磷脂酶Dδ参与植物的低温驯化过程

对经低温驯化和未经低温驯化的磷脂酶Dδ(PLDδ)基因敲除突变体与野生型植株进行冻害胁迫处理后,比较2种基因型植株的抗冻性。结果发现,经低温驯化的PLDδ敲除突变体的抗冻性明显低于野生型,而未经低温驯化的PLDδ敲除突变体与野生型的抗冻性没有显著差异,表明PLDδ参与植物的低温驯化过程。对PLDδ的作用途径进行分析,发现PLDδ在低温驯化过程中不参与抗氧化酶活性的调节,对脯氨酸和可溶性糖的积累起负调节作用,但是参与低温信号转导物质ABA诱导抗冻性的过程。     

磷脂酶Dδ参与植物的低温驯化过程

对经低温驯化和未经低温驯化的磷脂酶Dδ（PLDδ）基因敲除突变体与野生型植株进行冻害胁迫处理后,比较2种基因型植株的抗冻性。结果发现,经低温驯化的PLDδ敲除突变体的抗冻性明显低于野生型,而未经低温驯化的PLD礅除突变体与野生型的抗冻性没有显著差异,表明PLDδ参与植物的低温驯化过程。对PLDδ的作用途径进行分析,发现PLDδ在低温驯化过程中不参与抗氧化酶活性的调节,对脯氨酸和可溶性糖的积累起负调节作用,但是参与低温信号转导物质ABA诱导抗冻性的过程。     

磷脂酶Dδ参与植物的低温驯化过程

对经低温驯化和未经低温驯化的磷脂酶Dδ (PLDδ)基因敲除突变体与野生型植株进行冻害胁迫处理后, 比较2种基因型植株的抗冻性。结果发现, 经低温驯化的PLDδ敲除突变体的抗冻性明显低于野生型, 而未经低温驯化的PLDδ敲除突变体与野生型的抗冻性没有显著差异, 表明PLDδ参与植物的低温驯化过程。对PLDδ的作用途径进行分析, 发现PLDδ在低温驯化过程中不参与抗氧化酶活性的调节, 对脯氨酸和可溶性糖的积累起负调节作用, 但是参与低温信号转导物质ABA诱导抗冻性的过程。     

拟南芥中磷脂酶Dγ2的低温信号转导作用途径分析

磷脂酶D(PLD)的磷脂降解功能和信号转导功能均能影响植物的抗冻性.本研究以PLDγ2基因被敲除的拟南芥突变体及其野生型为材料,进行低温驯化和冻害胁迫处理,随后由这两种植株的表型及其离子渗透率等来分析PLDγ2基因对拟南芥抗冻性.结果发现,经直接冻害处理后,PLDγ2敲除型的抗冻性与野生型基本一致;但经过低温驯化后的冻害处理,PLDγ2敲除型的抗冻性弱于野生型,即表明PLDγ2基因参与了低温信号转导作用.进一步的实验结果表明PLDγ2基因介导脯氨酸调控的可溶性物质调控途径和过氧化物酶(POD)活性调控的抗氧化系统途径;但是与低温信号激素ABA不在同一条信号转导途径.     

磷脂酶Dβ在拟南芥低温信号中的转导作用

磷脂酶D(PLD)不仅是植物中一类主要的磷脂水解酶,而且是一类重要的跨膜信号转导酶类.PLD的磷脂降解功能和信号转导功能均影响植物的抗冻性.本研究以PLDβ基因被敲除的拟南芥突变体及其野生型植株为材料,进行低温驯化和冻害胁迫处理,并分析其作用途径.结果表明,PLDβ基因介导低温信号转导作用,参与渗透调节途径中脯氨酸的调控和抗氧化系统中过氧化氢酶(CAT)活性的调控,并且与低温信号激素ABA不在同一条信号转导途径.本研究为探索通过调控PLD的活性提高植物抗冻性提供了新的途径,并为深入揭示植物的抗冻机理以及磷脂信号转导机制提供实验支持.     

