钙调蛋白在植物发育中的功能

钙调蛋白(CaM)在植物生长和发育中有着多种功能,它参与了一系列的发育过程如细胞分裂、细胞代谢、胁迫、花药和雌蕊以及胚胎的发育等．对钙调蛋白功能的了解将有助于更深入研究钙/钙调蛋白介导的信号网络,为研究植物体内各类代谢的信号转导奠定基础．     

钙结合蛋白对花粉生长发育调控研究进展

植物钙结合蛋白存在于花粉管中,通过直接或间接结合Ca~(2+),定位膜结构,形成Ca~(2+)信号通道,发生信号转导,对花粉发育及花粉管的生长起到调控作用。目前已明确以钙调蛋白(CAM)、钙依赖型蛋白激酶(CDPK)、类钙调蛋白(CML)、类钙调素B类蛋白(CBL)和激酶蛋白(CIPK)为主的植物钙结合蛋白在调控花粉发育及花粉管生长方面的重要作用。该文主要对近年来国内外已经明确的各类钙结合蛋白家族以及家族成员间不同的作用机理的研究进展进行综述,并举例阐述了钙结合蛋白家族中各类成员对花粉管特定的作用方式及调控作用,最后对今后相关领域的研究前景进行了展望。     

植物体内钙信号及其在调节干旱胁迫中的作用

钙作为植物体内第二信使广泛参与了植物响应的各种非生物和生物胁迫的信号传导。胁迫信号通过激活位于细胞质膜上的钙离子通道,产生胞质内特异性的钙信号,传递至钙信号感受蛋白,如钙调素(calmodulin,CaM)、钙依赖蛋白激酶(Ca2+-dependent protein kinases,CDPK)和类钙调磷酸酶B蛋白(calcineurin B-like protein,CBL)等,进而引起胞内一系列生理生化变化,最终对胁迫做出响应。钙信号在植物响应干旱胁迫信号系统中起枢纽作用,主要通过调节气孔运动,水通道蛋白(aquaporin,AQP)和抗氧化酶活性来减少水分流失,提高水分利用率,最终降低干旱对植物细胞的伤害,并具有一定的生态学功能。该文对近年来国内外有关植物体内钙信号的研究进展以及在干旱逆境中的调节作用进行综述,并对今后的研究做了展望。     

植物感受盐胁迫及相关钙信号的研究进展

盐胁迫对植物的生长和发育造成严重影响,其危害包括渗透胁迫、离子毒害等,严重损害了农业生产和粮食安全。在盐胁迫下,植物相关感受器接受刺激,使得Ca²⁺通过细胞膜以及细胞内钙库膜上打开的Ca²⁺通道进入细胞质基质,导致细胞质内Ca²⁺浓度升高,产生钙信号。钙离子作为重要的第二信使,在植物细胞内和细胞间传递信号,信号往下游传递,在不同生长和发育阶段引起植物一系列的生理响应来应对盐胁迫影响。钙信号主要通过钙调蛋白（CaM）、钙调素样蛋白（CML）、钙依赖性蛋白激酶（CDPK）、钙调磷酸酶B样蛋白（CBL）和CBL互作蛋白激酶（CIPK）感知并将特异的钙信号信息传递到下游;从而激活植物盐胁迫生理响应。本文主要综述植物如何感知盐胁迫刺激,以及钙信号产生与传导机制,并对该研究领域需解决的问题进行了展望。     

钙调磷酸酶信号调控真菌生长代谢、毒力及抗逆性能

钙调磷酸酶是一种丝氨酸/苏氨酸（Ser/Thr）蛋白磷酸酶,在真菌中普遍保守,上游信号途径由Ca²⁺通道（Cch1）、转运蛋白（Mid1）、钙离子感应蛋白（CaM）、钙调蛋白依赖性磷酸酶等组成。钙调磷酸酶受钙离子和钙调蛋白调节,在调控真菌Ca²⁺稳态的钙信号级联途径中发挥着中心作用,通过钙信号级联途径参与生物学过程,调控真菌生长、发育和毒力形成来响应外界环境因素的变化,使真菌能够适应不同环境,维持正常的生命活动。本文综述了真菌钙调磷酸酶信号的组成和上下游信号转导途径、调控细胞生长代谢、毒力形成以及抗逆性能调控的研究进展;结合对真菌代谢产物合成的调控作用,对钙调磷酸酶信号作为重要合成生物学元件及调控开关进行了展望。     

