逆境胁迫下ABA与钙信号转导途径之间的相互调控机制

Ca2+信号是植物应答各种逆境胁迫响应的一个重要组分,它在植物抗病、抗虫及适应非生物胁迫反应中起着重要的作用.Caz+信号作为第二信使在激素信号转导尤其是ABA信号转导过程中发挥着重要作用.研究表明,当植物受到如干旱、低温、盐害等环境胁迫时,细胞迅速积累ABA,胞内钙离子浓度瞬间升高,然后钙离子浓度呈现忽高忽低的震荡现象.在植物细胞中发现Caz+/CDPK、Caz+/CaM和Caz+/CBL三类钙信号系统,它们与逆境胁迫信号转导密切相关.本文通过综述植物在逆境条件下,ABA与钙信号的产生、转导及产生适应性和抗性等方面,介绍了ABA与钙信号之间的相互调节机制.     

植物质膜蛋白质组的逆境应答研究进展

质膜作为原生质体与外界环境的屏障, 除了维持正常的细胞内稳态和营养状况, 还参与感知和应答各种环境胁迫。近年来, 植物质膜蛋白质组学研究为深入分析植物应答不同生物和非生物胁迫的分子机制提供了重要信息, 已经报道了模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)和水稻(Oryza sativa)等10种植物质膜应对生物胁迫(白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzae)感染)与非生物胁迫(冷、盐、水淹、渗透、高pH值、Fe缺乏及过量、氮素、脱落酸、壳聚糖和壳寡糖)过程的蛋白质丰度模式变化。通过整合分析植物质膜响应逆境的蛋白质组学研究结果, 揭示了质膜在植物应答逆境胁迫过程中的重要作用。植物通过调节转运蛋白、通道蛋白及膜泡运输相关蛋白的丰度变化促进细胞内外的信号传递、物质交换与运输; 同时利用膜相关的G蛋白、Ca²⁺信号、磷酸肌醇信号途径及BR信号途径等多种信号通路, 通过蛋白质可逆磷酸化作用感知和传递胁迫信号, 调节植物抵御胁迫。研究结果为从蛋白质水平认识质膜逆境应答分子调控机制提供了新线索。     

植物蛋白磷酸酶2C在非生物胁迫信号通路中的调控作用

植物在非生物胁迫下会产生一系列的形态、生理生化和分子水平上的适应性变化,尤其是非生物胁迫会引起植物体内的蛋白磷酸酶2C(PP2C)基因表达的改变,从而诱导植物合成相关的蛋白以适应胁迫。植物中有不同类型的PP2C亚群,各种PP2C亚群能够通过不同的信号途径参与胁迫应答,因此在植物响应非生物胁迫的过程中发挥重要作用。综述了植物PP2C在非生物胁迫信号通路中的作用机制。     

植物MYB转录因子与非生物胁迫响应研究

MYB转录因子家族是植物中最大的转录因子家族之一,在植物体内的多种生理生化反应中起着关键性作用,其中一项重要功能就是对非生物逆境的应答。这类转录因子通过调控生长发育,影响代谢产物的合成和影响激素信号等多方面参与非生物逆境的应答。介绍了MYB转录因子的结构特点和分类上的新发现,并综述了近几年MYB转录因子家族在植物响应干旱、高温、低温和高盐等非生物胁迫方面的研究进展。     

植物小分子信号肽参与非生物逆境胁迫应答的研究进展

植物小分子信号肽（small signaling peptides, SSPs）是一类蛋白长度小于120个氨基酸的小肽，作为新型信号分子在植物应答非生物逆境胁迫中发挥重要的作用。植物中含有千余种SSPs，多种多样的结构特点、修饰过程与不同受体的结合发挥其特异的功能，参与植物与环境之间的互作。挖掘鉴定植物SSPs功能基因，解析它们应答非生物逆境胁迫的调控机制，对增强植物抗性、改善植物生长具有重要的理论与实践意义。植物SSPs主要包括胞外非分泌型小肽、胞内非分泌型小肽、胞外翻译后修饰分泌型小肽和胞外富含半胱氨酸分泌型小肽四大类。介绍了四类植物SSPs的结构、特征；阐述了它们以SSP配体结合LRR-RLK受体激酶完成信号转导过程，以激活下游抗性基因表达为模式的调控机制；重点综述了它们在干旱、高温、盐渍、营养等非生物逆境胁迫应答中的生物学功能及调控机制。最后讨论了植物SSPs未来研究的方向和有待解决的问题，还对SSPs类生长调节剂的开发前景进行了展望，旨在为提高植物应对环境胁迫和实现农业可持续发展提供新的思路和路径。     

