生命现象与熵

自然界的演变不外乎包括了从有序到无序和无序到有序两种演变方式。从有序到无序的演化,正是热力学第二定律所概括的本质,即在封闭系统及与其相对应的环境所组成的孤立系统中,任何自发过程总是朝着使体系越来越混乱、越来越无序的方向演化,也就是熵只增不减,但对生命物质来说,其演化过程恰好与上述情况相反。以这一矛盾现象为起点,根据耗散结构理论,阐述用熵的概念来解释生命现象,是研究生命的一条重要途径。     

植物蔗糖非发酵-1相关蛋白激酶家族研究进展

蛋白质磷酸化与去磷酸化过程在细胞的信号转导网络中起关键的作用,是生物体中普遍存在的一种调节机制。植物中的蛋白激酶通过磷酸化和去磷酸化在调节ABA信号传导、能量缺失反应和非生物胁迫反应过程中有着重要的作用。其中,植物蔗糖非发酵-1相关蛋白激酶(sucrose non-fermenting-1-related protein kinase,SnRK)是植物蛋白激酶家族中一个重要家族,它们与酵母中的SNF1(sucrose non-fermenting-1,SNF1)和哺乳动物中的AMPK(AMP-activated protein kinase,AMPK)同源,具有与它们相似和自身独特的功能,根据其氨基酸序列的同源性和表达模式的差异可分为3个亚组:SnRK1、SnRK2和SnRK3。目前,在拟南芥、水稻、豆科植物、高粱以及苔藓植物等基因组中都发现了大量的SnRK蛋白激酶,它们广泛参与了植物的生长发育、病虫害防御、ABA和非生物胁迫等各种信号的应答反应。     

拟南芥基因芯片数据中非生物胁迫相关基因的挖掘

利用方差分析法从拟南芥芯片表达谱数据库挖掘非生物胁迫相关基因,并对这些基因进行GO注释分析,从而揭示非生物胁迫的生物学意义,发现非生物胁迫主要影响植物基因表达过程的转录调节和信号转导过程的磷酸化。同时对这些基因的上游启动子区域序列进行分析,挖掘非生物胁迫反应调控过程和适应过程的转录因子,发现植物非生物胁迫过程主要受bHLH—ZIP类和ZN—FINGER类C2H2型转录因子的调节。     

内源小RNAs在植物病原体抗性反应中的作用

内源小RNAs是动植物基因表达的重要调节分子,它们可以通过指导mRNA的降解、抑制翻译或染色体修饰等机制,在转录水平或转录后水平或两个水平沉默基因.内源小RNAs在植物生长发育和生物和非生物胁迫适应反应中具有重要作用,其中3种内源性的小RNAs参与了植物基本免疫反应和对病原体的特异性免疫反应.内源小RNAs的发现为植物抗菌和抗病研究开辟了新思路,就这几种内源性的小RNAs的产生和它们在植物抗病原体反应中的作用做一概述.     

工业模式微生物膜有序性的活细胞定量分析

作为一种相位敏感的荧光探针,Di-4-ANEPPDHQ可以特异性标记膜的有序相和无序相,在理论上可以对细胞膜的有序性进行定量成像。通过将Di-4-ANEPPDHQ和激光扫描共聚焦显微术相结合,对多种具有代表性的工业模式微生物进行了有序相和无序相活细胞成像,结合极性归一化数值的统计比较,最终实现对上述工业模式微生物细胞膜有序性的定量分析,为细胞膜工程提供了一种直观且快速的活细胞检测方法。     

植物抗非生物胁迫microRNA研究进展

非生物胁迫是导致全球作物减产的重要因素,在植物应对非生物胁迫的生命反应中,编码蛋白的基因起到了非常重要的作用。随着研究的不断深入,发现microRNA(miRNA)在植物抗非生物胁迫中发挥着非常重要的作用。microRNA是一类非编码的RNA,长度约22~24 nt,通过作用于靶基因的mRNA进行调控。miRNA可以在植物应对多种非生物胁迫中发挥作用,如过氧化、营养缺乏、盐碱、干旱及其他机械胁迫等。我们基于目前的研究进展,着重介绍了miRNA的生物合成、作用机制,及其在多种非生物胁迫中的作用。     

植物Rab蛋白的研究进展

Rab蛋白是小G蛋白超级家族中的成员之一。通过Rab蛋白氨基酸序列的系统进化分析表明,植物Rab家族又可分为8个亚家族,分别为RabA、RabB、RabC、RabD、RabE、RabF、RabG和RabH。Rab蛋白一般位于胞内特异膜系统的胞质面,它们是小泡运输的关键调节因子。Rab蛋白有非常保守的结构域,同时又具有功能多样性,它们在细胞分化、顶端优势、花粉管发育、根瘤形成以及生物和非生物胁迫反应中均起着非常重要的作用。该文对近年来国内外有关植物Rab蛋白的结构特点及其多样性功能的研究进展进行综述。     