原纤毛－多囊蛋白复合物在肾和骨组织中的类似作用

纤毛－多囊蛋白复合物的功能或者结构异常,是导致常染色体显性多囊肾病的主要原因.该复合物除了被认为在正常的肾上皮细胞上起着机械和化学感受器的作用,可能在骨细胞中也有类似的作用.本文总结了多囊蛋白和纤毛的结构、分布特点以及在肾发育过程中所发挥的作用;着重综述了纤毛 多囊蛋白复合物在肾上皮细胞上作为机械和化学感受器,通过影响细胞内一系列的信号途径,调控细胞的基因转录和蛋白合成的最新研究进展,包括与细胞内钙离子变化有关的钙调神经磷酸酶－NFAT途径和PI3K－Atk途径,调控细胞周期的JAK－STAT途径,及维持正常肾结构的Wnt/β连环蛋白信号途径等;还将通过比较在肾上皮细胞上纤毛 多囊蛋白复合物所激活的信号传导途径和在骨细胞中传导机械刺激的信号转导途径的类同,提示在骨细胞中,纤毛 多囊蛋白复合物可能起着在肾上皮细胞上类似的机械感受器作用,为系统性阐明多囊肾病的发病机制,以及揭示失重或负重状态下骨细胞机械感受的分子机制提供了一个新思路.     

植物钙感受器及其介导的逆境信号途径

钙信号是植物生长发育和逆境响应的重要调控因子, 是植物生理与逆境生物学研究领域中的热点之一。当植物细胞受到外界逆境刺激时, 其胞内会产生具有时空特异性的Ca2+信号变化, 这种变化首先被胞内钙感受器所感知并解码, 再由钙感受器互作蛋白将信号传递到下游, 从而激活下游早期响应基因的表达或相关离子通道的活性, 最终产生特异性逆境响应。植物细胞通过感知胞内钙信号的变化如何识别来自外界不同性质或不同强度的刺激, 是近几年植物生物学家所关注的科学问题。文章主要总结了近几年在植物钙感受器研究领域中的最新进展, 包括钙依赖蛋白激酶(CDPKs)、钙调素(CaMs)、类钙调素蛋白(CMLs)、类钙调磷酸酶B蛋白(CBLs)及其互作蛋白激酶(CIPKs)等的结构、功能及其介导的逆境信号途径, 并提供新的见解和展望。     

植物钙结合蛋白与钙离子结合鉴定技术的研究进展

Ca2＋在植物生长发育和环境适应过程中发挥着中心调控作用,钙信号是植物生长发育和逆境响应的主要调控因子,钙结合蛋白是植物钙信号传导途径的最重要组分之一,然而植物钙结合蛋白在体内和体外与Ca2＋结合的技术体系还有待完善和发展。为了系统总结植物钙结合蛋白的鉴定方法与技术,本文从定性结合、定量结合和结合方式等角度,综述了植物钙结合蛋白在体内和体外条件下与Ca2＋结合的原理、方法、特点和应用前景,详细阐述了近年来的主要检测方法,并对其今后的发展趋势作了展望。本文将为植物钙结合蛋白的分离、功能鉴定和作用机制的研究提供技术支撑。     

新疆盐生植物的钙调蛋白基因克隆与序列分析

采用RT-PCR扩增的方法,从新疆盐生植物花花柴(Karelinia caspica)、盐爪爪(Kalidium foliadum)和盐桦(Betula halophila)中分别克隆获得了450bp的cDNA片段.基因测序和序列同源性分析的结果表明,所克隆的基因片段均包含了钙调蛋白基因完整的读码框架.新疆花花柴钙调蛋白基因与盐爪爪钙调蛋白基因同源性达86%,盐爪爪与盐桦同源性达86.77%,花花柴与盐桦同源性达85.11%.新疆盐生植物钙调蛋白基因与其它已发表的植物钙调蛋白基因同源性均在80%以上,显示植物钙调蛋白基因具有高度保守性.     

