粘液繁殖体种子的粘液质形成、分泌及释放相关基因

种皮粘液质是在种皮外层细胞的高尔基体内产生并分泌到胞腔内或细胞壁层的一种果胶类多糖物质.当干燥种子遇水后,粘液质即刻被释放形成透明胶质并完全包被整个种子.粘液质对种子的扩散定居、种子萌发以及幼苗的存活和生长均具有重要作用.粘液质作为一种模型研究细胞壁的产生及其形成的分子机制已经成为植物种皮发育与环境变化相适应关系的研究...     

抱茎独行菜种皮粘液质相关基因TTG1的克隆、表达分析及功能鉴定

抱茎独行菜（Lepidium perfoliatum L.）为十字花科具典型粘液质繁殖体植物,而TTG1基因（Transpa-rent testa glabra 1）所编码的蛋白是调控种皮细胞分化并影响粘液质释放的转录因子。目前关于TTG1基因在粘液质繁殖体植物中的研究报道较少,为探究TTG1基因在抱茎独行菜粘液质发育中的作用,本研究利用同源克隆技术获得抱茎独行菜TTG1基因cDNA开放阅读框（ORF）序列,命名为LpTTG1。序列分析表明,该基因ORF全长为1032 bp,编码343个氨基酸,含有WD40基序;qRT-PCR分析结果显示,该基因在抱茎独行菜各组织中均有表达,反映了该基因功能的多样性;免疫组织化学定位结果表明,LpTTG1在种子发育过程中内珠被和外珠被的表达水平变化与外珠被粘液质的合成过程相一致,推测该基因可能参与调控抱茎独行菜种皮的发育及粘液质的形成。将LpTTG1基因转化拟南芥,该基因的过量表达显著促进了粘液质合成途径下游基因AtMUM4在角果中的表达,表明该基因有可能参与粘液质合成途径调控,并促进下游产物MUM4的产生。然而,对LpTTG1转基因拟南芥与野生型植株表型的比较发现,两者种子形态及粘液质分泌与释放方式均无显著差异,这可能是因为抱茎独行菜种皮发育和粘液质形成是一个多基因调控的复杂过程,某一基因的过量表达也许不会引起明显的表型变化。     

从细菌,酵母及植物多糖合成酶的调控看花粉管胼胝质酶的调控

多糖作为结构和能量分子是植物重要的组成成分。植物细胞壁主要万分为多糖。细胞壁在确定细胞生长、形状方面起重要作用,细胞壁还参与细胞的营养吸收、信息传递,也是防止外源对细胞不良影响的第一道防线。不同植物细胞壁的多糖万分可作为食品、建筑及造纸原料,广泛的工业价值。通过描述细菌、酵母及植物多糖合成酶的机制,推断花粉管胼胝质合成酶的可能调控机制。     

高等植物细胞壁中纤维素的合成

植物细胞壁主要由纤维素、半纤维素、木质素和果胶质等构成.近年来,在细胞壁形成,如纤维素合成方面的研究取得了一系列非常令人鼓舞的进展.本文就高等植物细胞壁中纤维素合成机制的研究进展作一介绍.     

参与植物细胞壁半纤维素木聚糖合成的糖基转移酶

木聚糖是双子叶植物次生细胞壁中最主要的半纤维素,含有木聚糖的次生壁是最丰富的植物生物质,广泛应用于能源、制浆、造纸和纺织业中,但其主要组分戊糖对细胞壁生物质利用具有较大影响。揭示木聚糖合成的分子机制,为遗传修饰细胞壁组成,更好地利用细胞壁生物质提供新的策略。近年来对模式植物拟南芥中多个木聚糖合成有缺陷的突变体的分析表明：GT43家族的IRX9、IRX9-L、IRX14、IRX14-L,GT47家族的FRA8、F8H、IRX10、IRX10-L,GT8家族的IRX8、PARVUS、QUA1、GUX1、GUX2等参与了木聚糖主链、还原末端序列和侧链的合成。本文主要对这些研究进展做一综述,并讨论了木聚糖合成的机制及亟待解决的问题,展望了其发展趋势。     

