甲基乙二醛信号在植物耐逆性形成中的研究进展

植物耐逆性形成通常涉及甲基乙二醛(methylglyoxal, MG)脱毒系统、抗氧化保护系统和渗透调节系统。因MG具有细胞毒害剂和信号分子的双重功能,故其在植物细胞中的浓度受MG脱毒系统的严密调控。MG脱毒系统包括乙二醛酶系统和非乙二醛酶系统,乙二醛酶系统在维持细胞内MG动态平衡中起着关键的作用。MG作为信号分子,在细胞分裂、种子萌发、气孔运动、植物生长发育和耐逆性形成中具有重要的调节作用。该文基于最新研究进展,主要讨论了外源MG诱导的植物耐热性、耐冷性、耐盐性和重金属胁迫耐性,以及环境引发和化学引发诱导的植物耐热性、耐盐性、耐旱性、金属胁迫耐性和其他胁迫耐性与MG信号的关系,并对相关研究方向进行了展望。     

植物中硫化氢和一氧化氮信号的交互作用

植物在整个生长、发育和响应环境胁迫过程中,涉及多种信号分子如钙(Ca2+)、活性氧(ROS)、硫化氢(H2S)和一氧化氮(NO)等的交互作用。近年来,H2S和NO都被认为是植物中重要的第二信使,参与种子的萌发、植物的生长与发育和对环境胁迫的响应和适应,并且在这些生理过程中,存在H2S和NO信号的交互作用。基于H2S和NO信号的最新研究进展,对H2S和NO信号在植物中的合成和分解代谢,以及它们在植物细胞中的动态平衡进行了讨论,并对植物中H2S和NO信号的交互作用,即二者的化学反应、作用于共同的靶分子、调节彼此代谢酶和其他信号途径等方面进行了归纳和总结。     

甲基乙二醛:植物中一种新的信号分子

由于甲基乙二醛(methylglyoxal,MG)会破坏蛋白质、DNA、RNA和生物膜,故长期以来被认为是一种细胞毒害剂。近年来的研究初步表明,低浓度的MG是一种信号分子,参与种子的萌发、植物的生长、发育、生殖及胁迫耐性的获得。本文结合最新的研究进展,综述了植物体内MG的合成代谢和分解代谢、环境刺激引发的MG信号,以及与MG有关的植物耐逆性(包括耐盐性、耐旱性、重金属胁迫耐性、耐热性和耐冷性)的形成,并指出未来的研究方向。     

植物中硫化氢的生理功能及其分子机理

在动物中已经发现,硫化氢(H2S)可能是继NO和CO之后的第三种气体信号分子,参与各种生理调节作用。植物中很早就发现有H2S释放的现象,但是其生理功能一直不明。最近的研究表明,低浓度H2S能参与调节植物的气孔运动和光合作用、缓解非生物胁迫的伤害以及促进植物的生长发育等。本文综述了近年来有关H2S的植物生理调节作用和分子机理的研究进展,并对H2S作为信号分子的可能性进行了展望。     

H_2S参与植物气孔运动调节与逆境响应过程研究进展

H_2S是近年来确认的植物气态信号分子,内源H_2S介导了乙烯和ABA等激素诱导气孔关闭的过程,参与植物对盐、干旱及重金属胁迫等多种非生物逆境的应答过程。H_2S与Ca~(2+)、H_2O_2和NO等信号分子相互作用调节气孔运动;外源H_2S通过调节抗氧化酶活性及其基因表达,促进脯氨酸等渗透调节物质积累,提高植物的抗逆性。就近年来有关植物体内H_2S的来源,其在气孔运动调控和胁迫应答中的作用及机制进行阐述。     

植物一氧化氮信号分子的研究进展

一氧化氮(NO)作为一种重要的信号分子,不仅参与植物的种子休眠和萌发以及根的形态建成等生长发育过程,还参与调节植物细胞的气孔运动以及植物抗逆应答反应。该文结合最新研究成果,总结了植物NO信号调控机理的研究进展,主要包括NO合成途径、信号转导途径及其与其它信号分子之间的交叉反应和对植物抗逆的调控作用等。     

气体信号分子NO、CO和H_2S的生物学研究进展

一氧化氮(nitric oxide,NO)、一氧化碳(carbon monoxide,CO)和硫化氢(hydrogen sulfide,H2S)这三种大气组分相继被发现具有重要的生物活性,参与多种病理生理过程。近年来,关于NO、CO的研究日趋成熟,而H2S作为新发现的气体信号分子在各个系统中的作用也日益受到重视。这三种信号分子的生物学特性具有很多异同点,且相互调控。本文将在合成代谢、生物学功能、分子靶标和信号机制等方面系统地介绍这三种分子在生命和医学领域的研究进展。     