植物细胞中钙信号的时空多样性与信号转导

近年来,对钙信号的研究,包括对钙信号的产生、传导及最终靶蛋白的研究,越来越受到人们的重视。植物生长发育许多过程的信息传递,包括对各种内外刺激的反应都涉及到钙信号。钙信号的产生及传导是通过胞质自由钙离子的浓度变化来实现的。本文综述了胞质自由钙离子的测定、钙信号的时空多样性及钙信号的靶蛋白如CaM、Ca2+依赖的蛋白激酶、钙调磷酸酶、磷脂酰肌醇_磷脂酶C 等方面的一些最新进展,展望了今后钙信号研究的方向及所用到的一些技术方法等。     

植物钙吸收、转运及代谢的生理和分子机制

钙是植物必需的营养元素。酸性砂质土壤中含钙较少,导致在其土壤上生长的作物容易缺钙。另外由于果树果实、果菜类和包心叶菜类的蒸腾作用弱,导致果树和蔬菜普遍生理缺钙。根系维管束组织可能通过共质体和质外体两种途径进行钙素吸收,而果实则可通过非维管束组织直接吸收钙素。Ca2 通过Ca2 通道内流进入胞质,并通过Ca2 -ATPase和Ca2 /H 反向转运蛋白外流以保持胞质内低Ca2 浓度。为了应对植物发育和环境胁迫信号,Ca2 由质膜、液泡膜和内质网膜的Ca2 通道内流进入胞质,导致胞质Ca2 浓度迅速增加,产生钙瞬变和钙振荡,传递到钙信号靶蛋白,如钙调素、钙依赖型蛋白激酶及钙调磷酸酶B类蛋白,引起特异的生理生化反应。本文综述了植物钙素吸收、转运以及代谢研究的最新进展,包括植物对钙的需求和作物缺钙的原因,根系维管束组织及果实钙素吸收机理,Ca2 跨膜运输特性,钙的信使作用以及钙信号靶蛋白等方面内容。     

植物细胞中钙信号的时空多样性与信号转导

近年来,对钙信号的研究,包括对钙信号的产生,传导及最终靶蛋白的研究,越来越受到人们的重视,植物生长发育过程的信息传递,包括对各种内外刺激的反应都涉及到钙信号,钙信号的产生及传导是通过胞质自由钙离子的浓度变化来实现的,本文综述了胞质自由钙离子的测定,钙信号的时空多样性及钙信号的靶蛋白如CaM,Ca^2 依赖的蛋白激酶,钙调磷酸酶,磷脂酰肌醇－磷脂酶C等方面的一些最新进展,展望了今后钙信号研究的方向所用到的一些技术方法等。     

钙/钙调素信号途径在胁迫中的作用研究进展

钙调素普遍存在于真核生物细胞中,是多种生物学作用的信号组分.钙/钙调素信号途径由钙离子,钙调素以及下游的靶蛋白组成,通过与靶蛋白作用而传递信号并且发挥生物学功能.本文主要对于旱,盐,冷以及热胁迫下钙调素结合蛋白的作用进行综述,并对相关研究领域的未来研究方向进行了展望.     

大豆类钙调磷酸酶B亚基GmCBL1互作候选蛋白的筛选

Ca2+是非生物胁迫信号转导途径中的重要信号分子,植物类钙调磷酸酶B亚基蛋白(CBL,calcineurin B-like proteins)是一类重要的钙信号受体蛋白,主要通过与其他蛋白的特异结合传递信号,使植物形成对非生物胁迫的响应。本实验室已经获得大豆Gm CBL1基因,功能鉴定显示Gm CBL1增强了转基因拟南芥对非生物胁迫的耐性。为了进一步研究Gm CBL1的作用机理,本研究构建诱饵载体p GBKT7::Gm CBL1,利用酵母双杂交技术筛选大豆Gm CBL1的互作蛋白。通过对筛选获得的106个蛋白基因测序和Blast比对分析,并根据其可能的生理功能对这些候选蛋白归类,整理得到4类蛋白:能量代谢相关蛋白、修饰蛋白、防御蛋白、钙信号转导相关蛋白。筛选得到候选蛋白的功能预测初步表明,大豆Gm CBL1参与多条信号途径,为进一步研究探索大豆CBL介导的抗逆信号转导途径奠定了基础。     

