植物的血红蛋白

近几年来,植物血红蛋白的研究进展十分迅速,豆科植物中与共生固氮无关的血红蛋白基因和包括禾本科植物在内的许多非豆科植物血红蛋白基因的发现使人们对植物血红蛋白有了新的认识,进而把植物血红蛋白分为共生血红蛋白和非共生血红蛋白两种类型。对这两种血红蛋白的性质、功能、基因结构及表达等方面的研究不仅对共生固氮中植物与微生物的相互关系和固氮工程研究;而且对植物细胞的呼吸代谢和耐涝机理等研究有重要价值。     

对植物血红蛋白功能的新发现——调节NO的生物活性

血红蛋白在植物中广泛存在,对其功能的研究也不断深入。最新研究发现植物血红蛋白除具有运载氧、感应氧等生理功能外,还对植物诸多代谢活动发挥重要的调控作用,而这一作用主要通过调节信号分子NO的生物活性来实现。综述了在正常生长及胁迫条件下,植物血红蛋白对NO生物活性的调节作用,着重阐述缺氧条件下植物血红蛋白在解除NO毒害,再生NAD(P) 及维持能量水平等方面的功能及其机制。植物血红蛋白功能的这一新发现对研究不同条件下NO信号转导途径的调节机制具重要意义。     

miRNA在植物响应高温胁迫中的研究进展

microRNA(miRNA)是一类由20-24个核苷酸组成的小的非编码RNA,通常通过序列互补降解或抑制其靶标基因转录后的翻译过程,从而在转录后水平上调控基因的表达。miRNA在植物基因组中普遍存在,作为一类重要的调节因子参与到植物的生长发育与逆境响应中。目前,已有研究表明高温除了诱导植物编码基因表达发生改变之外,一些非编码RNA的表达也发生了显著改变,其中miRNA作为重要的非编码RNA,参与了植物的高温胁迫响应。对植物miRNA的合成途径,作用机制以及主要功能进行了扼要阐述,重点阐述了高温胁迫下植物miRNA的作用机制,旨在为mi RNA在植物抵抗高温胁迫中的研究与应用提供新的思路。     

表观遗传调控植物响应非生物胁迫的研究进展

植物的生长发育容易受到外界环境变化的影响。非生物胁迫发生时, 表观遗传机制对胁迫应答基因的表达调控发挥了十分重要的作用。近年来, 调控植物非生物胁迫应答的表观遗传机制研究取得了一系列重要进展, 为进一步深入解析植物响应非生物胁迫的分子机制奠定了基础。该文对DNA甲基化修饰、组蛋白修饰、染色质重塑和非编码RNA等主要表观遗传调控方式在植物响应非生物胁迫中的作用进行了简要综述。     

南山麻黄属的血红蛋白:有关植物血红蛋白的起源

在非豆科植物南山麻黄属(Parasponia)根瘤菌形成的固氮根瘤中提纯血红蛋白(Appleby等,1983),使人们怀疑这样一个假说,即,可能通过同一级别基因传递的单一作用所产生的根瘤豆血红蛋白和豆血红蛋白是一种渗入的杂物而不是植物共生固氮作用的必需物。南山麻黄属血红蛋白和氧可逆结合(Appleby等,1983)意味着:在体内,它象豆科植物共生现象中的豆血红蛋白一样,起着携带氧气的作用。因此,在共生固氮遗传工程方面,存在着血红蛋白的可能必要条件而引出几个问题: (1)南山麻黄属血红蛋白是植物或细菌的产物?什么因子控制它的表达? (2)它和豆科植物根瘤豆血红蛋白的遗传起源是否相同?     

