植物蔗糖非发酵-1相关蛋白激酶家族研究进展

蛋白质磷酸化与去磷酸化过程在细胞的信号转导网络中起关键的作用,是生物体中普遍存在的一种调节机制。植物中的蛋白激酶通过磷酸化和去磷酸化在调节ABA信号传导、能量缺失反应和非生物胁迫反应过程中有着重要的作用。其中,植物蔗糖非发酵-1相关蛋白激酶(sucrose non-fermenting-1-related protein kinase,SnRK)是植物蛋白激酶家族中一个重要家族,它们与酵母中的SNF1(sucrose non-fermenting-1,SNF1)和哺乳动物中的AMPK(AMP-activated protein kinase,AMPK)同源,具有与它们相似和自身独特的功能,根据其氨基酸序列的同源性和表达模式的差异可分为3个亚组:SnRK1、SnRK2和SnRK3。目前,在拟南芥、水稻、豆科植物、高粱以及苔藓植物等基因组中都发现了大量的SnRK蛋白激酶,它们广泛参与了植物的生长发育、病虫害防御、ABA和非生物胁迫等各种信号的应答反应。     

SnRK2在植物响应逆境胁迫和生长发育中的作用

蔗糖非发酵-1-相关蛋白激酶2(sucrose non-fermenting-1-related protein kinase 2,SnRK2)是一类植物特有的Ser/Thr蛋白激酶,其主要通过磷酸化底物来调节下游基因的表达,实现不同组织部位的抗逆调控,使植物适应不利环境.该蛋白激酶家族成员数量较少,分子量约为40 k...     

不受ABA诱导的SnRK2蛋白激酶家族研究进展

蔗糖非酵解型蛋白激酶2(SnRK2),广泛存在于多种植物,不同SnRK2的磷酸化机制可能涉及通过高渗性和ABA的激活,在植物抵抗逆境过程中起到重要生理功能。本综述主要结合SnRK2蛋白激酶家族的最新研究进展,综述其分子结构、活性调控、作用机制及其生理学功能等,着重介绍不受ABA诱导的SnRK2激酶在植物生长与应答逆境胁迫中的相关研究,ABA独立的SnRK2s作为植物对非生物胁迫响应的正调节器,参与体细胞胚胎发生的诱导,在拟南芥中表达增强了植物对干旱,寒冷和盐度耐受性。到目前为止,关于ABA独立的SnRK2家族成员的信息很少,还需对ABA独立的SnRK2家族进行深入研究,为系统探究植物逆境应答机制提供资料依据。     

OST1调控植物气孔运动和逆境响应的研究进展

SnRK2(SNF1-related protein kinase 2)家族在调控植物应答和抵御逆境方面发挥着重要作用。Open Stomata 1(OST1)/SnRK2.6是该家族的成员,具有典型的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶保守域,并主要在保卫细胞中表达。在逆境胁迫下,蛋白磷酸酶2C解除对OST1蛋白激酶的抑制,随后OST1蛋白激酶启动对下游信号组分的调控作用并引起气孔运动。本研究综述了OST1蛋白激酶的结构特征,主要概述OST1蛋白激酶与蛋白磷酸酶、转录因子和离子通道的调控关系,最后对相关的研究进行了展望。     

高等植物6-磷酸海藻糖信号调控研究进展

6-磷酸海藻糖(T6P)在植物体内广泛分布,对植物的生长发育起着重要的调节作用,其信号途径伴随植物胚胎发育直至衰老的整个过程。T6P是海藻糖的代谢前体物质,其主要通过抑制蔗糖非酵解相关激酶1(SnRK1)的催化活性,进而调控植物生长代谢,故称为T6P/SnRK1信号。在T6P/SnRK1信号调控植物代谢过程中,转录因子b ZIP11、己糖激酶HXK及PIF信号途径也参与到植物T6P/SnRK1信号调控路径。     