苏云金芽孢杆菌Cry1Aa蛋白α4螺旋形成跨膜离子通道的昆虫毒性试验与模型预测

研究野生型苏云金芽孢杆菌Cry1Aa和Cry1C的毒性变化发现, 不同的pH不但影响这些蛋白质的毒性, 而且影响它们在跨膜过程中形成孔洞的能力. 将Cry1Aa α4螺旋中的15个氨基酸突变后与BBMV结合, 进行光散射分析, 与野生型Cry1Aa相比较, 发现有3个突变体几乎完全失去毒性, 7个突变体毒性明显降低, 5个突变体保持野生型毒性. 采用计算机模拟方法研究了苏云金芽孢杆菌Cry1Aa毒蛋白α4螺旋的三维空间结构, 通过观察15个不同残基定点突变对其功能的影响, 解释了突变体毒性变化的原因, 说明了参与膜孔洞形成氨基酸残基对Cry1Aa昆虫毒杀性的重要作用.     

儿茶素诱导的拟南芥根细胞膜脂变化

儿茶素是一种可以短时间内杀死植物细胞的植物毒素,由于具有强的植物毒性,儿茶素是开发除草剂的理想化合物,它可以诱导植物根系统的死亡.为了研究植物根细胞膜脂对化学胁迫的响应规律,我们运用高通量的脂类组学方法检测了拟南芥根中膜脂分子的组成,比较了儿茶素处理下拟南芥野生型(WS)及磷脂酶Dδ缺失突变体( PLDδ-KO)根中膜脂分子的组成情况、膜脂含量、双键指数及碳链长度值.结果发现,儿茶素处理拟南芥根90 min后,二半乳糖基二酰甘油(DGDG)、单半乳糖基二酰甘油(MGDG)、磷脂酰甘油(PG)、磷脂酰胆碱(PC)及磷脂酰肌醇(PI)的总含量在WS与PLDδ-KO植株根中都显著下降,磷脂酰乙醇胺(PE)和磷脂酰丝氨酸(PS)在WS中下降,在PLDδ-KO中上升.儿茶素处理导致PLDδ-KO植株的PC/PE比值显著下降,WS植株PS碳链长度显著增加.上述结果说明儿茶素处理后,磷脂酶Dδ缺失突变体膜不稳定性增加,PLDδ-KO植株对儿茶素胁迫更加敏感.     

拟南芥中磷脂酶Dδ参与机械伤害诱导的磷脂酸生成（英文）

磷脂酶水解磷脂产生磷脂酸(phosphatidic acid,PA),Dα1和δ是磷脂酶D家族中表达丰度最高的两个成员,已知磷脂酶Dα1参与了机械伤害诱导的磷脂酸信号,但是磷脂酶Dδ是否以及如何参与PA信号尚且未知。本研究利用脂类组学分析方法,比较了拟南芥野生型(WS)和磷脂酶Dδ基因T-DNA插入突变体(PLDδ-KO),在机械伤害后的较长时间段(6 h)的膜脂分子变化。结果发现,机械伤害后,拟南芥两种基因型的大部分膜脂均发生下降,且机械伤害后30 min,PA含量即快速并急剧升高;随着时间的延长,其水平持续升高,直至达到峰值后下降至6 h达到最低值。WS和PLDδ-KO达到PA最高值的时间不同,分别为1 h和3 h;在伤害处理后30 min至3 h期间,PLDδ-KO中的PA水平低于WS,两个基因型中的PA含量最大差值为20%,发生在伤害后1 h。这证明缺失PLDδ基因在一定程度抑制了机械伤害诱导的PA生产,表明PLDδ参与拟南芥响应机械伤害的PA生成,但是其响应较PLDα1作用慢且轻。这是PLDδ响应拟南芥中机械伤害的首次报道。     

脱落酸及其类似物与植物抗寒性之间的关系

大量的研究表明,植物体内ABA在低温条件下所起的作用非常重要。ABA参与低温反应得到以下几个方面的支持：(1)在低温期间植物体内的内源ABA含量增加;(2)在非驯化条件下用ABA处理的植株的抗冻性增加;(3)拟南芥菜的ABA合成缺乏突变体aba-1在低温驯化期间受到伤害,但当加入外源ABA时这种缺陷可被弥补;(4)由低温诱导的几种植物体内蛋白质可以由外源ABA所诱导[1]。正因为如此,人们对ABA在低温条件下对植物生长的作用研究得越来越多而深入。本文对近年来ABA及其类似物对植物抗寒性和基因表达调控的影响的研究进展     