钙调素及钙调素相关蛋白在植物细胞中的研究进展

植物对一系列生物和非生物刺激所产生的反应都与细胞内Ca2+信号转导有关,而钙调素、钙调素相关蛋白则是Ca2+信号转导的下游靶蛋白。该文介绍了钙调素的结构及其在植物细胞中的分布,钙调素及钙调素相关蛋白在植物细胞中的表达等方面的最近研究进展。     

水稻种子发育期间特异锌指蛋白基因的筛选与分析

.锌指蛋白基因是植物基因组中最大最复杂的基因家族之一.大部分的锌指模体存在于转录因子中,它们在转录水平上参与植物生长发育及植物对生物和非生物胁迫的反应.为了解锌指蛋白基因在水稻种子发育中的作用,本研究通过多种数据库搜索获得了878个水稻锌指蛋白基因.从中选取311个利用RT-PCR技术分析它们在水稻成熟期根、茎、叶、花及不同发育阶段种子中的表达特征.结果发现,共有196个基因能在至少1个水稻器官中表达,其中10个为种子特异性表达基因.进一步分析发现,10个特异表达基因在水稻种子不同发育阶段中的表达具有种子阶段表达特异性.同时分析它们的基因及蛋白结构特点,结果显示它们的结构较简单,其中3个蛋白含有线粒体靶肽,5个蛋白含有CCCH锌指结构域.另外,分析种子特异性表达基因上游调控区的顺式作用元件,结果表明它们都含有TATA-box、CAAT-box和种子特异调控元件,除此之外还发现了光、激素和胁迫反应相关调控元件.这些结果为进一步研究它们在种子发育过程中的生物学功能提供了有用的线索.     

植物MYB转录因子与非生物胁迫响应研究

MYB转录因子家族是植物中最大的转录因子家族之一,在植物体内的多种生理生化反应中起着关键性作用,其中一项重要功能就是对非生物逆境的应答。这类转录因子通过调控生长发育,影响代谢产物的合成和影响激素信号等多方面参与非生物逆境的应答。介绍了MYB转录因子的结构特点和分类上的新发现,并综述了近几年MYB转录因子家族在植物响应干旱、高温、低温和高盐等非生物胁迫方面的研究进展。     

禾本科植物响应非生物胁迫的转录调控网络

分子和遗传研究表明,转录因子在响应非生物胁迫的基因表达调控中起着重要的作用,并且大部分转录因子在禾本科植物和拟南芥中是相同的.禾本科植物包括许多重要的农作物,对禾本科植物的转录因子进行研究,可增强重要农作物对非生物胁迫的耐受性.综述了禾本科植物响应非生物胁迫的转录调控网络,包括响应寒冷胁迫的DREB1/CBF调节子、响应脱水和高盐胁迫的DREB2调节子,ABA介导反应的ABRE及其伴侣元件、响应ABA的AREB/ABF调节子,响应脱水、高盐和寒冷胁迫的NAC调节子.     

固有无序蛋白研究进展及其对细胞胁迫耐受性的影响

固有无序蛋白(intrinsically disordered proteins,IDPs)是指在生理条件下缺乏有序稳定的高级结构,整体或局部不折叠,但能够参与多种生物学过程、行使特定生物学功能的一类蛋白质.固有无序蛋白决定了其不同于经典蛋白质"序列-结构-功能"的功能范式,丰富了蛋白质"结构-功能"的多样性.固有无序...     

环境胁迫下植物MAPK多叠级联响应

植物MAP(mitogen-activated protein)激酶涉及植物的生长发育、对内源和外界环境刺激的反应.MAP激酶能将胞外感受器引起的刺激传递到胞内引起细胞的反应.拟南芥(Arabidopsis thaliana)作为模式植物,其全部的MAP激酶已经列出并进行了分类.根据已分类的拟南芥MAP激酶家族,已经分离出大量的MAP激酶基因,并将它们进行分类,发现它们大多能被包括病原、创伤、温度、干旱、盐、渗透、紫外线辐射、臭氧和活性氧等胁迫刺激激活.通过研究在不同环境胁迫下的功能和信号路径,发现植物MAP激酶信号传递系统是复杂且相互交错的.需要开发一些新的工具和策略去阐明MAPK信号传递路径,以及如何利用MAPK系统去改善农作物对生物和非生物胁迫的抗性.     