钙的生理作用

钙是植物生长发育必需的大量元素之一,但以前认为钙只是作为一种营养元素而起作用,自1980年证实钙调蛋白(CaM)存在并作用于植物细胞以来,许多实验表明钙还活跃地参与调节和控制植物的许多生理生化反应,是植物代谢的重要调控者。因此,钙的生理作用越来越受到重视。本文就植物体内的钙及其生理作用的研究进展作一简介。     

植物钙吸收、转运及代谢的生理和分子机制

钙是植物必需的营养元素。酸性砂质土壤中含钙较少, 导致在其土壤上生长的作物容易缺钙。另外由于果树果实、果菜类和包心叶菜类的蒸腾作用弱, 导致果树和蔬菜普遍生理缺钙。根系维管束组织可能通过共质体和质外体两种途径进行钙素吸收, 而果实则可通过非维管束组织直接吸收钙素。Ca2+通过Ca2+通道内流进入胞质, 并通过Ca2+-ATPase 和Ca2+/H+反向转运蛋白外流以保持胞质内低Ca2+浓度。为了应对植物发育和环境胁迫信号, Ca2+由质膜、液泡膜和内质网膜的Ca2+通道内流进入胞质, 导致胞质Ca2+浓度迅速增加, 产生钙瞬变和钙振荡, 传递到钙信号靶蛋白, 如钙调素、钙依赖型蛋白激酶及钙调磷酸酶B类蛋白, 引起特异的生理生化反应。本文综述了植物钙素吸收、转运以及代谢研究的最新进展, 包括植物对钙的需求和作物缺钙的原因, 根系维管束组织及果实钙素吸收机理, Ca2+跨膜运输特性, 钙的信使作用以及钙信号靶蛋白等方面内容。     

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。     

整合素在细胞响应机械应力中的作用

机械应力在细胞生长、分化和基因表达等生理学过程和某些病理学过程中起了重要的作用.细胞粘附分子——整合素是机械信号转导中重要的跨膜分子.细胞通过整合素与胞外基质蛋白、细胞骨架蛋白以及聚焦粘附激酶等的反应,将感应的力信号转化为化学信号,从而调节细胞的生理机能,其中整合素与胞外基质蛋白之间的动态和特异性反应在细胞的机械信号转导过程中起了功能性作用.     

植物DREPP基因家族研究进展

发育调节质膜多肽(DREPP)蛋白是一类与质膜相关的植物特异性蛋白, 具有结合磷脂酰肌醇磷酸(PtdInsP_s)、Ca ²⁺/钙调蛋白(CaM)复合物、微管和微丝等多种功能, 在植物生长发育与逆境(低温和干旱等)应答过程中发挥重要作用。该文综述了植物DREPP家族成员的组成、蛋白质序列特征及其在发育与逆境应答过程中的生物学功能, 以期为深入认识DREPP参与的信号调控网络提供帮助。     

植物DREPP基因家族研究进展

发育调节质膜多肽(DREPP)蛋白是一类与质膜相关的植物特异性蛋白, 具有结合磷脂酰肌醇磷酸(PtdInsP_s)、Ca ²⁺/钙调蛋白(CaM)复合物、微管和微丝等多种功能, 在植物生长发育与逆境(低温和干旱等)应答过程中发挥重要作用。该文综述了植物DREPP家族成员的组成、蛋白质序列特征及其在发育与逆境应答过程中的生物学功能, 以期为深入认识DREPP参与的信号调控网络提供帮助。