植物光敏素的反馈作用

植物正常的发育过程是一个光形态建成过程、一个需光调控的过程。从种子萌发、幼苗生长、叶片展开和叶绿体发育一直到开花、衰老和对光环境的各种适应都离不开光参与调节。在大多数情况下,光敏素就是这种调控发育的光的受体。它的作用的分子基础迄今还未研究清楚,但是人们已经开始了解光敏素可以调节高等植物的基因表达。最     

植物COP1蛋白的结构与功能

组成型光形态建成1(constitutively photomorphogenic 1,COP1)蛋白是一个分子量为76 kD的核蛋白,它由3个特殊的结构域组成即环形锌指结合域、卷曲螺旋形结构域和WD_40 重复序列,并含有一个核定位信号和一个新型细胞质定位信号,它是一个光形态建成的抑制子,是一个光调控植物发育的分子开关。当植物在暗环境下生长时,COP1蛋白聚集在细胞核内,抑制光形态的建成,而在光环境下,COP1蛋白则分散到细胞质中,解除其抑制作用,恢复光形态建成。COP1蛋白在细胞内的核质分布受多个因素的影响,核内COP1通过与特异转录因子相互作用来调节光形态建成。继从植物中分离鉴定出COP1蛋白之后,动物体内也发现有COP1蛋白的存在,提示COP1蛋白可能在调节动物和植物的发育及信号转导等方面具有共同作用模式。     

植物COP1蛋白的结构与功能

组成型光形态建成 1 (constitutivelyphotomorphogenic 1 ,COP1 )蛋白是一个分子量为 76kD的核蛋白 ,它由 3个特殊的结构域组成即环形锌指结合域、卷曲螺旋形结构域和WD_40重复序列 ,并含有一个核定位信号和一个新型细胞质定位信号 ,它是一个光形态建成的抑制子 ,是一个光调控植物发育的分子开关。当植物在暗环境下生长时 ,COP1蛋白聚集在细胞核内 ,抑制光形态的建成 ,而在光环境下 ,COP1蛋白则分散到细胞质中 ,解除其抑制作用 ,恢复光形态建成。COP1蛋白在细胞内的核质分布受多个因素的影响 ,核内COP1通过与特异转录因子相互作用来调节光形态建成。继从植物中分离鉴定出COP1蛋白之后 ,动物体内也发现有COP1蛋白的存在 ,提示COP1蛋白可能在调节动物和植物的发育及信号转导等方面具有共同作用模式。     

我国植物光信号转导研究进展概述

光是影响植物的重要环境因子,可调节植物生长和发育的各个过程,如种子萌发、形态建成、庇荫反应、开花和衰老等。自20世纪80年代以来,借助模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana),科学家在光调控植物生长与发育研究领域取得了重要进展,不仅鉴定了一系列光受体和重要蛋白因子,而且初步建立了光信号转导的调控网络,这其中包含中国科学家的杰出贡献。该文对近10多年来我国学者在光信号转导领域的主要研究进展进行了概述,并对该领域发展提出展望。     

光敏色素与光调控

生物体的新陈代谢和生长发育主要受遗传信息及环境信息的调控,遗传信息规定了个体发育的潜在模式,但它的实现在很大程度上受控于环境信息。光作为主要的环境因子,不仅提供光合作用所需的能量,而且触发植物形态变化、质体分化、新陈代谢等重要反应(统称为光形态建成)。光形态建成至少与四个不同类型光受体相关:光敏色素、蓝光受体、UV-A受体、UV-B受体,其中研究最深入的当属光敏色素。自1983年Vierstra和Quail分离到完整的光敏色素蛋白质以来,科学家相继对光敏色素的分子种类、生物合成与调控及生理机制展开了广泛深入的研究,并且取得了令人瞩目的进展。时至今日,随着新方法、新技术的应用,从光敏色素感受光刺激到基因在细胞核中表达,再到光形态建成的整个信号传递途径已逐步为人们所认识,许多与光敏色素调节有关的顺式因子及相应的DNA结合蛋白也已被确定。功能研究发现,没有哪一个反式作用因子在光调节的表达中单独起作用,可见光敏色素调控的基因表达是相当复杂的。本文拟就光敏色素分子、光敏色素基因家族、光敏色素所激活的信号传递途径及光敏色素与基因表达的关系等方面做一综述。     

拟南芥蓝光受体CRY2的功能及其介导的光形态建成

植物具备一套复杂的由两种蓝光受体和多种信号转导下游组分组成的蓝光感应系统,通过感受光照强度、光的方向和光周期,调节自身对蓝光的应答.蓝光反应的有效波长是蓝光和近紫外光(320～400nm),故蓝光受体也叫蓝光/近紫外光受体.CRY2(Cryptochromes,CRY)是一个核蛋白,在转录水平受蓝光的调节,它的作用是增加拟南芥对蓝光的敏感性.植物蓝光调节的反应主要有向光性、抑制幼茎伸长、叶绿体迁移、刺激气孔张开和调节基因表达等.对植物蓝光反应突变体分子生物学研究进展进行了综述,对蓝光受体及信号转导下游组分在植物发育中的作用及蓝光诱发植物作出反应的分子机制进行了探讨.     