拟南芥血红蛋白1(AtGLB1)与过氧化氢的相互作用

拟南芥的血红蛋白1(AtGLB1)属于非共生的血红蛋白。在低氧胁迫中对植物细胞中过氧化氢(H2O2)内稳态的维持起了很重要的作用。为了检测AtGLB1与H2O2能否直接相互作用,我们扩增了拟南芥的AtGLB1基因,并将其克隆到原核表达质粒pET32a中,测序鉴定正确后转化大肠杆菌BL21。IPTG诱导目的蛋白表达后,镍离子亲和层析柱(Ni2+-NTA)纯化了靶蛋白。体外表达的氧合的AtGLB1能与H2O2直接相互作用。因此,与H2O2反应可能是AtGLB1清除低氧胁迫下产生的H2O2的一种方式。     

植物microRNA及其抗胁迫作用机制研究进展

植物中广泛存在的microRNA是一类长度约20~24 nt的非编码RNA,它作为负调控因子,通过降解目的基因或抑制目的基因的翻译作用,在转录后水平调控基因的表达.植物microRNA参与生长发育等功能的调控,并在抗生物或非生物胁迫中发挥着重要的作用,如调控植物体内磷、硫的代谢平衡及应对氧化胁迫等生理过程.本文对植物microRNA的特点、形成、作用机制、功能及研究技术方法进行了综述.     

植物水通道蛋白的干旱应答机制研究进展

干旱胁迫是严重影响全球作物生产的非生物胁迫之一,研究植物耐旱机制已成为一个重要领域。水通道蛋白是一类特异、高效转运水及其它小分子底物的膜通道蛋白,在植物中具有丰富的亚型,参与调节植物的水分吸收和运输。近10年来,水通道蛋白在植物不同生理过程中的作用,一直受到研究人员的关注,特别是在非生物胁迫方面,而研究表明水通道蛋白在干旱胁迫下对植物的耐旱性起着至关重要的作用,能维持细胞水分稳态和调控环境胁迫快速响应。水通道蛋白在植物耐旱过程中的调控机制及功能较复杂,而关于其应答机制和不同亚型功能性研究的报道甚少。该文综述了植物水通道蛋白的分类、结构、表达调控和活性调节,分别从植物水通道蛋白响应干旱表达调控机制、水通道蛋白基因表达的时空特异性、水通道蛋白基因的表达与蛋白丰度,水通道蛋白基因的耐旱转化四个方面阐明干旱胁迫下植物水通道蛋白的表达,重点阐述其参与植物干旱胁迫应答的作用机制,并提出水通道蛋白研究的主要方向。     

植物miRNA在调节低磷胁迫响应中的作用

植物MicroRNA(miRNA)是一类内源性非编码小分子RNA,它们参与调节植物的生长、发育和代谢过程中多种基因的表达。近期的研究发现miRNA参与调节磷的吸收和利用,对植物适应低磷胁迫具有重要作用。本文概述了植物磷吸收和转运的机制,介绍了低磷胁迫下miRNA的表达水平变化,重点对miRNA在植物响应低磷胁迫中的作用,如改变根系结构、提高磷的转运和再利用效率、参与花青素和抗氧化物生物合成等进行了综述,以期为揭示植物低磷胁迫响应分子机制,提高植物对磷的吸收效率提供借鉴。     

植物响应低磷胁迫的功能基因组研究进展

磷对植物的生长发育起着重要的作用,但土壤有效磷含量不足已成为世界范围内制约作物产量和品质提高的重要因素。植物在遭受低磷胁迫时,体内会形成适应性机制,因此解析调控植物对低磷胁迫适应性的分子机制也成为科学领域的一大热点。从功能基因组的角度,包括磷胁迫诱导的差异基因表达谱、差异基因的功能类别、基因调控网络、非编码RNA以及植物激素参与的植物耐低磷调控机制等方面综述了近年来植物响应低磷胁迫的分子机制。     