植物细胞壁形成机制的新进展

细胞壁是植物细胞重要的特征结构,也是地球上最大的可再生碳水化合物资源库.随着近20多年研究技术的发展和多学科交叉手段的应用,植物细胞壁的形成机理得到了很大程度的揭示,勾画出了细胞壁合成、物质转运、形成调控、沉积重构等基本的代谢框架,涉及从胞内到胞外一系列的合成、转运和调控途径.本文概述了近年来细胞壁形成机理研究的热点问题和最新进展,包括对细胞壁结构和成分的新认识,纤维素合成场所(细胞质膜)和非纤维素多糖合成场所(高尔基体)中关键蛋白的挖掘及作用机制的新发现,细胞壁物质膜泡转运与细胞骨架的关系,以及细胞壁形成信号与转录调控网络的新进展.这些发现不仅使人们对细胞壁的合成机理有了更深入的认识,也为细胞壁经济价值的开发与利用奠定了重要的理论基础.同时本文还对该领域未来可能的热点和研究方向进行了展望.     

植物细胞壁同聚半乳糖醛酸的代谢与功能

果胶是细胞壁多糖的重要组成成分,对植物正常的生长发育十分重要。作为初生细胞壁中果胶的一种主要组成成分,同聚半乳糖醛酸（homogalacturonan,HG）是由α-D-半乳糖醛酸单体经α-（1,4）-糖苷键连接起来的一种长链大分子物质。HG的合成和降解参与了细胞壁中的多糖代谢,影响了细胞壁的结构和功能。同时,HG精确的去甲酯化以及HG所参与的细胞壁关联激酶（WAKs）和促分裂原活化蛋白激酶（MAPKs）相关的信号转导途径,在植物生长发育中也发挥着重要作用。该文主要从HG的合成、降解和循环利用以及HG的作用等方面对植物细胞壁中HG的研究进展进行了阐述。     

植物种子特异基因调控网络研究

通过比较种子植物与蕨类植物的基因及其调控网络,为研究种子性状出现的分子机制提供更多的信息.下载拟南芥(Arabidopsis thaliana)种子特异基因和基因网络数据,构建拟南芥种子特异基因调控网络,并与江南卷柏(Selaginella moellendorffii)基因组数据比较,发现其中重要的调控节点.分析得到构成调控网络的1053个拟南芥种子特异基因,其中的969个基因形成一个复杂的调控网络.该网络的核心模块包括39个基因,形成哑铃状的子网络,其中重要节点基因AT1G54860只存在于种子植物基因组中.AT1G54860基因编码GPI锚定蛋白,参与细胞壁的形成、细胞间信号传导及生长分化等过程,推测其在种子形成中具有重要地位,可能起了"开关"的作用.     

植物细胞壁多糖合成酶系及真菌降解酶系北大核心CSCD

秸秆类植物细胞壁多糖高效降解转化对我国农业经济的绿色可持续发展具有重要意义,然而植物细胞壁在长期进化过程中形成了复杂结构限制了工业化酶解转化的过程。一方面从植物细胞壁多糖合成酶系的多样性、细胞壁多糖成分的复杂性、超分子结构的异质性等方面综述了形成植物细胞壁抗降解屏障的原因;另一方面从真菌降解植物细胞壁酶系的多样性、不同菌株降解酶组成差异性等分析降解转化植物细胞壁时发挥的不同作用,从而为工业转化合理复配真菌降解酶系,提高秸秆生物质的利用效率提供理论支持。     

