植物凝集素类受体蛋白激酶研究进展

自然界中植物的生长发育受到各种环境变化的影响。为了响应外界各种环境条件,植物演化出一系列识别和传递环境信号的蛋白分子,其中比较典型的是植物细胞质膜上的类受体蛋白激酶(RLKs)。凝集素类受体蛋白激酶(LecRLKs)是类受体蛋白激酶家族中的一个亚族,它主要包含3个结构域:细胞外凝集素结构域、跨膜结构域和细胞内激酶结构域。根据细胞外凝集素结构域的不同,LecRLKs可分为3种不同类型:L、G和C型。近年来,研究表明LecRLKs在植物生物/非生物胁迫和发育调控中发挥非常重要的作用。该文综述了植物凝集素类受体蛋白激酶的研究历史、结构特点、分类以及生物学功能,并重点阐述凝集素类受体蛋白激酶在植物生物/非生物胁迫响应和调控发育方面的功能。对不同类型和不同功能的植物凝集素类受体蛋白激酶进行阐述将有利于对该类蛋白开展功能研究,并为作物改良提供有益借鉴。     

植物凝集素类受体蛋白激酶研究进展

自然界中植物的生长发育受到各种环境变化的影响。为了响应外界各种环境条件,植物演化出一系列识别和传递环境信号的蛋白分子,其中比较典型的是植物细胞质膜上的类受体蛋白激酶(RLKs)。凝集素类受体蛋白激酶(LecRLKs)是类受体蛋白激酶家族中的一个亚族,它主要包含3个结构域:细胞外凝集素结构域、跨膜结构域和细胞内激酶结构域。根据细胞外凝集素结构域的不同, LecRLKs可分为3种不同类型:L、G和C型。近年来,研究表明LecRLKs在植物生物/非生物胁迫和发育调控中发挥非常重要的作用。该文综述了植物凝集素类受体蛋白激酶的研究历史、结构特点、分类以及生物学功能,并重点阐述凝集素类受体蛋白激酶在植物生物/非生物胁迫响应和调控发育方面的功能。对不同类型和不同功能的植物凝集素类受体蛋白激酶进行阐述将有利于对该类蛋白开展功能研究,并为作物改良提供有益借鉴。     

植物中的MAPK及其在信号传导中的作用

促分裂原活化蛋白激酶(MAPKs)是一类存在于真核生物中的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶。同动物和酵母中MAPKs类似,植物中的MAPK级联途径也是由MAPKs、MAPKKs、MAPKKKs三种类型的激酶组成。植物细胞内受体接受外界刺激信号,然后依次磷酸化激活MAPKKKs、MAPKKs和MAPKs,并影响相关基因表达。目前已经从植物中分离到一些MAPKs、MAPKKs和MAPKKKs,它们参与了植物激素、生物胁迫及非生物胁迫等过程的信号传导。介绍了植物响应外界环境胁迫过程中,不同机制和因子对MAPKs级联途径的调控。     

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。     

类受体蛋白激酶与植物非生物胁迫应答

类受体蛋白激酶(receptor-like protein kinase,RLK)是植物信号转导网络中的重要成员,参与介导生长、发育以及逆境胁迫应答等多种细胞代谢过程．在植物细胞中已发现和克隆了富含亮氨酸重复区型(LRR)、凝集素型(lectin-like)和细胞壁相联型(WAK)等不同的RLK亚家族．这些RLK能够感受多种发育和外界环境胁迫信号, 并在植物对非生物胁迫的响应过程中发挥重要的调控作用．本文结合当今国内外研究进展,简述植物RLK的典型结构域特征,详细介绍多种RLK在植物逆境信号识别与转导中发挥的作用,同时对RLK在非生物胁迫应答中的具体作用机制进行了探讨．     

生长素调控植物气孔发育的研究进展

气孔是分布于植物表皮由保卫细胞围成的小孔, 是植物体与外界环境进行水分和气体交换的重要通道, 通过影响光合作用、蒸腾作用及一系列生物学过程来促进植物适应环境的变化。生长素是最早被发现的植物激素, 在植物生长发育中发挥重要作用。近年来的研究表明, 生长素通过载体蛋白-TIR1/AFB受体-AUXIN/IAA-ARFs信号通路, 调控STOMAGEN的表达; 之后, 经STOMAGEN-类LRR受体蛋白激酶ERf-MAPKs级联反应激酶-SPCH转录因子信号通路, 启动气孔的发育进程。EPF1、EPF2和类LRR受体蛋白激酶TMM不是该过程的必需元件。生长素对气孔的调控受光信号影响, 光信号通路组分E3泛素连接酶COP1位于MAPKs激酶的上游, 参与气孔的发育调控。     

