高等植物自交不亲和性的分子生物学

自交不亲和性是大多数高等植物防止近亲繁殖的一种遗传屏障。它涉及受精时雄配子（花粉）和雌蕊之间的相互作用。目前,已经分离获得了编码控制雌蕊自交不亲和性的Ｓ基因。在孢子体型自交不亲和的芸苔属中,雌蕊Ｓ基因编码Ｓ位点糖蛋白（ＳＬＧ）和Ｓ受体激酶（ＳＲＫ）。它们可能与磷酸化和去磷酸化参与了的某种信号传递有关,最后导致自交花粉生长的抑制。在配子分配体型自交不亲和的茄科中,雌蕊Ｓ位点糖蛋白为一种核糖核酸酶,称     

高等植物自交不亲和性的分子生物学

自交不亲和性是大多数高等植物防止近亲繁殖的一种遗传屏障。它涉及受精时雄配子（花粉）和雌蕊之间的相互作用。目前,已经分离获得了编码控制雌蕊自交不亲和性的Ｓ基因。在孢子体型自交不亲和的芸苔属中,雌蕊Ｓ基因编码Ｓ位点糖蛋白（ＳＬＧ）和Ｓ受体激酶（ＳＲＫ）。它们可能与磷酸化和去磷酸化参与了的某种信号传递有关,最后导致自交花粉生长的抑制。在配子分配体型自交不亲和的茄科中,雌蕊Ｓ位点糖蛋白为一种核糖核酸酶,称为Ｓ－核酸酶（Ｓ－ＲＮａｓｅ）。自交不亲和反应与Ｓ－核酸酶引起的花粉管ＲＮＡ降解有关,并且可能通过花粉管特异性地摄入Ｓ－核酸酶或者花粉管内存在的特异性的核酸酶抑制剂的作用,达到对自交花粉生长的抑制。另外,从配子体型自交不亲和的罂粟中,分离到了与芸台属和茄科不同的雌蕊Ｓ基因,其作用机理可能与Ｃａ＋＋参与的信号传递有关。     

配子体自交不亲和植物花粉S基因研究进展

配子体自交不亲和植物的自交不亲和性是由雌蕊自交不亲和因子和花粉自交不亲和因子相互作用的结果。目前已经分离和鉴定了雌蕊自交不亲和基因及其表达产物。最近从金鱼草、Prumusdulcis、梅等植物中分离的F-box基因,它具有花粉S基因特点,即在花药、成熟的花粉和花粉管中特异表达;在基因位置上,与S-RNase基因紧密连锁;不同物种或同一物种不同品种F-box基因间核苷酸和氨基酸序列上存在高度多态性。通过分子生物学方法和杂交授粉试验证明所分离的F-box基因是花粉自交不亲和基因,但目前尚未分离出该类基因相应的表达蛋白。主要综述了配子体自交不亲和植物花粉自交不亲和基因的发现、基因的结构、雌蕊自交不亲和因子和花粉自交不亲和因子相互作用的模型。     

基于S-核酸酶的自交不亲和性的分子机制

自交不亲和性是一种广泛存在于显花植物中的种内生殖障碍,可以抑制近亲繁殖而促进异交。其中,以茄科、玄参科和蔷薇科为代表的配子体自交不亲和性是最常见的类型。这类自交不亲和性是由单一的多态性S-位点所控制。目前的研究发现这一位点至少包含两个自交不亲和反应特异性决定因子：花柱中的S-核酸酶和花粉中的SLF（S-Locus F-box）蛋白。该文将主要介绍并讨论基于S-核酸酶的自交不亲和性分子机制的研究进展。     

罂粟科植物自交不亲和反应中信号转导的研究进展

自交不亲和性是植物特异性地识别并拒绝自花或亲缘关系很近的花粉的一种遗传机制,该特异性受S基因座控制.在前人的研究基础上总结了罂粟科植物自交不亲和反应过程中信号转导的研究进展,将参与其信号级联反应的信号分子分为与S-位点连锁(包括花柱S-蛋白和花粉S-受体)和不连锁的信号分子(Ca2+、p26、p68、MAPK、细胞骨架以及PCD),并综述了各个信号分子之间的相互作用.     

