植物CBL-CIPK信号系统响应非生物胁迫的调控机制

钙调磷酸酶B蛋白(CBLs)及其互作蛋白激酶(CIPKs)组成的信号系统是非生物逆境响应的重要调控网络。CBL-CIPK系统通过磷酸化感应并解码Ca²⁺信号, 参与植物对非生物胁迫的应答调控。该文综述了CBLs和CIPKs结构、CBLs-CIPKs对不同底物磷酸化及其响应非生物胁迫调控机制的研究进展, 并展望了未来的研究方向, 以期为作物抗逆性遗传改良提供思路。     

植物抗逆相关蛋白激酶的结构与功能

植物在遭受外界逆境胁迫时,体内的信号传导系统能够感知、传递逆境胁迫信号,并引起各种生理生化反应以适应环境。植物蛋白激酶在信号感知、传导以及基因的表达调控中起重要的作用。蛋白激酶在信号传导过程的功能是磷酸化修饰目的蛋白,而磷酸化的实现需要蛋白质之间相互作用。本文从植物蛋白激酶的结构、分类、与激素信号传导之间的关系等方面进行了系统的阐述,对蛋白激酶介导的植物抗性与发育的最新研究进展进行了系统的总结,为解析蛋白激酶在植物生长发育中的抗逆机理提供依据。     

植物DREB转录因子与植物激素的相互作用

DREB是植物中重要的转录因子,调控一系列非生物胁迫相关基因的表达,增强植物抵抗环境胁迫的能力.同时,当植物受到逆境胁迫时,植物体内的酶和激素都会发生变化,从而影响一系列的生理活动或生化变化来产生抵御胁迫的适应能力.近些年来,研究者们发现DREB与植物激素之间关系密切,从植物激素角度入手研究DREB的功能逐渐成为热点.就逆境胁迫下DREB转录因子与激素之间的相互作用进行阐述.     

钙在植物乙烯生成及信号传递中的生理作用

Ｃａ＾２＋对植物乙烯生成的调节与作用位点有关,胞外Ｃａ＾２＋在维持质膜功能的同时,抑制乙烯生成,延缓衰老;过量Ｃａ＾２＋进入胞质,胞内Ｃａ＾２＋促进乙烯生成和衰老。内源ＣａＭ与乙烯生成关系密切,介入了乙烯代谢和外源激素对乙烯的调控。此外,Ｃａ＾２＋是乙烯信号传递所必需的。     

植物TCP转录因子的作用机理及其应用研究进展

TCP转录因子是一类植物特有蛋白,含有保守的TCP domain,其中由60个氨基酸组成的b HLH结构是结合DNA和蛋白互作所必需的。TCP转录因子由于其广泛参与调控植物的生长发育过程(如分枝、株高、叶型、花型等)而备受关注。最近有报道显示,TCP转录因子在植物逆境胁迫应答中(如低温和高盐)同样发挥重要作用。TCP蛋白参与多种信号转导途径(如油菜素内酯、茉莉酸、赤霉素、细胞分裂素等),可能是连接生长发育和介导胁迫响应的一个交叉点。本文从分子生物学角度,系统综述了植物TCP转录因子的作用机理及其在激素应答、发育调控及环境胁迫响应等过程中的功能,以期为基因工程方法改良作物生长模式和抗性提供参考。     

钙对植物抗逆能力的影响及其生态学意义

随着酸雨的蔓延和化学氮肥用量的增加,土壤酸化日趋严重,钙流失不断加剧,而含钙肥料却因高浓度复合肥比重的增加(磷铵取代含钙磷肥)而不断下降,使钙供应与植物需要的矛盾日渐突出.文中简述了钙对植物抗酸、盐、氨、重金属、渍害、冷害、热害、病害及酸雨等能力的影响,以及维持土壤钙供应的措施,指出植物生长过程中分泌的酸是施肥引起土壤酸化的主要原因.根系分泌酸能力强的田菁改良盐碱土的重要机理之一是促进土壤钙的活化,增强后季作物的抗盐能力.降水中氮素含量的增加,促进了林木的生长,并使其他元素缺乏,易加剧根际酸化,可能是一些工业化地区森林退化的重要机制.基于钙在植物抗逆中的作用,建议在肥料试验设计中增加施钙的空白对照区,以便将钙的效应从其它处理效应中区分出来.磷铵不应作为我国磷肥工业的发展方向.     

