蚜虫取食中的细胞壁修饰与免疫功能

蚜虫是世界性害虫,它通过独特的口针结构和丰富的唾液组分破坏植物细胞壁,穿过表皮细胞和叶肉细胞间隙,克服多重植物抗性,到达韧皮部取食为害。已有报道蚜虫唾液中含有多种细胞壁修饰酶能够降解修饰细胞壁,帮助蚜虫在细胞间刺探,更为有效的定位韧皮部。而细胞壁作为保护植物细胞的重要屏障,能感知和传递细胞壁损伤信号,通过调控细胞壁修饰酶的表达水平启动胞内诱导抗性,从而影响蚜虫的刺探、取食和定殖。此外,蚜虫唾液中的一些效应因子还能抑制细胞壁免疫和胞内抗性。可见,细胞壁免疫在蚜虫持续取食和成功定殖中发挥重要功能。为深入理解细胞壁免疫在蚜虫刺探与取食过程中的作用机制,本文概述了蚜虫唾液关键组分对细胞壁修饰与免疫的调控作用,从植物细胞壁多糖结构修饰、损伤信号传导和胞内抗性等方面重点论述对蚜虫取食行为的影响,结合病原菌与细胞壁免疫互作机制,进一步揭示蚜虫与细胞壁免疫互作新机制,为基于阻断蚜虫韧皮部取食的分子抗虫育种提供新思路。     

从细菌,酵母及植物多糖合成酶的调控看花粉管胼胝质酶的调控

多糖作为结构和能量分子是植物重要的组成成分。植物细胞壁主要万分为多糖。细胞壁在确定细胞生长、形状方面起重要作用,细胞壁还参与细胞的营养吸收、信息传递,也是防止外源对细胞不良影响的第一道防线。不同植物细胞壁的多糖万分可作为食品、建筑及造纸原料,广泛的工业价值。通过描述细菌、酵母及植物多糖合成酶的机制,推断花粉管胼胝质合成酶的可能调控机制。     

木葡聚糖及其在植物抗逆过程中的功能研究进展

木葡聚糖(XyG)是一种存在于所有陆生植物细胞壁中的基质多糖, 是双子叶植物初生细胞壁中含量(20%-25%, w/w)最丰富的半纤维素成分。作为细胞壁的组分, XyG不仅与植物的生长发育密切相关, 还在植物抵抗各种生物和非生物逆境过程中发挥重要作用。XyG代谢相关基因主要通过改变植物细胞壁的组成以及对细胞壁进行重排进而改变细胞壁的弹性/硬度等特性, 影响植物的抗逆性。XyG及其寡糖也可能作为信号分子, 或与其它信号分子协同作用应对逆境胁迫。该文概述了XyG的结构与类型及参与XyG生物合成与降解的相关基因, 重点阐述XyG相关基因应答生物和非生物胁迫的作用机制。     

植物调控盐胁迫下细胞壁完整性的分子机制

植物细胞壁不仅起着支撑和保护细胞的作用，还被认为是植物抵抗逆境胁迫环境的第一道屏障。作为限制农业生产的一个主要非生物胁迫因子，盐胁迫能造成植物细胞壁的组分和结构发生改变，而植物可以通过细胞壁完整性感受器如CrRLK1Ls、LRXs和WAKs等蛋白来感知这些变化并启动下游盐胁迫响应。在细胞内，植物通过盐胁迫诱导的Ca²⁺内流、植物激素等信号促进细胞壁多聚糖合成和修饰相关基因的表达，从而有助于维持细胞壁的完整性，增强植物盐胁迫适应性。本文概述了植物初生细胞壁多聚糖的主要组分和各组分之间的相互结合关系，并且阐述了盐胁迫对细胞壁各组分的影响，以及盐胁迫下植物感知和维持细胞壁完整性的分子机制，最后讨论了盐胁迫下细胞壁完整性感知和调控研究领域还需要解决的科学问题。     

植物原生质体的细胞壁再生

细胞壁作为植物细胞重要的组成部分,在决定细胞形状、维持机械支撑、吸收养分等方面发挥重要功能。因此,揭示植物细胞壁合成的调控机制具有重大的生物学意义。基于植物组织水平研究细胞壁的生物合成具有难以控制时间尺度、观察空间狭小等局限性。原生质体作为去除细胞壁的单个细胞是研究细胞壁再生的理想系统。在过去的几十年里报道了大量关于植物原生质体再生细胞壁的研究,但是关于细胞壁再生的机制尚不清楚。该综述介绍了目前应用于植物原生质体再生细胞壁研究的主要技术和取得的研究进展,并且对该领域的后续发展进行了展望,为进一步阐明植物细胞壁生物合成的机制提供理论参考。     

植物细胞壁沟槽结构与生物质利用研究展望

细胞壁是植物细胞的重要组成部分,是生物质的主要成分,不仅对植物形态学起中心调控作用,还对植物机械强度、纤维品质和生物质综合利用起决定性作用.本文将简要介绍植物细胞壁结构与功能研究进展,重点分析细胞壁关键结构因子,原创性提出植物细胞壁纳米级沟槽结构模型与生物质酶解分子机理,并探讨遗传改良植物细胞壁结构的新方法与新途径,旨在从本质上极大提高生物质综合利用效率,改良棉花纤维品质和增强作物抗逆能力.     