植物细胞壁多糖合成酶系及真菌降解酶系

秸秆类植物细胞壁多糖高效降解转化对我国农业经济的绿色可持续发展具有重要意义,然而植物细胞壁在长期进化过程中形成了复杂结构限制了工业化酶解转化的过程。一方面从植物细胞壁多糖合成酶系的多样性、细胞壁多糖成分的复杂性、超分子结构的异质性等方面综述了形成植物细胞壁抗降解屏障的原因;另一方面从真菌降解植物细胞壁酶系的多样性、不同菌株降解酶组成差异性等分析降解转化植物细胞壁时发挥的不同作用,从而为工业转化合理复配真菌降解酶系,提高秸秆生物质的利用效率提供理论支持。     

果胶甲酯酶抑制蛋白(PMEIs)的功能性研究进展

细胞壁是一种复杂的动态网络结构,在植物生长发育、胁迫应答和免疫抗性过程中起着重要的调控和防御作用。果胶(pectin)是细胞初生壁结构中多糖的主要成分之一;其中,同型半乳糖醛酸聚糖(HG)是果胶多糖组分中含量最丰富的线性聚合物。HG的甲基酯化程度变化会导致其酶解形成凝胶,从而影响果胶结构的稳定性。果胶甲酯酶抑制蛋白(PMEIs)通过翻译后机制调控果胶甲酯酶(PMEs)活性,微调果胶多糖甲酯化修饰平衡后,维持细胞壁的完整性和生物力学特性。研究发现,PMEI-PME互作调控果胶甲酯化修饰的稳态是决定细胞黏附、细胞壁硬度和弹性以及器官形态发生的关键因素,同时也是细胞壁应对逆境、释放抗性信号和免疫防御的分子模式。主要对PMEIs在调节植物器官发育过程和应对不同胁迫因子发挥的抗逆功能及调控机制等最新研究进展作出综述。鉴于PMEIs在木本植物中的体内生理活性和调控机制仍有待探索,可为后续填补该领域的研究空白提供理论依据和策略参考。     

植物细胞壁沟槽结构与生物质利用研究展望

细胞壁是植物细胞的重要组成部分,是生物质的主要成分,不仅对植物形态学起中心调控作用,还对植物机械强度、纤维品质和生物质综合利用起决定性作用.本文将简要介绍植物细胞壁结构与功能研究进展,重点分析细胞壁关键结构因子,原创性提出植物细胞壁纳米级沟槽结构模型与生物质酶解分子机理,并探讨遗传改良植物细胞壁结构的新方法与新途径,旨在从本质上极大提高生物质综合利用效率,改良棉花纤维品质和增强作物抗逆能力.     

植物不饱和脂肪酸的生物合成及调控

不饱和脂肪酸是植物细胞中的一类重要代谢物质,是组成细胞膜的主要成分,对调节细胞的生理功能起着重要作用。不饱和脂肪酸也是人类必须的一类营养物质,对健康发挥着重要作用。因此,研究植物不饱和脂肪酸的合成和调控机制具有着重要的理论和现实意义。不饱和脂肪酸的合成主要发生在质体和内质网,由一系列编码基因控制,并受到外在环境胁迫及发育的调控。本研究综述了近年来不饱和脂肪酸合成和调控机制相关的一些研究进展,解析了不饱和脂肪酸合成的一些关键基因,以期为将来利用相关基因进行种质创新,从而实现改良食用油品质或提升植物的抗性育种提供思路和实践。     

拟南芥核苷糖转换相关基因研究进展

核苷糖是植物细胞壁多聚糖合成时的活化底物.综述了近年来拟南芥核苷糖转换相关基因的克隆及功能分析等方面的研究进展.使人们能够深入认识核苷糖转换酶在植物生长发育中的重要作用,并且为人工改造植物细胞壁提供了理论依据.然而,对核苷糖转换酶的转录调控和代谢调节等方面研究还有待加强.     