磷脂酶Dα1与H2S参与冬凌草甲素对拟南芥的化感作用

以拟南芥哥伦比亚野生型(WT)、磷脂酶Dα1(PLDα1)缺失型突变体pldα1、D-/L-半胱氨酸脱巯基酶(D-/L-CDes)缺失型突变体d-cdes和l-cdes幼苗为试验材料,60 μmol·L^-1冬凌草甲素为处理浓度,研究了拟南芥响应二萜类化合物冬凌草甲素的化感作用中磷脂酶Dα1(PLDα1)与气体信号分子硫化氢(H₂S)的信号关系。结果表明: 冬凌草甲素显著提高了野生型拟南芥幼苗H₂S含量、PLD和D-/L-CDes酶的活性及其基因表达;冬凌草甲素处理下,pldα1突变体幼苗的D-CDes和L-CDes活性明显低于WT,外源添加磷脂酸(PA)后D-CDes和L-CDes活性显著提高,并高于WT;冬凌草甲素显著抑制4种株系根的生长,其中d-cdes和l-cdes对冬凌草甲素更加敏感,外施NaHS可以促进冬凌草甲素处理下4种株系根的生长及内源H₂S产生,外施PA只对冬凌草甲素处理下的WT、pldα1和l-cdes株系根的生长及内源H₂S产生有促进作用,而对d-cdes株系没有明显作用。说明PLDα1和H₂S在拟南芥响应冬凌草甲素过程中发挥作用,且PLDα1/PA位于D-CDes上游,参与调控拟南芥幼苗H₂S的产生及根生长的信号过程。     

干旱胁迫下磷脂酶Dδ和9-脂氧合酶对拟南芥茉莉酸合成及种子萌发的影响

以拟南芥哥伦比亚野生型(WT)、磷脂酶Dδ(PLDδ)缺失型突变体pldδ和9-脂氧合酶(9-LOX)缺失型突变体lox1、lox5实生苗为材料,以0.3 mol·L-1甘露醇模拟干旱胁迫,分析PLDδ和9-LOX参与干旱胁迫下拟南芥茉莉酸(JA)生物合成和在种子萌发中作用。结果表明:干旱胁迫显著提高PLDδ和LOX1基因表达以及PLD和LOX酶活性;干旱胁迫下,pldδ突变体幼苗的LOX活性和JA含量显著低于WT,外源添加磷脂酸(PA)后LOX活性和JA含量显著上升,并高于WT;干旱胁迫显著抑制pldδ、lox1和lox5突变体的种子萌发,以对lox1的抑制效果最为明显;干旱胁迫下PLD活性上升与PLDδ基因表达上调有关,LOX活性上升与LOX1和LOX5基因表达上调有关,其中LOX1基因起主要作用;PLDδ/PA位于9-LOX上游参与9-LOX诱导的JA合成过程;PLDδ、LOX1和LOX5基因均参与干旱胁迫下拟南芥的种子萌发,LOX1在此过程中作用最为明显;PLDδ和9-LOX均参与PA和JA介导的种子萌发过程。     

拟南芥中H_2S与PLDα1响应干旱胁迫的作用研究

以野生型拟南芥WT、PLDα1合成缺陷突变体pldα1-1以及L-半胱氨酸脱巯基酶(L-cysteine desulfyrase,L-CDes)合成缺陷突变体lcd-4幼苗为材料,以0.3 mol·L~(-1)甘露醇模拟干旱胁迫,研究磷脂酶Dα1(phospholipase Dα1,PLDα1)与气体信号分子硫化氢(hydrogen sulfide,H2S)响应干旱胁迫的作用及可能存在的信号关系。结果显示:干旱胁迫下,野生型拟南芥的H_2S含量、PLD与L/D-CDes活性及其基因相对表达量均发生显著的变化。萌发率实验中,与WT相比,pldα1-1和lcd-4对干旱胁迫更加敏感,外施NaHS可以促进干旱胁迫下WT、pldα1-1以及lcd-4种子萌发及內源H_2S产生,而外施PA能提高干旱胁迫下WT、pldα1-1种子萌发率及H_2S含量,但对lcd-4萌发率及H_2S含量没有显著影响。研究结果表明,信号分子H_2S和PLDα1在拟南芥的干旱胁迫响应中发挥一定的作用,且H_2S可能位于PLDα1的下游参与调控拟南芥种子萌发的信号过程。     

