植物氮代谢及其环境调节研究进展

氮代谢是植物的基本生理过程之一,也是参与地球化学循环的重要组成部分,植物氮素同化的主要途径是经过硝酸盐还原为铵后直接参与氨基酸的合成与转化,期间硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酰胺合酶(GOGAT)、天冬酰胺转氨酶(AspAT)等关键酶参与了催化和调节,以氨基酸为主要底物在细胞中合成蛋白质,再经过对蛋白质的修饰、分类、转运及储存等,成为植物有机体的组成部分,同时与植物的碳代谢等协调统一,共同成为植物生命活动的基本过程,文中概述了植物氮素同化的途径、几种关键酶的特性和调控机制,简述了氮素代谢的信号传导、植物细胞蛋白质的形成、转运、储存和降解过程,基于水分胁迫等关键生态因子对氮代谢的影响及其调节机制的评述,强调了未来需加强研究的7个方面。     

柳树对亚铁氰化物的吸收、代谢及其毒性研究

为探明亚铁氰化物在植物体内的迁移、转化及对植物的毒性作用,以长出新根须和嫩叶的垂柳(SalixbabylonicaL.)枝条为材料,在自行设计的250ml生物反应器中生长192h,培养温度为24.0±1℃,亚铁氰化物水溶液的浓度分别为52.99,105.98,211.95和317.93mgCNL-1。结果表明:(1)低浓度实验组(52.99mgCNL-1)水溶液中10.85%的亚铁氰化物被植物吸收,随着浓度的升高吸收到植物体内的亚铁氰化物的比例(%)依次递减,但是统计学分析显示各实验组单位体重(湿重)的植物吸收亚铁氰化物的量无显著性差异;(2)在植物的各个部位都能检测到微量的亚铁氰化物,表明亚铁氰化物通过植物的蒸腾作用在植物体内的迁移。由于没有检测到在气态下的总氰化物,表明植物的蒸腾作用没有将亚铁氰化物释放到大气中;(3)尽管植物吸收到体内的亚铁氰化物是有限的,但物质平衡实验证明其在植物体内迁移的过程中超过96%的都能被植物有效转化;(4)所用的4种亚铁氰化物浓度在192h内没有对柳树产生毒性作用。因此认为:依据亚铁氰化物在水溶液→植物→空气系统内的迁移和转化,亚铁氰化物的植物修复是可能的。     

植物代谢组学研究进展

代谢组学是继基因组学、转录组学和蛋白质组学之后发展起来的一门学科,通过对细胞内的基因表达最终代谢产物的定性和定量分析以及定义细胞或器官的生化表现类型来解释功能基因的表达过程。文中就代谢组学的发展历史、主要研究内容、技术特点、数据处理过程及在植物领域中的应用的最新进展几方面进行阐述,以供读者参考。     

植物次生代谢及其与环境的关系

人类对植物次生代谢产物（天然产物）的早期研究源于它们的应用价值,近些年来人们越来越认识到植物次生代谢产物广泛的生物学效应,开始重新评价这些化合物在植物生命活动以及生态系统中可能扮演的角色。植物的次生代谢是植物在长期进化中与环境（生物的和非生物的）相互作用的结果,次生代谢产物在植物提高自身保护和生存竞争能力、协调与环境关系上充当着重要的角色。介绍了植物次生代谢及其产物的特点,概述了植物次生代谢与温度、水分、光照、养分、CO2浓度、UV-B辐射、环境污染等非生物环境以及与化学防御、化感作用、菌根共生、微生物病害的关系。研究植物次生代谢与环境的关系,可以从更深的层次发掘植物与环境的内在联系,为全面、深入认识植物与环境的相互关系提供新的研究途径,同时也有利于人类更有效、合理地利用植物的次生代谢产物。     

植物应答非生物胁迫的代谢组学研究进展

代谢组学技术是研究植物代谢的理想平台, 通过现代检测分析技术对胁迫环境下植物中代谢产物进行定性和定量分析, 可以监测其随时间变化的规律。而各种组学平台包括基因组学、转录组学及代谢组学的整合, 更是一个强有力的工具箱, 将所获得的不同组学的信息联系起来, 有利于从整体研究生物系统对基因或环境变化的响应, 如可判断代谢物的变化是从哪一个层面开始发生的, 帮助人们揭开复杂的植物胁迫应答机制。该文对近期代谢组学技术及其与蛋白质组学、基因组学技术相结合探索植物应答非生物胁迫的研究进行了综述。代谢组学的应用, 拓展了对植物耐受非生物胁迫分子机制的认识, 开展更多这方面的研究, 再通过植物代谢组学、转录组学、蛋白质组学和基因组学整合, 有助于从整体水平上把握植物胁迫应答机制。     

植物果聚糖的代谢途径及其在植物抗逆中的功能研究进展

植物果聚糖是一类重要的碳水化合物和渗透调节物质,可以提高植物的抗逆性。目前对植物果聚糖代谢酶基因的研究较多,主要包括相关基因的克隆、表达和利用基因工程技术将果聚糖相关代谢基因转入植物中。该文主要介绍了果聚糖的分布、种类、代谢途径及相关基因的克隆和表达,重点阐述了果聚糖在植物抗逆中的作用及其分子生物学研究进展。     

