植物防循御反应中水杨酸与茉莉酸的“对话”机制

水杨酸和茉莉酸是介导植物防御反应的两种重要信号分子。它们的生物合成途径迥然不同、对PRs以及防御反应的诱导方面具有相对独立性;虽然两者之间存在若干相互拮抗现象,但它们在介导植物防御反应中却又表现出一定的协同效应。本文综述了两者关系研究中的一些新进展,并提出该领域亟待解决的有关问题,以期为了解、调控和利用植物防御反应提供理论依据。     

几种重要植物次生代谢防御反应物质的生物合成途径及分子调控机制研究进展

参与植物防御反应相关的次生代谢产物主要有酚类、萜类和生物碱类.近几年,随着转录组学、蛋白组学及新的分子生物学技术的广泛应用,极大地推进了植物次生代谢防御反应物质调控机制的研究进展.我们从这几类次生代谢物质的合成途径及其参与植物防御反应的分子调控机制两大方面进行概述,重点介绍这三类具有防御作用的次生代谢产物的生物合成途径、参与介导植物防御反应的相关信号分子及其转录调控机制,为正确认识植物次生代谢防御反应提供理论据.     

西花蓟马与植物互作中的诱导防御与适应性研究进展

西花蓟马Frankliniella occidentalis通过取食、产卵和传播植物病毒对园艺和农业作物生产构成了严重威胁.利用植物诱导防御反应以抵抗西花蓟马危害是作物保护最具生态效益的方法.在植物与西花蓟马的互作中,虫伤、外源植物激素、微生物及其他一些非生物因子均可诱导植物产生防御反应,且植物次生化合物、Ca2+、防御酶及防御信号通路相关基因在植物诱导抗性中起着重要作用.而西花蓟马也形成了一系列解毒代谢和行为适应等反防御机制适应寄主植物的防御反应.本文综述了植物诱导防御反应对西花蓟马抗性、及西花蓟马对植物防御反应的适应性研究进展.     

植物和刺吸式口器昆虫的诱导防御与反防御研究进展

刺吸式口器昆虫在长期的进化过程中形成特殊的口针结构,用于专门吸食植物韧皮部筛管细胞的汁液成分.以蚜虫为例,它们在取食过程中分泌的胶状唾液和水状唾液将有效的降低植物防御反应,其中水状唾液包含的大量酶类不仅可以帮助蚜虫穿刺植物韧皮部,刺探到筛管细胞,同时也是植物感受蚜虫为害的激发因子,诱导出植物防御反应和相关抗性基因的表达...     

植食性昆虫适应植物防御反应的研究进展

在植物与植食性昆虫协同进化过程中,植物在不断完善其防御反应,同时植食性昆虫也在选择压下不断适应植物防御反应。植食性昆虫适应植物防御反应存在多样性。昆虫能够利用其唾液中的效应因子抑制或弱化植物防御反应,激活其肠道中的某些特异性蛋白阻断植物防御性次生代谢物的产生或者将其直接降解,以及通过其携带微生物间接抑制植物防御反应。此外,昆虫还能够通过产卵、虫害诱导植物挥发物、识别植物防御物质等方式适应植物的防御反应。本文综述了植食性昆虫如何利用各种效应因子适应寄主植物防御反应的研究进展。     

茉莉酸信号及其在木本植物中的研究进展

茉莉酸作为一种重要的植物内源激素,广泛参与植物生长发育调控、防御反应、开花时间调节及花发育进程等生物学过程.此外,茉莉酸可以介导果实品质和调节植物体内代谢物含量,在农林经济生产中具有重要作用.针对近年来茉莉酸信号领域取得的研究进展,本文总结了茉莉酸信号在植物胁迫响应、防御反应、开花时间调控、花器官发育、色泽品质和代谢成分变化中的作用及信号转导机制,并阐述了茉莉酸信号在木本植物生长发育中的功能及机制.提出在木本植物中研究茉莉酸信号途径,应扩大茉莉酸通路中关键因子的互作蛋白筛选,同时兼顾茉莉酸与其他激素信号转导途径间的交叉关系,考虑不同品种、不同基因型之间的差异,以充分揭示茉莉酸信号调控途径的多样性和转导机制的复杂性,挖掘其在林木中的潜在功能.     

植物抗病毒分子机制

在与植物病毒的长期斗争中,植物进化出多种抗病毒机制,其中RNA沉默和R基因介导的病毒抗性是最受人们关注的两种机制.一方面,RNA沉默是植物抵抗病毒侵染的重要手段.植物在病毒侵染过程中可形成病毒来源的双链RNA,经过DCL蛋白的切割、加工形成sRNA,与AGO蛋白结合形成RISC指导病毒RNA的沉默,用于清除病毒.相应地,病毒在与植物的竞争中进化出RNA沉默抑制子,抑制宿主RNA沉默系统以逃避宿主RNA沉默抗病毒反应,增强致病能力.另一方面,植物也进化出R基因介导植物对包括病毒在内的多类病原的抗性.R蛋白直接或间接识别病毒因子,通过一系列的信号转导途径激活植物防御反应,限制病毒的进一步侵染.对植物抗病毒的研究有助于人们对植物抗病分子基础的理解,有重要的科学意义和潜在应用价值.本文综述了植物抗病毒分子机制的重要进展.     

