植物蛋白酶抑制剂在植物抗虫与抗病中的作用

综述了植物蛋白酶抑制剂抗虫与抗病作用的研究进展.蛋白酶抑制剂广泛存在于植物体内,与植物抗虫抗病密切相关.植物蛋白酶抑制剂能抑制昆虫肠道蛋白酶,使昆虫生长发育缓慢,甚至死亡.但取食蛋白酶抑制剂后,昆虫能迅速分泌对抑制剂不敏感的蛋白酶,而使蛋白酶抑制剂无效.食物蛋白的含量和质量也影响植物蛋白酶抑制剂的抗虫效果.病原菌的感染能诱导植物产生蛋白酶抑制剂,诱导产生的蛋白酶抑制剂能抑制病原菌的生长.     

植物天冬氨酸蛋白酶的结构与功能

天冬氨酸蛋白酶是主要的蛋白水解酶之一,广泛存在于细菌、真菌、动物和植物中。近年来,对植物天冬氨酸蛋白酶的结构及功能研究有了一些进展。本文简要总结了植物天冬氨酸蛋白酶的结构,典型的植物天冬氨酸蛋白酶的加工产生成熟过程,植物天冬氨酸蛋白酶在植物生物胁迫、非生物胁迫、种子萌发、有性生殖过程及植物衰老等方面的功能。     

植物天冬氨酸蛋白酶的研究进展

天冬氨酸蛋白酶是四大类蛋白水解酶之一,广泛存在于多种生物中,参与了很多重要的生理过程。相对于其他生物而言,对植物天冬氨酸蛋白酶的研究相对滞后。自20世纪末以来,这一领域的工作取得了重大进展。经典的植物天冬氨酸蛋白酶除了具有保守的蛋白酶结构域外还有一段植物特有的插入片段;在动植物分离之后,植物天冬氨酸蛋白酶基因家族进行了大规模的扩增;该类蛋白酶在植物的整个生长发育过程中发挥重要的功能,尤其是胁迫反应、有性生殖、衰老和程序性死亡以及蛋白质的加工和降解。对近些年植物天冬氨酸蛋白酶的研究进展进行综述,并对其未来的发展进行展望。     

植物天冬氨酸蛋白酶的功能研究进展

天冬氨酸蛋白酶(aspartic proteases,APs)是一类重要的蛋白水解酶,广泛分布于哺乳动物、植物、细菌和病毒中。近年来,越来越多的植物天冬氨酸蛋白酶相继被发现,有关天冬氨酸蛋白酶在植物生长发育中的作用的研究获得了新进展。现就植物天冬氨酸蛋白酶的结构和功能的研究进行总结,并对相关领域今后的研究方向提出展望。     

植物蛋白酶抑制因子及其在植物抗虫基因工程中的应用

本文综述了植物蛋白酶抑制因子的种类和基因结构、伤诱导蛋白酶抑制因子基因的诱导和调控机理,以及植物蛋白酶抑制因子基因在植物抗虫基因工程中的应用等方面的研究进展。     

植物Kunitz蛋白酶抑制剂的生物信息学分析

运用生物信息学的方法,对已在GenBank数据库中注册的大豆、海红豆、凤凰木、象耳豆及洋紫荆等植物Kunitz蛋白酶抑制剂的氨基酸序列进行分析.结果显示,这些植物的Kunitz蛋白酶抑制剂中甘氨酸、谷氨酸、亮氨酸、丝氨酸、天冬氨酸及缬氨酸含量较丰富;不同植物Kunitz蛋白酶抑制剂的氨基酸序列具有较高的同源性,其中P1位点的氨基酸残基序度保守;分子进化研究表明Kunitz蛋白酶抑制剂可作为植物遗传分化和分子进化研究的重要依据;部分序列中存在信号肽;分子中不存在跨膜结构域,可能受蛋白激酶C的磷酸化;无规卷曲是多肽链中的主要结构元件;分子中包含典型的STI功能结构域.     