苹果树腐烂病菌细胞色素P450基因Vmcyp5的功能

【目的】研究表明,细胞色素P450(CYP)在死体营养型真菌的毒素合成代谢中发挥重要作用,预测可能与病原菌致病相关。论文对苹果树腐烂病菌(Valsa mali)毒素合成基因簇中的1个上调表达的CYP基因Vmcyp5进行生物学功能研究,明确CYP基因对病原菌致病力影响,为细胞色素P450基因家族对苹果树腐烂病菌致病机理的进一步研究提供依据。【方法】通过Double-joint PCR和PEG介导的原生质体转化技术获得具有G418抗性的突变体,并对突变体进行PCR检测及Southern blotting验证得到单拷贝敲除突变体。将目的基因片段重新导入敲除突变体,筛选获得互补突变体。最终对野生型菌株及敲除突变体、互补突变体进行菌落、产孢及致病力观察,利用SPSS软件对数据进行差异显著性分析,并利用q RT-PCR技术分析突变体黑色素基因簇的表达水平。【结果】通过基因敲除技术获得1个Vmcyp5基因的敲除突变体。与野生型菌株相比,Vmcyp5基因的敲除突变体菌落呈白色,产孢量减少51.3%。q RT-PCR分析发现敲除突变体黑色素基因簇基因表达量降低。重要的是,敲除突变体致病力较野生型菌株降低24.5%。互补突变体菌落颜色、产孢及致病力近似恢复至野生型菌株水平。【结论】Vmcyp5基因与病原菌黑色素合成、子实体的产生和致病力相关。     

桃芽休眠的自然诱导因子及钙在休眠诱导中的作用

以2年生低需冷量设施栽培适宜品种“春捷毛桃”为试材,研究桃植株进入休眠和发展抗冻性的自然诱导因子及Ca²⁺在此过程中的作用.结果表明：短日照和自然低温单个因子或其共同作用均能诱导桃植株停止生长,然后进入休眠状态和发展抗冻性,但短日照和自然低温的作用机制不同.短日照首先诱导桃植株进入休眠状态,然后诱导抗冻性发展;而自然低温则是首先诱导桃植株抗冻性发展,而后诱导其进入休眠状态;当短日照和自然低温共同作用即自然条件下时,短日照起主导作用,自然低温起辅助促进作用.短日照处理研究表明,短日照诱导桃植株停止生长、休眠诱导和抗冻性发展离不开Ca²⁺的作用,在此过程中Ca²⁺起着传递短日照信号的作用;在人工补光长日照条件下,随着温度的降低,Ca²⁺逐渐由细胞间隙、细胞壁和液泡流入细胞质和核内,同时植株生长速度变缓并最终完全停止,随后进入休眠状态并发展抗冻性.表明Ca²⁺作为传递自然低温信号的信使在自然低温诱导桃植株停止生长、抗冻性发展和休眠过程中起着重要作用.     

磷脂酶Dδ缺失加剧UV-B诱导的膜伤害

检测了拟南芥野生型（WS）及磷脂酶D8缺失突变体在uV-B辐射下的膜脂分子变化,并比较了二者在紫外辐射下的膜脂含量、双键指数及碳链长度的差异。结果发现,紫外辐射导致植株膜脂发生了降解,其中叶绿体膜脂MGDG和DGDG是膜伤害的主要作用靶点,而且突变体中的膜脂降解比野生型剧烈。上述结果说明磷脂酶D8的缺失会加剧紫外辐射诱导的膜伤害,导致植株对紫外辐射更加敏感。     

拟南芥BAND7基因序列分析及相关突变体的生理功能研究

BAND7是具有SPFH特征结构域的一类膜蛋白,同其他膜蛋白偶联,调节离子转运和信号转导,广泛分布于不同的动物细胞中.通过序列比对,在模式植物拟南芥中鉴定到4个可能编码BAND7蛋白的基因,其基因代码分别是Atlg69840、At3g01290、At5g62740和At5g51570.半定量反转录PCR检测发现,它们在拟南芥的叶和根中都有表达,叶中的表达均高于根.通过PCR检测,获得基因Atlg69840和At5g51570的T-DNA插入敲除型纯合突变株SALK_088328和SALK_104547.通过对比野生型植株和基因敲除突变体在不同培养基上的根长和鲜重方面的差异,证明植物BAND7基因At5g51570参与了植物钙离子的吸收过程.     