胞吐参与植物生物胁迫应答的研究进展

高等植物细胞内囊泡运输介导了膜结构之间的物质运输和信号转导,其中,胞吐调控了运输囊泡向质膜的转运,参与了植物细胞壁形成、细胞分泌和环境响应等多种生物学过程。胞吐可以通过重构及强化细胞壁阻止病原体定殖、分泌抗微生物因子抵御病原体的入侵以及调控植物激素载体蛋白和受体蛋白的极性运输等参与抗病应答。遗传学证据表明胞吐是调控植物生物胁迫响应的重要机制。该文综述胞吐参与植物生物胁迫应答分子机制的研究进展,以期为本领域研究提供参考。     

植物细胞壁信号研究进展

细胞壁是植物细胞的特征性结构。传统知识认为细胞壁是一种没有活性的细胞结构,而近年来一些研究结果显示细胞壁也是具有活性的"细胞器",可以响应发育和环境信号而发生复杂的动态变化,或者产生一些信号分子,在植物细胞生长、分化和免疫反应等过程中发挥重要作用。本文概述了近年来植物细胞壁信号相关的研究进展。     

依据图谱克隆技术在植物病理学上的应用前景

基因克隆正在开始改变我们对植物—病原物相互作用的分子机制的认识。最近,已经克隆并鉴定了控制复制、寄主范围和转移的植物病毒基因和控制无毒、寄主范围和诱发寄主过敏性反应的植物病原细菌基因。从植物病原真菌中,已经克隆了一些与病害相关的基因;同时,许多与寄主植物反应,如植物保卫素生物合成和细胞壁变性等有关的植物基因也已经被克隆。这些研究工作将有助于揭示在分子和细胞水平上的致病机制,并为培育抗病植物的全新策略指明途径。 1.依据图谱克隆的概念     

植物细胞壁寡糖素的生理功能

植物细胞壁可分泌各种寡糖信息分子,称为寡糖素。它们对植物的抗性、生长速度、形态发生等方面有一定的调控作用。说明细胞壁是一个具有广泛生理活性的构造。     

果胶甲酯酶抑制蛋白(PMEIs)的功能性研究进展

细胞壁是一种复杂的动态网络结构,在植物生长发育、胁迫应答和免疫抗性过程中起着重要的调控和防御作用。果胶(pectin)是细胞初生壁结构中多糖的主要成分之一;其中,同型半乳糖醛酸聚糖(HG)是果胶多糖组分中含量最丰富的线性聚合物。HG的甲基酯化程度变化会导致其酶解形成凝胶,从而影响果胶结构的稳定性。果胶甲酯酶抑制蛋白(PMEIs)通过翻译后机制调控果胶甲酯酶(PMEs)活性,微调果胶多糖甲酯化修饰平衡后,维持细胞壁的完整性和生物力学特性。研究发现,PMEI-PME互作调控果胶甲酯化修饰的稳态是决定细胞黏附、细胞壁硬度和弹性以及器官形态发生的关键因素,同时也是细胞壁应对逆境、释放抗性信号和免疫防御的分子模式。主要对PMEIs在调节植物器官发育过程和应对不同胁迫因子发挥的抗逆功能及调控机制等最新研究进展作出综述。鉴于PMEIs在木本植物中的体内生理活性和调控机制仍有待探索,可为后续填补该领域的研究空白提供理论依据和策略参考。     

Cell biology of plant immunization against microbial infection: The potential of induced resistance in controlling plant diseases

During the course of their co-evolution, plants and pathogens have evolved an intricate relationship resulting from a continuous exchange of molecular information. Pathogens have developed an array of offensive strategies to parasitize plants and, in turn, plants have deployed a wide range of defence mechanisms similar in some respects to the immune defences produced in animals. The recent advances in molecular biology and plant transformation have provided evidence that sensitizing a plant to respond more rapidly to infection could confer increased protection against virulent pathogens. One important facet in ascertaining the significance of defence molecules in plant disease resistance is the exact knowledge of their spatio-temporal distribution in stressed plant tissues. In an effort to understand the process associated with the induction of plant disease resistance, the effect of microbial and chemical elicitors on the plant cell response during attack by fungal pathogens was investigated and the mechanisms underlying the expression of resistance to bacteria and nematodes studied by both histo- and cytochemistry. Evidence is provided that the disease-resistance response correlates with changes in cell biochemistry and physiology that are accompanied by structural modifications including the formation of callose-enriched wall appositions and the infiltration of phenolic compounds at sites of potential pathogen penetration. Activation of the phenylpropanoid pathway is a crucial phenomenon involved in pathogen growth restriction and host cell survival under stress conditions. Ultrastructural and cytochemical approaches have the potential to significantly improve our knowledge of how plants defend themselves and how plant disease resistance is expressed at the cell level.     