植物TOR激酶响应上游信号的研究进展

雷帕霉素靶蛋白(TOR)是真核生物中高度保守的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶, 能整合营养、能量、生长因子及环境信号, 协调细胞增殖、生长和代谢等过程, 是真核生物生长发育的核心调控因子。近年来, 随着相关研究系统的建立, 植物TOR的功能和机制研究取得了众多突破, 发现其进化上保守的生物学功能及植物中特有的信号通路。该文概述了TOR蛋白复合体的构成, 以及植物TOR响应糖、营养元素(氮、磷和硫)、激素及逆境胁迫信号来调控下游基因转录、蛋白翻译、代谢、细胞自噬和胁迫应答等生物学过程的分子机制, 并提出了植物TOR领域一些亟待解决的科学问题, 以期为全面揭示植物TOR的生物学功能提供参考。     

植物胁迫激素的生理生态作用

在生物趋利避害的反应中,动物以动制胜,植物则以感应求生。胁迫激素以其感应灵敏、遇激而增、量微效显、信息应变之特征,成为植物同环境间信息传递的媒介,使植物得以及时调整代谢,适应环境,逆境求生。     

植物自噬的功能及其农业应用展望

自噬是真核生物中一种高度保守的自我降解机制,细胞内多余或有害的内容物可以被双层膜的自噬泡包裹并转移至植物液泡,然后通过水解酶降解.近年来大量研究表明,自噬在植物生长调节及胁迫响应中发挥着重要作用.目前已在植物中鉴定到了大量的自噬相关基因,并挖掘了其上下游调控网络.本文介绍了自噬的形成及其调控机制,以及自噬在植物生长和逆境响应中的作用等方面的研究进展,并重点讨论了植物自噬在农业领域中应用的方向.     

植物逆境胁迫抗性的功能基因组研究策略

植物对逆境胁迫抗性的功能基因组研究主要是寻找胁迫抗性位点在相关物种基因组中的保守位置,发现胁迫反应中的高度保守序列,确定植物胁迫反应的调控机理,进而得到植物对逆境胁迫抗性的关键代谢途径和其中的关键调控因子,为进一步选择用于改良植物对逆境胁迫抗性的关键基因奠定基础。本文从主要模式植物(苔藓类植物、复苏植物、盐土植物和甜土植物)、主要技术策略(基因的差异表达分析、基因表达序列标签、cDNA芯片技术。基因表达序列分析和基因敲除和突变体筛选分析)和生物信息学方法(数据分析的生物信息学方法设计到序列比较、比较基因组学、电子克隆)等三个方面对国内外植物逆境胁迫抗性的功能基因组研究策略作了全面综述。     

Emerging Roles and New Paradigms in Signaling Mechanisms of Plant Cryptochromes

Analogous to the opsin-based receptors in animals, plants contain a diverse and elaborate set of photoreceptors to perceive a much wider spectrum of light and adapt to varying light conditions. Cryptochromes (CRYs), the blue/UV-A light sensing receptors, represent one such class of photoreceptors found ubiquitously in plants. Although structurally similar to DNA photolyases which could repair UV-induced DNA damage, photoactivated CRYs, instead, initiate signal transduction pathways, which lead to gene expression changes and eventually more overt photomorphogenic responses. Apart from the well-established roles of CRYs in regulating seedling de-etiolation, flowering time, and circadian clock, recent reports have highlighted their roles in controlling other aspects of plant development as well. This review attempts to describe the novel/atypical roles of CRYs that have emerged in the past few years, and also present an account of the various signaling components involved in CRY signal transduction pathway.     

Modeling the Calcium Signaling in Stomatal Guard Cells under the Action of Abscisic Acid

A theoretical model of calcium signaling is presented that simulates oscillations of cytoplasmic calcium concentration ([Ca²⁺]_cyt) in stomatal guard cells under the action of abscisic acid. The model is based on the kinetics of inositol 1,4,5-trisphosphate-sensitive calcium channels of endoplasmic reticulum and cyclic ADP-ribose-sensitive calcium channels of the tonoplast. The operation of two energy-dependent pumps—the Ca²⁺-ATPase of the endoplasmic reticulum and the Ca²⁺/H⁺ antiporter of the tonoplast—is also included in the model. It is shown that the removal of excessive Ca²⁺ from the cytoplasm by the tonoplast Ca²⁺/H⁺ antiporter is the main factor accounting for generation of [Ca²⁺]_cyt oscillations at a wide range of ABA concentrations (0.01–1 M). The long period of [Ca²⁺]_cyt oscillations in plant cells is explained by a slow release from inhibition of inositol 1,4,5-trisphosphate-gated calcium channels.     

