钙离子在植物抵抗非生物胁迫中的作用

钙离子(Ca2+)是植物生长发育所必需的一种大量元素,它同时作为重要信使参与调节植物对环境胁迫的抗逆过程。本文综述了钙离子相关的植物抗逆研究领域最新进展,如Ca2+调节胞内[Na+]/[K+]、调节胞内脱落酸(abscisic acid,ABA)浓度、稳定细胞壁及细胞膜、识别Ca2+/Ca2+依赖蛋白激酶系统以及起始抗逆基因转录,为后续植物细胞Ca2+在环境胁迫下的浓度、分布的实时变化等研究提供一定的基础支撑。     

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。     

茶树CsCML24的克隆及表达分析

类钙调素(calmodulin-like protein,CML)是植物体内一类钙受体蛋白,介导Ca2+与下游靶蛋白的相互作用,在植物抗逆反应中发挥重要作用.探究茶树中CML蛋白在逆境胁迫中的功能,为进一步研究茶树CsCML24对逆境胁迫的响应机理提供理论依据.以龙井43一年生茶树扦插苗为材料,克隆得到类钙调蛋白基因C...     

植物逆境胁迫相关蛋白激酶的研究进展

干旱、高盐、高温和低温等非生物胁迫及各种病虫害等生物胁迫严重影响植物的生长发育和作物产量.蛋白激酶主要通过激活不同的磷酸化途径介导外界环境信号的感知和传递,调控下游抗逆基因的转录表达,启动相应的生理生化等适应性反应来降低或消除危害.该文对近年来国内外有关与非生物胁迫和生物胁迫信号传导相关的受体蛋白激酶、促分裂原活化蛋白激酶、钙依赖而钙调素不依赖的蛋白激酶、蔗糖不发酵相关蛋白激酶和其它胁迫相关的植物蛋白激酶的研究进展进行综述,探索蛋白激酶介导的不同磷酸化途径应对逆境胁迫的信号传递网络,为进一步了解植物逆境分子应答机制提供依据.     

植物中钙依赖蛋白激酶(CDPKs)的结构与功能

在植物细胞中,钙离子作为第二信使,通过钙依赖蛋白激酶（CDPKs）发挥功能是其传递信号的主要途径之一。CDPKs广泛存在于植物体内,是目前植物体内研究最深入的蛋白激酶。在简要阐述CDPKs于植物体内的分布定位的基础上,介绍了CDPKs的结构特点、生化性质及其在植物细胞生理功能中的作用,并就该领域的研究前景作了展望。     

植物中钙依赖蛋白激酶（CDPKs）的结构与功能

在植物细胞中,钙离子作为第二信使,通过钙依赖蛋白激酶（CDPKs)发挥功能是其传递信号的主要途径之一。CDPKs广泛存在于植物体中,是目前植物体内研究最深入的蛋白激酶,在简要阐述CDPKs于植物体内的分布定位的基础上,介绍了CDPKs的结构特点,生化性质及其在植物细胞生理功能中的作用,并就该领域的研究前景作了展望。     

植物蛋白激酶介导的非生物胁迫和激素信号转导途径的研究进展

干旱、盐渍、低温和高温等非生物胁迫严重影响植物的生长发育和作物的产量。在长期的进化过程中,植物逐渐形成了对外部刺激快速感知和主动适应的能力,其中植物体内逆境信号的传递在植物快速感知外部刺激和主动适应非生物胁迫过程中起着非常重要的作用。蛋白激酶和蛋白磷酸酶催化的蛋白质磷酸化和去磷酸化是植物体内存在的最普遍且最重要的信号转导调节方式。其中,蛋白激酶的主要作用是将ATP或GTP上的γ磷酸基团转移到特定的底物蛋白上,使蛋白磷酸化,被磷酸化的蛋白发挥相应的生理功能。近年来,利用生物技术和基因工程等手段从细胞、分子水平上研究有关蛋白激酶的抗逆机理,通过基因沉默、基因过表达等策略提高植物的抗逆性成为国内外抗逆分子生物学与分子育种学研究的热点。本文主要对植物蛋白激酶在介导非生物胁迫和激素信号通路中的作用进行综述,为进一步研究植物蛋白激酶功能提供有价值的信息。     