An assessment of the biotechnological use of hemoglobin modulation in cereals

Non‐symbiotic hemoglobin (nsHb) genes are ubiquitous in plants, but their biological functions have mostly been studied in model plant species rather than in crops. nsHb influences cell signaling and metabolism by modulating the levels of nitric oxide (NO). Class 1 nsHb is upregulated under hypoxia and is involved in various biotic and abiotic stress responses. Ectopic overexpression of nsHb in Arabidopsis thaliana accelerates development, whilst targeted overexpression in seeds can increase seed yield. Such observations suggest that manipulating nsHb could be a valid biotechnological target. We studied the effects of overexpression of class 1 nsHb in the monocotyledonous crop plant barley (Hordeum vulgare cv. Golden Promise). nsHb was shown to be involved in NO metabolism in barley, as ectopic overexpression reduced the amount of NO released during hypoxia. Further, as in Arabidopsis, nsHb overexpression compromised basal resistance toward pathogens in barley. However, unlike Arabidopsis, nsHb ectopic overexpression delayed growth and development in barley, and seed specific overexpression reduced seed yield. Thus, nsHb overexpression in barley does not seem to be an efficient strategy for increasing yield in cereal crops. These findings highlight the necessity for using actual crop plants rather than laboratory model plants when assessing the effects of biotechnological approaches to crop improvement.     

香菇多糖对小鼠骨髓树突状细胞表型和功能的影响

通过研究香菇多糖(Lentinan,LNT)对小鼠骨髓源树突状细胞(bone marrow dendritic cells,BMDCs)功能调节的机制,进一步阐明香菇多糖的免疫活性。本实验将BMDCs分成脂多糖(LPS)阳性对照组、LNT处理组和RPMI1640空白对照组,应用酸性磷酸酶活性检测、流式细胞仪检测技术、吞噬实验、酶联免疫吸附试验检测各组BMDCs表型和功能的各种指标。结果显示,LNT(50μg/mL)处理组BMDCs酸性磷酸酶活性降低;BMDCs吞噬能力比RPMI1640空白对照组明显下降;BMDCs表面MHCⅡ、CD40、CD83、CD80、CD86和DEC205的表达增加;BMDCs白细胞介素12(IL-12)、白细胞介素10(IL-10)和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)的表达增加。证明了适宜浓度的LNT可以促进BMDCs表型及功能的成熟。     

拟南芥ASK基因研究进展拟南芥ASK基因研究进展拟南芥ASK基因研究进展拟南芥ASK基因研究进展拟南芥ASK基因研究进展

泛素-蛋白酶体系统（ubiquitin-proteasome system, UPS）是广泛存在于真核生物中的一种重要的蛋白降解系统。拟南芥ASK （Arabidopsis SKP1-LIKE）基因编码拟南芥E3连接酶SCF复合物的一个亚蛋白, 在拟南芥SCF复合物中起到连接器的作用。近年来, 人们对ASK基因及其同源基因进行了很多表达规律、基因功能方面的研究。本文从ASK基因表达方式、对生理发育过程的调节、与F-box相互作用及ASK基因的进化方式4个方面对这些进展进行总结。已有的研究结果表明, ASK基因在拟南芥中广泛地表达并表现出各自不同的表达水平和表达方式, 它们在很多发育和生理过程中起到重要作用。     

黄连解毒汤对快速老化小鼠海马基因表达的影响

目的：研究黄连解毒汤（HL）对快速老化小鼠亚系SAMP8海马差异表达基因的影响,揭示HL改善认知功能障碍的分子机制。方法：应用快速老化小鼠亚系SAMP8和SAMR1海马差异表达cDNA芯片,比较了SAMP8和SAMR1、石杉碱甲处理的SAMP8和SAMP8对照,以及HL处理的SAMP8和SAMP8对照的基因表达谱,并对HL的药物反应基因进行了比较;采用实时荧光定量PCR技术对芯片结果进行了验证。结果：给予SAMP8HL后,对SAMP8海马基因表达具有明显的调节作用。差异表达基因包括信号转导基因Dusp12、Rps6ka1、Penk1、Nope,Leng8,蛋白质代谢相关基因Ttc3、Amfr、Prr6、Ube2以,核酸代谢基因Fhit、Itm2c、Cstf2t、Ddx3x、Ercc5、Pcgfr6,能量代谢基因Stubl,免疫反应相关基因Clqb,转录调节基因Dlertdl6le、Gcn512、Ssu72,细胞生长相关基因Ngrn、Anln,递质转运相关基因Slc17a7,以及功能未知基因12个。结论：提示HL对于认知功能的改善可能是通过调节信号转导、突触传递、蛋白质和能量代谢、细胞增殖分化等途径发挥作用的;研究中发现的HL作用基因可能是改善学习记忆的潜在靶标。     