丛枝菌根真菌在外来植物入侵演替中的作用与机制

外来植物入侵不仅是环境、经济和社会问题,也是一个生理学和生态学问题,尤其是入侵植物与本地植物、入侵植物和本地土壤生物之间的相互作用决定外来植物入侵程度。丛枝菌根真菌（AMF）作为土壤中一类极为重要的功能生物,在外来植物入侵演替过程中发挥多种不同作用。文章系统总结了AMF对入侵植物个体和群体的影响,入侵植物与本地植物竞争中AMF发挥的促进和抑制作用;探讨了AMF与入侵植物的相互作用关系,以及环境因子对AMF一入侵植物关系的影响：对AMF在外来植物入侵演替中的作用机制进行了讨论。旨在为探索控制生物入侵的新途径、为我国开展外来植物入侵研究与防控实践提供新思路。     

Ganglioside Function in Calcium Homeostasis and Signaling

Ganglioside function in eukaryotic cells encompasses a variety of modulatory interactions related to both development and mature cellular behavior. In relation to the nervous system this includes induction of neurite outgrowth and trophic/neuroprotective phenomena; more generally this applies to ganglioside effects on receptor function, adhesion reactions, and signal transduction mechanisms in neural and extraneural systems. Underlying many of these trophic effects are ganglioside-induced changes in cellular calcium, accomplished through modulation of Ca²⁺ influx channels, Ca²⁺ exchange proteins, and various Ca²⁺-dependent enzymes that are altered through association with gangliosides. A clear distinction needs to be drawn between intrinsic functions of gangliosides as naturally expressed by the cell and activities created by application of exogenous ganglioside(s) that may or may not reflect natural function. This review attempts to summarize findings in this area and point to possible future directions of research.     

植物己糖激酶的信号转导作用

己糖激酶在植物细胞的信号转导中起着重要的作用。近年来,有关植物己糖激酶的研究工作已经较多,受到足够的重视。现对植物己糖激酶的特性、亚细胞定位、编码基因分子特征、感受己糖与信号转导功能、依赖己糖激酶的糖信号转导途径及其调控作用进行介绍。     

Nitrate Signaling in Plants: Mechanisms of Implementation

Russian Journal of Plant Physiology - The review deals with the mechanisms of nitrate signaling covering its sensing by transceptors located in the plasma membrane, intracellular signal...     

钙信号在卵母细胞激活中的作用

钙信号是胞内主要的第二信使之一,发挥广泛的作用如细胞分裂、细胞凋亡等,对细胞的生命活动起着非常重要的作用。在精子和卵母细胞中,钙信号对精子获能、顶体反应、卵母细胞成熟、受精及卵裂等一系列复杂的过程有非常重要的影响。现就Ca2 在卵母细胞中的释放机制、信号转导途径、调控功能作一综述。     

植物胞外钙调素与信号转导

植物体需要构建复杂的信号转导体系以调节自身的生长发育过程并适应外界环境的变化,这种功能的实现需要胞内和胞外诸多信号分子的参与,胞外钙调素的发现使人们开始相信植物细胞外多肽信使的存在。胞外钙调素的生物学功能极其广泛,几乎涉及到植物生长发育的各个阶段,其信号转导途径是目前研究得最多也是最为清楚的方面,异三聚体G蛋白、磷脂酶C(PLC)-肌醇三磷酸(IP3)-肌醇三磷酸受体(IP3R)信号通路、活性氧和Ca2 通道之间直接或间接的相互作用是胞外钙调素信号转导的核心。     

植物多肽信号分子CLE家族

动物中存在众多多肽信号分子,它们在信号转导方面发挥重要作用。近几年,对植物中多肽信号分子的研究取得了重大突破,它们积极参与调控植物生长发育的众多过程,同时也表明多肽信号分子在细胞之间的"交流"过程中发挥作用在进化上是保守的。CLE(CLAVATA3/EMBRYO SURROUNDING REGION)家族是目前植物领域研究较热的多肽信号分子家族,通过对拟南芥CLV3和百日草TDIF等CLE多肽信号分子的研究发现,CLE蛋白在成为有功能活性的信号分子之前,存在翻译后蛋白剪切和修饰的过程,这方面与动物中多肽信使的成熟过程相似。对CLE家族成员的分子特征、生物学功能、翻译后的加工修饰和研究中出现的问题进行综述,并对本领域未来的发展方向作出展望。