植物脱落酸PYR/PYL/RCAR受体

脱落酸(abscisic acid,ABA)对植物生长发育、生物与非生物胁迫的应答具有重要作用。近年研究发现ABA在植物体中引起的信号通路源于其受体的参与,以ABA受体及ABA信号通路为基础的研究成为新的研究热点。本文简略介绍了ABA受体的研究进展概况,重点介绍细胞内ABA受体PYR/PYL/RCAR蛋白对ABA信号感知和下游转导的研究进展,最后总结了PYR/PYL/RCAR介导的ABA信号通路。     

PYR/PYL/RCAR蛋白介导植物ABA的信号转导

脱落酸(ABA)在各个植物生长发育阶段以及植物对生物与非生物胁迫的响应过程中都发挥着重要的作用。最近研究表明, 在ABA信号转导途径中有3种核心组份：ABA受体PYR/PYL/RCAR蛋白、负调控因子2C类蛋白磷酸酶(PP2C)和正调控因子SNF1相关的蛋白激酶2(SnRK2), 它们共同组成了一个双重负调控系统-- PYR/PYL/RCAR-| PP2C-| SnRK2来调控ABA信号转导及其下游反应, 且3种核心组份在植物体内的结合方式受时空和生化等因素的影响, 通过特定组合形成的ABA信号转导复合体介导特定的ABA信号反应。文章就PYR/PYL/RCAR蛋白介导的植物ABA信号识别与转导途径的分子基础及其调控机制, 以及PYR/PYL/RCAR-PP2C-SnRK2参与的ABA信号调控网络等研究进展做一概述, 并对该领域今后的研究进行了展望。     

保卫细胞中ABA信号调控机制研究进展

脱落酸(ABA)具有调节植物快速响应逆境的重要功能。植物细胞中ABA核心信号通路由ABA受体PYR1/PYLs/ RCARs、A类碱性蛋白磷酸酶PP2Cs和Snf1相关蛋白激酶SnRK2s组成。活性氧(ROS)和Ca²⁺是保卫细胞中的重要第二信使, 调控ABA诱导的气孔关闭。该文对保卫细胞中核心ABA信号蛋白的调控以及ROS和Ca²⁺介导的ABA信号转导等最新研究成果进行综述, 旨在阐明保卫细胞中ABA信号调控机制。     

PYR/PYL/RCAR蛋白介导植物ABA的信号转导

脱落酸(ABA)在各个植物生长发育阶段以及植物对生物与非生物胁迫的响应过程中都发挥着重要的作用。最近研究表明,在ABA信号转导途径中有3种核心组份:ABA受体PYR/PYL/RCAR蛋白、负调控因子2C类蛋白磷酸酶(PP2C)和正调控因子SNF1相关的蛋白激酶2(SnRK2),它们共同组成了一个双重负调控系统——PYR/PYL/RCAR—|PP2C—|SnRK2来调控ABA信号转导及其下游反应,且3种核心组份在植物体内的结合方式受时空和生化等因素的影响,通过特定组合形成的ABA信号转导复合体介导特定的ABA信号反应。文章就PYR/PYL/RCAR蛋白介导的植物ABA信号识别与转导途径的分子基础及其调控机制,以及PYR/PYL/RCAR—PP2C—SnRK2参与的ABA信号调控网络等研究进展做一概述,并对该领域今后的研究进行了展望。     

不受ABA诱导的SnRK2蛋白激酶家族研究进展

蔗糖非酵解型蛋白激酶2(SnRK2),广泛存在于多种植物,不同SnRK2的磷酸化机制可能涉及通过高渗性和ABA的激活,在植物抵抗逆境过程中起到重要生理功能。本综述主要结合SnRK2蛋白激酶家族的最新研究进展,综述其分子结构、活性调控、作用机制及其生理学功能等,着重介绍不受ABA诱导的SnRK2激酶在植物生长与应答逆境胁迫中的相关研究,ABA独立的SnRK2s作为植物对非生物胁迫响应的正调节器,参与体细胞胚胎发生的诱导,在拟南芥中表达增强了植物对干旱,寒冷和盐度耐受性。到目前为止,关于ABA独立的SnRK2家族成员的信息很少,还需对ABA独立的SnRK2家族进行深入研究,为系统探究植物逆境应答机制提供资料依据。     

植物伤反应中的茉莉酸类信号

植物伤反应包括伤信号的产生、传递、感知和转导。植物伤反应信号通路是一网络系统。茉莉酸类是植物伤反应中的重要信号分子,乙烯、ABA、系统素、水杨酸、过氧化氢等也参与伤信号转导。伤反应信号通路与其他生物、非生物胁迫反应信号通路交互作用,使植物能够在时空上对不同的胁迫做出正确响应。     

植物伤反应中的茉莉酸类信号

植物伤反应包括伤信号的产生、传递、感知和转导。植物伤反应信号通路是一网络系统。茉莉酸类是植物伤反应中的重要信号分子,乙烯、ABA、系统素、水杨酸、过氧化氢等也参与伤信号转导。伤反应信号通路与其他生物、非生物胁迫反应信号通路交互作用,使植物能够在时空上对不同的胁迫做出正确响应。     

