脱水素在植物低温胁迫响应中的作用

脱水素(dehydrin)是一类胚胎发育后期丰富蛋白(LEA.late embryogenesis abundant proteins),含有富含赖氨酸的K片段,属于具有高度热稳定性的亲水性蛋白,在植物脱水条件下能保护细胞内蛋白质和膜结构免受破坏.低温胁迫下,耐低温植物细胞内部会发生一系列的生理生化反应来抵御低温所造成的伤害.很多研究表明植物脱水素的表达和积累与多种双子叶植物(包括草本和木本植物)以及冬季栽培的禾本科植物品种(特别是小麦和大麦)的耐低温能力密切相关.本文对近年来国内外关于脱水素的结构、功能以及内源ABA(abscisie acid)含量、拟南芥CBF(C-repeat binding factor)同源转录激活因子、春化基因、光周期信号等对脱水素基因的表达调控机制进行综述.     

异三聚体G蛋白在植物非生物胁迫应答中的作用

异三聚体G蛋白(Heterotrimeric GTP-binding proteins)是真核生物中一类重要的信号传导分子,由Gα、Gβ和Gγ3个亚基组成。异三聚体G蛋白不仅参与了植物的生长发育调控,而且还在多种非生物胁迫应答中起着重要的调控作用。本文着重介绍异三聚体G蛋白在植物非生物胁迫应答中的作用及可能的调控机制,并结合当前研究现状对未来研究方向提出展望,以期为今后深入研究异三聚体G蛋白在植物非生物胁迫应答中的调控机制提供参考。     

BRs在植物响应非生物胁迫中的作用

油菜素甾体(brassinosteroids,BRs)是植物界普遍存在的一类多羟基化的植物甾体激素,不仅调节植物的生长发育过程,还参与植物对生物和非生物胁迫的响应.概述了BRs的生物合成途径以及信号转导途径,重点阐述了BRs参与非生物胁迫应答的分子机制,展望了BRs未来的研究方向,为深入理解BRs介导的非生物胁迫调控网...     

植物水通道蛋白的干旱应答机制研究进展

干旱胁迫是严重影响全球作物生产的非生物胁迫之一,研究植物耐旱机制已成为一个重要领域。水通道蛋白是一类特异、高效转运水及其它小分子底物的膜通道蛋白,在植物中具有丰富的亚型,参与调节植物的水分吸收和运输。近10年来,水通道蛋白在植物不同生理过程中的作用,一直受到研究人员的关注,特别是在非生物胁迫方面,而研究表明水通道蛋白在干旱胁迫下对植物的耐旱性起着至关重要的作用,能维持细胞水分稳态和调控环境胁迫快速响应。水通道蛋白在植物耐旱过程中的调控机制及功能较复杂,而关于其应答机制和不同亚型功能性研究的报道甚少。该文综述了植物水通道蛋白的分类、结构、表达调控和活性调节,分别从植物水通道蛋白响应干旱表达调控机制、水通道蛋白基因表达的时空特异性、水通道蛋白基因的表达与蛋白丰度,水通道蛋白基因的耐旱转化四个方面阐明干旱胁迫下植物水通道蛋白的表达,重点阐述其参与植物干旱胁迫应答的作用机制,并提出水通道蛋白研究的主要方向。     

植物蛋白磷酸酶2C在非生物胁迫信号通路中的调控作用

植物在非生物胁迫下会产生一系列的形态、生理生化和分子水平上的适应性变化,尤其是非生物胁迫会引起植物体内的蛋白磷酸酶2C(PP2C)基因表达的改变,从而诱导植物合成相关的蛋白以适应胁迫。植物中有不同类型的PP2C亚群,各种PP2C亚群能够通过不同的信号途径参与胁迫应答,因此在植物响应非生物胁迫的过程中发挥重要作用。综述了植物PP2C在非生物胁迫信号通路中的作用机制。     