木葡聚糖及其在植物抗逆过程中的功能研究进展

木葡聚糖(XyG)是一种存在于所有陆生植物细胞壁中的基质多糖, 是双子叶植物初生细胞壁中含量(20%-25%, w/w)最丰富的半纤维素成分。作为细胞壁的组分, XyG不仅与植物的生长发育密切相关, 还在植物抵抗各种生物和非生物逆境过程中发挥重要作用。XyG代谢相关基因主要通过改变植物细胞壁的组成以及对细胞壁进行重排进而改变细胞壁的弹性/硬度等特性, 影响植物的抗逆性。XyG及其寡糖也可能作为信号分子, 或与其它信号分子协同作用应对逆境胁迫。该文概述了XyG的结构与类型及参与XyG生物合成与降解的相关基因, 重点阐述XyG相关基因应答生物和非生物胁迫的作用机制。     

SUMO E3连接酶在植物适应非生物胁迫中的作用研究进展

SUMO化(Sumoylation)作为一种广泛存在于真核生物的重要翻译后修饰,在调控植物生长、发育和逆境应答等方面发挥着重要作用。SUMO E3连接酶具有底物识别和选择的作用,直接促进SUMO蛋白与靶蛋白的结合。目前,在植物中已经鉴定出多种SUMO E3连接酶。综述了SUMO E3连接酶在植物适应干旱、盐害、高/低温、营养元素匮缺和重金属毒害等非生物胁迫过程中的作用,并展望了未来植物SUMO化研究的方向,以期为今后植物SUMO化方面的研究提供参考。     

miR398在植物逆境胁迫应答中的作用

MicroRNA (miRNA)是一类新型的调控基因表达的小分子RNA, 它作为基因表达的负调控因子, 在转录后水平调节靶基因的表达。miRNA参与调控植物的生长发育, 并在多种非生物与生物胁迫响应中发挥重要作用。miR398是第一个被报道的受氧化胁迫负调控的miRNA。它通过负调控其靶基因Cu/Zn过氧化物歧化酶(Cu/Zn-superoxide dismutase, CSD)的表达, 在多种逆境胁迫响应中扮演重要角色, 如调节铜代谢平衡, 应答重金属、蔗糖、臭氧等非生物胁迫, 以及参与应答生物胁迫等。文章综述了miR398在多种逆境胁迫响应中重要的调节作用及miR398自身的转录调控。     

植物氧化胁迫信号应答的研究进展

干旱、盐害以及极端温度等非生物胁迫是影响植物生长发育的重要因子。植物在遭受胁迫时，活性氧的快速积累导致胞内氧化还原稳态被打破，进一步诱导产生次级氧化胁迫损伤。除了初级非生物胁迫胁迫信号外,植物细胞也需要产生一系列的次级氧化胁迫信号。氧化还原信号的感知与传递在植物氧化胁迫应答过程中发挥重要的作用，其生物化学基础是功能蛋白质发生的氧化还原翻译后修饰，分别又由多种具有氧化还原活性的小分子介导。本文综述了近年来植物氧化还原信号的研究进展，展望了未来的研究方向，以期为研究植物氧化胁迫应答及氧化还原信号转导提供参考。     