植物类受体蛋白激酶的研究进展

植物类受体蛋白激酶(receptor-like protein kinase,RLKs)通过胞外结构域识别病原信号分子,发生磷酸化、去磷酸化反应而开启或关闭下游靶蛋白,调节植物固有免疫反应,诱导抗病防御反应.目前对植物类受体蛋白激酶的功能、信号传导和配体识别等方面的研究已成为该领域的重点.本文对近年来国内外有关植物类受体蛋白激酶的结构、功能及其在植物抗病防御反应中的作用研究进行综述,为今后进一步深入研究植物类受体蛋白激酶的生理生化功能及应用提供参考.     

韧皮部取食昆虫诱导的植物防御反应

刺吸式昆虫与寄主植物之间具有特殊的生物互作关系。本文对刺吸式昆虫取食韧皮部诱导的植物防御反应类型、 防御物质变化、 信号途径以及植物反应转录组学研究等方面进行综述。韧皮部取食昆虫取食诱导的植物防御反应机制主要包括： (1)改变自身的营养状况; (2)产生有毒的次生化合物; (3)产生防御蛋白。防御反应与植物水杨酸、 茉莉酸、 乙烯等信号分子密切相关。研究表明, 刺吸式昆虫取食诱导的植物防御反应主要引发以水杨酸为主的信号途径, 但相关分子互作机制还有待明确。日益丰富的基因组资源和不断发展的分子生物学技术为揭示植物防御反应中信号分子的作用机制、 找出植物内生抗性的特异因子以及阐明诱导防御机制奠定了基础。了解刺吸式昆虫取食诱导的植物防御反应, 为深入理解植物-昆虫间协同进化关系提供了依据, 为害虫治理和抗虫植物的培育提供了新的思路。     

昆虫取食诱导的植物防御反应

植物被昆虫取食后可产生直接防御或间接防御。直接防御通过增加有毒的次生代谢产物或防御蛋白对昆虫生理代谢产生不利的影响,但对植物的消耗较大。间接防御通过释放挥发性化合物吸引天敌昆虫,并以此控制植食性昆虫。特异性的昆虫激发子(insect specific elicitors)能够诱导挥发性化合物的释放。多种信号途径参与昆虫取食诱导的植物防御反应,它们之间的相互作用协同或拮抗。了解昆虫取食诱导的植物防御反应,对于害虫综合治理策略的完善具有重要的意义。     

植物抗病蛋白研究进展

为了应对外界复杂的环境变化, 植物进化出一套复杂而精细的免疫应答调控机制。植物抗病蛋白能够特异地识别病原微生物分泌的效应蛋白, 触发免疫响应以对抗病原微生物的侵扰。该文综述了植物抗病蛋白的结构与功能及对病原菌的识别方式、在免疫响应过程中抗病蛋白的动态平衡机制及其介导的防御反应信号转导。开展植物抗病蛋白研究可为定向培育抗病作物奠定理论基础。     

植物地上部与地下部的诱导防御反应研究综述

地球上大多数植物对病虫害的侵袭具有诱导防御反应。植物地上部与地下部之间存在着密切的生理生态关系,因此,地上部处理是否影响地下部的防御反应以及地下部处理是否影响地上部的防御反应,进而分别影响到地下部和地上部生物的行为成为当前研究的热点。本文系统地综述了地上部机械损伤、害虫取食、信号物质处理对植物地下部防御反应及生物行为影响以及地下部机械损伤、害虫取食、信号物质处理对植物地上部防御反应及生物行为影响的研究进展,并在此基础上提出了未来该领域值得进一步研究的方向,以期为深入研究植物地上部与地下部诱导防御间的相互关系提供科学依据。     

参与植物天然免疫的LRR型蛋白

植物含有多种富含亮氨酸重复序列(LRRs)结构的蛋白质,它们在植物天然免疫中发挥着重要作用。参与植物防御反应的LRR型蛋白家族包括:类受体蛋白激酶、抗病基因编码蛋白质、多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白和伸展蛋白家族。最近,人们发现植物免疫系统包含:病原相关分子模式(PAMP)激发的免疫性(PTI),即类受体蛋白激酶识别病原菌PAMPs,启动植物防卫反应;病原菌效应子激发的免疫性(ETI),即抗病基因编码蛋白质识别效应子,启动植物防卫反应。除此之外,细胞壁是植物细胞的天然保护屏障。多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白和伸展蛋白通过维护细胞壁,抵御病原菌入侵。我们综述了植物中LRRs蛋白的结构特征与不同种类的LRR蛋白介导免疫反应的分子机制,讨论了LRR型蛋白在植物免疫过程中的意义及存在的问题,指出搜寻配体和下游信号分子将是LRR型蛋白研究热点。     

