谷胱甘肽转移酶在植物抵抗非生物胁迫方面的角色

非生物胁迫因子如高盐、干旱、低温、重金属污染等严重影响植物的生长和繁殖。植物进化出一系列包括各种酶类物质的系统抵抗逆境所带来的氧化伤害。谷胱甘肽转移酶(glutathione S-transferase,GST,EC 2.5.1.18)是由多种功能的蛋白质组成的超家族,在植物遭受高盐、干旱、低温胁迫时,GSTs可清除活性氧,保护植物细胞膜结构和蛋白质活性。对谷胱甘肽转移酶在植物抵御非生物胁迫中的作用进行综述,为今后利用基因工程育种提供理论依据。     

21种杀虫剂和3种植物次生物质对杨扇舟蛾各组织谷胱甘肽S-转移酶的抑制作用

为了比较杨扇舟蛾Clostera anachoreta (Fabricius)各组织谷胱甘肽S 转移酶（GSTs）的差异,利用分光光度酶动力学的方法,研究了21种杀虫剂和3种植物次生物质对杨扇舟蛾4个组织（中肠、脂肪体、头部和体壁）GSTs活性的体外影响。结果表明:21种杀虫剂和3种植物次生物质对杨扇舟蛾4个组织GSTs活性的抑制作用不同。毒死蜱、氟虫腈、槲皮素和单宁酸对于杨扇舟蛾头GSTs活性抑制作用最强;槲皮素和单宁酸对中肠GSTs活性的抑制作用最强;单宁酸对脂肪体GSTs活性的抑制作用最强;辛硫磷、高效氯氟氰菊酯、溴氰菊酯和硫丹对皮GSTs活性的抑制作用最强。杨扇舟蛾4个组织GSTs对杀虫剂和植物次生物质敏感性存在的这种差异,可能是由于其在同工酶组成上的差异造成的。     

植物谷胱甘肽转移酶

植物谷胱甘肽转移酶廖祥儒,万怡震,朱新产（西北农业大学园艺系,陕西杨陵７１２１００）关键词谷胱甘肽转移酶谷胱甘肽转移酶（ｇｌｕｔａｔｈｉｏｎｅＳ－ｔｒａｎｓ－ｆｅｒａｓｅ,ＧＳＴ,ＥＣ２．５．１．１８）专一催化谷胱甘肽（ＧＳＨ）巯基与其他化合物的亲电...     

棉铃虫的谷胱甘肽S-转移酶(GSTs):杀虫药剂和植物次生性物质的诱导与GSTs对杀虫药剂的代谢

棉铃虫Helicoverpaarmigera（Hubner）中肠谷胱甘肽S-转移酶（GSTs）对甲基对硫磷和灭多威的代谢能力明显高于对马来酸二乙酯（DEM）和两个混剂。LD5剂量的对硫磷和灭多威对棉铃虫3龄幼虫GSTs的活性均没有诱导增加的影响,用LD50的选择剂量仅对硫磷组GSTs活性增加15％。用含0．01％的芸香苷、2-十三烷酮和槲皮素的人工饲料饲养棉铃虫经1～4代后,GSTs活性提高4～18倍。3种植物次生性物质诱导组对灭多威和溴氰菊酯的敏感度均没有明显的变化,而槲皮素组对甲基对硫磷的敏感度则降低近一半,芸香苷和2-十三烷酮组对甲基对硫磷的敏感度略有降低。这种对甲基对硫磷敏感度的变化可能与上述GSTs活性的变化有关。     

植物的硫同化及其相关酶活性在镉胁迫下的调节

植物对土壤中硫的利用包括根系对硫酸盐的吸收、转运、同化、分配等过程,也是由一系列酶和蛋白质参与和调节的代谢过程。近年来的研究表明,在植物体内,硫同化与植物对镉等重金属元素的胁迫反应机制有着密切关系。镉胁迫能调节植物对硫酸盐的吸收、转运、同化,以及半胱氨酸、谷胱甘肽（glutathione,GSH）和植物螯合肽（Dhytochelatins,pc）的合成。植物在镉胁迫下通过多种调节机制,增强对硫酸盐的吸收和还原,迅速合成半胱氨酸和谷胱甘肽等代谢物,从而合成足够的PC,以满足植物生理的需要。     

