SAUR72在拟南芥叶片衰老调控中的作用机制

植物激素在叶片衰老过程中起着重要的调控作用。本课题组在前期利用拟南芥cDNA文库筛选叶片衰老负调节因子SSPP互作组分的过程中,发现一个生长素响应基因家族成员SAUR72可能与SSPP发生互作。本文首先利用酵母双杂交技术对SAUR72和SSPP之间的蛋白互作进行了验证,并进一步发现SAUR72基因的表达受到衰老诱导和SSPP过表达抑制;过表达SAUR72基因不但造成拟南芥成苗叶片早衰,还能促进幼苗下胚轴和主根伸长、根系等部位pH值下降,暗示着这一生长素响应基因是拟南芥叶片衰老的正调节因子,并可能通过抑制特殊磷酸酶活性、间接促进H~+-ATPase的活性上升而发挥作用。上述研究结果的取得,为明确生长素在叶片衰老调控中的功能奠定了基础。     

菜用大豆CIPK基因对逆境胁迫及激素的响应特征

CIPK(calcineurin B-like-interacting protein kinase)是一类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,在植物响应逆境胁迫和激素信号转导中发挥重要作用。本研究利用大豆基因组数据库,在全基因组水平鉴定获得52个CIPK蛋白激酶。蛋白比对分析发现所有Gm CIPK含有高度保守特征性的N端激酶区、连接区和C端调控区。系统进化树分析发现大豆Gm CIPK与拟南芥、水稻CIPK分类一致,分为4个亚家族,且每个亚家族含有3个不同物种的成员,表明Gm CIPK基因的分化早于物种的分化。启动子分析表明,多数Gm CIPK基因的启动子区含有逆境和激素应答元件。组织表达分析发现,Gm CIPK基因呈现多样化的组织表达特性。进一步选取组织表达量相对较高的14个Gm CIPK进行荧光定量PCR分析,结果表明这些菜用大豆CIPK基因在不同程度上均受高温、干旱、高盐胁迫以及ABA、ACC、SA、Me JA激素的诱导表达。采用蛋白同源比对和蛋白互作在线数据库对拟南芥及大豆同源CIPK蛋白激酶与其他蛋白的互作关系进行了预测分析,发现17对同源CIPK与其他蛋白(激酶、磷酸酶、转录因子等)存在互作。本研究为菜用大豆CIPK基因的功能研究与利用奠定了基础。     

大豆诱导型启动子驱动类受体蛋白激酶GmSARK转基因植物分析

植物LRR型类受体蛋白激酶在植物生命活动中发挥着重要作用。前期研究发现,大豆（Glycine max）LRR型类受体蛋白激酶基因GmSARK可能参与调控大豆叶片的衰老过程。利用CaMV35S启动子驱动组成型过表达GmSARK基因可导致转基因植株出现致死表型,据此构建了可诱导型启动子GVG驱动GmSARK基因过表达的双元表达载体,转化野生型拟南芥（Arabidopsis thaliana）并获得了多株转基因植株。研究结果表明,外源施加诱导物地塞米松可引起GmSARK基因在转基因植株中过表达,并导致转基因植株出现叶片变黄下卷和生长受抑制等表型;外源细胞分裂素处理可以抑制GmSARK的表达,但是不能逆转GmSARK过表达所引起的上述变化。     

参与植物天然免疫的LRR型蛋白

植物含有多种富含亮氨酸重复序列(LRRs)结构的蛋白质,它们在植物天然免疫中发挥着重要作用。参与植物防御反应的LRR型蛋白家族包括:类受体蛋白激酶、抗病基因编码蛋白质、多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白和伸展蛋白家族。最近,人们发现植物免疫系统包含:病原相关分子模式(PAMP)激发的免疫性(PTI),即类受体蛋白激酶识别病原菌PAMPs,启动植物防卫反应;病原菌效应子激发的免疫性(ETI),即抗病基因编码蛋白质识别效应子,启动植物防卫反应。除此之外,细胞壁是植物细胞的天然保护屏障。多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白和伸展蛋白通过维护细胞壁,抵御病原菌入侵。我们综述了植物中LRRs蛋白的结构特征与不同种类的LRR蛋白介导免疫反应的分子机制,讨论了LRR型蛋白在植物免疫过程中的意义及存在的问题,指出搜寻配体和下游信号分子将是LRR型蛋白研究热点。     