虫害诱导植物防御的分子机理研究进展

从虫害诱导的系统损伤信号、昆虫特异性激发子、间接防御、直接防御和负防御等方面,综述了虫害诱导植物防御的最新研究进展.在植物与昆虫的相互进化过程中,植物利用诱导防御物质对付昆虫的危害,昆虫则利用其特有的激发子降低植物的防御反应.文中比较了间接防御涉及的4种代谢途径,以及诱导挥发物释放的机制;阐明了虫害诱导植物直接防御的概念、防御物质及其作用机理;分析了虫害诱导植物负防御的机制.同时,也强调了虫害诱导林木防御反应的分子机理.     

miRNAs与植物生长发育的调控

miRNAs是microRNAs的简称,是长度约19～25 nt的单链核苷酸片段,它们广泛存在于真核生物中.miRNAs可以调节靶基因的转录和翻译.miRNAs介导调控的靶基因很多都是转录因子.近来发现和鉴定的许多植物miRNAs在植物生长发育中起着关键的调节作用.该文概述了miRNAs的特征、作用机制、参与miRNAs途径的蛋白质、miRNAs途径的突变体、miRNAs介导的植物生长发育调控以及miRNAs与siRNAs途径交互作用的最新研究进展.     

DNA甲基化在植物与双生病毒互作中的作用

DNA甲基化是一种重要的表观遗传修饰,在维持基因组稳定、调控基因表达、转座子沉默以及植物抗逆等过程中具有重要作用.基因组为单链环状DNA的双生病毒复制过程中形成的双链DNA与组蛋白结合形成微染色体,可诱导并成为DNA甲基化的靶标.而相应地,双生病毒在与植物长期斗争中,进化出多种不同类型的抑制子并且通过不同的策略来抑制DNA甲基化以逃脱植物的防御反应.本文将结合植物与病毒互作中的研究重点,简述DNA甲基化在植物抗双生病毒方面的研究进展,并围绕双生病毒编码的蛋白抑制DNA甲基化的机制进行综述,以更好地理解植物中DNA甲基化介导的表观遗传调控在植物与双生病毒互作中的作用.     

细胞壁与细胞的发育

细胞壁除了起着机械支持、参与物质运输和防御反应等功能外,与细胞的发育密切相关。它们可作为信号分子,促进植物细胞的分裂增殖,决定细胞的分化方向,参与细胞识别过程等。概述了近年来细胞壁调节细胞发育的新进展。     

植物防御的新发现: 植物-植物相互交流

 植物和昆虫在长期的相互作用过程中形成了复杂的防御体系。近年来, 人们发现植物在受到外界伤害后, 它们邻近的健康植物能够感受到威胁来临, 并积极表达抗性基因和产生防御物质。这种现象被称为“植物-植物相互交流”。一系列的相关研究表明: 绿叶挥发物和萜烯类物质是受伤害植物对邻近健康植物发送的主要信号, 邻近的健康植物在接收到这些挥发性有机化合物信号后, 直接防御和间接防御能力都能够迅速提升。人们猜测植物挥发性有机化合物“启动”了邻近健康植物的多种防御反应, 使它们在面临真正威胁时迅速做出防御反应。然而, 植物-植物交流的分子机制至今尚不清楚。我们运用拟南芥(Arabidopsis thaliana)全基因组芯片技术和突变体材料, 对植物-植物交流的分子机理进行了探讨。结果发现: 有效的挥发性有机化合物并不限于绿叶挥发物和萜烯类物质, 且挥发性有机化合物的种类和节律能够相互配合, 从而达到最佳效果; 邻近健康植物的乙烯信号途径在植物-植物交流过程中是不可或缺的, 茉莉酸信号起到了辅助和信号放大的作用。     

植物萜类生物合成与抗虫反应

植物次生代谢在植物的环境适应,尤其是与微生物和动物的互作和防御反应中起重要作用。萜类是植物次生代谢物中最丰富的一类化合物,许多成分具有重要生理功能和应用价值。腺毛和腺体是植物次生代谢物合成、储藏和分泌的重要器官。我们实验室在植物倍半萜和单萜的生物合成途径及其调控机制、表皮毛发育与萜类代谢调控等方面取得了一系列研究进展。此外,还分析了棉铃虫对棉酚的耐受性(适应性)反应,利用棉铃虫防御基因,发展了一种植物介导的RNAi抗虫技术,可以有效、特异地抑制昆虫基因的表达,在植物抗虫技术研究领域有应用前景。     

植物初生壁的非纤维素多糖及其生理功能

本文讨沦了几种初生壁非纤维素组分以及寡糖素的结构和功能。初生壁的半纤维素及果胶多糖经解离后释放出一些具有生物学活性的寡糖片段,它们能激发植物的防御反应,并可能对许多生理过程具有调节作用。