雌蕊胞外基质在花粉管生长中的作用

雌蕊胞外基质对雌蕊与花粉的识别以及花粉管的定向生长有着重要的作用,是近年来植物生殖生物学的研究热点之一。与花粉萌发和花粉管生长相关的雌蕊胞外基质种类主要包括阿拉伯半乳糖蛋白、类伸展素糖蛋白、富含脯氨酸糖蛋白、钙调素、S-糖蛋白、果胶以及子房的特异性物质等。本文着重介绍这些雌蕊胞外基质的生理功能及其研究进展。     

花粉——雌蕊相互作用的分子基础

显花植物授粉过程包含了花粉与雌蕊一系列复杂的细胞间相互作用。花粉在柱头上必须发生粘附与水合作用后才能萌发,花粉胞被蛋白可能在粘附机制中起主要作用,而水孔蛋白调节了花粉的水合过程;花粉管在花柱引导组织中定向生长,受引导组织胞间质、向化性物质及细胞粘附机制等因素的影响,也与花粉受体及子房有关。在植物的自交不亲和性反应中,配子体型自交不亲和性反应主要是由自交不亲和基因蛋白产物降解花粉RNA或以Ca^2 介导的信号级联反应实现的;孢子体型自交不亲和性反应则依赖于干性柱头以及雌蕊的S受体激酶及S位点糖蛋白与花粉S基因配体之间的相互作用。     

文冠果XsSCL6基因的克隆及表达分析

GRAS家族HAM亚家族（Scarecrow-like 6，SCL6）是一类植物特有的转录因子，在植物生长发育中具有关键作用。文冠果（Xanthoceras sorbifolium Bunge）是我国特有的重要林木能源植物，雄花的雌蕊败育是造成产量低的主要原因。为解析XsSCL6基因在文冠果（Xanthoceras sorbifolium Bunge）雌蕊发育中的调控作用，采用RT-PCR方法克隆文冠果4个XsSCL6同源基因，并对关键XsSCL6a蛋白进行亚细胞定位；对XsSCL6基因进行生物信息学分析，利用qRT-PCR分析XsSCL6基因在文冠果雌蕊败育过程中的表达模式。结果表明：（1）获得文冠果XsSCL6a、XsSCL6b、XsSCL6c和XsSCL6d基因ORF全长，分别编码751、669、717和717个氨基酸，均属于亲水不稳定蛋白。（2）文冠果XsSCL6蛋白主要由无规则卷曲和α-螺旋构成，定位于细胞核。（3）XsSCL6a、XsSCL6c和XsSCL6d均包含GRAS保守结构域， 文冠果XsSCL6蛋白和克莱门柚及甜橙的亲缘关系最近。（4）文冠果XsSCL6基因启动子中包含多种激素响应元件、植物发育相关元件。（5）qRT-PCR结果显示XsSCL6基因各个时期在雄花中的表达量显著高于雌花，表达量的趋势和转录组FPKM值一致。（6）xso-miR171和XsSCL6基因均存在裂解方式的靶向关系，TPM值和FPKM值为负相关关系。XsSCL6基因可能受到xso-miR171调控，共同参与文冠果雌蕊发育过程，对文冠果花发育具有重要作用。本研究为今后研究进一步文冠果中XsSCL6基因的功能和雌蕊败育机制提供了参考，为采用分子育种方法提高种子产量提供了理论依据。     

胭脂花及小报春钙调素类似蛋白基因CML19的克隆与表达分析

CML是一类重要的Ca~(2+)响应蛋白,为了研究CML蛋白对报春花自交不亲和性的影响,该研究从胭脂花和小报春转录组数据中分别筛选出PmCML19和PfCML19基因,并对这2个基因进行全长克隆、生物信息学分析以及基因亚细胞定位和表达模式分析。结果发现:(1)PmCML19和PfCML19基因全长均为435 bp,所编码蛋白的氨基酸相似度达80.56%,均为酸性亲水性蛋白,包含4个EF手性结构;同源分析表明, PmCML19和PfCML19的亲缘关系与中华猕猴桃AcCML19最近,而拟南芥家族中的AtCML40与这2个蛋白的氨基酸序列相似度分别为44%和46%。(2)亚细胞定位结果表明,PmCML19和PfCML19基因在细胞核和细胞膜上均表达。(3)实时荧光定量PCR结果表明,PmCML19和PfCML19基因在花药中的表达量均高于雌蕊;在胭脂花和小报春亲和授粉组合的雌蕊中具有较高的表达量,而在不亲和授粉组合的雌蕊中表达量显著降低。研究推测,胭脂花和小报春CML19基因与报春花的自交不亲和性密切相关,为进一步研究异型自交不亲和遗传机制提供了新思路。     

基于S- 核酸酶的自交不亲和性的分子机制

自交不亲和性是一种广泛存在于显花植物中的种内生殖障碍, 可以抑制近亲繁殖而促进异交。其中, 以茄科、玄参科和蔷薇科为代表的配子体自交不亲和性是最常见的类型。这类自交不亲和性是由单一的多态性S-位点所控制。目前的研究发现这一位点至少包含两个自交不亲和反应特异性决定因子: 花柱中的S-核酸酶和花粉中的SLF(S-Locus F-box)蛋白。该文将主要介绍并讨论基于S-核酸酶的自交不亲和性分子机制的研究进展。     

