植物水通道蛋白的干旱应答机制研究进展

干旱胁迫是严重影响全球作物生产的非生物胁迫之一,研究植物耐旱机制已成为一个重要领域。水通道蛋白是一类特异、高效转运水及其它小分子底物的膜通道蛋白,在植物中具有丰富的亚型,参与调节植物的水分吸收和运输。近10年来,水通道蛋白在植物不同生理过程中的作用,一直受到研究人员的关注,特别是在非生物胁迫方面,而研究表明水通道蛋白在干旱胁迫下对植物的耐旱性起着至关重要的作用,能维持细胞水分稳态和调控环境胁迫快速响应。水通道蛋白在植物耐旱过程中的调控机制及功能较复杂,而关于其应答机制和不同亚型功能性研究的报道甚少。该文综述了植物水通道蛋白的分类、结构、表达调控和活性调节,分别从植物水通道蛋白响应干旱表达调控机制、水通道蛋白基因表达的时空特异性、水通道蛋白基因的表达与蛋白丰度,水通道蛋白基因的耐旱转化四个方面阐明干旱胁迫下植物水通道蛋白的表达,重点阐述其参与植物干旱胁迫应答的作用机制,并提出水通道蛋白研究的主要方向。     

植物液泡膜水通道蛋白的结构、分布和功能研究进展

植物液泡膜水通道蛋白(tonoplast intrinsic proteins, TIPs)是植物体内水分子和一些小分子溶质跨液泡膜运输的通道。TIPs介导胞内或胞间的水分跨膜运输,在维持植物细胞的水分平衡过程中起着至关重要的作用。由于TIPs特异的定位在液泡膜上,长久以来一直被用作不同植物物种和组织中液泡识别的标记物。本综述介绍了液泡膜水通道蛋白的发现、结构、分类以及亚细胞和组织定位、基因表达和蛋白功能等方面的研究进展,初步探讨了植物液泡膜水通道蛋白研究中存在的问题及今后的研究热点,希望能为相关的科研人员在研究液泡膜定位的水通道蛋白中提供帮助。     

植物的水通道蛋白

对近 3年来植物水通道蛋白的特性、特异性表达、水分运输机制、表达调控、在植物水分关系平衡中的作用以及这一领域研究中的有关问题作了介绍与评述     

蚕豆保卫细胞质膜水通道蛋白的鉴定及其在气孔运动中的作用

水通道或水通道蛋白是水分运动的主要通道。以RD2 8cDNA和RD2 8抗体为探针证明了蚕豆 (ViciafabaL .)保卫细胞中存在水通道蛋白 ,并以气孔运动为指标 ,结合抗体和抑制剂处理证明水通道蛋白是水分运动的主要通道。研究表明编码质膜水通道蛋白的RD2 8转录体在叶片保卫细胞、叶肉细胞和维管束中高表达 ,尤以保卫细胞中最多 ;荧光免疫染色和Confocal显微镜观察表明 ,RD2 8抗体反应主要位于保卫细胞质膜。进一步采用RD2 8抗体和水通道蛋白抑制剂———HgCl2 (2 5 μmol L) 处理可抑制壳梭孢素 (FC)、光照诱导的气孔开放和原生质体体积膨胀以及ABA诱导的气孔关闭 ,但这种抑制作用可以被水通道抑制剂的逆转剂 β_巯基乙醇 (ME)逆转。表明蚕豆保卫细胞中存在水通道蛋白并参与蚕豆保卫细胞的运动过程。     

植物质膜水通道蛋白转运及逆境胁迫响应的分子调控机制

质膜水通道蛋白即质膜内在蛋白(plasma membrane intrinsic proteins, PIPs),属于通道蛋白,定位在质膜上,是植物体内水分子、CO₂及其他一些小分子溶质跨细胞膜运输的通道。PIPs对运输基质具有高度选择性,在维持植物细胞的水分平衡过程中发挥重要作用。PIPs的表达、活性与定位不但受转录水平和翻译后水平的调控,而且受外界环境影响。研究表明在非生物胁迫下,PIPs表达模式和定位会发生改变。本文重点阐述了PIPs转运的分子机制、转录水平及翻译后水平的调控机制以及PIPs对非生物胁迫的响应机制,分析了目前关于PIPs的研究动态和值得探究的研究方向,以期帮助相关领域的科研人员对PIPs的研究进展有更深入地了解。     