植物海藻糖代谢及海藻糖-6-磷酸信号研究进展

海藻糖代谢和海藻糖-6-磷酸（T6P）信号途径在植物生长和发育过程中具有重要的调控作用。T6P是海藻糖的代谢前体,是植物响应碳元素可用性、调控生长发育的关键信号分子。植物体中除了自身的海藻糖合成途径外,由病原菌产生的海藻糖或T6P能够导致植物代谢和发育的重新编程。植物不同阶段的生长发育,包括胚胎发育、幼苗生长、成花诱导及叶片衰老等,都受T6P的调控。T6P信号的一个关键互作因子是蔗糖非发酵相关激酶1（SnRKl）,T6P能够抑制SnRK1的催化活性,进而调控植物的生长和发育过程。     

小麦翻译控制肿瘤蛋白TCTP与蔗糖非酵解型蛋白激酶SnRK1的相互作用

翻译控制肿瘤蛋白(Translationally controlled tumor protein, TCTP)广泛存在于真核细胞中,参与调节细胞分裂、植物生长发育,并介导植物抵御病原物侵染。蔗糖非酵解型蛋白激酶(SNF1-related protein kinase, SnRK1)在酵母、动物和植物中非常保守,并参与包括糖代谢和抵抗非生物和生物胁迫在内的一系列生理过程。本实验室前期工作证明TaTCTP响应叶锈菌侵染并参与诱发寄主产生防卫反应。为了深入探讨TaTCTP在叶锈菌侵染小麦诱发的防卫反应中发挥的作用,采用串联亲和纯化(TAP)与质谱(MS)联用技术,鉴定出SnRK1可能为TaTCTP潜在互作蛋白。文中对TCTP和SnRK1的相互作用进行了研究。酵母双杂交结果表明,同时携带TCTP和SnRK1的酵母可以在SD/-Leu/-Trp/-His/-Ade(SD/-LWHA,四缺)培养基上生长,说明TCTP与SnRK1在酵母双杂交系统中可以发生相互作用;通过双分子荧光互补实验,发现TCTP与SnRK1发生相互作用的荧光信号分布在细胞质中;进一步用Co-IP实验证明TCTP和SnRK1可以发生相互作用。本研究为深入研究TaTCTP在小麦与叶锈菌互作过程中的作用机制奠定了重要基础,对进一步完善小麦抵御叶锈菌侵染的分子机理具有重要意义。     

植物SnRKs家族在胁迫信号通路中的调节作用

蔗糖非发酵1(SNF1)相关蛋白激酶家族(SnRKs)是植物胁迫响应过程中的一类关键蛋白激酶。在响应生物胁迫时,SnRKs可通过参与活性氧和水杨酸介导的信号转导途径,增强植物对生物侵害的耐受性。在响应非生物胁迫时,SnRKs通过脱落酸(ABA)介导的信号通路,增强植株对干旱、盐碱和高温等的耐受性;且通过独立于ABA的信号通路,SnRKs可调控胞内能量状态,维持离子平衡。该文总结了SnRKs蛋白激酶作为胁迫信号通路中的主要调节因子的最新研究进展,并展望了未来的研究方向。     

植物非ABA依赖型SnRK2研究进展

SnRK2是植物特有的一类Ser/Thr类蛋白激酶,在植物逆境生理过程中扮演了重要的角色。根据生物学特性可将SnRK2分为SnRK2a和SnRK2b两组,从系谱发生分析,SnRK2家族成员又可分为三个亚族,分别为Group Ⅰ、Group Ⅱ和Group Ⅲ,其中Group Ⅰ属于SnRK2b组,不能被ABA激活,为非ABA依赖型。本文主要总结了非ABA依赖型SnRK2的研究进展,为深入开展非ABA依赖型SnRK2逆境胁迫机制研究提供参考。     

