DNA甲基化介导的植物逆境应答和胁迫记忆

DNA甲基化是表观遗传修饰的重要形式,它不仅对植物生长发育具有重要的调控作用,而且参与了植物对各种逆境胁迫的应答过程。逆境通过改变植物DNA基化水平和模式对胁迫应答基因网络进行调控,从而增强当代或后代对逆境的适应性。本文主要对DNA甲基化介导的生物和非生物逆境应答及植物胁迫记忆的最新研究进展进行综述,同时对该领域研究中存在的问题和未来研究的方向进行讨论与展望。     

SPINDLY和SECRET AGENT介导的蛋白糖基化调控植物发育与逆境响应

蛋白糖基化修饰调控诸多生物学过程;尤其是在动植物发育与非生物/生物逆境胁迫响应方面;取得了很多重要的进展。O-乙酰氨基葡萄糖基化（O-GlcNAc）及O-岩藻糖基化（O-Fuc）是两类重要的蛋白翻译后修饰。其中;SECRET AGENT（SEC）和SPINDLY（SPY）作为重要的O-乙酰氨基葡萄糖转移酶（OGT）同源蛋白;分别负责O-GlcNAc和O-Fuc修饰;其在植物生长发育和逆境胁迫响应过程中发挥了重要的作用。本文系统总结了植物中蛋白的O-GlcNAc和O-Fuc修饰过程及相关酶类;分析了SEC和SPY的进化特点;重点聚焦它们参与植物发育及逆境响应的调控机制;并探讨了未来植物蛋白糖基化修饰的研究热点和挑战。     

泛素化修饰与植物免疫应答

植物暴露在细菌、病毒和真菌等病原微生物环境中,病虫害是限制农作物产量和品质的主要因素,而植物病虫害的防治依赖于对植物抗病机制的深入认识。近年来的研究表明,蛋白质泛素化广泛地参与植物防御调节。蛋白质泛素化是真核生物中重要的翻译后修饰方式之一,在植物中,泛素化修饰在多种信号传导途径中发挥作用,如激素、光、糖应答,发育调节和病原菌防御信号途径等。综述了蛋白质泛素化修饰在植物免疫应答中的调控作用。     

逆境相关植物锌指蛋白的研究进展

锌是植物必需的营养元素,锌指蛋白因其具有指状结构特征且能结合Zn2 而得名,植物锌指蛋白包含特有的QALGGH保守结构,可能涉及调控植物特有的生物学功能。人们已经从拟南芥(Arabidopsis thaliana)、矮牵牛(Petunia hybrida Vilm)、水稻(Oryza sativa)、大豆(Glycine max)、棉花(Gossypium hirsutum)等植物中克隆了许多编码锌指蛋白的基因,并对其结构及功能进行了研究。利用转基因技术,将一些与逆境胁迫相关的锌指蛋白基因在目标植物中过量表达后,能对植物起到增强抗逆性的作用,说明锌指蛋白在增强植物逆境抗性方面有着广阔的应用前景。     

植物低温应答机制及其泛素化修饰研究进展

植物在低温条件下的机体应答主要依赖于植物内部的细胞调控机制。文中综述低温胁迫对植物细胞内信号转导、基因表达、泛素化等修饰方式以及脯氨酸、可溶性糖、SOD酶活性等代谢调节的影响,以期为植物抗低温研究提供借鉴。     

植物膜Ca2+运输系统与逆境应答

主要介绍了细胞膜Ca2 运输系统的种类、分子结构及调控机制,并通过膜Ca2 运输系统与胞质Ca2 水平变化之间的关系评述了细胞膜Ca2 运输系统在植物应答逆境中的作用.     

泛素化介导的非蛋白质降解功能

泛素因标记被26 S蛋白酶体降解的蛋白质而著名．然而近几年发现,泛素作用远不止此,不仅具有参与蛋白质降解这一重要“传统作用”,还起着比先前想象更多变的、更精美的细胞调控作用,是非常重要的细胞过程的多层面调节因子,具有许多重要的非蛋白质降解功能,包括DNA损伤修复、DNA复制、信号传导、转录调节、膜运输、胞吞、蛋白激酶活化、染色质重塑和病毒芽殖．这些功能涉及多聚泛素化和单泛素化及多泛素化．因此,泛素化异常可能涉及疾病的发生和发展．对这些功能的了解可以拓展人们对泛素的认识,有助于对多种细胞过程的深入理解,也有助于相关新药的研发．     

PCNA泛素化修饰对DNA损伤应答途径的调控

机体细胞在多种化学物质和内外环境不断攻击下会诱发DNA损伤。为了维持基因组的稳定性,细胞内拥有一系列完善而精确的细胞应答机制来保护基因组DNA的完整性。细胞首先通过DNA损伤检测点,然后通过一系列细胞信号转导通路,启动细胞周期阻滞,进而介导细胞修复或凋亡。大量研究表明泛素化作为一种重要的蛋白质翻译后修饰方式,参与调控了多种细胞生理过程。近期研究表明,DNA损伤导致复制应激可诱发PCNA的翻译后泛素化修饰,泛素化修饰的PCNA可能参与了多种DNA损伤应激过程,影响细胞选择不同的DNA损伤应答途径,导致细胞截然不同的转归。因此,更好地了解PCNA泛素化的作用及其影响DNA损伤应答通路可为我们更深入地了解人类细胞如何调控异常的DNA代谢过程和癌症的发生和发展机制提供依据。     