受体蛋白激酶和植物发育

受体蛋白激酶是蛋白激酶家族中的重要一类。根据其胞外受体结构域的组成不同 ,植物受体蛋白激酶可划分为不同的类型。近些年的研究发现 ,蛋白激酶是植物发育和抗性反应中重要成分 ,是信号分子的重要受体 ,在信号传导过程中起着重要作用。随着对植物发育过程中信号传导机理认识的不断深入 ,人们有望通过操作植物发育过程向人们需要的方向发展 ,达到控制果实的大小和提高产量的目的。     

植物逆境胁迫相关蛋白激酶的研究进展

干旱、高盐、高温和低温等非生物胁迫及各种病虫害等生物胁迫严重影响植物的生长发育和作物产量.蛋白激酶主要通过激活不同的磷酸化途径介导外界环境信号的感知和传递,调控下游抗逆基因的转录表达,启动相应的生理生化等适应性反应来降低或消除危害.该文对近年来国内外有关与非生物胁迫和生物胁迫信号传导相关的受体蛋白激酶、促分裂原活化蛋白激酶、钙依赖而钙调素不依赖的蛋白激酶、蔗糖不发酵相关蛋白激酶和其它胁迫相关的植物蛋白激酶的研究进展进行综述,探索蛋白激酶介导的不同磷酸化途径应对逆境胁迫的信号传递网络,为进一步了解植物逆境分子应答机制提供依据.     

植物SnRKs家族在胁迫信号通路中的调节作用

蔗糖非发酵1(SNF1)相关蛋白激酶家族(SnRKs)是植物胁迫响应过程中的一类关键蛋白激酶。在响应生物胁迫时,SnRKs可通过参与活性氧和水杨酸介导的信号转导途径,增强植物对生物侵害的耐受性。在响应非生物胁迫时,SnRKs通过脱落酸(ABA)介导的信号通路,增强植株对干旱、盐碱和高温等的耐受性;且通过独立于ABA的信号通路,SnRKs可调控胞内能量状态,维持离子平衡。该文总结了SnRKs蛋白激酶作为胁迫信号通路中的主要调节因子的最新研究进展,并展望了未来的研究方向。     

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。     

类受体激酶FER调节植物与病原菌相互作用的分子机制

植物细胞依赖细胞质膜上的受体感知并传递环境信号,而受体通过与配体特异结合启动一系列下游信号转导途径,维持植物正常的生命活动及其对外界环境变化的适应。类受体激酶是其中一类重要受体,通常由胞外结合结构域、跨膜结构域和胞内激酶结构域3部分组成,是植物适应外界环境变化的重要调节枢纽。FER属于CrRLK1L类受体蛋白激酶家族,...     

植物凝集素类受体激酶参与非生物胁迫响应的研究进展

植物在生长发育过程中会受到各种胁迫因子的影响,非生物胁迫是其中极其重要的一类。类受体激酶(receptor-like kinases, RLKs)是植物中广泛存在的一类蛋白,能够快速有效地对胁迫因子作出响应,最终引起一系列生物效应。凝集素类受体激酶(lectin receptor-like kinases, LecRLKs)是RLKs的一个亚族,其具有细胞外凝集素结构域、跨膜结构域和细胞内激酶结构域三个结构域。根据细胞外凝集素结构域的不同可分为L、G和C三种不同类型。近年来,大量的研究表明植物凝集素类受体激酶在非生物胁迫响应中发挥重要作用。LecRLKs通过识别非生物胁迫相关的信号分子,激活下游的信号通路,如MAPK通路、ROS通路、钙信号通路等,调节基因表达和蛋白质翻译以增强植物的抗逆性。该文概述了植物凝集素类受体激酶的结构特征及其分类,并系统综述了LecRLKs在盐胁迫、低温胁迫、干旱胁迫、机械损伤和植物激素等非生物胁迫响应中的功能和作用机制,同时也对LecRLKs的未来研究方向作出了展望。该文不仅为深入了解植物凝集素类受体激酶参与非生物胁迫响应的功能提供了参考,而且为利用LecRLKs进行作物抗逆育种改良提供了理论依据。     