割手密SnRK2基因家族全基因组鉴定及干旱胁迫表达分析

【目的】探究割手密SnRK2基因家族成员在干旱胁迫中的调控机制,为抗旱性甘蔗品种的选育提供侯选基因。【方法】以全基因组数据为基础从割手密中鉴定SnRK2基因,并对其进行生物信息学分析和干旱胁迫下的表达分析。【结果】在割手密基因组中共鉴定出11个SnRK2基因家族成员,命名为SsSnRK2.1-SsSnRK2.11,且这些基因不均匀地分布于8条染色体上。SnRK2蛋白的氨基酸残基数为227～580,分子质量为25 683.53～64 695.8 kD,等电点为4.62～8.94,且均为亲水性蛋白。系统发育树可将其分为3个亚组,且同亚组中的保守基序基本相似,外显子数量以7～9个为主。SsSnRK2基因家族成员的启动子中含有多种激素类和逆境胁迫响应类的作用元件。割手密SsSnRK2基因家族成员的表达具有组织特异性。所有的SsSnRK2基因均能不同程度地响应干旱胁迫。【结论】割手密SnRK2基因家族在响应干旱胁迫过程中发挥重要作用,可为割手密的抗逆性研究提供一定的理论依据。     

草莓蔗糖非发酵-1-相关蛋白激酶1(SnRK1)α亚基编码基因的克隆及表达分析

植物的蔗糖非发酵-1-相关蛋白激酶1(Sn RK1)与酵母蔗糖非发酵蛋白激酶1(SNF1)以及哺乳动物AMP激活的蛋白激酶(AMPK)同源,都是异源三聚复合体结构,含有α催化亚基和β、γ两个调节亚基来维持蛋白结构的稳定和激酶活性。本试验以‘妙香7号’草莓(Fragaria×ananassa)为材料,通过反转录PCR克隆得到一个Sn RK1的α催化亚基编码基因,命名为Fa Sn RK1α。序列分析显示该基因全长1 557 bp,共编码518个氨基酸,预测Fa SnRK1α蛋白分子质量为59.159 k Da,理论等电点为8.54,定位于细胞质和细胞核。生物信息学分析发现Fa SnRK1α的氨基酸序列与其他植物Sn RK1α蛋白具有较高同源性,含有KD(kinase domain)、UBA(ubiquitin associated domain)和β-SID(β-submit interaction domain)三个保守结构域。组织特异性分析表明Fa Sn RK1α在草莓根、茎、叶、花和果实中均有表达,在果实发育进程中Fa Sn RK1α的表达水平呈上升趋势。荧光定量PCR分析表明,果实中Fa Sn RK1α受脱落酸(ABA)诱导,表明该基因可能与ABA诱导的果实发育和成熟有关。     

PYR/PYL/RCAR蛋白介导植物ABA的信号转导

脱落酸(ABA)在各个植物生长发育阶段以及植物对生物与非生物胁迫的响应过程中都发挥着重要的作用。最近研究表明,在ABA信号转导途径中有3种核心组份:ABA受体PYR/PYL/RCAR蛋白、负调控因子2C类蛋白磷酸酶(PP2C)和正调控因子SNF1相关的蛋白激酶2(SnRK2),它们共同组成了一个双重负调控系统——PYR/PYL/RCAR—|PP2C—|SnRK2来调控ABA信号转导及其下游反应,且3种核心组份在植物体内的结合方式受时空和生化等因素的影响,通过特定组合形成的ABA信号转导复合体介导特定的ABA信号反应。文章就PYR/PYL/RCAR蛋白介导的植物ABA信号识别与转导途径的分子基础及其调控机制,以及PYR/PYL/RCAR—PP2C—SnRK2参与的ABA信号调控网络等研究进展做一概述,并对该领域今后的研究进行了展望。     

植物中的CDPK/SnRK蛋白激酶家族

在植物中至少存在五类蛋白激酶,这五类都属于CDPK/SnRK家族,它们的结构中含有EF手型结构或者与其相互作用的蛋白质中包含着EF手型结构。CDPK和CCaMKs在C-端都包含EF手型结构,在与钙离子结合后而被激活。SnRK3s结合蛋白包含着三个EF手型,其中一些被钙离子激活。植物两类其它的蛋白激酶家族成员-CaMK和CRK,与钙调素相结合。本文将阐述这些蛋白激酶结构、活性调节以及参与钙信号传递的潜能。     

