调节气孔运动的信号途径及其与脱落酸相互关系研究

气孔运动与植物水分代谢密切相关.保卫细胞可有效感知和整合多种环境信号,通过控制离子进出调节其膨压,影响气孔开与闭.诸多研究表明,蓝光信号诱导气孔开放和逆境信号脱落酸(ABA)促进气孔关闭构成了气孔运动的两大研究领域.该文就保卫细胞中蓝光信号传递及与ABA信号交叉控制气孔开闭的研究进展进行综述,以了解气孔对蓝光和ABA反应的最新进展,为发展耐旱与提高作物水分利用效率生物技术的改进提供理论支持.     

盐胁迫下盐芥和拟南芥内源激素质量分数变化的研究

采用酶联免疫吸附(ELISA)法测定了盐胁迫下盐芥(Thellungiella halophila)和拟南芥(Arabidopsis thaliana)叶片中生长素(IAA)、赤霉素(GA)、细胞分裂素(ZR)和脱落酸(ABA)等4种内源激素的质量分数,分析了2种植物的4种内源激素在盐胁迫下的响应特征.结果表明:48 h盐胁迫下拟南芥中的ABA质量分数增加2～2.7倍,是主要的胁迫响应激素;盐芥中呈积累增加的是IAA、ZR、GA,皆为促进生长的激素.说明盐胁迫下2种植物的激素应答方式不同.     

脱落酸对小麦幼苗光合及抗氧化酶的影响

研究了短期和长期外源脱落酸(ABA)处理对小麦幼苗CO2同化作用、羧化效率、光合CO2响应以及抗氧化酶等的影响.外源ABA处理能提高小麦叶片光合速率,但使气孔导度、胞间CO2浓度和羧化效率略有降低.ABA处理能够提高小麦光合对CO2的响应.无论是长期还是短期ABA处理都能够不同程度提高小麦抗氧化酶(CAT、SOD、POD)活性,且对SOD影响最明显.结果表明,ABA处理可能主要通过提高小麦抗氧化酶活性从而增强对环境胁迫的抗性,且长期处理效果好于短期处理.     

不同化感小麦根系分泌物对看麦娘內源激素含量的影响

为阐明小麦化感抑草机制,选择强化感小麦‘92L89’和弱化感小麦‘抗10103’,通过沙培不同密度的小麦,40 d后通过沙培看麦娘,探讨残留沙基中的小麦根系分泌物对受体植物根系和叶片内源激素含量的影响.结果表明,培养7 d后,强化感小麦根系分泌物处理显著降低了看麦娘叶片和根系中的细胞分裂素(ZR)、吲哚乙酸(IAA)、赤霉素(GA_3)含量,提高了脱落酸(ABA)含量.不同密度处理看麦娘叶片ZR、GA_3、IAA含量比对照降低了22.9%~43.7%、10.1%~28.5%、26.6%~50.6%之间,叶片ABA含量提高了10.3%~22.1%;麦娘根系ZR、GA_3、IAA含量降低了22.7%~49.2%、14.0%~40.1%、17.4%~57.8%之间,ABA含量提高了31.7%~117.2%.看麦娘叶片ABA与IAA+GA_3+ZR的比值分别显著高于对照,且根系的比值也显著高于叶片.弱化感小麦根系分泌物处理对ZR、GA_3、IAA的抑制效应小于强化感小麦,对ABA的促进作用也低于强化感小麦.可见,化感小麦根系分泌物显著抑制了植物生长相关的内源激素含量,提高了脱落酸的含量,抑制了靶标植物的生长.     

拟南芥CARK家族响应脱落酸信号的研究

植物激素脱落酸(Abscisic acid,ABA)在植物应对生物和非生物胁迫中起着重要作用.本研究利用以carks单基因突变体为亲本,构建双重突变体来检测CARKs在ABA信号途径中的功能.然后,分析多重突变体在ABA处理下,种子萌发率和子叶变绿的响应.结果显示:单基因突变体和双重变体与野生型相比,萌发率更高,双重突变体的子叶绿芽率高于单基因突变体.以上结果表明,CARKs家族基因在ABA信号途径中起正调控作用,而且它们的功能是冗余的.     