谷胱甘肽在植物抗逆中的作用

在简要总结谷胱甘肽(GSH)的结构、分布、代谢和调控的基础上,概述了GSH在植物抗逆性方面的 作用,认为GSH通过植物体内螯合肽合成酶催化下聚合形成植物螯合肽来抵抗重金属的胁迫,作为抗氧化剂 参与低温伤害的保护,以亲核进攻一结合反应方式进行生物解毒等。讨论了GSH在植物抗逆性功能中的机 制,并就GSH今后在该方面的研究前景进行了展望。     

昆虫谷胱甘肽S-转移酶的基因结构及其表达调控

谷胱甘肽S-转移酶（glutathione S-transferases, GSTs）属于一个超家族,目前已从20多种昆虫中克隆得到了近百个GSTs基因序列。这些基因分属于至少3个类别,Ⅰ（Delta）类,Ⅱ类和Ⅲ（Epsilon）类,其中Ⅰ类和Ⅲ类是昆虫特异性的类别。昆虫Ⅰ类GSTs基因通常由多基因家族编码,基因多态性在不同昆虫种类中差异很大。Ⅱ类基因的种类较少,基因的结构较简单,通常是单拷贝基因。Ⅲ类基因是最近才鉴定出来的新类别,目前仅在黑腹果蝇和冈比亚按蚊中明确了其在染色体上的定位。基因簇、可变剪接和基因融合等机制是导致昆虫GSTs基因多态性的主要原因。在抗性昆虫种群中,GSTs表达量的增加有mRNA水平的提高和基因扩增两种机制,但后一种机制的报道很少。GSTs活性的增加是由于属于一类或多类的多个同工酶的增量调控,也有少数是由于单个同工酶的增量调控。GSTs的表达受反式调控元件和顺式调控元件的调控。目前仅有少数含有调节基因的染色体大致位点和可能的调控元件得到鉴定。     

渗透胁迫对黑麦幼苗活性氧和抗氧化酶活性的影响

用20%聚乙二醇（PEG 6000）研究了渗透胁迫对黑麦（Secale cereale L.）幼苗活性氧（reactive oxygen species,ROS）和主要抗氧化酶——超氧化物歧化酶（superoxide dismutase,SOD）、过氧化氢酶（catalase,CAT）、抗坏血酸过氧化物酶（ascorbate peroxidase,APX）和谷胱甘肽还原酶（glutathione reductase,GR）活性的影响。结果表明,与对照相比,PEG处理明显提高了叶子和根中丙二醛（malondialdehyde,MDA）的含量、ROS的水平和以上4种抗氧化酶的活性。渗透胁迫下,叶子和根中MDA和ROS水平变化的规律基本相似,但抗氧化酶活性在2种器官中表现不完全相同,叶子中CAT的活性在对照和处理中无显著差异,但在根中差异明显,表明叶子中SOD、APX和GR在植物应答渗透胁迫中起重要作用,而根中这4种抗氧化酶都参与植物对胁迫的反应。GR活性随PEG处理变化幅度显著高于其它抗氧化酶,表明GR在黑麦应答渗透胁迫中所起作用可能强于其它抗氧化酶。     

气调胁迫对咖啡豆象三种解毒酶活性与动力学参数的影响(英文)