植物抗非生物胁迫microRNA研究进展

非生物胁迫是导致全球作物减产的重要因素,在植物应对非生物胁迫的生命反应中,编码蛋白的基因起到了非常重要的作用。随着研究的不断深入,发现microRNA(miRNA)在植物抗非生物胁迫中发挥着非常重要的作用。microRNA是一类非编码的RNA,长度约22~24 nt,通过作用于靶基因的mRNA进行调控。miRNA可以在植物应对多种非生物胁迫中发挥作用,如过氧化、营养缺乏、盐碱、干旱及其他机械胁迫等。我们基于目前的研究进展,着重介绍了miRNA的生物合成、作用机制,及其在多种非生物胁迫中的作用。     

BURP蛋白家族与植物对非生物胁迫的响应

BURP蛋白家族是由一组在C-端含保守的BURP结构域的蛋白质组成,为植物界所特有。这类蛋白质在植物中普遍存在,参与植物的多种生物学过程,并在植物对胁迫的响应过程中起重要作用。该文在简要介绍了BURP蛋白结构特点及分类的基础上,对非生物胁迫下BURP蛋白基因的表达模式、BURP蛋白的细胞定位、功能及与植物耐受非生物胁迫的关系进行了综述。     

植物抗脱水胁迫的分子机制

主要介绍植物在脱水胁迫下,逆激基因产物的功能和胁迫信号的转导过程.逆激基因产物的功能可分为两类：一类起“保护”作用,另一类起“调节”作用.在脱水胁迫起始信号和基因表达之间至少存在四条信号转导通路,两条依赖脱落酸(ABA),两条不依赖ABA,依赖ABA的途径中有1条必须有蛋白质合成.不依赖ABA的途径中有1条与低温胁迫应答有共同的信号转导通路.     

异源表达大豆转录因子GmNF-YA19提高转基因烟草抗旱性

核因子（NF-Y）广泛存在于真核生物中,是一类能够在植物非生物胁迫反应中发挥重要调控作用的转录因子。探究大豆GmNF-YA19的抗旱性及作用机制,为GmNF-YA19在抗旱植物育种中的应用奠定基础。运用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)对GmNF-YA19在非生物胁迫下的表达量进行检测,克隆GmNF-YA19,构建GmNF-YA19植物表达载体并转化烟草,对转基因烟草的抗旱性进行鉴定。RT-q PCR结果显示GmNF-YA19在大豆中能够响应干旱、高盐、低温及外源ABA,且干旱胁迫下GmNF-YA19的表达量升高最显著。以大豆叶片cDNA为模板,通过PCR克隆GmNF-YA19。序列分析结果显示,GmNF-YA19编码一个含有213个氨基酸的蛋白质,预测分子量22.99 kD,预测等电点9.40。Gm NF-YA19蛋白序列包含一个保守的CBF结构域。蛋白系统进化分析表明,GmNF-YA19蛋白与OsNF-YA7蛋白、AtNF-YA4蛋白和AtNF-YA7蛋白亲缘关系较近。共获得4棵转基因烟草植株。在干旱胁迫下,GmNF-YA19的异源表达增强了转基因烟草的抗旱性。与野生型烟草相比,...     

非生物胁迫相关NAC转录因子的结构及功能

NAC是植物特有的一类转录因子,参与植物多个生长发育过程,还参与植物对逆境胁迫的响应。本文对非生物胁迫相关NAC转录因子的结构特征、功能预测、表达特性、在转基因植物中的作用及调控路径进行综述。非生物胁迫相关NAC转录因子具有典型的NAc胁迫亚家族结构特征,根据这些结构特征可以预测其功能;非生物胁迫相关NAc转录因子能响应多种非生物胁迫,其转基因过表达大多能使转基因植物提高一种或几种胁迫耐受性;非生物胁迫相关NAc转录因子有着复杂的调控路径。这些NAc转录因子可用于提高转基因植物的逆境耐受性。     

Role of plant dehydrins in antioxidation mechanisms

Plant antioxidation system is composed of a series of complex mechanisms, in which many antioxidants including some special proteins are involved. Dehydrins are a family of late embryogenesis abundant (LEA) proteins which usually accumulate in plants during late embryogenesis or in response to environmental stresses. They were suggested to be associated with specific protective functions in plant cells, such as preventing coagulation of macromolecules and maintaining integrity of crucial cell structures. In recent years, many studies implied that dehydrins also play an antioxidative role to alleviate oxidative damage in stressed plants. They were proposed to scavenge radicals directly and sequester metals which are sources for radical generation to avoid the production of reactive oxygen species (ROS). In this paper, we will discuss the novel putative role of dehydrins in plant antioxidation mechanisms and how dehydrins perform their antioxidative activity.     