番茄钙依赖性蛋白激酶基因LeCPK2在热(光)胁迫中的功能鉴定

钙依赖性蛋白激酶(calcium-dependent protein kinases,CDPKs or CPKs)作为一类钙感知蛋白在植物的生长发育和胁迫应答中起着重要的作用.LeCPK2 (GenBank accession No.:GQ205414)是我们从番茄中分离的第3个CDPK基因,前期研究表明LeCPK2可能在植物热胁迫应答中发挥作用.为了进一步研究其在热胁迫中的功能,我们通过电子克隆的方法分离了LeCPK2的启动子序列,并通过LeCPK2过表达烟草分析其在高温胁迫中的潜在的功能.生物信息学分析显示,LeCPK2启动子中包含5个热响应元件,和前期试验结果一致.野生型植株在受到热胁迫后,对光更为敏感,强光照下植株叶片发生萎蔫,而强光本身不会对未受热胁迫的健康植株造成伤害.LeCPK2转基因植株热、光胁迫后不会出现受害表型.以上研究表明,LeCPK2在植物的热胁迫应答中发挥重要作用,能够有效保护植株免受高温胁迫的损害,是一个优秀的耐热(光)基因.本研究将为揭示番茄LeCPK2遗传功能及对其开发利用奠定基础.     

植物抗逆相关蛋白激酶的结构与功能

植物在遭受外界逆境胁迫时,体内的信号传导系统能够感知、传递逆境胁迫信号,并引起各种生理生化反应以适应环境。植物蛋白激酶在信号感知、传导以及基因的表达调控中起重要的作用。蛋白激酶在信号传导过程的功能是磷酸化修饰目的蛋白,而磷酸化的实现需要蛋白质之间相互作用。本文从植物蛋白激酶的结构、分类、与激素信号传导之间的关系等方面进行了系统的阐述,对蛋白激酶介导的植物抗性与发育的最新研究进展进行了系统的总结,为解析蛋白激酶在植物生长发育中的抗逆机理提供依据。     

沙冬青逆境胁迫分子生物学研究进展

逆境胁迫是影响植物生长发育的重要因素,植物的抗逆机理是分子生物学研究的重要领域。随着分子生物学技术的发展,有关植物抗逆方面的研究已取得了很大的进展,初步揭示了植物应对逆境胁迫适应性的分子机理。沙冬青是我国温带荒漠地区惟一的常绿灌木,具有很强的抗逆性,是开展植物逆境胁迫研究和抗逆基因筛选的理想材料。本文综合论述了抗逆植物沙冬青的抗逆机理及逆境胁迫相关基因的分子生物学研究进展,为植物抗逆基因工程发掘更多的基因资源和抗旱植物的抗逆性研究提供思路。     

Arabinogalactan proteins: actors or spectators during abiotic and biotic stress in plants?

Arabinogalactan proteins (AGPs) are a family of hydroxyproline-rich glycoproteins (HRGP) ubiquitous in the plant kingdom. They are probably one of the most heterogeneous and complex families of macromolecules, making them able to perform different and multiple functions. Located at the plasma membrane–cell wall interface, AGPs are involved in several processes, from plant growth and development to reproduction. An additional function of AGPs in response to biotic and abiotic stress has been suggested by several studies. The purpose of this review is to summarize critically and analytically the available knowledge on the effects of abiotic stress (low and high temperatures, drought, flooding, anoxia and metal deficiency/toxicity) and biotic stress (bacteria, fungi, nematodes and viruses) on AGPs. A deeper understanding of the role of AGPs during these conditions can be an important tool for understanding AGP biology and for the possible development of efficient breeding strategies.     

The rice pathogen-related protein 10 (JIOsPR10) is induced by abiotic and biotic stresses and exhibits ribonuclease activity

We previously reported that rice blast fungus or jasmonic acid induced the expression of rice pathogenesis-related class 10 (JIOsPR10) proteins (Kim et al. 2003, 2004). However, no further studies have been carried out to examine the expression, localization, and enzymatic activity of this protein in either developmental tissues or in tissues under abiotic stress conditions. In this study, rice JIOsPR10 was examined by Western blot analysis, immunolocalization, and biochemical assays. Western blots revealed that the JIOsPR10 protein was expressed in developmental tissues, including in flower and root. The protein was also expressed under abiotic stresses, such as occurs during senescence and wounding. Using immunohistochemical techniques, we determined that expression of JIOsPR10 was localized to the palea of flower, in the exodermis, and inner part of the endodermis of the root. In senescencing tissues of leaf and coleoptiles, its expression was localized in vascular bundles. The RNase activity using JIOsPR10 recombinant protein was determined and abolished after treatment with DTT in a native in-gel assay. To test this, we created JIOsPR10 mutant proteins containing serine substitutions of amino acids C81S, C83S, or both and examined their RNase activities. The activity of the C83S mutant was decreased in the agarose gel assay compared to the wild type. Taken together, we hypothesize that the JIOsPR10 protein possesses RNase activity that is sensitive to DTT, suggesting the importance of the disulfide bonding between cysteine residues and that it might play a role in constitutive self-defense mechanisms in plants against biotic and abiotic stresses.     

