茉莉酸在植物抗逆性中的研究进展

茉莉酸(jasmonic acid, JA)是一种植物内源合成的脂类激素,在植物响应胁迫的调控中发挥着重要作用。本文概括了JA的生物合成与代谢途径及其调控机制;总结了JA信号的传导通路;系统归纳了JA在植物响应生物和非生物胁迫应答中的作用机制和调控网络,重点关注了最新的研究进展。此外,本文梳理了JA与其他植物激素在植物抗逆性调节过程中的信号交流。最后讨论了JA信号通路介导的植物抗逆性研究中亟待解决的问题,并展望了新的分子生物学技术在调控JA信号通路增强作物抗性中的应用前景,以期为植物的抗逆性研究和改良提供参考。     

植物启动子研究进展

植物启动子在转录水平上发挥着重要的调控作用,对其功能进行研究不仅可以反映相应基因的表达模式,还能为利用植物基因工程手段实现基因的高效特异性表达提供有效途径。结合近年来的相关研究,综述了植物启动子的结构特点及其功能研究进展,重点对与生物和非生物胁迫有关的各类诱导型启动子进行了阐述,并展望了植物启动子的未来研究方向。     

Cell wall integrity maintenance in plants: Lessons to be learned from yeast?

The plant cell wall is involved in different biological processes like cell morphogenesis and response to biotic/abiotic stress. Functional integrity of the wall is apparently being maintained during these processes by changing structure/composition and coordinating cell wall with cellular metabolism. In S.cerevisiae a well-characterized mechanism exists that is maintaining functional integrity of yeast the cell wall during similar processes. During the last years it has become obvious that plants have evolved a mechanism to monitor and maintain functional integrity of their cell walls. However, our understanding of the mechanism is rather limited. The available evidence suggests that similar signaling cascades may be involved and particular protein activities may be conserved between plants and yeast. Here we review the available evidence briefly and highlight similarities between yeast and plants that could help us to understand the mode of action of the signaling cascades maintaining plant cell wall integrity.     

植物小RNAs及其抗胁迫机制研究进展

植物非编码小RNA(sRNAs)主要分为三类:微小RNA(m iRNAs)、小干扰RNA(siRNAs)和长小片段干扰RNA(lsiRNAs)。三者的生物合成和作用机制有所不同,但他们主要都通过介导靶mRNAs的剪切或抑制其翻译来调控基因的表达。这篇文章主要介绍小RNA研究的最新进展,并重点阐述其在非生物和生物胁迫中发挥的作用,如应对矿质元素缺乏、氧化胁迫、ABA胁迫以及病原菌入侵等生理过程。     

多胺与环境胁迫关系研究进展

多胺是植物对胁迫响应的重要物质,可以抵消胁迫引起的负效应.多胺预处理可缓解胁迫引起的伤害,通过转基因技术过量表达多胺可提高植物胁迫耐性.本文综述了生物胁迫和非生物胁迫条件下,多胺的合成、代谢、功能及其作为抗氧化剂减少胁迫诱导氧化损伤的研究现状.重点综述了病虫胁迫、盐胁迫、重金属胁迫、渗透胁迫,也简要的综述了其它胁迫如低氧胁迫、冷胁迫、酸胁迫、辐射胁迫等条件下植物体内多胺合成的变化及功能.     

植物次生代谢及其与环境的关系

人类对植物次生代谢产物（天然产物）的早期研究源于它们的应用价值,近些年来人们越来越认识到植物次生代谢产物广泛的生物学效应,开始重新评价这些化合物在植物生命活动以及生态系统中可能扮演的角色。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。介绍了植物次生代谢及其产物的特点,概述了植物次生代谢与温度、水分、光照、养分、CO2浓度、UV-B辐射、环境污染等非生物环境以及与化学防御、化感作用、菌根共生、微生物病害的关系。研究植物次生代谢与环境的关系,可以从更深的层次发掘植物与环境的内在联系,为全面、深入认识植物与环境的相互关系提供新的研究途径,同时也有利于人类更有效、合理地利用植物的次生代谢产物。     