昆虫对植物蛋白酶抑制素的诱导及适应机制

植物蛋白酶抑制素是植物重要的防御物质之一,一般是分子量较小的多肽或蛋白质,能够与昆虫消化道内的蛋白酶形成复合物,阻断或削弱蛋白酶对食物中蛋白的水解,使昆虫厌食或消化不良而致死。植物蛋白酶抑制素在植物体内一般是诱导表达的,昆虫取食危害后,导致某些植物在伤口产生一种寡聚糖信息素-蛋白酶抑制素诱导因子,蛋白酶抑制素诱导因子诱导叶片局部产生植物蛋白酶抑制素,并刺激产生信号物质系统肽,通过十八烷酸途径在一系列酶的作用下产生茉莉酸,茉莉酸与受体结合,活化植物蛋白酶抑制素基因。昆虫在长期取食植物蛋白酶抑制素后会在生理及行为上产生适应性而导致不敏感,适应方式主要包括：(1)改变肠道蛋白酶对蛋白酶抑制素的敏感性;(2) 水解蛋白酶抑制素;(3)过量取食及干扰产生蛋白酶抑制素的信号通道。由于昆虫能够对植物蛋白酶抑制素产生适应,因此合理利用植物蛋白酶抑制素的抗虫作用显得十分重要。     

烟草蛋白酶抑制剂基因的电子克隆及生物信息学分析

蛋白酶抑制剂可以增强植物对病虫害的抵抗能力,为了深入研究蛋白酶抑制剂在烟草中的作用机制,利用生物信息学的方法,成功获得了烟草品种K326中的4种蛋白酶抑制剂cDNA序列(NtPI-1、NtPI-2、NtPI-3和NtPI-4)并对其进行了序列分析.它们编码的氨基酸序列都具有典型的马铃薯蛋白酶抑制剂Ⅰ家族功能结构域,属于马铃薯蛋白酶抑制剂Ⅰ家族成员.序列分析表明,4种蛋白酶抑制剂基因cDNA序列均具有完整的开放读码框,依次编码128、95、94和72个氨基酸残基,它们的氨基酸序列一致性在31％-38％之间.系统树分析表明,烟草品种K326中的4种蛋白酶抑制剂分散在进化树的不同位置,形成不同亚群.     

植食性昆虫对植物的反防御机制

本文综述了植食性昆虫对植物的反防御机制.一方面,植食性昆虫可通过其快速进化的寄主选择适应性,改变取食策略,调节生长发育的节律,以及规避自然天敌等抑制、逃避或改变植物的防御,即行为防御机制;另一方面,植食性昆虫可适应植物蛋白酶抑制剂、逃避植物防御伤信号、解毒植物次生物质,以及抑制植物阻塞反应来对植物防御进行反防御,即生理和生化防御机制.其中,昆虫抑制植物伤信号,防止植物阻塞反应是反防御机制的研究热点.昆虫反防御的研究有助于提高对昆虫-植物间协同进化关系的认识,并为害虫治理和抗虫植物的培育提供新的思路.     

水稻半胱氨酸蛋白酶抑制剂基因的克隆及其mRNA在水稻中的组成型表达

从40年代发现豆科植物中存在蛋白酶蛋白抑制剂以来,在动物、植物和微生物体内已发现普遍存在着多种类型的蛋白酶抑制剂(PI)。人们往往是为了研究某种蛋白酶的作用机制或出于某种应用目的去分离和研究PI的,对PI的真正生理功能尚不十分清楚。一般认为除防止体内不必要的蛋白降解作用、调节蛋白代谢及调节各种蛋白酶的生理活性外,很多植物的PI还具有抑制某些病源微生物及某些昆虫体内蛋白酶的作用,从而对植物有防卫功能。Hilder等和Johnson等已分别将属于丝氨酸蛋白酶抑制剂的豇豆蛋白酶抑制剂及马铃薯PⅠⅠ和PⅠⅡ基因转入烟草,结果转基因烟草对烟芽夜蛾(He-