植物自交不亲和分子机理研究的一些进展

综述了植物孢子体自交不亲和（ＳＳＩ）与配子体不亲和（ＧＳＩ）分子机理研究的一些进展。ＳＬＧ和ＳＲＫ基因编码的ＳＬＧ和ＳＲＫ蛋白在ＳＳＩ中起着关键作用,而Ｓ基因编码的Ｓ蛋白（ＲＮａｓｅ）在ＧＳＩ中起着重要作用。禾本科植物的ＧＳＩ是受双位点Ｓ和Ｚ基因控制的,文中也作了简要介绍。     

睡莲品种保罗蓝花器官不同部位的转录组测序分析

为探究热带睡莲花器官不同部位的花香代谢通路及参与萜类香气物质生物合成的差异表达基因,本研究借助转录组测序技术,以热带睡莲品种保罗蓝为研究对象,对其花器官的花瓣（PE,petal）、雄蕊（ST,stamen）和雌蕊（PI,pistil） 3个部位进行转录组测序分析。差异表达基因分析结果显示,花瓣相对于雌蕊（PE-vs-PI）、雄蕊相对于雌蕊（ST-vs-PI）和雄蕊相对于花瓣（ST-vs-PE）的差异表达基因数目分别为7853个、7501个和2526个。GO分类和富集分析显示,3个比较组的差异表达基因主要参与了生物调节、细胞过程、代谢过程和刺激应答的生物学过程;KEGG分类和富集分析显示,PE-vs-PI的差异表达基因显著富集的KEGG通路最多,其次为ST-vs-PI,ST-vs-PE最少。从3个比较组共有的794个差异表达基因中筛选出98个参与萜类物质代谢差异表达基因,富集于4条萜类物质合成通路,且PE-vs-PI和ST-vs-PI的差异表达基因数目均高于ST-vs-PE。已知的金合欢醛和二萜贝壳杉烯合成关键基因HMGR和DXS在花瓣和雄蕊的表达量均高于雌蕊。从98个差异表达基因中随机...     

SARS-CoV-2刺突蛋白基因密码子偏好性与进化分析

新型冠状病毒（SARS-CoV-2）属于冠状病毒家族新成员,其刺突蛋白（spike protein,S-蛋白）是侵染人体并决定其入侵宿主的亲和能力及组织特异性的包膜蛋白,研究S-蛋白基因的密码子偏好性不仅有利于重组表达,也利于分析其进化规律。利用Codon W和SPSS等在线服务器及软件,首先分析SARS-CoV-2等冠状病毒的S-蛋白基因的密码子偏好性,随后以SARS-CoV-2的S-蛋白基因为重点,比较其与大肠埃希菌、酵母和λ噬菌体等模式生物的密码子使用频率。结果显示,冠状病毒S-蛋白基因密码子的总GC和GC3s含量均小于0.4,更偏向以A/T编码,ENc为44.15,密码子偏好性整体较弱。28个密码子的偏好性较强（RSCU>1）,3个密码子的偏好性极强（RSCU>2）,UAA为最优密码子。ENc-plot结果显示,大部分基因的ENc距ENc期望值较近,表明冠状病毒密码子偏好性主要受到碱基突变的影响。相较于CDS序列,基于RSCU值的聚类更适合于冠状病毒的系统发育研究。综合ENc比值与聚类结果,SARS-CoV-2与SARS的亲缘关系最近,可能起源于同一祖先冠状病毒。酿酒酵母是SARS-CoV-2较好的外源表达系统,但仍需密码子优化。根据密码子优化结果,成功实现了S-蛋白RBD区域的原核表达。以上研究结果为S-蛋白基因的优化改造,提高其表达效率提供参考。     

植物孢子体自交不亲和信号转导功能分子研究进展

孢子体自交不亲和(SSI)是许多植物采取的一种抵制近亲繁殖的重要措施,受S位点复等位基因控制。近年来,参与其信号转导的许多功能分子及它们的编码基因被分离并得到了充分研究：当自花授粉时,SPlI／SCR与SRK特异识别,造成后的Ser／Thr激酶的磷酸化,引发了一系列由SLG、ARC1及水孔蛋白等因子参与的SSI信号转导途径,最终产生自交不亲和的结果。     

乳酸杆菌S-层蛋白性质及其益生功能研究进展

乳酸杆菌为应用最早、研究最多的益生菌种之一,能够调节肠道微生物区系的平衡,增强机体的免疫力和抵抗力。S-层蛋白在乳酸杆菌黏附过程中起重要作用,因此乳酸杆菌中的S-层蛋白成为研究热点。本文对乳酸杆菌S-层蛋白的结构、分离提纯方法、基因克隆情况和益生功能做了详细阐述。     