采石场废弃地的生态重建研究进展

采石场的开采严重破坏了植被和土壤,形成了大量的裸露岩石斜坡,造成宏观景观支离破碎和极端的环境条件,限制了植物的生长。由于自然恢复所需时间长久,人工恢复被广泛应用于采石场废弃地的生态重建。自然演替过程是采石场生态重建的理论基础,自然演替理论可以为人工恢复措施提供指导。植物群落演替的早期阶段,非生物因素起主要作用,随着演替的推移,生物因素的重要性增强。邻近自然植被的土壤和繁殖体通过外力的扩散,对恢复起重要作用。除了非生物和其他的限制,先到达恢复地的物种竞争能力的变化能决定了演替过程。演替过程中的干扰因素往往成为演替重要的驱动力。裸露岩石斜坡的物理稳定性对植被恢复有重要影响,有机废物的使用和施肥可以影响恢复演替的方向和生物多样性。播种一定的植物能够改变恢复演替方向,加速演替过程。乡土物种适应了当地气候,能够促进演替。随着修复时间的延长,土壤有机质含量,植被覆盖度和物种丰富度不断增加,土壤微生物生物量随之增加。开展不同地区采石场植物种类的选育、研究乡土物种的功能特性、土壤微生物群落和酶的变化、植被演替过程的定位研究、植物种间的竞争关系、自然演替和人工恢复的比较研究、探索经济高效的采石场生态重建方法是未来的研究方向。     

Limited versus unlimited membership in microbial communities: evaluation and experimental tests of some paradigms

Recent developments in community ecology have allowed for the synthesis of community models based on principles of limited and unlimited membership. In this discussion, these developments are used as a framework for evaluating the validity of three paradigms that have constrained research on aquatic microbial communities. Because microbes are considered to possess global distributions, species availability is not generally considered to be an important factor determining microbial community composition in most habitats. Requirements for the global distribution of a species are not the same as those for unlimited availability. Rates of propagule transport to isolated and newly formed aquatic systems ( 4 years old) are low enough to have a strong effect on microbial community composition. Natural aquatic systems may require several years to accumulate a full complement of species adapted to environmental conditions at a particular time. Except under extreme circumstances, environmental conditions are not considered to constrain membership in aquatic microbial communities. Most evidence for this contention is based on an inability to detect simple relationships between species distributions and levels of individual environmental parameters. Environmental measurements are often made at a spatial scale much greater than that of the local environment of microbes. Biotic interactions, such as competition, are generally considered to be the predominant force structuring aquatic microbial communities. Although there is an extensive laboratory database to suggest the importance of different types of species interactions, there have been few field studies to confirm this. A general research protocol is described to test predictions derived from current theory of microbial community organization. A mesocosm approach is advocated in order to incorporate crucial aspects of environmental realism into experimental designs while maintaining some of the control found in the laboratory.     

植物逆境胁迫相关蛋白激酶的研究进展

干旱、高盐、高温和低温等非生物胁迫及各种病虫害等生物胁迫严重影响植物的生长发育和作物产量.蛋白激酶主要通过激活不同的磷酸化途径介导外界环境信号的感知和传递,调控下游抗逆基因的转录表达,启动相应的生理生化等适应性反应来降低或消除危害.该文对近年来国内外有关与非生物胁迫和生物胁迫信号传导相关的受体蛋白激酶、促分裂原活化蛋白激酶、钙依赖而钙调素不依赖的蛋白激酶、蔗糖不发酵相关蛋白激酶和其它胁迫相关的植物蛋白激酶的研究进展进行综述,探索蛋白激酶介导的不同磷酸化途径应对逆境胁迫的信号传递网络,为进一步了解植物逆境分子应答机制提供依据.     

L-阿拉伯糖对尿酸的调节作用

转录因子是一类在生物生命活动过程中起到调控作用的重要因子,参与了各种信号转导和调控过程,可以直接或间接结合在顺式作用元件上,实现调控目标基因转录效率的抑制或增强,从而使植物在应对逆境胁迫下做出反应。 WRKY转录因子在大多数植物体内都有分布,是一类进化非常保守的转录因子家族,参与植物生长发育以及响应逆境胁迫的生理过程。众多研究表明,WRKY转录因子在植物中能够应答各种生物胁迫,如细菌、病毒和真菌等;多种非生物胁迫,包括高温、冷害、高光和高盐等;以及在各种植物激素,包括茉莉酸( JA)、水杨酸( SA)、脱落酸( ABA)和赤霉素( GA)等,在其信号传递途径中都起着重要作用。 WRKY转录因子家族蛋白至少含有一段60个氨基酸左右的高度保守序列,被称为WRKY结构域,其中WRKYGQK多肽序列是最为保守的,因此而得名。该转录因子的WRKY结构域能与目标基因启动子中的顺式作用元件W￣box( TTGAC序列)特异结合,从而调节目标基因的表达,其调控基因表达主要受病原菌、虫咬、机械损伤、外界胁迫压力和信号分子的诱导。该文介绍了植物WRKY转录因子在植物应对冷害、干旱、高盐等非生物胁迫与病菌、虫害等生物胁迫反应中的重要调控功能,并总结了WRKY转录因子在调控这些逆境胁迫反应过程中的主要生理机制。     