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。     

水分胁迫积累的ABA诱导抗氧化防护系统的信号级联

水分胁迫是限制植物生长发育的主要胁迫因子之一。植物通过感受刺激,产生和传递信号、启动多种防御机制对水分胁迫做出响应和适应。脱落酸(ABA)作为一种重要的植物体内胁迫激素,参与了许多这样的反应。研究表明,ABA增强植物水分胁迫的忍耐力与ABA诱导的抗氧化剂防护系统有关;且细胞溶质Ca2 ([Ca2 ]i)、活性氧(ROS)等许多第二信使参与了ABA诱导的信号转导过程。本文就这些信号分子在水分胁迫积累的内源ABA诱导的抗氧化剂防护系统中的作用作一综述。     

褐藻胶寡糖提高小麦抗旱能力的初步研究

由褐藻胶多糖降解的褐藻胶寡糖(Alginate oligosaccharides,AOS)是一种潜在的植物激发子。本文对褐藻胶寡糖提高小麦抗旱能力进行初步探讨。采用水培试验,利用20%聚乙二醇-6000模拟干旱胁迫,小麦生长被严重抑制。外源施加褐藻胶寡糖的小麦处理组与胁迫处理组相比,苗长、根长、鲜重和相对水含量分别增加了17.9%、26.2%、43.1%和32.7%。此外,褐藻胶寡糖处理组小麦抗氧化酶活性明显增强,且丙二醛(MDA)含量减少了37.9%。ABA信号通路中参与抗旱胁迫响应基因,如胚胎晚期丰度蛋白基因(LEA1)、蔗糖非发酵1-相关蛋白激酶基因(SnRK2)、9-顺式-环氧类胡萝卜素双加氧酶基因(NCED),均被外源褐藻胶寡糖上调表达。褐藻胶寡糖可能参与了ABA依赖性信号通路,缓解干旱对小麦的胁迫作用,增强小麦抗旱能力。     

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.     

植物胁迫信号转导过程中活性氧和促细胞分裂原活化蛋白激酶的调节作用

以H2O2为代表的活性氧(reactive oxygen species,ROS)和以促细胞分裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)为代表的蛋白激酶广泛存在于植物细胞并参与各种生理反应过程.生物胁迫条件下,一些MAP激酶特异性地调节氧化猝发(oxidative burst,OXB)和过敏反应(hypersensitive response,HR),水杨酸(salicylic acid,SA)诱导的MAP激酶(SA-induced protein kinase,SIPK)和ROS共同参与系统获得性抗性(systemic acquired resistance,SAR)的建立;SIPK、P38 MAPK等分别与H2O2共同调节臭氧、受伤和渗透胁迫等多种非生物胁迫生理反应.ROS和MAP激酶共同调节植物胁迫信号转导,但其机制尚需进一步的研究.     

The sucrose non-fermenting-1-related (SnRK) family of protein kinases: potential for manipulation to improve stress tolerance and increase yield

Sucrose non-fermenting-1 (SNF1)-related protein kinases (SnRKs) take their name from their fungal homologue, SNF1, a global regulator of carbon metabolism. The plant family has burgeoned to comprise 38 members which can be subdivided into three sub-families: SnRK1, SnRK2, and SnRK3. There is now good evidence that this has occurred to allow plants to link metabolic and stress signalling in a way that does not occur in other organisms. The role of SnRKs, focusing in particular on abscisic acid-induced signalling pathways, salinity tolerance, responses to nutritional stress and disease, and the regulation of carbon metabolism and, therefore, yield, is reviewed here. The key role that SnRKs play at the interface between metabolic and stress signalling make them potential candidates for manipulation to improve crop performance in extreme environments.     

植物CBL-CIPK信号系统响应非生物胁迫的调控机制

钙调磷酸酶B蛋白(CBLs)及其互作蛋白激酶(CIPKs)组成的信号系统是非生物逆境响应的重要调控网络。CBL-CIPK系统通过磷酸化感应并解码Ca²⁺信号, 参与植物对非生物胁迫的应答调控。该文综述了CBLs和CIPKs结构、CBLs-CIPKs对不同底物磷酸化及其响应非生物胁迫调控机制的研究进展, 并展望了未来的研究方向, 以期为作物抗逆性遗传改良提供思路。     

AtCPK23 functions in <Emphasis Type="Italic">Arabidopsis</Emphasis> responses to drought and salt stresses

Calcium-dependent protein kinases (CDPKs) are unique serine/threonine kinases in plants and there are 34 CDPKs in Arabidopsis genome alone. Although several CDPKs have been demonstrated to be critical calcium signaling mediators for plant responses to various environmental stresses, the biological functions of most CDPKs in stress signaling remain unclear. In this study, we provide the evidences to demonstrate that AtCPK23 plays important role in Arabidopsis responses to drought and salt stresses. The cpk23 mutant, a T-DNA insertion mutant for AtCPK23 gene, showed greatly enhanced tolerance to drought and salt stresses, while the AtCPK23 overexpression lines became more sensitive to drought and salt stresses and the complementary line of the cpk23 mutant displayed similar phenotype as wild-type plants. The results of stomatal aperture measurement showed that the disruption of AtCPK23 expression reduced stomatal apertures, while overexpression of AtCPK23 increased stomatal apertures. The alteration of stomatal apertures by changes in AtCPK23 expression may account, at least in partial, for the modified Arabidopsis response to drought stress. In consistent with the enhanced salt-tolerance by disruption of AtCPK23 expression, K⁺ content in the cpk23 mutant was not reduced under high NaCl stress compared with wild-type plants, which indicates that the AtCPK23 may also regulate plant K⁺-uptake. The possible mechanisms by which AtCPK23 mediates drought and salt stresses signaling are discussed.     

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。