拟南芥膜相关转录因子bZIP60活化后与转录因子MYB7互作共同调控种子萌发

膜相关转录因子在调控植物生长发育、逆境响应中发挥重要作用.拟南芥膜相关转录因子bZIP60在响应生物和非生物胁迫中发挥功能.本研究发现bZIP60的非常规剪接受ABA诱导,bZIP60的突变体zip60在ABA处理后绿色子叶率显著降低,说明bZIP60负调控ABA诱导的种子休眠,促进种子萌发.为了进一步研究bZIP60在其中的作用,以bZIP60Δ为诱饵蛋白对cDNA文库进行筛选,最后筛选到24个可能与bZIP60Δ相互作用的蛋白.体外pull-down实验证明bZIP60Δ蛋白与其中一个MYB7蛋白有直接相互作用,荧光素酶互补实验和双分子荧光互补实验(BiFC)证明bZIP60Δ蛋白与MYB7蛋白在烟草细胞中具有相互作用.MYB7之前报道在种子萌发过程中通过抑制ABI5的表达来解除ABA对种子萌发的抑制.这些实验表明bZIP60活化后可能通过与MYB7相互作用协同拮抗ABA信号,促进种子萌发.     

水稻成花素基因Hd3a在ABA调控种子萌发中的功能研究

Hd3a(Heading date 3a)是拟南芥成花素基因FT(Flowering Locus T)的同源基因，作为水稻开花的强诱导因子，对短日照条件下水稻的开花具有重要的促进作用。Hd3a在水稻发育中是否具有其他功能，目前的认识仍非常有限。在我们的研究中，通过对Hd3a基因组序列进行生物信息学分析，发现Hd3a的启动子序列包含响应脱落酸(Abscisic Acid, ABA)信号的ABRE(ABA-Responsive Element)元件。荧光素酶发光反应和RT-qPCR分析都证实了Hd3a的转录表达随外源ABA增加而减少。通过不同浓度的ABA处理水稻野生型和hd3a缺失突变体种子，结果表明hd3a缺失突变体种子萌发明显被抑制，暗示了Hd3a缺失导致种子萌发中对ABA敏感性增强，同时hd3a突变体中ABA信号途径响应基因ABI5(ABA Insensitive 5)、ABL1(ABI5-Like1)的表达量升高，表明Hd3a可负调控ABA信号。综上所述，Hd3a可以响应ABA信号调控水稻种子萌发，这些研究结果对于深入理解水稻Hd3a基因的生物学功能具有重要意义。     

细胞自噬在植物应答盐胁迫中的作用研究

本研究以模式植物拟南芥为材料,利用生理学和遗传学手段分析了盐胁迫下细胞自噬基因和活性氧(ROS)变化的相关性.结果表明野生型拟南芥Col-0在遭受盐胁迫处理3d表现了叶片漂白的症状并且会诱导ROS的产生和积累了大量的细胞死亡.荧光定量PCR实验表明盐胁迫会诱导细胞自噬相关基因的表达,细胞自噬参与了调控植物的防御机制来响应盐胁迫.进一步的实验表明拟南芥细胞自噬突变体atg2和atg5在遭受盐胁迫处理3d表现了更加严重的叶片漂白症状并且积累大量的细胞死亡和ROS.初步表明细胞自噬主要是通过调控ROS的产生来应答盐胁迫.     

