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<正>研究发现钙离子参与植物细胞快速通讯威斯康辛大学植物学教授Simon Gilroy及同事的新研究揭示了一个让科学家长期困惑的事实:钙离子参与了植物细胞快速通讯。成果发表在美国《国家科学院院刊》杂志。Gilroy和他的团队在一项研究中用钙离子传感器做控制器时偶然发现了这一现象。他们发现当钙离子存在时,     

小鼠巨噬细胞内游离钙离子变化介导的吞噬作用

为评估小鼠巨噬细胞吞噬死亡细胞时胞质内游离钙离子的变化。实验使用F luo-3标记巨噬细胞内钙离子和碘化丙碇对死亡细胞核染色,观察吞噬过程中细胞内钙离子的变化和显示巨噬细胞的吞噬功能,检测含死亡细胞的巨噬细胞内荧光密度图像。利用激光扫描共聚焦显微镜检测钙离子的释放。在缺钙的溶液中,可见巨噬细胞接触死细胞时细胞内钙离子快速地聚集和增高。在吞噬体形成时,巨噬细胞内钙离子上升到较高的水平。快速上升后,当吞噬小泡消化时,细胞内游离钙下降,随后钙离子恢复到低水平。研究显示伴随着吞噬小泡中红色荧光的死细胞的出现和消失,巨噬细胞内出现一系列钙离子变化的图像。提示巨噬细胞内钙离子改变在细胞吞噬作用中具有一定的作用。     

植物抗病防卫反应中的特异性钙信号

在植物细胞中,钙离子是普遍存在的第二信使,参与多种信号途径.大量研究表明,钙信使系统参与植物与病原菌互作的信号转导过程.近些年来,特异性钙信号在抗病中的作用越来越受到关注.文章综述了近年来在植物表达防卫反应过程中特异性钙信号的形式及其形成的生理机制的研究进展.     

钙离子在植物抵抗非生物胁迫中的作用

钙离子(Ca2+)是植物生长发育所必需的一种大量元素,它同时作为重要信使参与调节植物对环境胁迫的抗逆过程。本文综述了钙离子相关的植物抗逆研究领域最新进展,如Ca2+调节胞内[Na+]/[K+]、调节胞内脱落酸(abscisic acid,ABA)浓度、稳定细胞壁及细胞膜、识别Ca2+/Ca2+依赖蛋白激酶系统以及起始抗逆基因转录,为后续植物细胞Ca2+在环境胁迫下的浓度、分布的实时变化等研究提供一定的基础支撑。     

金线莲花药发育中的钙离子分布特征

该研究以金线莲不同发育时期的花药为材料,采用电子显微镜观察花粉块中的钙离子分布,以揭示钙离子在金线莲花药发育中的相关生理功能。结果发现:(1)在造孢细胞时期,较多的钙沉淀颗粒出现在花药表皮和药室内壁细胞的液泡中,暗示钙离子与植物细胞的液泡发生和形成有关。(2)在减数分裂前期,小孢子母细胞核中聚集了较多的钙沉淀颗粒,当小孢子母细胞分裂时,在二组染色体之间有大量的钙沉淀颗粒,显示钙离子与细胞分裂有关。(3)在合成淀粉的质体表面覆盖了较多的钙沉淀颗粒,显示钙离子与质体中的糖代谢有关。研究表明,开花时在花粉块表面的花粉外壁上和成熟花粉中仍保持有大量的钙沉淀颗粒,为花粉萌发所需钙离子做好了储备。     

钙通道蛋白与植物抗盐性和抗冷性关系研究进展

植物钙通道蛋白几乎在植物生长发育的所有阶段都是必需的,它们参与细胞内钙离子浓度的调控,在植物细胞内钙离子的跨膜转运过程中起着极其重要的作用;它们同时调控植物细胞和组织的极性生长,参与植物应对一系列不同逆境胁迫因素的适应性反应,在植物抗逆方面同样起着极其重要的作用.本文对近年来国内外有关不同钙通道蛋白的性质及其在植物抗冷性和抗盐性中的作用研究进展进行综述,为在生理水平和分子水平上深入阐明植物钙通道蛋白参与植物抗逆性的机理提供信息资料.     

植物细胞中的膜联蛋白（annexin）

膜联蛋白（annexin）是存在于动植物细胞中的钙依赖性磷脂结合蛋白,广泛参与受钙离子调控的生命活动,如囊泡运输、膜融合、信号转导、钙离子通道的形成、细胞分化和细胞骨架蛋白间的相互作用等。本文就植物细胞中annexin的研究进展进行了介绍。     

植物中钙信号介导的硝酸盐信号途径的研究进展

硝酸盐不仅是植物的主要氮源,而且是植物极为重要的信号分子,参与众多生理生化反应、代谢过程,调控植物的生长和发育.研究发现钙信号参与初级硝酸盐响应过程,然而关于钙信号如何参与硝酸盐信号的感知和硝酸盐信号的传递过程尚未清楚.本文综述了具有钙离子通道活性的环核苷酸门控通道与硝酸盐转运体复合体(Cyclic nucleotid...     