隐花色素与COP1在拟南芥光控发育中相互作用的直接证据

光敏色素和隐花色素控制着拟南芥在黑暗条件下的暗形态建成和光环境下的光形态建成。ＣＯＰ1是光控发育的抑制因子。它在黑暗中与ＨＹ5结合 ,通过 2 6Ｓ蛋白体使ＨＹ5降解。但目前对于光受体如何调节ＣＯＰ1还知之甚少。将含有隐花色素 1 (ＣＲＹ1 )Ｃ端 4 90＿681的片段 (ＣＣＴ1 )和隐花色素 2 (ＣＲＹ2 )Ｃ端 4 86＿61 2的片段 (ＣＣＴ2 ) ,以及ＧＵＳ＿ＣＣＴ1和ＧＵＳ＿ＣＣＴ2亚克隆到酵母双杂交载体上 ,载体具有ＬｅｘＡＤＮＡ结合区域和ＧＡＬ4活化区域 (ＡＤ)。实验表明 ,ＬｅｘＡ＿ＣＣＴ2和ＬｅｘＡ＿ＧＵＳ＿ＣＣＴ2与ＡＤ＿Ｃ…     

植物的光受体及其调控机制的研究

近年来,通过对植物的分子遗传学研究,在植物光受体及其在光形态建成中对植物生长发育的调控机制方面取得了显著进展。从光受体及基因家族的概况,包括光敏色素、隐花色素、向光素的基本结构、分子特征、基因和信号转导等,介绍了光受体在光控发育调节机制方面的研究进展情况。     

光敏素的作用机理

植物的发育和生理过程不仅为遗传信息所控制。而且也为环境的物理和化学因子所控制。在这些环境因子中,光照是最明显的和决定性的因子。在植物体中能接受光信号刺激从而调节植物生长发育的是一种被称为光敏素的蛋白质色素。它广泛存在于植物体中,参与很多形态建成及其它受光控制的生理反应,例如需光种子的萌发、下胚轴钩的形成、节间伸长、叶的发端和生长、开花、小叶运动和花青素合成等。光敏素有生色团和脱辅基蛋白质两部分组成,生色团具有独特的吸光特性,但这与蛋白质的结合是分不开的。光敏素有两种形式,一种是吸收红光(bbonm)的形式:P_(660)或P_1。另一种吸收远红光(730nm)的形式:P_(730)     

拟南芥野生型与隐花素突变体光调节的蛋白质鉴定与聚类分析

光是控制植物生长发育十分重要的环境因子之一.隐花素是植物的蓝光受体,在植 物中调节多种光形态建成,包括抑制下胚轴的伸长、子叶的伸展和调节植物的开花时间 等,但隐花素依赖蓝光调节光形态建成的分子机制尚不清楚.本文采用比较蛋白质组学 方法研究了在持续蓝光和红光下生长的拟南芥隐花素双突变体cry1cry2和野生型幼苗的全蛋白图谱.采用基质辅助激光解吸飞行时间串联质谱(MALDI-TOF-TOF)进行肽质谱指纹图谱分析.在cry1cry2和野生型中鉴定了71个差异蛋白点.这些差异蛋白质反应光的变化可以形成6类,结果表明,光调节隐花素是通过控制许多相关基因的表达而实现的,为进一步研究拟南芥隐花素的光反应机制提供一些有用的信息.研究表明,蛋白质表达图谱可用于研究各种突变体在不同光照条件下光应答之间的关系.     

光敏色素作用因子PIFs在植物生长发育中的研究进展

植物光敏色素作用因子(phytochrome interacting factors, PIFs)属于碱性–螺旋–环–螺旋(basic helix-loop-helix, bHLH)转录因子家族,在植物生长发育中起到"枢纽"作用,参与调控光形态建成、暗形态建成、非生物胁迫、生物钟、开花、种子萌发、避荫反应等过程。该文主要介绍PIFs转录因子参与调控植物生长发育最新研究进展,并对PIFs转录因子的研究现状进行总结与展望,为进一步探讨PIFs转录因子的功能及机制提供参考。     

植物HY5蛋白结构与功能的研究进展

HY5（LONG HYPOCOTYL 5）为光形态建成的正调控因子,是光调控植物发育的分子开关。在光诱导的基因表达中,HY5调控着植物基因组中上千基因的表达,它既可以单独调控相关基因的表达,也可以与其他调控因子一起共同调控相关基因的表达。HY5蛋白除了在光形态建成中起作用外,还在植物激素的信号传递过程中起着极其重要的作用,它整合了光信号传递和植物激素的信号传递。本综述简要介绍HY5蛋白的结构、生理功能及其分子机制等方面有关的进展。     