抑制bri1表型的ABI突变体的筛选

油菜素甾醇(BR)是一类重要的调控植物生长发育的激素.脱落酸(ABA)是一类重要的帮助植物适应逆境的激素.之前的研究表明BR和ABA信号对萌发率的调控存在拮抗作用,BR合成或信号缺失的突变体在萌发率上对ABA更加敏感.为了进一步研究BR与ABA信号通路互作的分子机制,采用化学诱变剂甲基磺酸乙酯(EMS)诱变bri1-301(BR受体BRI1的一个弱突变体),0.75μmol/L ABA的培养基上筛选对ABA不敏感的突变体.经过多次连续世代筛选,获得了大约40个稳定的株系,发现其中8个株系与abi1、abi5 ABA不敏感突变体的萌发率相似.通过利用PCR扩增ABI1、ABI2、ABI3、ABI4和ABI5基因并测序,鉴定到bri1-301背景下的4个ABA不敏感突变体abi2-8、hab2-1、abi3-21和abi4-13,表明ABA与BR信号的互作可以不依赖BR受体调控种子的萌发,为ABA与BR信号互作提供了遗传的证据.     

Ca^2＋对脱落酸诱导黄瓜离体子叶生根的影响

外源脱落酸(ABA)在诱导黄瓜离体子叶不定根的形成过程中,必须有 Ca~(2+)的存在,缺 Ca~(2+)时,ABA 对黄瓜子叶生根的诱导被明显地抑制,根的进一步生长也同样需要 Ca~(2+)的参与,表明 ABA 与 Ca~(2+)在不定根的发生过程中存在着协同效应。采用酶联免疫法(ELISA)和定磷法分别测定组织中 CaM 含量和活化态 CaM,发现培基中 Ca~(2+)的含量与组织中活化态 CaM 密切相关,且 CaM 较多地分布在根中,而Ca~(2+)对组织中可溶性蛋白总量无明显影响.由此推测,Ca~(2+)对 ABA 诱导生根的影响可能是通过调节内源活化态 CaM 含量而起的作用。     

渗透胁迫对小麦幼苗生理功能的影响

渗透胁迫下，小麦幼苗根系和叶片ABA，CaM水平提高，保护酶（SOD与POD）活性上升。结果初步表明：第2信号系统Ca^2 /CaM参与了干旱化学信号ABA的传递，引起小麦幼苗根系和叶片SOD，POD活性的升高。     

拟南芥CARK3与RCAR12相互作用的研究

植物激素ABA是植物应对非生物胁迫的响应因子,广泛参与了植物生长发育的调控.ABA结合其受体后抑制PP2Cs的磷酸酶活性,释放SnRK2s,从而启动ABA信号转导途径.本文采用酵母双杂交系统,GST-pull down技术研究蛋白质激酶CARK3与ABA受体RCAR12在体外的相互作用,结果显示CARK3和RCAR12共转入酵母后,在三缺平板上能够正常生长;经His-Tag抗体检测,CARK3与RCAR12出现明显且单一的条带.同时,采用双分子荧光互补实验研究CARK3与RCAR12在体内的相互作用,结果显示CARK3与RCAR12共转化烟草后能观察到较强的荧光.体内外实验表明,CARK3与RCAR12存在明显的相互作用,CARK3可能通过直接磷酸化ABA受体RCAR12来调控ABA信号途径的生理应答.     

Protein tyrosine phosphatase is possibly involved in cellular signal transduction and the regulation of ABA accumulation in response to water deficit in Maize L.coleoptile

Water deficit-induced ABA accumulation is an ideal model or “stimulus-response”system to investigate cellular stress signaling in plant cels,using such a model the cellular stress signaling triggered by water deficit was investigated in Maize L.coleoptile.Water deficit-induced ABA accumulation was sensitively blocked by NaVO3,a potent inhibitor both to plasma membrane H^ -ATPase(PM-H^ -ATPase)and protein tyrosine phosphatase(PTPase).However,while PM-H^ -ATPase activity was unaffected under water deficit and PM-H^ -ATPase activator did not induce an ABA accumulation instead of water deficit,water deficit induced an increase in the protein phosphatase activity,and furthermore,ABA accumulation was inhibited by PAO,a specific inhibitor of PTPase.These results indicate that protein phosphtases may be involved in the cellular signaling in response to water deficit.Further studies identifiled at least four species of protein phosphtase as assayed by using pNPP as substrate,among which one component was especially sensitive to NaVO3.The NaVO3-sensitive enzyme was purified and finally showed a protein band about 66kD on SDS/PAGE.The purified enzyme showed a great activity to some specific PTPase substrates at pH 6.0.In addition to NaVO3,the enzyme was also sensitive to some other PTPase inhibitors such as Zn^2 and MO3^3 ,but not to Ca^2 and Mg^2 ,indicating that it might be a protein tyrosine phosphatase.Interestingly,the purified enzyme could be deactivated by some reducing agent DTT.which was previously proved to be an inhibitor of water deficit-induced ABA accumulation.This result further proved that PTPase might be involved in the cellular signaling of ABA accumulation in response to water deficit.     