植物免疫应答过程中 Ca2 ＋及 CaM/CML 的功能

钙离子是一个多功能的第二信使,在植物响应各种生理刺激时,Ca2＋参与调节植物的多种生长发育和胁迫适应过程。在这些过程中,Ca2＋信号带有特异性标签,通过Ca2＋结合蛋白及其下游靶蛋白感知不同刺激并翻译成响应的细胞反应。钙调素（CaM）和钙调素类蛋白（CML）是Ca2＋主要感受器,通过调节不同靶蛋白的活性调控多种细胞功能。最近在植物对抗病原菌的防卫反应中有关Ca2＋／CaM信号转导系统的研究取得了一定进展。重点关注植物免疫应答过程中受CaM／CML调控的信号组分的研究,包括参与Ca2＋信号产生和Ca2＋依赖的表达基因组分调控。     

CD20生物学功能的研究进展

B细胞抗原受体（BCR）信号传导起始于持续的钙离子向细胞内流动,这种钙离子的内流对于B细胞的生长、分化、活化是必需的。CD20是B细胞膜上特有的4次跨膜蛋白,参与了BCR活化的钙离子流入。最近的研究提供了直接的证据,证明CD20形成的同源寡聚体是四聚体。CD20单抗诱导的钙信号也得到研究,研究表明只有Ⅰ型CD20单抗能引起钙离子内流。CD20还通过钙池调控钙离子进入（SOCE）参与了细胞信号传导。我们就CD20形成同源寡聚体、与BCR的相互作用、参与调节B淋巴细胞钙离子的流动等进行简要综述。     

逆境胁迫下ABA与钙信号转导途径之间的相互调控机制

Ca2+信号是植物应答各种逆境胁迫响应的一个重要组分,它在植物抗病、抗虫及适应非生物胁迫反应中起着重要的作用.Caz+信号作为第二信使在激素信号转导尤其是ABA信号转导过程中发挥着重要作用.研究表明,当植物受到如干旱、低温、盐害等环境胁迫时,细胞迅速积累ABA,胞内钙离子浓度瞬间升高,然后钙离子浓度呈现忽高忽低的震荡现象.在植物细胞中发现Caz+/CDPK、Caz+/CaM和Caz+/CBL三类钙信号系统,它们与逆境胁迫信号转导密切相关.本文通过综述植物在逆境条件下,ABA与钙信号的产生、转导及产生适应性和抗性等方面,介绍了ABA与钙信号之间的相互调节机制.     

蛋白质可逆磷酸化调节植物细胞离子跨膜运动研究进展

蛋白激酶和蛋白磷酸酶催化的可逆磷酸化是植物细胞中多种信号转导途径中重要的组成因子.本文对蛋白质可逆磷酸化通过调节多种离子跨膜运动而参与植物细胞激发子信号途径、毒性物质诱导的钙离子内流、盐胁迫适应、气孔运动以及蛋白质可逆磷酸化参与胞外与胞内之间Ca2 状况信息传递,调节花粉管顶端Ca2 离子通道活性进行综述,以揭示蛋白质可逆磷酸化在植物细胞离子跨膜运动中的调控作用,为蛋白质可逆磷酸化调节植物生长发育、响应逆境胁迫等机理的研究提供参考.     

非生物逆境胁迫下植物钙信号转导的分子机制

Ca2+作为植物细胞中最重要的第二信使, 参与植物对许多逆境信号的转导。在非生物逆境条件下, 植物细胞质内的钙离子在时间、空间及浓度上会出现特异性变化, 即诱发产生钙信号。钙信号再通过其下游的钙结合蛋白进行感受和转导, 进而在细胞内引起一系列的生物化学反应以适应或抵制各种逆境胁迫。目前在植物细胞中发现Ca2+/CDPK、Ca2+/CaM和Ca2+/CBL 3类钙信号系统, 研究表明它们与非生物逆境胁迫信号转导密切相关。本文通过从植物在非生物逆境条件下钙信号的感受、转导到产生适应性和抗性等方面, 介绍钙信号转导分子机制的一些研究进展。     

非生物逆境胁迫下植物钙信号转导的分子机制

Ca^2＋作为植物细胞中最重要的第二信使,参与植物对许多逆境信号的转导。在非生物逆境条件下,植物细胞质内的钙离子在时间、空间及浓度上会出现特异性变化,即诱发产生钙信号。钙信号再通过其下游的钙结合蛋白进行感受和转导,进而在细胞内引起一系列的生物化学反应以适应或抵制各种逆境胁迫。目前在植物细胞中发现Ca^2＋／CDPK、Ca^2＋／CaM和Ca^2＋／CBL3类钙信号系统,研究表明它们与非生物逆境胁迫信号转导密切相关。本文通过从植物在非生物逆境条件下钙信号的感受、转导到产生适应性和抗性等方面,介绍钙信号转导分子机制的一些研究进展。     