小立碗藓LysM型类受体激酶基因家族生物信息学分析

植物LysM型类受体激酶(lysin motif receptor-like kinase,LYKs)是植物中发现的一类重要的RLK,在植物生长发育、抵御逆境胁迫等方面具有不可忽视的作用,是植物中基因功能的研究热点。为更好地了解小立碗藓中的LYK基因,该文利用生物信息学的方法对小立碗藓(Physcomitrella patens) LysM型类受体激酶基因家族成员进行鉴定及分析。通过分析小立碗藓LYK家族成员的基本物理信息、基因结构、染色体定位及系统发生关系,初步探讨了其LYK基因结构、进化与功能间的联系。结果表明:(1)小立碗藓中共有21个LYK基因,其氨基酸序列大小在625～755 aa之间,分子量为69.54～82.02 kDa,等电点在5.98～7.78之间。(2)将小立碗藓所有LYK蛋白与3种典型模式植物(水稻、拟南芥和蒺藜苜蓿)的LYK蛋白共同构建系统进化树,所有LYK蛋白被分为4个亚组(LYK-I、LYK-Ⅱ、LYR-I和LYR-Ⅱ)。小立碗藓各亚组内成员的基因结构、保守域特征显示出较为相似的特征,由此推测其可能具有相同或相似的功能。(3)染色体定位发现21个LYK基因集中分布于4条染色体上并出现小型基因簇,这可能与基因功能相联系。该文分析了小立碗藓LysM型类受体蛋白激酶基因家族的基本信息,可为后续深入研究其LYK基因家族成员的生理生化功能奠定基础。     

植物富含亮氨酸重复序列型类受体蛋白激酶的生物学功能

介绍了植物富含亮氨酸重复序列(leucine-rich repeat,LRR)型类受体蛋白激酶概念、最近发现的这类蛋白激酶的亚结构域特征;总结了目前已确定其功能的LRR型类受体蛋白激酶,并分别阐述了它们在参与植物抗逆性反应、发育调控及激素的信号转导等过程中的生物学功能;着重介绍和讨论了LRR型类受体蛋白激酶复合物之间及其与下游成分KAPP之间互作而产生信号传递的分子机理.最后展望了LRR型类受体蛋白激酶生物学功能、信号转导机制、以及应用于生产实践的研究前景.     

4种模式植物LRR Ⅷ-2亚家族基因的鉴定和进化历史分析

全基因组重复与串联重复是发生基因重复的重要机制,也是基因组和遗传系统多样化的重要动力。LRR-RLK编码富含亮氨酸重复的类受体蛋白激酶,是被子植物进化史上发生大规模扩张而形成的多基因家族。拟南芥(Arabidopsis thaliana)AtLRR-RLK包含15个亚家族,AtLRRⅧ-2是其中发生串联重复比例最高的亚家族。通过分析拟南芥、杨树(Populustrichocarpa)、葡萄(Vitis vinifera)和番木瓜(Carica papaya) 4种模式植物中LRR Ⅷ-2亚家族基因的扩张及差异保留情况,结果显示, LRR Ⅷ-2在杨树中的扩张程度最高,在拟南芥和葡萄中的扩张程度居中,但在番木瓜中发生丢失。拟南芥、杨树和葡萄LRR Ⅷ-2亚家族具有旁系同源基因对,但在番木瓜中未发现旁系同源基因。除杨树中的1对旁系同源基因外, 4种模式植物中LRR Ⅷ-2亚家族的旁系和直系同源基因都受到较强的纯化选择作用。对LRR Ⅷ-2亚家族进化历史的深入分析有助于理解基因重复在植物进化中的作用和意义,可为预测同源基因功能及解析其它基因家族进化历史提供参考。     