蚕豆保卫细胞质膜水通道蛋白的鉴定及其在气孔运动中的作用

水通道或水通道蛋白是水分运动的主要通道.以RD28 cDNA和RD28抗体为探针证明了蚕豆(Vicia fabaL.)保卫细胞中存在水通道蛋白,并以气孔运动为指标,结合抗体和抑制剂处理证明水通道蛋白是水分运动的主要通道.研究表明编码质膜水通道蛋白的RD28转录体在叶片保卫细胞、叶肉细胞和维管束中高表达,尤以保卫细胞中最多;荧光免疫染色和Confocal显微镜观察表明,RD28抗体反应主要位于保卫细胞质膜.进一步采用RD28抗体和水通道蛋白抑制剂--HgCl2 (25μmol/L)处理可抑制壳梭孢素(FC)、光照诱导的气孔开放和原生质体体积膨胀以及ABA诱导的气孔关闭,但这种抑制作用可以被水通道抑制剂的逆转剂β-巯基乙醇(ME)逆转.表明蚕豆保卫细胞中存在水通道蛋白并参与蚕豆保卫细胞的运动过程.     

藻类水通道蛋白的研究进展

目前,大量水通道蛋白已在古菌、细菌、真菌、动物和植物中相继被发现,但对于低等植物——藻类水通道蛋白的研究相对较少。藻类与陆地高等植物在生长环境方面存在较大差异,因此其体内存在的水通道蛋白在功能作用机制方面与高等植物会有不同。所有藻类的生长发育过程都与水分传导息息相关,而藻类水通道蛋白不仅仅是水分运输的通道蛋白,同时还具有其他生理生化功能,是一类多功能蛋白。与植物水通道蛋白相比,藻类水通道蛋白的研究起步较晚。在2004年从莱茵衣藻中得到第一个水通道蛋白后,越来越多的研究者开始对藻类体内存在的水通道蛋白产生关注。近年来,在一些藻类全基因组测序完成的基础之上,研究者对藻类水通道蛋白的探索也有了新的进展。迄今为止,已有8个不同亚族的藻类水通道蛋白被确定出来,而且在近两年内,又有研究者从南极冰藻、条斑紫菜和羊栖菜中发现新的藻类水通道蛋白。综述了当前藻类水通道蛋白的分类和结构特征等方面的研究进展,并结合新发现的几种藻类水通道蛋白,阐述了藻类处于胁迫环境时水通道蛋白的特异性表达和所发挥的生理功能,为后续相关藻类水通道蛋白的研究奠定一定的理论基础。     

水通道蛋白在细胞中的调控

水通道蛋白是一个具有跨膜运输水分子功能的蛋白家族．其功能受到细胞精细调控,以维持细胞正常的生理状态,水通道蛋白异常将导致相关疾病的发生。重点介绍水通道蛋白在细胞中的调控机理。     

植物水通道的生理生态特性及其参与气孔运动的研究进展

植物水通道对水分运输具有专一性, 能够调节细胞中水分、一些离子和其他小溶质的转运, 因而在植物的生长发育中发挥着重要作用。本文综述了植物水通道的研究进展, 重点介绍了植物水通道的分子特性和生理生态特性及其在植物气孔运动中的作用, 讨论了水通道在气孔振荡中的作用和地位。     

植物水通道的生理生态特性及其参与气孔运动的研究进展

植物水通道对水分运输具有专一性,能够调节细胞中水分、一些离子和其他小溶质的转运,因而在植物的生长发育中发挥着重要作用.本文综述了植物水通道的研究进展,重点介绍了植物水通道的分子特性和生理生态特性及其在植物气孔运动中的作用,讨论了水通道在气孔振荡中的作用和地位.