AtSARK互作蛋白的筛选与鉴定

植物LRR型类受体蛋白激酶在植物生命活动中发挥着重要作用。前期研究发现了一个通过生长素和乙烯的协同作用参与拟南芥叶片衰老过程正调控的类受体蛋白激酶, AtSARK。为深入研究 AtSARK 蛋白的作用机制, 文章采用酵母双杂交系统, 以AtSARK胞内域（AtSARK-CD）为诱饵蛋白, 对拟南芥均一化cDNA文库进行筛选, 得到83个AtSARK的候选互作组分, 经过复筛, 初步发现AtSARK的互作组分包括14-3-3蛋白、FKBP-型肽脯氨酰顺反异构酶、醛缩酶超家族成员、RING/U-box 超家族成员以及WRKY转录因子家族成员。我们对其中一个功能未知的醛缩酶家族基因AtFBA5 （AT4G26530）的表达模式进行了分析, 并用GST pulldown实验证实了AtSARK-CD与 AtFBA5间存在直接的相互作用。At-SARK互作组分的文库筛选及AtFBA5的分离有利于进一步研究 AtSARK 基因在衰老信号通路中的作用机制。     

PSF不同功能片段融合蛋白的构建及其在细胞内的分布

目的将人类PSF基因的不同功能片段定向连入pEGFP—C2质粒,使PSF蛋白的各功能片段与绿色荧光蛋白在HeLa细胞内融合表达,观察其在HeLa细胞中的表达及定位。方法以重组质粒pEGFP—C2-PSF为模板,PCR法扩增出目的基因,将扩增片段双酶切后连接到质粒pEGFP—C2上,构建重组质粒pEGFP—C2-PSF（I—V）。将构建成功的pEGFP—C2-PSF（I—V）质粒脂质体法转染HeLa细胞,Western印迹检测融合蛋白的表达,并在荧光显微镜下观察融合蛋白的定位与分布。结果成功构建质粒pEGFP—C2-PSF（I～V）,并在HeLa细胞中实现表达;Western印迹检测到融合蛋白GFP—PSF（I～V）;在激光共聚焦显微镜下观察到绿色的融合蛋白表达和定位。结论人类PSF基因的不同功能片段的重组质粒pEG—FP—C2-PSF（I～V）构建成功,可用于标记PSF蛋白的不同功能片段,为进一步研究PSF在信号转导中的作用机制以及其生物学功能奠定基础。     