大豆诱导型启动子驱动类受体蛋白激酶GmSARK转基因植物分析

植物LRR型类受体蛋白激酶在植物生命活动中发挥着重要作用。前期研究发现, 大豆(Glycine max)LRR型类受体蛋白激酶基因GmSARK可能参与调控大豆叶片的衰老过程。利用CaMV 35S启动子驱动组成型过表达GmSARK基因可导致转基因植株出现致死表型, 据此构建了可诱导型启动子GVG驱动GmSARK基因过表达的双元表达载体, 转化野生型拟南芥(Arabidopsis thaliana)并获得了多株转基因植株。研究结果表明, 外源施加诱导物地塞米松可引起GmSARK基因在转基因植株中过表达, 并导致转基因植株出现叶片变黄下卷和生长受抑制等表型; 外源细胞分裂素处理可以抑制GmSARK的表达, 但是不能逆转GmSARK过表达所引起的上述变化。     

大豆VAS1基因家族的鉴定及参与侧根发育的研究

拟南芥VAS1基因编码一个磷酸吡哆醛依赖性氨基转移酶,可将吲哚丙酮酸转化为吲哚乙酸的生物合成前体色氨酸,是生长素代谢调控中的一个关键酶。对大豆VAS1基因家族进行全基因组鉴定与表达模式分析,并探究其在根系发育中的作用,为深入挖掘大豆VAS1基因的功能奠定基础。运用生物信息学方法对该基因家族成员进行鉴定和分析,采用实时荧光定量分析该家族在不同逆境处理下的表达模式,克隆GmVAS1-1,进一步研究其功能,并通过酵母双杂交试验筛选大豆GmVAS1-1蛋白的互作因子。结果表明,大豆VAS1基因家族共有2个成员,命名为GmVAS1-1和GmVAS1-2。系统进化树、基因结构和保守基序分析表明,大豆VAS1与豆科植物亲缘关系更近。启动子序列分析发现多个逆境和光响应元件。表达模式分析表明,大豆VAS1家族基因在不同种子发育时期的胚乳中表达量较高。荧光定量PCR分析表明,在干旱和盐胁迫下,大豆根系VAS1基因表达量显著上调。拟南芥过量表达GmVAS1-1植株侧根数较野生型显著减少。酵母互作试验及预测共筛选到17个与GmVAS1-1互作的蛋白。大豆VAS1基因家族成员在胚乳中表达量较高,且响应多种逆境及...     

MAPK信号通路在辐射应答中的作用

丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）超家族是介导细胞反应的重要信号系统,主要由MAPK、MAPK激酶（MAPKK）、MAPKK激酶（MAPKKK）等3类保守的蛋白激酶组成,通过级联反应不断磷酸化下游靶蛋白而参与细胞的增殖、分化、衰老、凋亡。辐射损伤使细胞膜受体和其他感应分子激活细胞内的MAPK信号通路,产生一系列应答反应。简要介绍MAPK家族中各条通路在辐射应答中的作用。     

Interactions between Arabidopsis acyl-CoA-binding proteins and their protein partners

Protein–protein interactions are at the core of cellular interactomics and are essential for various biological functions. Since proteins commonly function as macromolecular complexes, it is important to identify their interacting partners to better understand their function and the significance in these interactions. The acyl-CoA-binding proteins (ACBPs) of eukaryotes show conservation in the presence of a lipid-binding acyl-CoA-binding domain. In Arabidopsis thaliana, four of six members from the AtACBP family possess ankyrin repeats (AtACBP1 and AtACBP2) or kelch motifs (AtACBP4 and AtACBP5), which can potentially mediate protein–protein interactions. Through yeast two-hybrid screens, a dozen putative protein partners interacting with AtACBPs have been isolated from an Arabidopsis cDNA library. Investigations in the past decade on the interaction between AtACBPs and their protein partners have revealed novel roles for AtACBPs, including functions in mediating oxidative stress responses, heavy metal tolerance and oxygen sensing. Recent progress and current questions on AtACBPs and their interactors are discussed in this review.     