类受体激酶调控根生长发育的研究进展

类受体激酶是一类具有激酶活性的单次跨膜受体,通过接收和传递胞外信号调控细胞的生理反应,参与植物生长发育过程。植物根在生长发育过程中受到大量的外部刺激和内源性发育信号的影响,植物必须通过整合这些信号并转化为细胞反应,才能适应不断变化的环境条件;植物类受体激酶作为细胞膜上的信息监测者,通过与外源和内源信号的通讯调控根的生长发育。该文对近年来国内外有关类受体激酶的结构、分类及其作用机制,特别是植物类受体激酶在根发育信号转导途径中的功能和作用等方面的研究进展进行综述,为进一步揭示植物类受体激酶在根生长发育中的功能及其作用机制提供参考。     

Plant receptor kinases

Recent plant genome analyses have revealed a large number of genes encoding receptor-like kinases (RLKs) in plants. Theyare transmembrane proteins structurally related to the animal tyrosine and serin/threonine families with differences in their extracellular domains. There are more than 20 classes of plant RLKs, distinguished according to their extracellular domains, which can potentially bind an array of molecules. Although the majority of these RLKs remains uncharacterized, several members of this family are known to function in a diverse biological processes including plant growth and development, self-incompatibility, hormone perception and plant-microbe interactions. Despite knowledge of RLKs functions is increasing rapidly, yet major challenges remain. These include identifying ligands that activate RLKs and characterizing downstream pathways.     

Functional analysis of receptor-like kinases in monocots and dicots

Receptor-like kinases (RLKs) are signaling proteins that feature an extracellular domain connected via a transmembrane domain to a cytoplasmic kinase. This architecture indicates that RLKs perceive external signals, transducing them into the cell. In plants, RLKs were first implicated in the regulation of development, in pathogen responses, and in recognition events. RLKs comprise a major gene family in plants, with more than 600 encoded in the Arabidopsis genome and more than 1100 found in rice genomes. The greater number of RLKs in rice is mostly attributable to expansions in the clades that are involved in pathogen responses. Recent functional studies in both monocots and dicots continue to identify individual RLKs that have similar developmental and abiotic stress roles. Analysis of closely related RLKs reveals that family members might have overlapping roles but can also possess distinct functions.     

Arabidopsis U‐box E3 ubiquitin ligase PUB11 negatively regulates drought tolerance by degrading the receptor‐like protein kinases LRR1 and KIN7

Both plant receptor‐like protein kinases (RLKs) and ubiquitin‐mediated proteolysis play crucial roles in plant responses to drought stress. However, the mechanism by which E3 ubiquitin ligases modulate RLKs is poorly understood. In this study, we showed that Arabidopsis PLANT U‐BOX PROTEIN 11 (PUB11), an E3 ubiquitin ligase, negatively regulates abscisic acid (ABA)‐mediated drought responses. PUB11 interacts with and ubiquitinates two receptor‐like protein kinases, LEUCINE RICH REPEAT PROTEIN 1 (LRR1) and KINASE 7 (KIN7), and mediates their degradation during plant responses to drought stress in vitro and in vivo. pub11 mutants were more tolerant, whereas lrr1 and kin7 mutants were more sensitive, to drought stress than the wild type. Genetic analyses show that the pub11 lrr1 kin7 triple mutant exhibited similar drought sensitivity as the lrr1 kin7 double mutant, placing PUB11 upstream of the two RLKs. Abscisic acid and drought treatment promoted the accumulation of PUB11, which likely accelerates LRR1 and KIN7 degradation. Together, our results reveal that PUB11 negatively regulates plant responses to drought stress by destabilizing the LRR1 and KIN7 RLKs.     

大豆类受体蛋白激酶基因(rlpk2)RNAi双元表达载体的构建及其转基因

植物类受体蛋白激酶(plant receptor-like kinases RLKs)以其特有的结构在植物的生长、发育和防御等多种生理生化过程中发挥着重要的作用。利用RNA干扰技术(RNA interference RNAi)来研究RLKs的功能已日趋成熟。本文根据植物中hpRNA(hairpin RNA)的原理,以大豆类受体蛋白激酶基因rlpk2为靶基因,在rlpk2-cDNA序列3'端选择312bp作为构建RNAi的序列,借助中间克隆载体,经过三次亚克隆,最后形成含rlpk2-RNAi表达盒的双元表达载体pART27-R2,并转入农杆菌LBA4404。采用农杆菌介导大豆子叶节转化方法,共获得了三株转基因植株。转基因植株 RT-PCR分析表明rlpk2基因已被成功敲减(knock-down),并且发现敲减大豆叶片中的rlpk2基因表达明显改善大豆叶片的光合能力,结合前期研究结果,表明rlpk2基因可能在维持叶绿体的结构及保护叶绿体膜系统的完整性方面起负调节作用。