PCNA泛素化修饰对DNA损伤应答途径的调控

机体细胞在多种化学物质和内外环境不断攻击下会诱发DNA损伤。为了维持基因组的稳定性,细胞内拥有一系列完善而精确的细胞应答机制来保护基因组DNA的完整性。细胞首先通过DNA损伤检测点,然后通过一系列细胞信号转导通路,启动细胞周期阻滞,进而介导细胞修复或凋亡。大量研究表明泛素化作为一种重要的蛋白质翻译后修饰方式,参与调控了多种细胞生理过程。近期研究表明,DNA损伤导致复制应激可诱发PCNA的翻译后泛素化修饰,泛素化修饰的PCNA可能参与了多种DNA损伤应激过程,影响细胞选择不同的DNA损伤应答途径,导致细胞截然不同的转归。因此,更好地了解PCNA泛素化的作用及其影响DNA损伤应答通路可为我们更深入地了解人类细胞如何调控异常的DNA代谢过程和癌症的发生和发展机制提供依据。     

植物DREPP基因家族研究进展

发育调节质膜多肽(DREPP)蛋白是一类与质膜相关的植物特异性蛋白, 具有结合磷脂酰肌醇磷酸(PtdInsP_s)、Ca ²⁺/钙调蛋白(CaM)复合物、微管和微丝等多种功能, 在植物生长发育与逆境(低温和干旱等)应答过程中发挥重要作用。该文综述了植物DREPP家族成员的组成、蛋白质序列特征及其在发育与逆境应答过程中的生物学功能, 以期为深入认识DREPP参与的信号调控网络提供帮助。     

14-3-3 proteins and the response to abiotic and biotic stress

14-3-3 proteins function as regulators of a wide range of target proteins in all eukaryotes by effecting direct protein-protein interactions. Primarily, interactions between 14-3-3 proteins and their targets are mediated by phosphorylation at specific sites on the target protein. Hence, interactions with 14-3-3s are subject to environmental control through signalling pathways which impact on 14-3-3 binding sites. Because 14-3-3 proteins regulate the activities of many proteins involved in signal transduction, there are multiple levels at which 14-3-3 proteins may play roles in stress responses in higher plants. In this article, we review evidence which implicates 14-3-3 proteins in responses to environmental, metabolic and nutritional stresses, as well as in defence responses to wounding and pathogen attack. This evidence includes stress-inducible changes in 14-3-3 gene expression, interactions between 14-3-3 proteins and signalling proteins and interactions between 14-3-3 proteins and proteins with defensive functions.     

植物DREPP基因家族研究进展

发育调节质膜多肽(DREPP)蛋白是一类与质膜相关的植物特异性蛋白, 具有结合磷脂酰肌醇磷酸(PtdInsP_s)、Ca ²⁺/钙调蛋白(CaM)复合物、微管和微丝等多种功能, 在植物生长发育与逆境(低温和干旱等)应答过程中发挥重要作用。该文综述了植物DREPP家族成员的组成、蛋白质序列特征及其在发育与逆境应答过程中的生物学功能, 以期为深入认识DREPP参与的信号调控网络提供帮助。     

黄瓜苋科凝集素基因的表达分析与逆境调控

凝集素是一类具有特异性糖结合活性的蛋白质,通常具有1个或多个非催化的糖结合结构域。凝集素在植物对病原菌的防御反应中发挥重要作用。由于其抗细菌、真菌、病毒和昆虫等的活性,凝集素在农业和生物医药领域都具有很大的应用潜力。作为最小的凝集素家族之一,苋科凝集素的研究较少。该文通过对重要经济作物黄瓜(Cucumis sativu...     

植物蛋白激酶与作物非生物胁迫抗性的研究

干旱、盐碱、高温等非生物逆境胁迫严重影响作物生长发育、产量和品质。在遭受非生物逆境的威胁时,植物通过信号受体,可感知、转导胁迫信号,启动一系列抗逆相关基因的表达,最终缓解或抵御非生物逆境胁迫对植物造成的危害。其中,蛋白激酶和蛋白磷酸酯酶的磷酸化/去磷酸化作用在植物感受外界胁迫信号的分子传递过程中起到开关的作用。正常情况下,蛋白激酶磷酸化开启信号转导途径,启动相应的抗逆基因表达反应;当信号消失后,蛋白激酶去磷酸化将信号转导途径关闭,达到调控植物正常生长的目的。因此,蛋白激酶在调控感受胁迫信号、启动各种非生物逆境胁迫响应中起到了极其重要的作用。近年来,对植物蛋白激酶参与非生物胁迫响应的研究倍受关注。本文阐述了不同类型蛋白激酶在改良作物非生物胁迫抗性上的应用,为进一步研究提供资料。     

植物响应非生物胁迫的磷酸化修饰组学研究进展

植物具有固着生活的特点,高温、低温、干旱和盐等生境中常见的非生物胁迫会严重影响植物的生长发育。蛋白质磷酸化是植物应对非生物胁迫的重要机制,主要通过蛋白质的磷酸化和去磷酸化修饰来调控植物细胞对外界胁迫的应激反应,在植物细胞快速传递胁迫信号并激活对胁迫环境的形态、生理和分子水平适应机制的过程中起重要作用。该文主要介绍了植物磷酸化蛋白质的富集、检测和鉴定技术,并对近年来国内外有关植物响应高温、低温、干旱、淹水、盐、养分亏缺和元素毒害等非生物胁迫的磷酸化修饰蛋白组学研究进展进行综述。     

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.