葡萄VvIQD10果形相关基因定位及其互作研究

以葡萄6个不同果形品种盛花期花序为材料,通过荧光定量PCR方法分析比较葡萄IQ67结构域(IQ67 domain, IQD)基因家族成员VvIQD10的表达;从椭圆形葡萄品种‘天山’中克隆出VvIQD10基因编码区序列,对其进行生物信息学分析,采用亚细胞定位瞬时表达载体转化烟草的方法研究VvIQD10蛋白在细胞中的分布情况,并通过酵母双杂交实验和双分子荧光互补试验进行蛋白互作研究。结果表明:(1)VvIQD10基因在长果形葡萄品种中的表达量高于近圆形葡萄品种。(2)VvIQD10基因开放阅读框长度为1 401 bp,编码466个氨基酸。(3)VvIQD10蛋白为不稳定亲水性蛋白,无信号肽和跨膜区,但含保守的IQ67结构域,主要结构为α螺旋和随机卷曲,与猕猴桃IQD家族成员(PSS09955.1)亲缘关系最为接近。(4)VvIQD10蛋白主要定位于微管和质膜,并且直接与细胞骨架组织相关蛋白——钙调素类蛋白(VvCML)相互作用。研究认为,VvIQD10基因可能参与葡萄果形调控,葡萄VvCML蛋白从胞质到微管的募集依赖于VvIQD10,推测VvIQD10蛋白可能通过和钙调素类蛋白相结合来调控细胞骨架运动,进而参与葡萄果实形状的变化。     

植物HD-Zip转录因子的生物学功能

HD-Zip转录因子属于Homeobox蛋白家族, 是植物特异转录因子, 由高度保守的HD(Homeodomain)结构域和Leu zipper(Zip)元件组成, 前者与DNA特异结合, 后者介导蛋白二聚体的形成。HD-Zip转录因子家族包括4个亚家族(HD-Zip Ⅰ-Ⅳ), 其成员通过与其他蛋白互作、参与激素介导的信号途径, 从而调控植物生长发育、光形态建成、花发育、果实发育和植物对逆境应答等生物学过程。文章对近几年关于植物HD-Zip转录因子参与上述生物学功能方面的研究进行了综述, 以期对新功能基因的挖掘和应用研究以及HD-Zip调控机制的阐明奠定基础。     

互花米草NAC转录因子家族的鉴定与表达分析

互花米草(Spartina alterniflora)作为一种海岸带盐生植物,高度耐盐胁迫,但因为缺少参考基因组,其耐盐的分子机制却尚未见报道。NAC家族蛋白是植物特有的转录因子,调控植物的生长发育和胁迫应答。为了鉴定互花米草NAC蛋白(SaNAC)并探究它们与互花米草生长发育及胁迫响应之间的关系,本研究以互花米草三代全长转录组数据为参考,通过与水稻(Oryza sativa)、拟南芥(Arabidopsis thaliana)和玉米(Zea mays)NAC蛋白序列进行比对,并结合保守功能域进一步筛选,最终找到62个SaNAC蛋白。从蛋白序列比对、进化、motif预测、同源性比较、亚细胞定位、组织表达以及非生物胁迫下的基因差异表达等方面分别对互花米草NAC家族成员进行分析,结果发现SaNAC蛋白均含有保守的NAM结构域,且在进化上与水稻NAC家族具有一定的相似性;SaNAC家族中的两个蛋白SaNAC9和SaNAC49在细胞核表达;另外,本研究还发现互花米草SaNAC基因表达具有高度组织和胁迫应答差异性。这些结果表明互花米草NAC转录因子家族不仅具有保守的功能域,而且在调控互花米草的生长发育和非生物胁迫响应过程中具有重要的作用。     

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。     

植物非生物逆境胁迫相关RING finger蛋白

RING finger蛋白是锌指蛋白类中一个庞大的蛋白家族,已成为拟南芥第三大蛋白家族,在水稻中也发现了488个。最典型的结构特点是序列内包含环指结构域(RING finger domain)。RING finger蛋白主要通过泛素化途径参与到植物细胞的生理生化过程。介绍了植物RING finger蛋白的结构特点和分类,综述它们的亚细胞定位,重点阐述它们在响应干旱胁迫、温度胁迫和盐胁迫等非生物逆境胁迫的调控作用。     