茶树根系生长及其影响因子研究进展

本文主要综述茶树根系的结构、特点、功能与生长营养特性,以及近些年来影响和调控茶树根系生长的非生物和生物因子的研究进展,并对进一步研究进行展望。     

植物蜡质及其与环境的关系

陆生植物的地上部分如叶、茎、花、果实等的表面覆盖着一层蜡质,它是由一系列复杂化合物组成的具有三维微结构的疏水层,在植物生长和发育过程中起着不可或缺的作用,具有很好的生物学功能。作为植物与环境的第一接触面,蜡质对外界环境因子的响应较敏感,当植物受到外界不利环境因子胁迫时,蜡质会改变自身晶体结构形态或化学组分构建防御机制以减少胁迫因子的作用,有效地协调植物与环境的关系。综述了近年来国内外关于植物蜡质的研究进展,在阐述蜡质层结构及其化学组分的基础上,着重介绍植物与环境因子的作用,包括非生物环境因子如水分、温度、光照、环境污染等以及植食性昆虫和病原菌等生物环境因子的作用。研究显示,胁迫环境下植物蜡质化学组分的变化,是由于不利环境因子的作用足以改变蜡质各产物的合成途径,从而影响蜡质产物。植物蜡质利用各种生理、化学机制对胁迫环境因子的适应以及响应,是植物适应各种生境的基础,因此通过对植物蜡质与环境关系的研究为进一步解析植物与环境关系提供证据。     

茉莉酸调控植物生长发育和胁迫的研究进展

植物作为不可移动的生物;感知外界刺激通过改变自身信号转导对其做出反应。植物激素作为重要的信号分子;在植物应对不同生物和非生物胁迫反应中发挥作用;以调节植物生长发育并适应不断变化的环境。茉莉酸是植物体内的重要激素之一;目前它的合成途径、生理作用等已有大量研究;但对其感知环境变化并做出反应的信号转导途径以及与其他植物激素的相互作用方面的研究还有空白之处。本文主要阐述茉莉酸在调控植物生长发育、胁迫应答及其与其他植物激素的相互作用方面的研究进展。     

The involvement of hydrogen peroxide in plant responses to stresses

The role of reactive oxygen species, especially H₂O₂, in plant response to stresses has been the focus of much attention. Hydrogen peroxide has been postulated to play multiple functions in plant defence against pathogens. (1) H₂O₂ may possess direct microbicidal activity at the sites of pathogen invasion. (2) It is used for cell-wall reinforcing processes: lignification and oxidative cross-linking of hydroxyproline-rich proteins and other cell-wall polymers. (3) It was found to be necessary for phytoalexin synthesis. (4) H₂O₂ may trigger programmed plant cell death during the hypersensitive response that restricts the spread of infection. (5) H₂O₂ has been suggested to act as a signal in the induction of systemic acquired resistance and (6) it induces defence genes. Recently H₂O₂ has been proposed to be involved in the signal transduction pathways leading to acclimation and protection from abiotic stresses. The present review discusses new insights into the function of H₂O₂ in plant responses to biotic and abiotic stresses.     

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。     

Branching out in new directions: the control of root architecture by lateral root formation

Plant roots are required for the acquisition of water and nutrients, for responses to abiotic and biotic signals in the soil, and to anchor the plant in the ground. Controlling plant root architecture is a fundamental part of plant development and evolution, enabling a plant to respond to changing environmental conditions and allowing plants to survive in different ecological niches. Variations in the size, shape and surface area of plant root systems are brought about largely by variations in root branching. Much is known about how root branching is controlled both by intracellular signalling pathays and by environmental signals. Here, we will review this knowledge, with particular emphasis on recent advances in the field that open new and exciting areas of research.