柚雌蕊不同部位抽提液对自交不亲和阻抑效果的研究

以‘土柚’（Citrus grandis ‘Tuyou’）作对照,采用荧光显微技术对‘琯溪蜜柚’（Citrus grandis‘Guanxi-miyou’）、‘度尾蜜柚’（Citrus grandis ‘Duweimiyou’）两个品种花粉在本品种和异品种雌蕊不同部位抽提液中花粉萌发和花粉管伸长状态进行了观察。结果表明：‘琯溪蜜柚’和‘度尾蜜柚’子房抽提液对自身花粉管伸长阻抑最明显,并产生严重的弯曲;柱头抽提液对自身花粉管伸长稍有影响,出现中度弯曲;花柱抽提液中自身花粉管伸长正常,仅有轻微弯曲。然而,对于异品种的花粉以及自交亲和的‘土柚’,其子房、花柱和柱头抽提液对花粉管伸长没有这种阻抑效应。     

乳酸杆菌S-层蛋白的特性及功能性研究进展

文章综述了S-层蛋白的性质和功能,重点介绍了S-层蛋白对乳酸杆菌表面性质和黏附性的影响以及调节肠道功能的作用,包括减少病原菌引起的细胞凋亡、调节免疫细胞的活性、与SIGNR3相互作用参与肠道免疫反应、通过TLRS-My D88-NF-κB途径发挥生物学功能以及调控肠道黏膜相关蛋白表达。由此证明了S-层蛋白对于乳酸杆菌发挥免疫调节功能具有重要的作用。     

孢子体型自交不亲和反应臂重复蛋白ARC1

臂重复蛋白ARC1（arm repeat containing 1,ARC1）是孢子体型自交不亲和信号传导途径下游非常重要的蛋白质因子,由臂重复结构域、U-box结构域、亮氨酸拉链,卷曲螺旋结构域、1个核定位信号和2个核输出信号组成,其中臂重复结构域和U—box结构域起主要功能。ARC1具有E3泛素连接酶活性,能够促进自交不亲和反应（self-incompatibility,SI）中的信号传导元件泛素化并降解。本文综述了ARC1蛋白的结构和功能,旨在阐明它在SI反应中的作用。     

一氧化氮介导蛋白质亚硝基化与甲基化协调植物非生物胁迫的分子机制

一氧化氮(NO)作为一种具有活性的小分子物质参与众多动植物生理活动。在蛋白转录后修饰方面,NO主要以S-亚硝基化(S-nitrosylation)的形式参与。而甲基化作为另一种蛋白翻译后修饰,在DNA损伤及m RNA翻译方面具有重要作用。虽然近年来有关这2种蛋白翻译后修饰方面的研究成果较多,但是2种途径之间是否存在相互作用却报道较少。近期,我国科学家发现NO可以通过S-亚硝基化修饰PRMT5的第125位半胱氨酸,正向调节该精氨酸甲基转移酶活性。prmt5-1突变体表现出严重的发育障碍且对非生物胁迫敏感。通过互补第125位半胱氨酸点突变PRMT5基因,使之转化为不可被S-亚硝基化修饰的氨基酸后,拟南芥(Arabidopsis thaliana)植株可恢复突变体的发育障碍,但无法恢复其非生物胁迫敏感表型。实验同时证明,PRMT5蛋白第125位半胱氨酸的S-亚硝基化修饰参与调节NaCl诱导的精氨酸对二甲基化。该研究引领了蛋白S-亚硝基化和蛋白甲基化修饰新方向,开辟了新的研究领域,同时为相关研究树立了新的榜样。     

甜荞FaesSTK基因在长花柱长雄蕊突变体lpls中的表达分析

采用RACE技术,从甜荞（Fagopyrum esculentum Moench）中克隆获得3种花型的STK同源基因FaesSTK,并对其序列特征进行分析。结果显示,甜荞3种花型植株STK同源基因序列一致,全长为967 bp,包含长689 bp的完整开放阅读框,编码一个由225个氨基酸残基组成的D类MADS-box转录因子。蛋白序列比对及系统发育分析结果表明,FaesSTK蛋白属于MADS-box转录因子中的STK进化系。包含1个由57个氨基酸残基组成的高度保守的MADS结构域;1个由82个氨基酸残基组成的次级保守区域的K结构域,在C端的转录激活区还含有另外2个高度保守的基序（AGⅠ和AGⅡ）。实时荧光定量检测结果显示,FaesSTK基因主要在甜荞lpls突变体的雄蕊、雌蕊和不同发育时期的幼果中表达,在根和花被片中仅能检测到微弱的转录信号,在叶和茎中不表达,其中在雌蕊和果实中的表达量极显著高于其他组织。推测该基因在花发育过程中可能主要参与调控甜荞lpls突变体雌蕊和果实的发育。