成蛋白 (Formin): 植物细胞形态与发育的重要调控者

成蛋白(Formin)广泛存在于真菌、植物和动物等真核生物中,它们在调控肌动蛋白的聚合、协调肌动蛋白与微管之间的协同作用、决定细胞生长和形态等过程中发挥着决定性作用。一般认为,与真菌、动物不同,植物成蛋白家族结构在进化中因基因进化事件形成了植物特有的两类成蛋白家族,其中Ⅱ类成蛋白主要负责细胞极性生长,而Ⅰ类成蛋白可能调控细胞的膨胀。近年来,随着相关领域研究的深入,植物两类成蛋白在细胞内行使的功能也逐渐被阐明,而最近的研究结果也表明简单地根据蛋白结构对成蛋白的功能进行分类是不恰当的。据此,文中重点归纳了成蛋白结构域的组成与其对应功能,总结了成蛋白在代表性植物中的作用机理和最近研究进展,并就目前植物成蛋白研究中尚未解决的问题和尚未探索的领域进行了分析,最后对未来的植物成蛋白的研究方向提出了相关建议。     

小立碗藓扩展蛋白基因家族的鉴定与生物信息学分析

扩展蛋白(Expansins,EXP)是一类基因家族,几乎参与了植物发育的全过程,从种子萌发到果实成熟都有扩展蛋白的参与。该研究利用生物信息学的方法对小立碗藓(Physcomitrella patens) Expansin基因家族成员进行鉴定,分析了其基因结构、染色体定位以及系统发生关系。结果表明:小立碗藓基因组中含有Expansin A(EXPA) 32个、Expansin-like A(EXLA) 6个,并未发现Expansin-like B(EXLB)及Expansin B(EXPB)。扩展蛋白氨基酸序列长度在228～290 aa之间,编码蛋白质具有两个保守的结构域Pollen_allerg_1和DPBB_1。蛋白质亚细胞定位预测结果表明:运用CELLO在线工具预测发现小立碗藓中约4/5的EXP家族基因定位于细胞外;而Euk-mPLoc预测结果则显示小立碗藓EXP基因家族成员全定位于细胞外。基因结构分析表明,小立碗藓中约68%Expansin基因有含有1～3个内含子。以上结果可为深入研究小立碗藓扩展蛋白基因的分子进化与生物学功能奠定基础。     

肌动蛋白集束调控因子及G蛋白信号转导通路

细胞骨架由微丝、微管及中等纤维组成受不同蛋白因子调控以不同方式组装成不同直径的纤维 ,遍布于一切细胞 ,决定细胞的形状 ,赋予其抗压强度 ,对细胞器及大分子进行空间组织 ,实现胞内的能量转换。在肌动蛋白 (ａｃｔｉｎ)组装成张力纤维和张力纤维解离成肌动蛋白单体过程中有多种蛋白因子参与调控 ,从而使细胞骨架处于一个生理的动态平衡中 ,执行和完成不同的生化反应。在众多的调控蛋白中 ,肌动蛋白集束调控蛋白因子 (ａｃｔｉｎｂｕｎｄｌｉｎｇｐｒｏｔｅｉｎ)不仅参与肌动蛋白结构调节 ,还与细胞内信号传导有密切关系。已发现的肌动蛋…     

植物小G蛋白的研究进展

小G蛋白(small GTPases)是近年来细胞信号转导的研究热点,包括Ras、Rho、Rab、Arf和Ran等5个亚家族.植物中存在一种特殊的小G蛋白ROP(Rho-related GTPase from plants)是Rho家族成员,在调控细胞生长发育及植物防御反应体系的建立等方面起重要作用.在植物细胞中ROP存在两种形式,一种是与GTP结合的激活态,另一种是与GDP结合的非激活态,通过这种激活态与非激活态之间的转变,ROPs作为植物生长发育过程中重要的"分子开关"参与调控多种信号转导过程.本文主要对国内外近年来有关小G蛋白的种类及其调节机制,以及植物小G蛋白ROP在花粉管生长、根毛发育、H2O2的产生、脱落酸(ABA)以及防御应答反应中的调节作用等方面的研究进展进行综述.     

生长素输出载体PIN家族研究进展

生长素极性运输调控植物的生长发育。生长素极性运输主要依赖3类转运蛋白: AUX/LAX、PIN和ABCB蛋白家族。生长素在细胞间流动的方向与PIN蛋白在细胞上的极性定位密切相关。PIN蛋白由1个中心亲水环和2个由中心亲水环隔开的疏水区组成。中心亲水环上含多个磷酸化位点,其为一些蛋白激酶的靶点。PIN蛋白受多方面调控,包...     