葛根素对糖尿病心肌细胞的保护及其机制研究

观察葛根素（Puerarin）对链脲佐菌素（streptozotocin,STZ）诱导的糖尿病大鼠心肌细胞的保护作用,并探讨血小板反应素1（Thrombospondin-1,TSP-1）的表达改变及其作用。雄性SD大鼠45只随机分为三组（n=15）：糖尿病组和葛根素治疗组采用一次腹腔注射链脲佐菌素（STZ）65mg／kg制备糖尿病模型,其中葛根素治疗组于造模后葛根素腹腔注射4周（100mg/kg/day）,正常对照组仅腹腔注射等量生理盐水（6ml／kg）,同样喂养4周。四周后各组大鼠处死。H—E染色及透射电子显微镜观察三组大鼠心肌细胞纤维显微结构和超微结构的病理改变．免疫组化和实时荧光定量PCR法观察大鼠心肌细胞中TSP-1蛋白和mRNA表达的变化．同时利用Langendorff离体心脏灌流法测定各组大鼠心室肌细胞功能。结果发现葛根素治疗组较糖尿病组大鼠的体重增加明显,同时血糖下降,有显著性差异（P〈0．01）。H—E染色显示糖尿病大鼠多处心肌肌丝紊乱伴少量炎症细胞浸润,电镜下发现有线粒体嵴消失溶解,肌丝排列紊乱等病理改变,而葛根素治疗组大鼠偶见上述病理变化。免疫组化显示葛根素治疗组心肌内TSP-1阳性细胞密度小于糖尿病大鼠,TSP-1 mRNA表达也比糖尿病大鼠要低。此外葛根素治疗组大鼠的左室收缩末压（LVSEP）、左心室舒张末期压（LVEDP）等心功能指标均明显低于正常组（P〈0．01）,但较糖尿病组有显著改善（P〈0．01）。上述结果显示葛根素能保护糖尿病大鼠心肌细胞的高糖损伤和维持心室肌细胞的功能,而该机制可能与抑制心肌细胞TSP-1表达的水平有关。     

环状RNA：竞争性内源RNA新成员

环状RNA（circRNA）广泛存在于各种生物细胞中,具有结构稳定、丰度高和组织特异性表达等特征。最近的研究表明,一些circRNA作为竞争性内源NRNA（ceRNA）来发挥基因表达调控的作用。circRNA利用其microRNA（miRNA）应答元件结合miRNA,以阻断miRNA对其靶标表达的抑制作用,从而调控其他相关RNA的表达水平。circRNA在基因表达调控中重要作用的发现不仅丰富了人们对ceRNAiN控网络的认识,而且提示circRNA在药物开发和疾病诊治中具有良好的应用前景。     

Molecular cloning and characterization of a nonsymbiotic hemoglobin gene (GLB1) from Malus hupehensis Rehd. with heterologous expression in tomato

Nonsymbiotic hemoglobins (nsHbs) are involved in a variety of cellular processes in plants. Previous studies indicate that nsHb expression improves plant tolerance during waterlogging and hypoxia. In the present work, the nsHb class-1 coding sequence was cloned from Malus hupehensis Rehd. var. pinyiensis Jiang and subsequently named MhGLB1. The results elucidated the expressed characteristics and physiological effects of MhGLB1. The full-length cDNA contained a 477 bp open reading frame encoding a protein with a molecular mass of 17.8 KDa with 158 amino acids. Quantitative real-time PCR analysis showed that MhGLB1 expresses in roots, stems and leaves growing under normal and nitrate-induced conditions. Hypoxic stress induced accumulation of MhGLB1 within 12 h, and abscisic acid significantly induced expression of MhGLB1 in roots. The photosynthetic, transpiration and stomatal conductance rates of transgenic MhGLB1 tomato plants decreased more slowly than that of wild-type plants under waterlogging treatment. These results indicated that the MhGLB1 gene has an important role in hypoxia.     

miR-424对雌激素受体α表达的抑制作用

目的:筛选能够抑制在乳腺癌发生中起关键作用的雌激素受体α(ERα)表达的microRNA(miRNA)分子,并在ERα阳性的乳腺癌细胞株中初步检测其生物学功能。方法:在ERα阳性的乳腺癌细胞ZR75-1中转染多种miRNA的表达载体,Western印迹检测ERα的表达水平,找到可以抑制ERα表达的miRNA分子;将该miRNA的表达载体转染ZR75-1后,在雌激素E2的作用下,检测该miRNA分子对细胞生长的影响。结果:经过筛选,得到能够抑制ERα表达的miRNA分子miR-424;生长曲线结果显示,miR-424能够在不依赖于E2的情况下阻抑ZR75-1的生长。结论:该研究为进一步研究miR-424在ERα信号通路中的生物学功能及研究乳腺癌的发生发展机制奠定了基础。