PYR/PYL/RCAR蛋白介导植物ABA的信号转导

脱落酸(ABA)在各个植物生长发育阶段以及植物对生物与非生物胁迫的响应过程中都发挥着重要的作用。最近研究表明, 在ABA信号转导途径中有3种核心组份：ABA受体PYR/PYL/RCAR蛋白、负调控因子2C类蛋白磷酸酶(PP2C)和正调控因子SNF1相关的蛋白激酶2(SnRK2), 它们共同组成了一个双重负调控系统-- PYR/PYL/RCAR-| PP2C-| SnRK2来调控ABA信号转导及其下游反应, 且3种核心组份在植物体内的结合方式受时空和生化等因素的影响, 通过特定组合形成的ABA信号转导复合体介导特定的ABA信号反应。文章就PYR/PYL/RCAR蛋白介导的植物ABA信号识别与转导途径的分子基础及其调控机制, 以及PYR/PYL/RCAR-PP2C-SnRK2参与的ABA信号调控网络等研究进展做一概述, 并对该领域今后的研究进行了展望。     

蔗糖对桃幼苗生长发育及其SnRK1酶活性的影响

以实生桃(Prunus persica)苗为试材, 探讨SnRK1对不同浓度蔗糖及处理时间的响应特性, 揭示蔗糖对植株生长发育的影响, 以期为果树生产提供理论依据及技术支持。结果表明, 施加5%蔗糖时, 植株体内SnRK1酶活性最高, 且在一定时间内, 酶活性持续升高; 与对照(清水和甘露醇)相比, 5%蔗糖处理显著提高植株可溶性糖、淀粉和叶片叶绿素含量, 增加植株地上部和地下部生物量, 显著加快植株净光合速率; 通过观察根系构型, 发现5%蔗糖可以显著增加根系总表面积、总体积和侧根数量, 并可促进根系加粗加长生长。qRT-PCR分析表明, 外源蔗糖能促进根系中生长素的合成和转运。综上, 一定浓度蔗糖可以提高植株体内SnRK1酶活性, 影响植株碳代谢, 促进植株生长发育, 且增加根系生长素的合成与转运, 进而影响根系构型。     

小桐子SnRK1蛋白激酶α亚基基因的克隆及原核表达分析

植物蔗糖非发酵-1型相关蛋白激酶1(Sucrose non-fermenting-1 related protein kinase 1,SnRK1)与酵母SNF1及哺乳动物AMPK同属进化上保守的SNF1蛋白激酶家族,参与响应由胞内低能量/低糖状态所引起的信号转导过程。基于小桐子基因组数据,利用生物信息学方法鉴定到小桐子SnRK1蛋白激酶α亚基基因,并克隆到该基因的全长cDNA序列,命名为JcSnRK1α。结果表明,该cDNA序列全长1 700 bp,完整开放阅读框1 545 bp,编码514个氨基酸,分子量为58.8 kD,理论等电点为8.57。基因结构显示,其包含11个外显子与10个内含子。具有包含T-loop区域的激酶结构域、自抑制调控结构域UBA及激酶相关结构域KA1。另外,在该基因启动子序列中鉴定到TATA框、CAAT框及响应高温、低温、干旱、创伤、赤霉素等应答元件。qRTPCR分析显示,小桐子JcSnRK1α基因具有器官表达特异性,在茎与根中表达量较高,而在叶片中表达量相对较低,同时,在茎与根中都属于低温诱导表达基因,分别在低温胁迫3 h与0.5 h达到最大表达量,较对照提高2.04与3.16倍。构建其原核表达载体pGEX-4T-1-JcSnRK1α,并在Rosetta中诱导表达,得到84.8 kD的蛋白条带,与理论融合蛋白的分子量一致。本研究为开展小桐子JcSnRK1α基因的功能鉴定以及其在信号转导与逆境应答中的机制奠定了基础。     