细胞骨架蛋白PDLIM1在肿瘤中的研究进展

人PDZ和LIM域蛋白1(PDZ and LIM domain protein 1, PDLIM1)是PDZ-LIM蛋白家族的成员之一,参与多种生物学过程,包括细胞骨架组织和肿瘤发生。PDLIM1通过PDZ结构域结合相关蛋白质(如辅肌动蛋白α-actinin)以及通过LIM结构域与相关激酶(如clik1)结合,并定位到肌动蛋白应力纤维,进而参与细胞骨架调控。细胞骨架具有维持细胞形态的功能,在细胞运动中起着关键作用。肿瘤细胞的浸润与转移常表现为细胞运动能力的改变,这个改变过程往往涉及到细胞骨架在时空上的动态重组,而重组的时空调控由关键的细胞信号通路介导。因此,进一步研究PDLIM1在肿瘤浸润与转移过程中的信号调控机制,可能发现潜在的治疗靶点和预后因子,有助于在精准医疗时代进行更好的个性化肿瘤防治。     

Dof基因家族调节植物生长发育功能的研究进展

Dof（DNA binding with one finger）蛋白是一类植物特异性转录因子,通常含有200～400个氨基酸和2个主要结构域。该家族成员的N 末端为高度保守的单锌指Dof结构域,具有与DNA和蛋白质相互作用的双重功能,其C末端的氨基酸序列则较为多变,是Dof蛋白重要的特异转录调控结构域。研究表明,Dof蛋白作为转录激活物或阻遏物参与了多方面的植物生长发育过程。随着基因组测序技术的发展,已有大量的Dof基因从植物基因组数据库中鉴定出来。该文对近年来国内外有关Dof基因家族的结构特点、全基因组鉴定、蛋白互作以及生物学功能等方面的研究进展进行综述,以期为Dof转录因子的深入研究提供参考。     

植物ABCB亚家族生物学功能研究进展

ABC转运蛋白超家族结构和功能复杂多样, 包含ABCA-ABCH八个亚家族。ABCB是ABC转运蛋白的一个亚家族, 多数定位于质膜, 少数定位于线粒体膜或叶绿体膜。ABCB与其它生长素转运蛋白(AUX1/LAX、PIN)共同参与调控植物生长素的极性运输, 在植物生长发育的各个阶段发挥作用。此外, ABCB转运蛋白还调控植物的向性运动和重金属抗性等过程。近年来, 随着越来越多植物全基因组测序的完成, ABCB亚家族在禾谷类单子叶植物水稻(Oryza sativa)、玉米(Zea mays)和高粱(Sorghum bicolor)中的生物学功能开始有少量报道, 然而多数ABCB转运蛋白的功能尚未得到阐释。该文对拟南芥(Arabidopsis thaliana)和禾谷类作物ABCB转运蛋白的研究进展进行综述, 以期为全面揭示ABCB亚家族生物学功能提供线索。     

植物ABCB亚家族生物学功能研究进展

ABC转运蛋白超家族结构和功能复杂多样, 包含ABCA-ABCH八个亚家族。ABCB是ABC转运蛋白的一个亚家族, 多数定位于质膜, 少数定位于线粒体膜或叶绿体膜。ABCB与其它生长素转运蛋白(AUX1/LAX、PIN)共同参与调控植物生长素的极性运输, 在植物生长发育的各个阶段发挥作用。此外, ABCB转运蛋白还调控植物的向性运动和重金属抗性等过程。近年来, 随着越来越多植物全基因组测序的完成, ABCB亚家族在禾谷类单子叶植物水稻(Oryza sativa)、玉米(Zea mays)和高粱(Sorghum bicolor)中的生物学功能开始有少量报道, 然而多数ABCB转运蛋白的功能尚未得到阐释。该文对拟南芥(Arabidopsis thaliana)和禾谷类作物ABCB转运蛋白的研究进展进行综述, 以期为全面揭示ABCB亚家族生物学功能提供线索。     

甘蓝型油菜BnaCIPK15基因的表达分析与功能鉴定

CBL-CIPK是高等植物中广泛存在的一类解析Ca~(2+)信号的蛋白。该研究在前期工作基础上,对甘蓝型油菜(Brassica napus L.)的BnaCIPK15基因进行了亚细胞定位、双分子荧光互补(BiFC)、酵母双杂交和qRT-PCR检测等一系列分析,以探究BnaCIPK15蛋白在ABA激素响应中的作用。结果显示:(1)亚细胞定位发现,BnaCIPK15蛋白定位于细胞质和细胞核中; BiFC分析发现,BnaCIPK15蛋白与BnaCBL1/3/4/9蛋白之间的互作较强,与BnaCBL10仅有微弱互作。(2)qRT-PCR检测发现,BnaCIPK15基因受ABA和冷胁迫的诱导极显著上调表达,而对百草枯(Paraquat)、活性氧(H_2O_2)和热胁迫的诱导较弱,表明BnaCIPK15基因很可能参与ABA和冷胁迫的调控过程。(3)酵母滴定实验结果显示,BnaCIPK15蛋白与脱落酸(ABA)信号通路中的BnaHAB1蛋白(属于蛋白磷酸酶PP2C家族)存在明显的互作,而与BnaABFs/AREB3/ABI5转录因子无明显互作;BiFC验证显示,BnaCIPK15与BnaHAB1蛋白之间存在互作信号,而BnaCIPK15与BnaHAB2组合没有观察到信号,证明BnaCIPK15与BnaHAB1磷酸酶具有特异互作特征,推测BnaCIPK15可能参与调控ABA信号转导。研究认为,甘蓝型油菜中可能存在基于BnaCIPK15-BnaHAB1的互作模块,并参与ABA的信号转导和网络调控。     