钙依赖型蛋白激酶调节保卫细胞膜内向钾离子通道的实验证据

保卫细胞内钙离子浓度的变化对气孔保卫细胞质膜上的内向钾离子通道活性有显著调节作用,而钾离子通道活性的变化可导致细胞渗透压的改变,进而调节气孔的开闭运动。然而,钙离子通过何种机制实现对钾离子通道的调节尚不清楚。作者利用膜片钳全细胞记录方法探讨了钙依赖型蛋白激酶（ＣＤＰＫ）是否参与了钙离子调节保卫细胞钾离子通道的信号转导过程。当胞内钙离子浓度为１．５μｍｏｌ／Ｌ时,保卫细胞全细胞内向钾电流被抑制约６０％;同时加入ＣＤＰＫ的底物组蛋白ⅢＳ或ＣＤＰＫ的底物竞争性抑制剂鱼精蛋白可完全逆转钙离子的作用;但在胞内同时加入纯化的ＣＤＰＫ蛋白则可进一步促进钙离子对保卫细胞内向钾电流的抑制。研究结果初步证明,ＣＤＰＫ介导了钙离子调节保卫细胞内向钾离子通道的信号转导过程     

拟南芥eATP受体DORN1的研究进展

作为一种重要的信号分子,胞外ATP(extracellular ATP,eATP)通过与质膜受体结合,可以激发钙离子等第二信使,并进一步诱导胞内多种信号反应。DORN1是植物中发现的第一个eATP受体蛋白,它通过响应eATP信号,参与植物多种生理过程,包括植物抗病、气孔开闭以及胞吞循环等。该文就DORN1的发现、结构及功能进行综述,并对DORN1相关领域的研究进行了展望。     

水稻OsGAP1 C2结构域中对钙离子的结合能力强于对钾离子北大核心CSCD

钙离子作为植物细胞的第二信使,广泛参与植物应对不同逆境胁迫的信号调控过程。水稻G蛋白促进蛋白1(Oryza sativa GTPase-activating protein 1,OsGAP1)包含1个C2结构域,而含C2结构域的蛋白质是一类钙离子结合蛋白质,受钙信号的调控。本研究鉴定了水稻OsGAP1的由5个保守性天冬氨酸残基组成的阳离子结合区域。该区域可结合2个钙离子或者钾离子,且其结合钙离子的强度高于其结合钾离子的强度,但是不能结合镁离子。当将其中2个保守的天冬氨酸残基(Asp-23和Asp-28)突变为丙氨酸后,其对钙离子的结合能力减弱。对OsGAP1 C2结构域阳离子结合区域结合金属离子能力的研究,有助于加深对钙信号调控蛋白质的认识,为其在农业生产中的应用提供理论依据。     

水稻OsGAP1 C2结构域中对钙离子的结合能力强于对钾离子

钙离子作为植物细胞的第二信使,广泛参与植物应对不同逆境胁迫的信号调控过程。水稻G蛋白促进蛋白1（Oryza sativa GTPase activating protein 1, OsGAP1）包含1个C2结构域,而含C2结构域的蛋白质是一类钙离子结合蛋白质,受钙信号的调控。本研究鉴定了水稻OsGAP1的由5个保守性天冬氨酸残基组成的阳离子结合区域。该区域可结合2个钙离子或者钾离子,且其结合钙离子的强度高于其结合钾离子的强度,但是不能结合镁离子。当将其中2个保守的天冬氨酸残基(Asp-23和Asp-28)突变为丙氨酸后,其对钙离子的结合能力减弱。对OsGAP1 C2结构域阳离子结合区域结合金属离子能力的研究,有助于加深对钙信号调控蛋白质的认识,为其在农业生产中的应用提供理论依据。     

植物核糖体应激响应机制研究进展

核仁是真核细胞中重要的核结构, 核糖体发生最初在核仁中进行, 该过程涉及一系列复杂的反应, 需要许多核仁相关因子参与。核糖体生物发生出现异常通常引起核仁结构紊乱, 并导致细胞周期阻滞、细胞衰老甚至凋亡。核糖体应激响应机制在哺乳动物细胞中研究得较为深入, 但在植物细胞中尚不明晰。尽管如此, 人们逐渐发现某些植物特有的NAC转录因子家族成员在植物细胞中可能参与包括核糖体应激在内的多种胞内应激响应过程。此外, 前期研究发现生长素系统与核糖体生物合成之间存在一种相互协调机制来调控植物发育。该文结合哺乳动物细胞中已知的核糖体应激响应通路, 探讨植物细胞潜在的核糖体应激机制。     

植物中钙依赖蛋白激酶(CDPKs)的结构与功能

在植物细胞中,钙离子作为第二信使,通过钙依赖蛋白激酶（CDPKs）发挥功能是其传递信号的主要途径之一。CDPKs广泛存在于植物体内,是目前植物体内研究最深入的蛋白激酶。在简要阐述CDPKs于植物体内的分布定位的基础上,介绍了CDPKs的结构特点、生化性质及其在植物细胞生理功能中的作用,并就该领域的研究前景作了展望。