大丽轮枝菌VdSCH9基因的功能研究

大丽轮枝菌是一种土传性植物病原真菌,可侵染多种植物并引发黄萎病。目前,人们关于大丽轮枝菌的侵染和致病机制的了解还很不深入。本文通过敲除大丽轮枝菌编码丝氨酸/苏氨酸的蛋白激酶基因VdSCH9,阐明了其在大丽轮枝菌生长发育及致病过程中的作用。SCH9基因在酵母中的表达与cAMP-PKA途径和TOR信号通路相关,对酵母的生长、压力响应和寿命等有重要作用。大丽轮枝菌VdSCH9敲除突变体的生长速率显著下降,菌落边缘菌丝更为稀疏,菌丝分枝减少,对棉花植株为害的平均病情指数为56.6,显著低于野生型和互补突变体的平均病情指数90.5和82.8,对茄子植株为害的平均病情指数为65.9,也显著低于野生型和互补突变体的平均病情指数91.1和89.8。另外,敲除突变体对于高渗透压、氧化还原压力、细胞膜和细胞壁完整性等压力条件的敏感性增强。因此,VdSCH9对于大丽轮枝菌的生长、压力响应及致病力均有重要作用。     

PLDα1介导ABA调控的拟南芥主根伸长并参与根毛生长

探讨了磷脂酶Dα1（PLDα1）在ABA抑制拟南芥主根伸长过程中的作用。PLOα1基因突变体pldα1主根伸长受ABA抑制小于野生型（WT）;根系PLDα1活性在ABA处理下升高;拟南芥根细胞原生质体中活性氧（ROS）含量在ABA处理下升高,但是pldα1升高小于WT;根系NADPH氧化酶活性在ABA处理下升高,pldα1升高小于WT,外源加入10μmol/L^-1 PA（磷脂酸,PLD水解产物）后,前者活性显著升高;外源加入H2O2可诱导WT和pldα1主根伸长都受到抑制,且二者差异不明显。结果表明,PLDα1产生的PA通过激活NADPH氧化酶产生ROS介导ABA调控的拟南芥主根伸长过程。此外,初步探讨了PLDα1在拟南芥根毛尖端生长中的作用：pldα1突变体根毛长度小于WT,根毛尖端ROS和Ca^2＋浓度低于WT。     

香蕉枯萎病菌中Hog1 MAPK同源基因FoHog1敲除突变体的生物学特性

【目的】研究香蕉枯萎病菌4号生理小种中促分裂原活化蛋白激酶基因FoHog1的结构特点及其功能【方法】通过PCR和RT-PCR的方法获得了FoHog1基因序列并进行生物信息学分析,利用PEG介导的原生质体转化法得到了FoHog1基因缺失突变体,分析敲除突变体与野生型的生物学特性差异【结果】FoHog1基因编码一个含有357个氨基酸的蛋白,该蛋白在不同种镰刀菌中高度保守。通过对敲除突变体的研究发现,该基因缺失后菌丝密度下降,产孢量与菌丝干重明显降低,对乙酸钠和氯化铵的利用率下降,对温度、pH及渗透压等外源胁迫更为敏感。通过致病力实验发现,基因敲除突变体的定殖能力有所降低【结论】尖孢镰刀菌古巴专化型4号生理小种中FoHog1基因参与调控菌丝生长、分生孢子生成、乙酸钠和氯化铵代谢、渗透压胁迫反应及致病相关过程。     

异三聚体G蛋白在NAA诱导的拟南芥根生长发育中的作用

以拟南芥的野生型(ws)、异三聚体G蛋白α亚基基因GPA1缺失突变体(gpa1-1,gpa1-2)和超表达突变体(wGα,cGα)为材料,通过施加不同浓度(0~0.2 mg/L)的NAA处理,对拟南芥根生长发育的一些形态指标进行了观测比较.结果表明:(1)随着培养基中NAA浓度的不断升高,5种基因型主根的伸长生长均受到抑制,且抑制作用随浓度升高而增强;4种突变体和野生型主根的生长在相同浓度NAA处理下,无明显差异;(2)NAA在一定浓度范围内,对拟南芥侧根的生长发育起促进作用;在NAA诱导的侧根生长中,G蛋白超表达突变体比野生型更敏感,缺失突变体则不敏感.初步证明G蛋白不参与主根生长发育的调节,而在侧根生长发育中可能起正调节作用.