从水分胁迫的识别到ABA积累的细胞信号转导

由于植物在生长和发育过程中不可避免地要遭受各种环境胁迫的影响,植物只有通过对环境胁迫的快速感知和主动反应才得以生存和发展.植物这种对环境胁迫的快速感知和主动反应体现在环境胁迫下植物可以通过一系列基因的表达调控来实现各种抗逆的生理生化反应.虽然得以鉴定的水分胁迫应答基因越来越多,但其中只有极少的基因在抗逆中的基本功能已得到初步认识.从细胞对水分胁迫原初信号的感知到基因表达调控包括了一系列复杂的细胞逆境信息传递过程.脱落酸(abscisic acid, ABA)作为重要的细胞逆境信号物质介导了一系列基因表达,因此从细胞对水分胁迫原初信号的感知到编码ABA生物合成关键酶基因的表达是一条最为关键的细胞逆境信息传递途径.逆境应答基因功能的鉴定以及对整个细胞信号传递过程中详尽的分子机制的了解无疑是今后最有趣的也是最为重要的研究课题.     

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。     

Protein kinases in plant responses to drought,salt, and cold stress

Protein kinases are major players in various signal transduction pathways. Understanding the molecular mechanisms behind plant responses to biotic and abiotic stresses has become critical for developing and breeding climate-resilient crops. In this review,we summarize recent progress on understanding plant drought, salt, and cold stress responses, with a focus on signal perception and transduction by different protein kinases, especially sucrose nonfermenting1(SNF1)-related protein kinases(Sn RKs),mitogen-activated protein kinase(MAPK) cascades,calcium-dependent protein kinases(CDPKs/CPKs),and receptor-like kinases(RLKs). We also discuss future challenges in these research fields.     

Analysis of differentially expressed genes in abiotic stress response and their role in signal transduction pathways

The study of abiotic stress response of plants is important because they have to cope with environmental changes to survive. The plant genomes have evolved to meet environmental challenges. Salt, temperature, and drought are the main abiotic stresses. The tolerance and response to stress vary differently in plants. The idea was to analyze the genes showing differential expression under abiotic stresses. There are many pathways connecting the perception of external stimuli to cellular responses. In plants, these pathways play an important role in the transduction of abiotic stresses. In the present study, the gene expression data have been analyzed for their involvement in different steps of signaling pathways. The conserved genes were analyzed for their role in each pathway. The functional annotations of these genes and their response under abiotic stresses in other plant species were also studied. The enzymes of signal pathways, showing similarity with conserved genes, were analyzed for their role in different abiotic stresses. Our findings will help to understand the expression of genes in response to various abiotic stresses. These genes may be used to study the response of different abiotic stresses in other plant species and the molecular basis of stress tolerance.     

Plant stress surveillance monitored by ABA and disease signaling interactions

Abiotic and biotic stresses are the major factors that negatively impact plant growth. In response to abiotic environmental stresses such as drought, plants generate resistance responses through abscisic acid (ABA) signal transduction. In addition to the major role of ABA in abiotic stress signaling, ABA signaling was reported to downregulate biotic stress signaling. Conversely recent findings provide evidence that initial activation of plant immune signaling inhibits subsequent ABA signal transduction. Stimulation of effector-triggered disease response can interfere with ABA signal transduction via modulation of internal calcium-dependent signaling pathways. This review overviews the interactions of abiotic and biotic stress signal transduction and the mechanism through which stress surveillance system operates to generate the most efficient resistant traits against various stress condition.     

Probing the roles of LRR RLK genes in Arabidopsis thaliana roots using a custom T-DNA insertion set

Leucine-rich repeat receptor-like protein kinases (LRR RLKs) represent the largest group of Arabidopsis RLKs with approximately 235 members. A minority of these LRR RLKs have been assigned to diverse roles in development, pathogen resistance and hormone perception. Using a reverse genetics approach, a collection of homozygous T-DNA insertion lines for 69 root expressed LRR RLK genes was screened for root developmental defects and altered response after exposure to environmental, hormonal/chemical and abiotic stress. The obtained data demonstrate that LRR RLKs play a role in a wide variety of signal transduction pathways related to hormone and abiotic stress responses. The described collection of T-DNA insertion mutants provides a valuable tool for future research into the function of LRR RLK genes.     