脱水素研究进展

脱水素(dehydrin)是植物体内的一种LEA蛋白,能够在植物胚胎发育后期以及逆境下大量表达,广泛存在于植物界。它是具有高度热稳定性的亲水性蛋白,有三类非常保守的区域,即K,Y和S片段。依据这三类片段的组成情况,可将脱水素分为5个基本类别。脱水素可通过多种转运方式定位于植物细胞的不同部位,以行使其功能。其基因的表达存在依赖ABA和不依赖ABA两种途径,并且受到多种环境因素的影响,能稳定细胞膜和许多大分子的结构以避免脱水对细胞造成的伤害。近年来,脱水素的结构和组成、在细胞中的定位及转运、基因的表达与调控、功能与作用机理等方面的研究已取得了很大的进展。     

LEA蛋白与植物抗逆性

植物受到逆境胁迫后,LEA蛋白大量表达,可以减轻逆境引起的伤害。本文对LEA蛋白的种类、特性和功能,LEA蛋白基因结构及其表达调控,以及LEA基因表达和LEA蛋白积累与植物抗逆性的关系等方面的研究进展作了简要综述。     

Plant dehydrins and stress tolerance: Versatile proteins for complex mechanisms

Dehydrins (DHNs), or group 2 LEA (Late Embryogenesis Abundant) proteins, play a fundamental role in plant response and adaptation to abiotic stresses. They accumulate typically in maturing seeds or are induced in vegetative tissues following salinity, dehydration, cold and freezing stress. The generally accepted classification of dehydrins is based on their structural features, such as the presence of conserved sequences, designated as Y, S and K segments. The K segment representing a highly conserved 15 amino acid motif forming amphiphilic a-helix is especially important since it has been found in all dehydrins. Since more than 20 y, they are thought to play an important protective role during cellular dehydration but their precise function remains unclear. This review outlines the current status of the progress made toward the structural, physico-chemical and functional characterization of plant dehydrins and how these features could be exploited in improving stress tolerance in plants.Key words: abiotic stress, dehydration stress, drought, cold acclimation, freezing tolerance, LEA proteins, dehydrins     

The binding of maize DHN1 to lipid vesicles. Gain of structure and lipid specificity

Dehydrins (DHNs; late embryogenesis abundant D-11) are a family of plant proteins induced in response to abiotic stresses such as drought, low temperature, and salinity or during the late stages of embryogenesis. Spectral and thermal properties of these proteins in purified form suggest that they are "intrinsically unstructured." However, DHNs contain at least one copy of a consensus 15-amino acid sequence, the "K segment," which resembles a class A2 amphipathic alpha-helical, lipid-binding domain found in other proteins such as apolipoproteins and alpha-synuclein. The presence of the K segment raises the question of whether DHNs bind lipids, bilayers, or phospholipid vesicles. Here, we show that maize (Zea mays) DHN DHN1 can bind to lipid vesicles that contain acidic phospholipids. We also observe that DHN1 binds more favorably to vesicles of smaller diameter than to larger vesicles, and that the association of DHN1 with vesicles results in an apparent increase of alpha-helicity of the protein. Therefore, DHNs, and presumably somewhat similar plant stress proteins in the late embryogenesis abundant and cold-regulated classes may undergo function-related conformational changes at the water/membrane interface, perhaps related to the stabilization of vesicles or other endomembrane structures under stress conditions.     