参与木葡聚糖合成的糖基转移酶基因研究进展

半纤维素多糖木葡聚糖(XyG)存在于大多数植物的初生细胞壁中, 对细胞壁的结构组织和生长发育具有重要的调控作用。XyG在植物进化中存在结构的多样性。该文概述了参与XyG合成的糖基转移酶的最新研究进展, XyG合成需要多种糖基转移酶参与, 这些酶类很可能以蛋白酶复合体的形式存在并发挥作用, XyG的结构和组成的改变对植物的生长发育也产生影响。     

与木葡聚糖合成的糖基转移酶基因研究进展

半纤维素多糖木葡聚糖(XyG)存在于大多数植物的初生细胞壁中, 对细胞壁的结构组织和生长发育具有重要的调控作用。XyG在植物进化中存在结构的多样性。该文概述了参与XyG合成的糖基转移酶的最新研究进展, XyG合成需要多种糖基转移酶参与, 这些酶类很可能以蛋白酶复合体的形式存在并发挥作用, XyG的结构和组成的改变对植物的生长发育也产生影响。     

植物细胞壁多糖乙酰化修饰与生物学功能

乙酰化修饰是植物细胞壁多糖最为普遍的修饰形式,调控细胞壁理化性质及多聚物间相互交联,并影响细胞壁结构与功能。植物生长发育过程中,多糖的乙酰化修饰呈现一定的规律性和动态变化,表明细胞壁多糖乙酰化修饰受到了严格的调控。近年来随着多种类型的乙酰转移酶和乙酰酯酶的发现,揭示了多糖乙酰化修饰调控机制的复杂性。这些关键酶的功能鉴定也为探究多糖乙酰化修饰的生物学功能提供了重要线索。乙酰化修饰变异影响植物生长发育,并调控植物的抗逆反应。此外,乙酰化修饰的改变还可影响植物纤维生物质的利用价值,一些关键酶因而有望成为改良农艺性状和提高纤维生物质利用价值的靶标。围绕上述方面,本文总结了该领域所取得的进展,并对面临的挑战进行了展望。     

新疆短命植物抱茎独行菜种子粘液质特性的研究

以新疆荒漠植物抱茎独行菜为材料,运用光镜与扫描电镜观察以及紫外吸收光谱法、化学反应及种子萌发实验等方法,对粘液质的形态和结构,物理化学特性,粘液质对种子萌发及萌发后的影响进行了研究.结果显示:(1)完整干种子表面覆盖着一层膜状物质(完全脱水的粘液质),并呈同一走向的山脊状突出的网状结构,遇水后粘液物质呈射线状向外发射出来,化学反应实验结果表明,粘液质的组成可能是某种多糖,如β-葡聚糖.(2)粘液质约占干种子重量的1/4,有很强的吸水能力,完全浸润10 min后,种子重量增加约30~40倍,种子长度、宽度、厚度的增加分别多于1倍、2倍、4倍;完全润湿的种子能够粘附相当于其干种子重量68倍的沙粒.(3)种皮粘液质对于不同土壤基质中的种子萌发有重要作用,但是对萌发后幼苗的生长没有作用.     

植物木质素合成调控与生物质能源利用

植物木质素生物合成调控研究已在造纸树种与饲草品质的改良中取得了许多进展。随着对木质纤维原料乙醇发酵研究的兴起,植物木质素合成调控再次成为研究热点。该文总结了目前生物质能源利用的现状,同时针对木质素在木质纤维乙醇发酵中的限制作用,综述了近年来植物木质素合成调控的研究进展,提出了今后的研究方向和内容,并展望了木质素合成调控在木质纤维乙醇发酵中的应用。     

植物木质素合成调控与生物质能源利用

植物木质素生物合成调控研究已在造纸树种与饲草品质的改良中取得了许多进展。随着对木质纤维原料乙醇发酵研究的兴起, 植物木质素合成调控再次成为研究热点。该文总结了目前生物质能源利用的现状, 同时针对木质素在木质纤维乙醇发酵中的限制作用, 综述了近年来植物木质素合成调控的研究进展, 提出了今后的研究方向和内容, 并展望了木质素合成调控在木质纤维乙醇发酵中的应用。