类受体激酶调控根生长发育的研究进展

类受体激酶是一类具有激酶活性的单次跨膜受体,通过接收和传递胞外信号调控细胞的生理反应,参与植物生长发育过程。植物根在生长发育过程中受到大量的外部刺激和内源性发育信号的影响,植物必须通过整合这些信号并转化为细胞反应,才能适应不断变化的环境条件;植物类受体激酶作为细胞膜上的信息监测者,通过与外源和内源信号的通讯调控根的生长发育。该文对近年来国内外有关类受体激酶的结构、分类及其作用机制,特别是植物类受体激酶在根发育信号转导途径中的功能和作用等方面的研究进展进行综述,为进一步揭示植物类受体激酶在根生长发育中的功能及其作用机制提供参考。     

BRs在植物响应非生物胁迫中的作用

油菜素甾体(brassinosteroids,BRs)是植物界普遍存在的一类多羟基化的植物甾体激素,不仅调节植物的生长发育过程,还参与植物对生物和非生物胁迫的响应.概述了BRs的生物合成途径以及信号转导途径,重点阐述了BRs参与非生物胁迫应答的分子机制,展望了BRs未来的研究方向,为深入理解BRs介导的非生物胁迫调控网...     

植物M/MLD类受体蛋白激酶及其生物学功能的研究进展北大核心CSCD

植物受体蛋白激酶通过与胞外信号结合感知和接收外部信号传递,在植物各个生理过程及生物代谢中发挥着重大的作用。其中M/MLD类受体蛋白激酶是一类植物特有的具有Malectin-like结构域的受体蛋白激酶。研究表明,M/MLD-RLKs亚家族参与植物发育过程及生物/非生物胁迫调控。该研究对近年来国内外有关植物M/MLD-RLKs的发现、结构特点以及生物学功能等方面的研究进展进行综述,并重点阐述其在调控植物根系、叶片、花发育及响应多种胁迫过程中的作用,为深入研究M/MLD-RLKs在植物生长发育过程中的生理功能提供参考。     

Revealing on hydrogen sulfide and nitric oxide signals co-ordination for plant growth under stress conditions

In the recent times, plants are facing certain types of environmental stresses, which give rise to formation of reactive oxygen species (ROS) such as hydroxyl radicals, hydrogen peroxides, superoxide anions and so on. These are required by the plants at low concentrations for signal transduction and at high concentrations, they repress plant root growth. Apart from the ROS activities, hydrogen sulfide (H₂S) and nitric oxide (NO) have major contributions in regulating growth and developmental processes in plants, as they also play key roles as signaling molecules and act as chief plant immune defense mechanisms against various biotic as well as abiotic stresses. H₂S and NO are the two pivotal gaseous messengers involved in growth, germination and improved tolerance in plants under stressed and non-stress conditions. H₂S and NO mediate cell signaling in plants as a response to several abiotic stresses like temperature, heavy metal exposure, water and salinity. They alter gene expression levels to induce the synthesis of antioxidant enzymes, osmolytes and also trigger their interactions with each other. However, research has been limited to only cross adaptations and signal transductions. Understanding the change and mechanism of H₂S and NO mediated cell signaling will broaden our knowledge on the various biochemical changes that occur in plant cells related to different stresses. A clear understanding of these molecules in various environmental stresses would help to confer biotechnological applications to protect plants against abiotic stresses and to improve crop productivity.     

植物中的MAPK及其在信号传导中的作用

促分裂原活化蛋白激酶(MAPKs)是一类存在于真核生物中的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶。同动物和酵母中MAPKs类似,植物中的MAPK级联途径也是由MAPKs、MAPKKs、MAPKKKs三种类型的激酶组成。植物细胞内受体接受外界刺激信号,然后依次磷酸化激活MAPKKKs、MAPKKs和MAPKs,并影响相关基因表达。目前已经从植物中分离到一些MAPKs、MAPKKs和MAPKKKs,它们参与了植物激素、生物胁迫及非生物胁迫等过程的信号传导。介绍了植物响应外界环境胁迫过程中,不同机制和因子对MAPKs级联途径的调控。