为了分析气调处理对实验昆虫解毒酶性质的影响, 探讨酶活性变化与气调抗性形成的潜在关系, 本研究用高浓度二氧化碳胁迫处理咖啡豆象Araecerus fasciculatus (De Geer), 研究其羧酸酯酶(carboxylesterase, CarE)、 酸性磷酸酯酶(acid phosphatase, ACP)和谷胱甘肽转移酶(glutathione S-transferases, GSTs)的生物化学与毒理学性质。结果表明： 高浓度二氧化碳气调胁迫处理咖啡豆象3 h, 6 h和9 h, 其CarE酶活力分别升高 35.41%, 55.02%和88.98%。 CarE酶促动力学参数V_max分别升高26.13%, 31.77%和57.12%, K_m没有显著改变; 相应处理下, ACP活力分别升高34.53%, 72.45%和126.37%; GSTs 活力分别升高5.40%, 8.40%和17.59%。可见, 二氧化碳气调胁迫下, 实验昆虫可以通过调节部分解毒酶的酶活力或酶促动力学参数来应对不利环境; 酶与底物间的亲和力增强可能是昆虫在气调胁迫下保护机体免受伤害的一种代谢反馈信息。本研究可为昆虫气调杀虫及其抗（耐）气性形成机制提供一些基础信息。     

植物中磷酸甘油醛-3-磷酸脱氢酶（GAPDH）在氧化胁迫下的生理功能

文章介绍植物中持家蛋白磷酸甘油醛-3-磷酸脱氢酶（GAPDH）在氧化胁迫下抑制活性氧生成、诱发磷酸化过程从而激活MAPK信号级联反应、诱导聚合体形成、参与谷胱甘肽修饰和控制电子转运中的生理功能研究进展。     

植物CBL-CIPK信号系统的功能及其作用机理

由类钙调磷酸酶B蛋白CBLs及其互作蛋白激酶CIPKs组成的信号系统是植物逆境胁迫信号传导的关键调控节点,是近几年植物逆境胁迫生理与分子生物学研究领域中的重要热点之一。文章主要介绍了CBLs和CIPKs基本功能结构域、CBL-CIPK信号系统在各种生物和非生物逆境胁迫响应、营养物质吸收及植物激素应答中的生物学功能及其作用机理。     

单宁酸对杨小舟蛾谷胱甘肽S-转移酶活性的诱导

利用分光光度酶动力学的方法,确定杨小舟蛾Micromelalopha troglodyte(Graeser)谷胱甘肽S-转移酶(GSTs)的最适反应条件,并进一步研究单宁酸对杨小舟蛾GSTs活性的诱导。结果表明:杨小舟蛾GSTs测定的最适反应pH为6.5,最适反应温度为25℃。杨小舟蛾GSTs的米氏常数(KmCDNB和KmGSH)为2.63±2.32和0.61±0.10mmol/L,最大反应速度(VmaxCDNB和Vmax GSH)分别为556.26±380.02和234.12±12.84nmol/(min.mg)。单宁酸对杨小舟蛾GSTs诱导具有明显的剂量效应和时间效应关系。有效成分为0.01,0.05,0.10,0.50和1.00mg/mL的单宁酸作用48h后,杨小舟蛾体内GSTs活性分别增加了1.13,0.89,0.94,0.86和0.85倍;同样有效成分的单宁酸作用72h后,杨小舟蛾GSTs活性分别增加了1.49,1.06,1.55,1.63和0.93倍;而作用96h后,GSTs活性则分别增加了2.04,1.61,1.12,1.56和2.03倍。     

外源茉莉酸甲酯对非生物胁迫下蝴蝶兰幼苗叶绿素荧光和抗氧化指标的影响

通过盆栽试验,研究了外源茉莉酸甲酯（MeJA）处理对低温、干旱和极端高温胁迫下蝴蝶兰幼苗叶绿素荧光参数和抗氧化指标的影响。结果表明,较高浓度的MeJA（150和200μmol·L-1）提高了非生物胁迫下蝴蝶兰幼苗叶片最大光化学效率（Fv/Fm）和实际光化学效率（ΦPSII）,降低了叶片相对电导率,还使得超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（POD）活性升高,丙二醛（MDA）含量降低。表明MeJA作为一种生物调节剂,一定浓度的处理对蝴蝶兰幼苗抗逆性的提高具有明显效果。     