拟南芥NPH3/RPT2-Like (NRL)家族蛋白在向光素信号转导通路中的作用研究进展

向光素PHOT1和PHOT2感受蓝光刺激后发生自磷酸化激活, 调节植物气孔开放、叶绿体运动、叶片伸展和定位以及向光性(包括根的负向光性和下胚轴的向光性)等多种适应性反应。拟南芥(Arabidopsis thaliana) NRL (NPH3/RPT2-Like)家族成员在向光素介导的信号途径中发挥重要作用, 其中NPH3特异调控下胚轴的向光性以及叶片的伸展与定位, RPT2参与调节植物向光性、叶片的伸展与定位以及叶绿体聚光反应等。NCH1是新发现的NRL家族成员, 与RPT2以功能冗余的方式调节叶绿体的聚光反应, 但不调节避光反应。该文主要综述了NRL蛋白家族成员在向光素介导蓝光信号通路中的作用, 并展望了未来的研究方向, 旨在为全面揭示NRL家族成员的功能提供线索。     

钙/钙调蛋白依赖性丝氨酸蛋白激酶的结构和功能

钙/钙调蛋白依赖性丝氨酸蛋白激酶(calcium/calmodulin-dependent serine protein kinase, CASK)属于膜相关鸟苷酸激酶(membrane associated guanylate kinase, MAGUK)家族.CASK具有多个不同蛋白质结合结构域,在细胞膜的特定区域,与其他蛋白质形成多种蛋白质复合体,参与组成细胞骨架.它通过衔接细胞外信号蛋白和细胞内骨架蛋白,协助功能蛋白质的转运和定位,以及细胞内的信号传递.此外CASK还可以进入细胞核影响基因转录调控,以及作用在神经突触膜上参与神经递质的释放.     

玉米中Class Ⅰ和Class ⅡNAS蛋白之间的BiFC互作研究

烟草胺合成酶（nicotianamine synthase,NAS）能够催化合成植物体内铁运输所需的螯合物烟草胺（nicotianamine,NA）,在植物维持铁稳态方面发挥重要的作用。玉米、小麦和大麦等禾本科植物的NAS蛋白进化为ClassⅠ和ClassⅡ两个亚家族,可能分别参与调节铁的吸收和运输,其家族成员之间蛋白序列同源性较高,ClassⅡNAS具有特异的N端可变结构域。通过进化分析分析玉米NAS的两个亚家族,以及建模预测两类亚家族代表基因ZmNAS1(ClassⅠ)和ZmNAS3(ClassⅡ)的蛋白结构,结果表明ZmNAS1和ZmNAS3的三维结构高度相似,推测可能通过同源或异源二聚体化发挥功能;进一步通过双分子荧光互补（bimolecular fluorescence complementation,BiFC）分析ZmNAS1和ZmNAS3的相互作用,结果表明,ZmNAS1和ZmNAS3蛋白可以互作,删除N端可变结构域的ZmNAS3?N只能与ZmNAS3蛋白互作而不与ZmNAS1互作,推测ZmNAS可以形成同源二聚体,而形成异源二聚体需要ClassⅡ家族蛋白的N端可变结构域...     

脯氨酸转运相关基因的研究进展

作为植物中普遍存在的一种逆境适应机制, 脯氨酸积累一直被认为是其合成和降解调控的结果。然而越来越多的研究表明, 脯氨酸转运也可能在其积累过程中起重要作用。在植物中, 有多个氨基酸转运蛋白家族, 如氨基酸通透酶家族(AAPs)、赖氨酸组氨酸转运蛋白家族(LHTs)和脯氨酸转运蛋白家族(ProTs)参与脯氨酸在各个器官间的运输。该文对参与脯氨酸运输的基因家族成员的表达模式、生理功能及表达调控进行了综述, 以期为脯氨酸运输与积累在植物抗逆方面的研究提供参考。