扩展蛋白与植物抗逆性关系研究进展

扩展蛋白是一种细胞壁蛋白,可调节细胞壁的松弛和伸展。目前研究表明,扩展蛋白几乎参与调节植物生长发育的整个进程。扩展蛋白还与植物的多种抗性反应有关,在植物对干旱、高盐以及病虫害等生物胁迫和非生物胁迫响应方面起着重要的调节作用。干旱胁迫下扩展蛋白基因的表达与植物的抗旱性有一定的关系;植物的耐盐性受到扩展蛋白基因表达的影响;淹水促进植物的伸长生长与扩展蛋白的表达密切相关;扩展蛋白调节细胞壁松弛为植物抗病性研究提供了新的思路。     

泛素化在植物抗病中的作用

泛素化作为植物体内一种广泛存在的调控细胞反应的机制,参与调控植物抗病反应。本文综述了泛素化系统在植物抗病反应中的功能及作用机制,重点介绍了CRLs型E3泛素连接酶和RING/U-box型E3泛素连接酶如何参与调控植物抗病信号途径,以及病原物通过效应蛋白和毒性因子调控植物抗病性的分子机理,为阐明植物抗病机理和植物病害防治方法提供参考。     

Activation of the indole-3-acetic acid-amido synthetase GH3-8 suppresses expansin expression and promotes salicylate- and jasmonate-independent basal immunity in rice

New evidence suggests a role for the plant growth hormone auxin in pathogenesis and disease resistance. Bacterial infection induces the accumulation of indole-3-acetic acid (IAA), the major type of auxin, in rice (Oryza sativa). IAA induces the expression of expansins, proteins that loosen the cell wall. Loosening the cell wall is key for plant growth but may also make the plant vulnerable to biotic intruders. Here, we report that rice GH3-8, an auxin-responsive gene functioning in auxin-dependent development, activates disease resistance in a salicylic acid signaling- and jasmonic acid signaling-independent pathway. GH3-8 encodes an IAA-amino synthetase that prevents free IAA accumulation. Overexpression of GH3-8 results in enhanced disease resistance to the rice pathogen Xanthomonas oryzae pv oryzae. This resistance is independent of jasmonic acid and salicylic acid signaling. Overexpression of GH3-8 also causes abnormal plant morphology and retarded growth and development. Both enhanced resistance and abnormal development may be caused by inhibition of the expression of expansins via suppressed auxin signaling.     

Focal accumulation of defences at sites of fungal pathogen attack

Plants resist attack by haustorium-forming biotrophic and hemi-biotrophic fungi through fortification of the cell wall to prevent penetration through the wall and the subsequent establishment of haustorial feeding structures by the fungus. While the existence of cell wall-based defences has been known for many years, only recently have the molecular components contributing to such defences been identified. Forward genetic screens identified Arabidopsis mutants impaired in penetration resistance to powdery mildew fungi that were normally halted at the cell wall. Several loci contributing to penetration resistance have been identified and a common feature is the striking focal accumulation of proteins associated with penetration resistance at sites of interaction with fungal appressoria and penetration pegs. The focal accumulation of defence-related proteins and the deposition of cell wall reinforcements at sites of attempted fungal penetration represent an example of cell polarization and raise many questions of relevance, not only to plant pathology but also to general cell biology.     

植物类病变突变体的诱发与突变机制

植物类病变突变体（lesion mimic mutant,LMM）是在无明显逆境或病原物侵染时,植物自发地形成类似病斑的一类突变体。它涉及到细胞程序性死亡（programmed cell death,PCD）,往往能提高植物的抗病能力。因此,它对于揭示植物抗病反应机制,增加植物的广谱抗性具有重要意义。现就植物类病变突变体的诱发与表型特点、突变基因的分子定位与克隆及类病变表型的形成机制研究进展作一简要综述,以期为植物细胞程序性死亡机制和抗病分子作用机制研究提供有益的信息。     

硼抑制植物病害作用及机制的研究进展

硼不仅是植物生长必需的营养元素,也可减少和降低植物病害的发生。本文总结了硼抑制植物病害发生的作用机制：参与植物细胞壁和膜形成,增强植物细胞稳定性;诱导植物产生系统获得性抗性;诱导植物细胞产生适量的酚类和过氧化物;抑制病原菌菌丝生长,扭曲病原菌菌丝结构形态;破坏病原茵活性氧代谢系统,加快膜脂过氧化作用;与生防菌协同控制植物病害发生等。另外,还探讨了矿质元素防治植物病害可能存在的问题以及应用前景,以期为进一步的研究提供参考。