蔗糖对桃幼苗生长发育及其SnRK1酶活性的影响

以实生桃(Prunus persica)苗为试材, 探讨SnRK1对不同浓度蔗糖及处理时间的响应特性, 揭示蔗糖对植株生长发育的影响, 以期为果树生产提供理论依据及技术支持。结果表明, 施加5%蔗糖时, 植株体内SnRK1酶活性最高, 且在一定时间内, 酶活性持续升高; 与对照(清水和甘露醇)相比, 5%蔗糖处理显著提高植株可溶性糖、淀粉和叶片叶绿素含量, 增加植株地上部和地下部生物量, 显著加快植株净光合速率; 通过观察根系构型, 发现5%蔗糖可以显著增加根系总表面积、总体积和侧根数量, 并可促进根系加粗加长生长。qRT-PCR分析表明, 外源蔗糖能促进根系中生长素的合成和转运。综上, 一定浓度蔗糖可以提高植株体内SnRK1酶活性, 影响植株碳代谢, 促进植株生长发育, 且增加根系生长素的合成与转运, 进而影响根系构型。     

植物的糖信号及其对碳氮代谢基因的调控

介绍了植物蔗糖和已糖转运蛋白（SUT,HXT）及各自糖转运功能与调控,总结了不同糖类的胞内信号转过程及其对碳,氮代谢基因表达调控的最新研究进展,同时分析了蛋白激酶如已糖激酶（HXK）,SNF1相关激酶（SnRK1)等在植物糖信号转导中的作用,以及糖信号与氮信号的互作及对同化物分配的调控。     

植物凝集素类受体蛋白激酶研究进展

自然界中植物的生长发育受到各种环境变化的影响。为了响应外界各种环境条件,植物演化出一系列识别和传递环境信号的蛋白分子,其中比较典型的是植物细胞质膜上的类受体蛋白激酶(RLKs)。凝集素类受体蛋白激酶(LecRLKs)是类受体蛋白激酶家族中的一个亚族,它主要包含3个结构域:细胞外凝集素结构域、跨膜结构域和细胞内激酶结构域。根据细胞外凝集素结构域的不同,LecRLKs可分为3种不同类型:L、G和C型。近年来,研究表明LecRLKs在植物生物/非生物胁迫和发育调控中发挥非常重要的作用。该文综述了植物凝集素类受体蛋白激酶的研究历史、结构特点、分类以及生物学功能,并重点阐述凝集素类受体蛋白激酶在植物生物/非生物胁迫响应和调控发育方面的功能。对不同类型和不同功能的植物凝集素类受体蛋白激酶进行阐述将有利于对该类蛋白开展功能研究,并为作物改良提供有益借鉴。     

植物凝集素类受体蛋白激酶研究进展

自然界中植物的生长发育受到各种环境变化的影响。为了响应外界各种环境条件,植物演化出一系列识别和传递环境信号的蛋白分子,其中比较典型的是植物细胞质膜上的类受体蛋白激酶(RLKs)。凝集素类受体蛋白激酶(LecRLKs)是类受体蛋白激酶家族中的一个亚族,它主要包含3个结构域:细胞外凝集素结构域、跨膜结构域和细胞内激酶结构域。根据细胞外凝集素结构域的不同, LecRLKs可分为3种不同类型:L、G和C型。近年来,研究表明LecRLKs在植物生物/非生物胁迫和发育调控中发挥非常重要的作用。该文综述了植物凝集素类受体蛋白激酶的研究历史、结构特点、分类以及生物学功能,并重点阐述凝集素类受体蛋白激酶在植物生物/非生物胁迫响应和调控发育方面的功能。对不同类型和不同功能的植物凝集素类受体蛋白激酶进行阐述将有利于对该类蛋白开展功能研究,并为作物改良提供有益借鉴。