Balken orientation in three coleopteran cuticles

The cuticles of three beetles of differing habit have been examined, and the disposition of the Balken (fibre bundles) found to be appropriate to functional requirements. Crossed Balken are present in the body generally, but longitudinal orientation of Balken provides suitable reinforcement where bending stresses may be expected to be high, as in the femur of the hind limbs of Cybister and G eotrupes , and in the horns of Golofa .     

非生物胁迫下植物脱水素的研究进展

脱水素是LEA蛋白中的一类,广泛存在于植物的各个组织器官及植物胚胎发育后期.脱水素是植物在受低温、干旱和高盐等非生物逆境胁迫时合成的一类高亲水性保护蛋白,具有保护核酸、胞内蛋白和膜结构免受损害的功能.许多研究已经证实在非生物胁迫下,植物脱水素的表达与积累和植物抗逆性之间存在着紧密的联系.对脱水素的结构、亚细胞定位、基因表达模式及非生物胁迫下脱水素作用的最新研究成果进行了综述.     

Stress-Induced Changes in Peptidyl-Prolyl cis-trans Isomerase Activity of Sorghum bicolor Seedlings

Developmental changes and effects of various abiotic stresses on peptidyl prolyl cis-trans isomerase (PPIase) activity were studied in the seedlings of sorghum [Sorghum bicolor (L.) Moench cv. CSH-6]. The PPIase activity of sorghum seedlings markedly decreased after two days of germination. Up to 90 % of the PPIase activity was inhibited by cyclosporin-A. Maximal increase in specific PPIase activity in the 3-d-old seedlings was observed in response to osmotic stress and it was transient in nature. The stress-induced enhancement in PPIase activity, depending upon tissue and stress treatment, was due to induction of cyclophilins as well as other PPIases. Osmotic stress-induced enhancement in PPIase activity in the drought susceptible cv. SPRU-94008B was maximal in roots, as compared to shoots in the drought tolerant cv. ICSV-272. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

花生根瘤菌的抗逆性初步研究*

对３９株花生根瘤菌（其中６株为引进菌株）和９株参比菌株进行干旱、ＮａＣｌ、ｐＨ及低温的耐受性实验。结果表明我国花生根瘤菌资源中存在着耐盐、酸较强的菌株,且耐受性水平差异较大;在８℃条件下供试菌株未见生长;花生根瘤菌有着比大豆根瘤菌更强的抗干旱能力,抗干旱能力同耐盐能力之间没有明显的关系。另外,菌株的抗逆性同共生特性、分离地之间也未见有明显的关系。     

昆虫热休克蛋白的研究概况

所有生物体相应于高温和其它胁迫环境都会产生一特定的被称为热休克蛋白的应急蛋白。该文对国内外有关昆虫热休克蛋白的研究做了简要综述。尽管热休克蛋白是在高温胁迫研究中发现的 ,但是后来发现在低温、氨基酸类似物、低氧、ABA、2 ,4-二氯苯氧乙酸等环境下 ,同样会有热休克蛋白的生成。这一发现暗示着热休克蛋白的功能可能会很多。已经报道的有分子伴侣 ,耐热性 ,耐冷性以及在昆虫发育过程和细胞代谢中生化作用的特殊功能等。     

蛋白质组学研究揭示的甘蓝型油菜非生物胁迫应答机制

油菜(Brassica napus L.)是我国的主要油料作物之一,在生长发育过程中经常受到干旱、高温、高盐和营养缺乏等非生物胁迫。这些胁迫通常会阻碍油菜的生长发育,导致品质和产量下降。近年来,快速发展的高通量蛋白质组学技术为揭示油菜胁迫响应分子机制提供了新线索。本文综合分析了油菜不同组织/器官(如:叶片、根、下胚轴和种子)在响应盐、高温、干旱、草酸和缺素(磷、硫和硼)等逆境过程中675种蛋白质的丰度变化特征,揭示了其胁迫应答机制,主要包括:(1)通过G蛋白介导的信号通路感知与传递胁迫信号;(2)通过改变参与糖类与能量代谢相关酶的丰度调节代谢水平;(3)通过叶绿素合成的变化调节光合作用;(4)调节转录因子、蛋白质合成与命运相关蛋白质的丰度,从而在转录、翻译以及翻译后修饰等水平上应答逆境;(5)通过调节膜联蛋白、V型H+-ATP酶等质膜蛋白质,促进细胞内物质吸收与转运;(6)通过细胞骨架动态重塑保持正常细胞结构;(7)利用调节抗氧化酶系统清除活性氧,并通过合成多种防御物质减轻细胞受到的伤害。本综述为解析油菜逆境应答网络体系中的关键调控及代谢通路的变化提供了重要信息。