蚯蚓钙调素结合蛋白的研究

以赤子爱胜蚓(Eisenia Foetida)为材料,通过DEAE-Fast Flow离子交换层析、CaM-Sepharose亲和层析,分离纯化得到蚯蚓钙调素结合蛋白(CaMBPs)。纯化的CaMBPs对CaM激活的环核苷酸磷酸二酯酶活性有抑制作用,而且这种抑制作用可通过加入过量的CaM达到完全恢复。SDS-PAGE显示CaMBPs有3条明显主带,在EGTA存在时表现分子量分别为62, 49和30kD。紫外扫描测定含量分别为7.17%,7.31%和51.8%。用生物素-CaM覆盖法检测到3种CaM结合蛋白,与SDS-PAGE结果一致。酶活性测定实验表明在蚯蚓CaMBPs中有Ca²⁺-ATPase活性,但无NAD激酶活性。     

钙调素拮抗剂对荷瘤小鼠主要器官钙调素（CaM）水平的影响

本文采用磷酸二酯酶（ＰＤＥ）法,测定了小檗胺衍生物ＥＢＢ对荷Ｓ１８０瘤小鼠的主要器官和瘤体ＣａＭ含量的影响。实验结果表明,ＥＢＢ具有使荷瘤后小鼠脑、肺、肝、脾、肾五个主要器官ＣａＭ由不正常趋向正常的能力,而已知抗肿瘤药物丝裂霉素和环磷酰胺单独使用时此种能力较弱,但这两种抗肿瘤药物与ＥＢＢ联合作用时,能使荷瘤鼠诸器官的ＣａＭ水平趋向正常。结果提示,专一性强的ＣａＭ拮抗剂在抑制肿瘤的同时可能还具有维护     

拟南芥RING finger结构域ABRv1基因的功能初步研究

拟南芥ABscisic acid responsive RING-v protein 1基因（ABRv1）编码一个含有RING finger结构域的E3连接酶。为了分析ABRv1的基因功能,我们首先构建了高表达载体pBI121- ABRv1,经农杆菌转化,花序浸染后得到T0代转基因种子,并经卡那霉素板筛选得到转基因苗,再经过两代的筛选获取了纯合的高表达株系ABRv1。通过DNA及RNA水平鉴定了该基因的T –DNA插入突变体abrv1。对突变体、高表达转基因株系及野生型进行ABA诱导处理,检测其萌发率、气孔关闭情况进行,发现ABA处理后突变体的萌发率降低,过表达株系萌发率升高;突变体株系气孔几乎未关闭,过表达株系气孔关闭非常明显。以上结果表明ABRv1基因在拟南芥的ABA信号应答响应中可能起负调控作用,为深入分析该基因的功能打下基础。     

Effects of extracellular calmodulin on pollen germination and tube growth

The effects of calmoddin (CaM) antagonist W7-agarose, anti-CaM serum and exogenous purified CaM on pollen germination and tube growth ofForsythia suspensu were studied. The pollen germination and tube growth were inhibited or completely stopped by CaM antagonist W7-agarose. The addition of exogenous purified CaM stimulated pollen germination and tube growth, whereas the same amount of bovine serum albumin (BSA) had no effect. The inhibitory effects caused by W7-agarose and anti-CaM serum could be reversed completely by the addition of exogenous purified CaM. The tube growth of germinated pollen was also inhibited or completely stopped by W7-agarose. The results suggest that endogenous extracellular CaM initiates pollen germination and tube growth, whereas exogenous CaM enhances the above processes.