生态学中几个图象的识别

生态因素是生态学研究的重要内容。生态因素包括生物因素和非生物因素。一系列复杂的生物因素,大多数都可以利用坐标图象将它们表示出来。从下边列出的8幅图象中,可以找出种内斗争、共生、竞争、寄生、捕食5种关系。图1表达的是不同种群之间的“捕食”关     

根际促生菌提高水稻对非生物胁迫耐受性的研究进展

随着极端气候的不断出现和环境污染的日益严重,水稻在种植过程中受到了多种非生物胁迫(如干旱、重金属和高盐等),导致生长受到抑制,产量降低。近些年,减缓胁迫影响的技术受到越来越多的关注,根际促生菌(PGPR)作为从根际土壤中筛选出的微生物,可有效降低非生物胁迫对水稻生长的影响。它们不仅能够通过自身的生理特性阻碍重金属迁移,减轻重金属对水稻的毒害作用,还能通过产1-氨基环丙烷-1-羧酸脱氨酶、嗜铁素、植物激素或固氮解磷解钾作用,使水稻在形态或生理等方面发生改变,从而提高对重金属、干旱、高盐等非生物胁迫的耐性,促进其生长。该文介绍了PGPR及其种类,并对非生物胁迫下PGPR提高水稻耐受性的研究进展进行总结,为进一步研究和利用PGPR缓解非生物胁迫对水稻的影响提供参考。     

水稻促分裂原活化蛋白激酶家族的研究进展

促分裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)是生物体内信号转导途径MAPK级联反应的重要组分,通过传递胞内外信号,介导生物及非生物胁迫反应、激素反应、调控细胞分化和发育过程.对水稻(Oryza sativa L.)MAPK家族的结构、作用机制、分类以及在抗逆应答、生长发育中的作用进行了综述,为水稻MAPK的深入研究和应用提供参考.     

脯氨酰顺－反异构酶的纯化及对重组蛋白质折叠反应的催化性能

脯氨酰异构是蛋白质折叠反应的限速步骤之一,体内被脯氨酰顺－反异构酶(PPI)所催化．为了研究PPI在重组蛋白体外折叠复性中的作用,我们自猪肾脏中纯化了PPI,并对重组蛋白的酶促折叠过程进行了探讨．结果表明,PPI催化的重组蛋白的折叠反应主要是提高了它们的折叠速率,而不增加正确折叠率和比活性,PPI在很低的浓度下即有很高的催化活性．     

拟南芥SRO蛋白家族的结构及功能分析

许多生物及非生物胁迫都会引起植物的氧化胁迫, 参与植物氧化胁迫反应组分的鉴定备受人们的关注。拟南芥SRO家族成员包括AtRCD1、AtSRO1、AtSRO5等, 调节植物对氧化胁迫的反应。AtSROs参与植物正常的生长发育, 同时在植物应对干旱、盐、重金属等胁迫反应中扮演重要角色。AtSROs存在保守的PARP、RST等特殊功能区, 推测其可能具备蛋白的转录、调节、修饰等功能。文章就拟南芥SRO家族成员的基本状况, 在植物生长发育及应对非生物胁迫反应中的作用进行概述, 为进一步研究AtSROs的生物学功能提供理论基础。     

植物蛋白激酶与作物非生物胁迫抗性的研究

干旱、盐碱、高温等非生物逆境胁迫严重影响作物生长发育、产量和品质。在遭受非生物逆境的威胁时,植物通过信号受体,可感知、转导胁迫信号,启动一系列抗逆相关基因的表达,最终缓解或抵御非生物逆境胁迫对植物造成的危害。其中,蛋白激酶和蛋白磷酸酯酶的磷酸化/去磷酸化作用在植物感受外界胁迫信号的分子传递过程中起到开关的作用。正常情况下,蛋白激酶磷酸化开启信号转导途径,启动相应的抗逆基因表达反应;当信号消失后,蛋白激酶去磷酸化将信号转导途径关闭,达到调控植物正常生长的目的。因此,蛋白激酶在调控感受胁迫信号、启动各种非生物逆境胁迫响应中起到了极其重要的作用。近年来,对植物蛋白激酶参与非生物胁迫响应的研究倍受关注。本文阐述了不同类型蛋白激酶在改良作物非生物胁迫抗性上的应用,为进一步研究提供资料。     

植物中一氧化氮的生理作用

No是一种易扩散的生物活性分子,是生物体内重要的信号分子。植物细胞通过NO合酶,硝酸还原酶,或非生化反应途径产生NO。NO参与植物生长发育调控和对生物和非生物胁迫的应答反应。主要通过讨论No的产生,对植物生长发育的影响及在抗逆反应中的信号调节来阐述No在植物中的作用。