气体信号分子对心血管系统线粒体的作用

气体信号分子是由生物体内生成的、具有生物学效应的气态分子。目前已经发现一氧化氮(NO)、一氧化碳(CO)和硫化氢(H_2S) 3种气体信号分子。气体信号分子具有抗炎、抗氧化、抑制细胞凋亡、舒张血管、保护心脏等作用。线粒体在维持心肌细胞正常能量代谢中发挥重要作用,其功能紊乱会导致多种心血管系统疾病的发生。气体信号分子通过对线粒体的呼吸作用、线粒体的融合与分裂、线粒体自噬,以及活性氧生成等方面进行调控,介导线粒体功能,使心肌细胞维持正常生理功能。本文就3种气体信号分子对心血管系统线粒体的作用予以综述。     

植物MPK信号通路与信号分子H2O2和NO之间的相互关系

促分裂原活化蛋白激酶(MPK)级联途径是真核细胞中普遍存在且保守的信号传导通路,广泛参与植物生长发育和植物抵抗生物和非生物胁迫的防御反应。过氧化氢(H2O2)和一氧化氮(NO)作为重要的信使分子也广泛参与植物生长发育和防御反应的信号传导。近年来,研究也表明MPK信号通路与信号分子H2O2和NO之间存在着多种复杂的关系。一方面,在一些刺激的信号传递过程中,MPK信号通路参与了信号分子H2O2和NO的产生、清除或其信号的向下传递等过程;另一方面,在有些刺激的信号传递过程中,它们位于不同的信号传递途经中,行使不同的功能。本文就目前植物MPK信号通路与H2O2和NO之间相互关系的研究现状进行了综述和分析,并指出了该研究领域存在的问题。     

气体信号分子硫化氢在植物中的生理功能及作用机制

硫化氢（hydrogen sulfide,H2S）是继一氧化氮（nitric oxide,NO）和一氧化碳（carbon monoxide,CO）之后发现的第3种气体信号分子,它能参与生物体内的多种生理生化过程并发挥特定功能。在动物体内,H2S能够调节血管及神经系统功能。植物也能通过产生内源H2S来提高对环境的适应能力,缓解多种逆境胁迫造成的损伤和毒害,参与特定的生理代谢过程,诸如参与气孔运动和延缓衰老等。本文从H2S产生和代谢途径、已发现的生理功能和信号转导机制等方面综述H2S在植物中的最新研究进展,同时也探讨了H2S与其它信号分子的相互作用以及H2S对蛋白质的修饰机制。     

兼性厌氧细菌硫化氢的产生机理及其生理功能

硫化氢(H_2S)是继一氧化氮(NO)和一氧化碳(CO)后发现的第3种气态信号分子,但其细菌生理学研究才刚刚起步。本文根据作者对奥内达希瓦氏菌的研究,结合新近文献,就细菌的H_2S产生机理及其生理功能作了较为全面的阐述。细菌的H_2S产生途径主要有2条,一是通过降解半胱氨酸产生,二是通过厌氧呼吸产生。产生的H_2S除可为互生性微生物提供能源、供氢体和无机矿质营养外,还具有抑制竞争性微生物的生长,有效占领生态位的作用。H_2S在氧化应答中也起着重要的作用,一方面可抑制过氧化氢酶活性,增加过氧化氢对细菌的杀灭效果;另一方面可作为信号分子激活细菌的氧化应答,诱导拮抗系统的表达,保护细胞免受氧化损伤。这两种看似"矛盾"的作用与H_2S的处理时间有关:短时间处理以抑制为主,而延长处理时间则以保护为主。细菌H_2S产生机理及生理功能的阐明可为硫元素生物地球化学循环规律的揭示和感染性病原细菌的控制提供有益的参考。     

气体信号分子在女性生殖系统中的作用（英文）

生物体内合成的内源性气体分子:NO,CO以及H_2S,具有多种生物学功能因而被称为气体信号分子。这三种气体信号分子在许多生理与病理过程中发挥重要作用,如调节血管紧张性、炎症反应、生殖功能等。本文主要对这三种气体信号分子在女性和雌性动物生殖系统中的分布和生物学功能进行综述。     

硫化氢在植物中的生理功能及作用机制

硫化氢(H₂S)是继一氧化氮(NO)和一氧化碳(CO)之后第3个气体信号分子, 在植物体内参与许多重要的生理活动, 能够促进植物光合作用和有机物的积累, 缓解各种生物和非生物胁迫并促进植物生长发育。该文综述了植物体内H₂S的物理化学性质、产生机制、主要生理功能和作用机制以及与其它信号分子的互作关系, 并展望了H₂S信号分子的研究前景。     

H_2S信号在植物抵御重金属胁迫过程中的作用

工业"三废"的无节制排放、污水灌溉以及农药化肥等的不合理使用导致土壤重金属含量急剧增加,耕地重金属污染日益严重。研究表明,气体信号分子硫化氢(hydrogen sulfide,H_2S)能够抑制重金属的吸收和转运,减少重金属离子在植物地上部分的积累,提高植物对重金属胁迫的抗性。该文综述了H_2S在植物抵御重金属胁迫过程中参与调控的生理过程及其作用的信号机制,为培育高产安全的作物品种提供一些新思路,也为最大程度地降低重金属污染对我国农业生产造成的损失提供科学依据。     