植物响应UV-B辐射的研究进展

地表UV-B辐射的增强对植物的生长生理产生了多方面影响。随着研究的不断深入, 人们认识到UV-B辐射不仅是一种胁迫因子, 而且是一个重要的信号调节分子。该文论述了近年来植物响应UV-B辐射研究的一系列成果, 包括UV-B辐射对植物形态建成、生理代谢、UV-B光受体UVR8蛋白、细胞程序性死亡、细胞骨架和细胞周期的影响, 及其它因素与UV-B复合处理对植物的作用; 并对植物响应UV-B辐射研究进行了望。     

植物蓝光受体研究进展

植物蓝光调节的反应主要有向光性、抑制幼茎伸长、叶绿体迁移、刺激气孔张开和调节基因表达等。蓝光反应的有效波长是蓝光和近紫外光(320—400am),故蓝光受体也叫蓝光／近紫外光受体。植物蓝光受体研究近年来取得较大进展。以拟南芥为例,已得到确认的受体至少有隐花色素(CRY1、2)和向光蛋白(phototropin)两大类。转基因拟南芥对蓝光、紫外光和绿光敏感,并发现CRY1是一个可溶性蛋白。CRY2编码一个核蛋白,蓝光在转录水平对该蛋白进行调节,它的作用是增加拟南芥对蓝光的敏感性。CRY1和CRY2共同介导了拟南芥植物的向光性。隐花色素的蛋白与辅基之间以非共价键连接,可以吸收蓝光和近紫外光。CRY1和CRY2蛋白之间,尤其是N端相似性很高。向光蛋白目前只发现PHOT1和PHO12两种,向光蛋白作为丝／苏氨酸激酶蓝光受体含有两个光氧化结构域(LOV)并参与了植物向光性叶绿体运动、气孔开放等。     

植物BBX转录因子基因家族的研究进展

转录因子在调控植物生长、发育及环境适应性等方面发挥重要作用。具有B-box结构域的一类锌指结构转录因子称为BBX,它们通过调控基因转录,与同类或其他转录因子的互作参与植物光形态建成、花发育、避荫效应、植物信号转导以及非生物和生物逆境响应等。文中从BBX蛋白结构、分类以及其功能方面对该类转录因子在植物中的作用进行了综述。     

低等植物蓝光受体信号传导研究

拟南芥含有5个已分离的蓝光受体和至少1个未鉴定的蓝光/紫外光-A受体.隐花色素(CRY1、CRY2和CRY3) 调节植物的形态建成、开花和生物节律性,而向光素 (PHOT1和PHOT2) 调节植物的向光性、叶绿体运动和气孔开放.黄素可以吸收蓝光和紫外光-A,是CRY和PHOT蓝光受体的生色团.对这些光受体的结构和作用模式已了解很多.苔藓植物小立碗藓中含有2个已分离的隐花色素(CRY1a和CRY1b),负责调节侧枝形成和调控生长素反应;有4个向光素(PHOTA1,PHOTA2,PHOTB1,PHOTB2) 调节叶绿体的运动.苔藓细胞内蓝光/紫外光-A引发的信号转导有Ca2+参与.     

拟南芥ZTL/FKF1/LKP2蛋白家族功能研究进展

植物通过各类受体来感知外界环境的改变从而调节自身的生长和发育情况。在拟南芥中,植物主要通过隐花色素(Cryptochromes)和向光素(Phototropins)感知蓝光。同时ZEITLUPE (ZTL),FLAVIN-BINDING KELCH REPEAT F-box1 (FKF1)和LOV KELCH PROTEIN2 (LKP2)蛋白家族也作为蓝光受体参与调控植物生长发育过程。因其特殊的蛋白结构组成,在植物的光周期开花、节律性和光形态建成等方面发挥了重要的调控作用。近来,ZTL/FKF1/LKP2蛋白家族被发现参与植物逆境胁迫响应。本文归纳了ZTL/FKF1/LKP2的生物学功能研究进展,并对其作用机制进行了总结与讨论。     

光受体及光信号转导

植物在进化过程中形成了对环境信号反应的能力,光是植物生长发育中的一个重要的环境信号。植物为了更好地生长和发育形成了精密的光信号接收和转导系统。本文介绍近年来光信号接收即光受体和光信号的转导研究进展。     

光受体及光信号转导

植物在进化过程中形成了对环境信号反应的能力,光是植物生长发育中的一个重要的环境信号.植物为了更好地生长和发育形成了精密的光信号接收和转导系统.本文介绍近年来光信号接收即光受体和光信号的转导研究进展.     

光敏色素分子及其信号转导途径

作为植物体内的一种光受体,光敏色素在植物的光形态建成过程中意义重大。植物光敏色素及由它介导的信号传导途径是目前细胞生物学、发育生物学和分子生物学研究的热点之一。本文介绍了光敏色素的分子特性、生理功能和信号转导途径等方面的研究进展。