DREB2s转录因子基因的表达调控机制研究进展

DREB2s是植物特有的转录因子,隶属于AP2/EREBP转录因子家族,对干旱、高盐或低温、高温等非生物胁迫应答基因的表达有重要的调控作用。不同植物来源的DREB2在基因结构上有细微差异,对非生物胁迫的响应亦有不同表现。本文阐述了DREB2s的蛋白质结构特征及其对多种非生物胁迫的应答反应,并深入分析了DREB2s转录水平和转录后加工水平的表达调控分子机制的最新研究进展,为理解DREB2s基因功能、分子调控机制及作物抗逆基因工程提供理论依据。     

葡萄病程相关蛋白1基因的克隆和表达分析

以葡萄品种‘左优红’组培苗叶片为材料,利用同源克隆法获得其病程相关蛋白1基因VvPR1的cDNA全长序列。扩增片段大小为486bp,编码161个氨基酸,分子量17.5kDa,等电点PI=8.69,含有6个保守半胱氨酸,4个allergenV5/Tpx-1related保守结构域。VvPR1与多种植物PR1高度同源。实时定量PCR检测结果表明VvPR1在葡萄叶片中相对表达量最高;霜霉病菌、低温、盐和干旱胁迫均可显著诱导其表达;水杨酸、脱落酸、茉莉酸、一氧化氮、过氧化氢和硫化氢等亦可诱导其大量表达,据此推测,VvPR1参与了多种生物胁迫和非生物胁迫过程。     

非生物胁迫下水稻OsLRR基因的表达分析

植物中含有多种富含亮氨酸重复（leucine-rich repeats,LRRs）的蛋白质,这类蛋白质在植物生长、发育和抗病反应等方面发挥着重要作用。本研究在水稻中克隆到一个编码LRRs结构的基因OsLRR,以半定量RT-PCR检测了OsLRR在水稻不同组织和不同非生物胁迫的表达情况,并进一步分析了铝毒胁迫下OsLRR在抗铝和铝敏感水稻品种之间的表达差异。结果表明OsLRR在水稻根、叶鞘和叶中都有较高表达。铝、砷、PEG6000和ABA可诱导水稻根中OsLRR的表达,而镉、硝普钠和铁则抑制其表达。只有盐胁迫能诱导叶片中OsLRR的表达。铝毒可以诱导抗铝和铝敏感水稻品种根中OsLRR的表达,但随着处理时间的延长,抗铝品种中OsLRR的表达逐渐加强,而铝敏感品种中OsLRR的表达则逐渐减弱。     

MAPK级联途径参与ABA信号转导调节的植物生长发育过程

植物激素ABA参与调控植物生长发育和生理代谢以及多种胁迫应答过程,促分裂原活化蛋白激酶（MAPK）级联途径应答于多种生物和非生物胁迫,广泛参与调控植物的生长发育。MAPK级联途径与ABA信号转导协同作用参与调控植物种子萌发、气孔运动和生长发育,本文主要归纳了植物中受ABA调控激活的MAPK级联途径成员,阐述了它们参与ABA信号转导调控植物生理反应和生长发育的过程,并对MAPK级联途径与ABA信号转导的研究方向作出了展望,指出对MAPK下游底物的筛选是完善MAPK级联途径的重要组成部分。     

拟南芥非生物胁迫应答基因表达的调节子研究概况

分子生物学研究表明,植物中由诸如干旱、高盐和低温等环境胁迫因子诱导的几个基因具有多种功能。大多数干旱应答基因是由植物激素脱落酸（ABA）诱导的,但也有少数基因例外。对模式植物拟南芥基因表达中的干旱应答基因的分析表明,至少存在4个独立调节系统（调节子）。对典型胁迫诱导表达的一些基因中启动子的顺势作用元件和影响这些基因表达的转录子也已进行了分析。已经分离出与脱水效应元件/C重复序列（DRE/CRT）顺势作用元件结合的转录因子,并命名为DRE结合蛋白1/C重复序列结合因子（DREB1/CBF）和DRE结合蛋白2（DREB2）。在转基因拟南芥植株中,DREB1/CBF过量表达可增加其抗寒、抗旱和抗盐碱的能力。DREB1/CBF基因已成功地在许多不同作物中得到应用,从而提高作物对非生物胁迫的耐受性。与胁迫反应相关的其他转录因子的研究也正在取得进展。