丛枝菌根真菌诱导植物信号物质研究进展

丛枝菌根(AM)真菌侵染植物根系形成菌根共生体过程中能诱导植物合成多种信号物质,如水杨酸(SA)、茉莉酸(JA)、类黄酮、一氧化氮(NO)和过氧化氢(H2O2)等。这些信号分子的传导途径和作用机制备受关注。本文从AM真菌诱导植物信号物质的种类和数量入手,探讨这些信号分子在植物体内的传导途径、生理效应和可能的作用机制,旨在为研究AM真菌与植物之间的共生关系、功能与进化等提供依据。     

细菌信号分子N-酰基高丝氨酸内酯调控植物抗性的研究进展

自然界中植物与细菌长期共存,共同进化,二者之间形成由不同信号分子介导的复杂的相互作用网络。N-酰基高丝氨酸内酯（AHLs）是革兰氏阴性细菌胞间通讯的信号分子,可被植物感知,并能调控植物多种生理行为,包括植物的天然免疫、生长发育、耐逆性等。本文综述近年来的相关研究进展,有助于全面了解植物与细菌间的信息交流机制,并对农业生产提供理论指导。     

硫化氢在心血管保护过程中免疫炎症调节研究进展

硫化氢(hydrogen sulfide,H_2S)是一种无色、具有臭鸡蛋气味的气体,过去认为只是一种有毒的气体。近年来大量研究证实H_2S是继一氧化氮(nitric oxide,NO)和一氧化碳(carbon oxide,CO)后第三种内源性气体信号分子,同时,H_2S在心血管系统疾病发生、发展过程中起关键的调控作用,但其机制还不明确,已有报道主要通过抗凋亡、抗氧化、调节内皮一氧化氮合酶活性、促进血管新生等;而本文总结了H_2S在缺血性心脏病、动脉粥样硬化等心血管疾病中免疫炎症调节作用及其机制,从而为H_2S生物学功能以及相关心血管疾病的防治提供新的思路。     

肌红蛋白与H2S反应的结构功能学研究

近年来,内源性H_2S作为第3种被发现的新型气体信号分子,其生理学作用逐渐受到研究者的重视.在哺乳动物体内,H_2S与血红素蛋白的结合有两种方式,一种是H_2S直接键合血红素中心Fe形成Fe-H_2S复合物;另一种则是H_2S修饰血红素卟啉环,形成硫代血红素结构.我们选用肌红蛋白(myoglobin,Mb)作为研究对象,通过点突变技术改变了血红素活性中心结构,结合紫外-可见光谱学以及X-射线晶体学,研究了H_2S与不同突变型Mb反应后的光谱和结构变化.结果显示:血红素中心近、远端腔微环境的变化,如腔体极性、氢键数目、氢键位置等因素直接影响蛋白质与H_2S的结合,以及硫代血红素(sulfheme)的形成.这些结果为研究血红素蛋白参与内源性H_2S代谢机理提供了重要的实验数据.     

NO是植物应激反应的信号分子

根据NO的性质和可能的产生途径,略述了生物胁迫(病原菌侵害)和干旱胁迫、盐胁迫、极端温度、机械损伤、臭氧和紫外辐射等各种非生物胁迫信号与NO信号分子的偶联及其信号的级联途径,概括了NO可能介导的生物过程,讨论了NO通过其下游信号过程对与细胞的生理影响以及该下游信号过程所涉及到的cGMP、cADPR的产生和NO与其它信号分子(ROS、SA、ABA等)的协同作用,表明胁迫诱导的NO爆发是激发、启动和装备植物细胞的重要信号级联环节,这个环节能使植物细胞处于应激状态,并迅速作出反应,形成一系列适应机制。     

H_2S与Ca~(2+)互作提高黄瓜幼苗耐冷性

硫化氢(hydrogen sulfide,H_2S)是一种新型气体信号分子,钙离子(calcium,Ca~(2+))为重要的第二信使,两者在调控植物生长发育及多种逆境胁迫中分别起着重要作用。然而,H_2S和Ca~(2+)信号在调控植物耐冷性中的作用关系并不十分清楚。本研究针对以上问题以‘津优35号’黄瓜为试材进行研究,结果表明,低温胁迫可诱导H_2S信号的产生,且这种信号可被外源Ca~(2+)增强;低温胁迫可诱导Ca~(2+)信号转导相关基因CaM、CIPK5的mRNA表达,且外源H_2S能够上调低温下CaM、CIPK5的表达量;进一步研究发现,外源H_2S和Ca~(2+)可显著增强植株的抗氧化能力,减少活性氧积累,从而降低低温胁迫对黄瓜幼苗的损伤,且加入Ca~(2+)螯合剂乙二醇二乙醚二胺四乙酸(ethylene glycol tetraacetic acid,EGTA)或钙调素拮抗剂氯丙嗪(chlorpromazine,CPZ)后,H_2S对黄瓜幼苗抗氧化能力的促进效应明显减弱,同样的,H_2S清除剂次牛磺酸(hypotaurine,HT)也会降低Ca~(2+)的作用。以上结果表明H_2S与Ca~(2+)信号间存在着复杂的联系,而且他们可以通过相互作用调控黄瓜幼苗的抗氧化系统,从而增强植株耐冷性。