原癌基因LMO3相互作用蛋白的筛选及鉴定

目的 通过筛选LMO3的相互作用蛋白,进一步了解LMO3的作用及可能机制。方法酵母双杂交方法筛选LMO3相瓦作用蛋白,并通过酵母结合试验、免疫共沉淀及荧光共定位等进行验证。结果在初步获得相互作用蛋白：钙-整合素结合蛋白（Calcium—and integrin—binding protein,CIB）的基础上,在酵母中证实了LMO3与CIB的相互作用,并通过酵母结合试验确定了CIB与LMO3的相互作用位点,发现CIB可与LMO3的第一个LIM结构域（LIMI）及全长LMO3结合,免疫共沉淀试验确证了它们可以在真核细胞内结合,荧光共定位表明与CIB的相互作用可使LMO3在C8细胞中的定位由细胞核移到细胞质。结论LMO3可以与CIB在真核细胞中发生相互作用,提示LMO3可能通过与CIB的相互作用参与细胞相关功能的调节。     

Arabidopsis thaliana has a set of J proteins in the endoplasmic reticulum that are conserved from yeast to animals and plants

J domain-containing proteins (J proteins) are functional partners for heat shock protein 70 (Hsp70) molecular chaperones and mediate various cellular processes by regulating activities of Hsp70. Budding yeast has three J proteins in the endoplasmic reticulum (ER): Scj1p and Jem1p functioning in protein folding and quality control in the ER, and Sec63p functioning in protein translocation across the ER membrane as partners for BiP, an Hsp70 in the ER. Here we report that Arabidopsis thaliana has orthologs of these yeast ER J proteins, which we designated as AtERdj3A, AtERdj3B, AtP58(IPK), AtERdj2A and AtERdj2B. Tunicamycin treatment of Arabidopsis cells, which causes ER stress, led to up-regulation of AtERdj3A, AtERdj3B, AtP58(IPK) and AtERdj2B. Subcellular fractionation analyses showed their ER localization, indicating that the identified J proteins indeed function as partners for BiP in Arabidopsis cells. Since expression of AtERdj3A, AtERdj3B and AtP58(IPK) partially suppressed the growth defects of the yeast jem1Deltascj1Delta mutant, they have functions similar to those of Scj1p and Jem1p. T-DNA insertions of the AtERDJ2A gene resulted in pollen germination defects, probably reflecting its essential function in protein translocation. These results suggest that A. thaliana has a set of ER J proteins structurally and functionally conserved from yeast to plants.     

Study of early leaf senescence in Arabidopsis thaliana by quantitative proteomics using reciprocal 14N/15N labeling and difference gel electrophoresis

Leaf senescence represents the final stage of leaf development and is associated with fundamental changes on the level of the proteome. For the quantitative analysis of changes in protein abundance related to early leaf senescence, we designed an elaborate double and reverse labeling strategy simultaneously employing fluorescent two-dimensional DIGE as well as metabolic (15)N labeling followed by MS. Reciprocal (14)N/(15)N labeling of entire Arabidopsis thaliana plants showed that full incorporation of (15)N into the proteins of the plant did not cause any adverse effects on development and protein expression. A direct comparison of DIGE and (15)N labeling combined with MS showed that results obtained by both quantification methods correlated well for proteins showing low to moderate regulation factors. Nano HPLC/ESI-MS/MS analysis of 21 protein spots that consistently exhibited abundance differences in nine biological replicates based on both DIGE and MS resulted in the identification of 13 distinct proteins and protein subunits that showed significant regulation in Arabidopsis mutant plants displaying advanced leaf senescence. Ribulose 1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase large and three of its four small subunits were found to be down-regulated, which reflects the degradation of the photosynthetic machinery during leaf senescence. Among the proteins showing higher abundance in mutant plants were several members of the glutathione S-transferase family class phi and quinone reductase. Up-regulation of these proteins fits well into the context of leaf senescence since they are generally involved in the protection of plant cells against reactive oxygen species which are increasingly generated by lipid degradation during leaf senescence. With the exception of one glutathione S-transferase isoform, none of these proteins has been linked to leaf senescence before.