Bayesian reconstruction of ancestral expression of the LEA gene families reveals propagule-derived desiccation tolerance in resurrection plants

Desiccation tolerance is a complex trait that is broadly but infrequently present throughout the evolutionary tree of life. Desiccation tolerance has played a significant role in land plant evolution, in both the vegetative and reproductive life history stages. In the land plants, the late embryogenesis abundant (LEA) gene families are involved in both abiotic stress tolerance and the development of reproductive propagules. They are also a major component of vegetative desiccation tolerance. Phylogenies were estimated for four families of LEA genes from Arabidopsis, Physcomitrella, and the desiccation tolerant plants Tortula ruralis, Craterostigma plantagineum, and Xerophyta humilis. Microarray expression data from Arabidopsis and a subset of the Physcomitrella LEAs were used to estimate ancestral expression patterns in the LEA families and to evaluate alternative hypotheses for the origins of vegetative desiccation tolerance in the flowering plants. The results contradict the idea that vegetative desiccation tolerance in the resurrection angiosperms Craterostigma and Xerophyta arose through the co-option of genes exclusively related to stress tolerance, and support the propagule-derived origin of vegetative desiccation tolerance in the resurrection plants.     

植物对干旱胁迫的分子反应

干旱胁迫是影响植物生长发育的主要因子,渗透保护剂的合成和积累,脱水伤害的修复,自由基清除酶和LEA蛋白基因表达的增量调节能增加植物的耐干旱性。植物在干旱条件下至少有4条信号转导途径,其中2条信号途径是依赖ABA的,另外2条途径是不依赖ABA的,在植物干旱胁迫的信号转导中,双组分的组氨酸激酶可能起渗透感受器的作用,Ca^2 和IP3可能是脱水信号的第2信使,转基因植物是一种评价编码蛋白功能的良好系统。     

植物抗旱和耐重金属基因工程研究进展

干旱和重金属污染严重影响植物的生长发育.植物耐逆相关基因的克隆和功能鉴定研究,为通过基因工程途径提高植物的抗逆性奠定了理论基础.水分亏缺、高盐、低温和重金属胁迫都能诱导LEA(late embryogenesis abundant protein)基因的表达.转基因研究表明,LEA蛋白具有抗旱保护作用、离子结合特性以及抗氧化活性;水孔蛋白存在于细胞膜和液泡膜上,在细胞乃至整个植物体水分吸收和运输过程中发挥重要作用.干旱和盐胁迫促进水孔蛋白基因转录物的积累.过量表达水孔蛋白可增强水分吸收和运输,提高植物的抗旱能力.金属转运蛋白参与重金属离子的吸收、运输和累积等过程.这些蛋白基因在改良草坪草植物的抗旱节水和耐重金属能力等方面具有潜在的应用价值.     

大麦Dhn6基因的克隆、蛋白质结构预测与干旱胁迫表达模式

脱水素(Dehydrins,DHNs)是高等植物胚胎发育晚期产生的一类特异多肽,其表达累积程度与植物的发育阶段、低温、ABA和脱水信号调节等因素密切相关。为了解脱水素的结构与干旱胁迫表达累积反应,文章从六棱大麦分离到序列全长为1 767 bp的Dhn6基因,序列分析结果表明,该基因含一个92 bp内含子,90~1 759 bp为一个开放阅读框,与裸大麦Dhn6基因(GenBank登录号:AF043091)的同源性最高,达93.18%,编码523个氨基酸残基的多肽,预测蛋白质的分子量为49.68 kDa,理论等电点为8.04。结构分析发现,蛋白质具有3个螺旋区,无规则卷曲构成二级结构的主要组分,亲水氨基酸比例超过83%;三维结构预测发现,多肽链自身反向平行排列成松散的亲水索链,K-片段参与兼性?-螺旋结构域的形成,意味着该脱水素具有束缚自由水、稳定细胞膜相结构的功能。实时定量RT-PCR检测结果表明,Dhn6基因的相对表达水平在干旱处理8 h快速累积,推测DHN6在大麦对干旱胁迫的早期响应中发挥重要功能。