水稻对砷的吸收及代谢机制研究进展

砷（As）是一种广泛存在的致癌的微量元素。环境中日益严重的As污染问题,影响了水稻的生长和品质,并通过食物链进一步威胁着人类健康。为降低食物链中As的污染并提高水稻对As的耐性,需要深入了解水稻对As的吸收及As在水稻体内转运、代谢过程的生理及分子生物学机制。本文就以上几个问题综述了近些年来国内外的研究结果,并对今后深入研究提出建议。     

植物中的草酸及其代谢

本文概述草酸在植物体内的生物合成、代谢转化及其可能的生理意义。     

无机砷在植物体内的吸收和代谢机制

砷污染已成为全球非常突出且急需解决的环境问题,严重威胁人类健康和环境安全.在自然环境和土壤系统中,砷的存在形态相当复杂,但植物砷毒害主要源于As（V）和As（Ⅲ）暴露.As（V）通过Pi的吸收通道被植物根系吸收,并在还原酶（AR）作用下被快速还原为As（Ⅲ）.As（Ⅲ）通过NIP蛋白通道进入植物体内,在砷甲基转移酶(ArsM)的作用下转化为甲基化砷或与谷胱甘肽（GSH）、植物螯合肽（PC）等多肽的巯基螯合封存在根部液泡或转运到地上部分,从而起到砷解毒的作用.同时,植物吸收的一部分砷也可外排到外部介质.本文以农作物尤其是水稻为主线,详述了As（V）和As（Ⅲ）吸收、外排及As（V）还原、As（Ⅲ）甲基化、螯合作用的最新研究进展,并提出了今后的研究重点.     

植物内生菌促进宿主氮吸收与代谢研究进展

内生菌与植物共生能够提高宿主的氮吸收与氮代谢水平,这可能是由于内生菌在植物体内引发的多种效应的综合结果.植物内生菌能够通过促进植物根系发育和固氮作用为宿主植物提供更多的无机氮素;能够通过分泌多种胞外酶系如漆酶、蛋白水解酶等使宿主植物更好地利用有机氮素;能够提高宿主氮代谢关键酶如硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)等酶的活性;能够提高宿主植物激素水平和维生素含量从而促进宿主氮代谢;能够通过影响宿主植物氮代谢促进宿主植物分蘖、提高宿主植物叶绿素含量和光合速率等等.综述了国内外关于植物内生菌促进宿主氮代谢的相关报道,归纳了植物内生菌影响宿主氮素吸收与代谢的可能机制,并展望了关于植物内生菌促进宿主氮代谢机制方面的研究方向.     

高等植物中一碳化合物代谢研究进展

高等植物中一碳(C1)化合物的代谢主要包括甲醇代谢、甲醛代谢和甲酸代谢等,它们是高等植物一碳单位代谢的重要组成部分.由于C1化合物的代谢机制复杂、代谢规模非常小、参与代谢反应的酶和中间产物的含量低且不稳定等特点,相关研究报道很有限.现代生化和分子遗传学方法的综合使用使得人们对参与植物中C1化合物代谢的酶和基因有了一定程度的了解,该文主要综述了近年来有关高等植物中内源和外源C1化合物甲醇、甲醛和甲酸的来源和代谢途径方面的研究进展,并提出了该研究领域目前存在的问题和今后的研究方向.     

胁迫条件下高等植物体内脯氨酸代谢及调节的研究进展

概述胁迫处理对Ｐｒｏ 代谢调节机理的研究近况，从分子水平上分析了胁迫下Ｐｒｏ 积累的原因，初步提出Ｐｒｏ 与多胺的相互关系     

Selenium in Plants: Uptake,Functions, and Environmental Toxicity

Selenium (Se) has chemical properties similar to sulfur, but slight differences can lead to altered tertiary structure and dysfunction of proteins and enzymes, if selenocysteine is incorporated into proteins in place of cysteine. In some areas of California with irrigation agriculture elevated Se concentration in drainage and shallow groundwaters caused bioaccumulation of Se in wetlands and Se toxicity to wildlife. Among higher plants Se accumulators are tolerant to high Se concentrations whereas non-accumulators are Se-sensitive. Algae show a requirement of Se for growth and development, but no Se essentiality has been demonstrated for higher plants, possibly with the exception of Se accumulators. Higher plants take up Se preferentially as selenate via the high affinity sulfate permease. Contents of Se in agricultural crops are usually below 1 mg kg^?1 DW, and hence such crops are considered safe for human and animal consumption even when grown on moderately high Se soils. Sulfate salinity inhibits uptake of selenate by many plant species. Assimilation of selenate by non-accumulators leads to synthesis of selenocysteine and selenomethionine; Se-cysteine is readily incorporated into proteins. High Se can interfere with S and N metabolism in non-accumulators. In contrast, Se accumulators sequester Se mainly in non-protein selenoamino acids. Among several selenoenzymes identified in bacteria and mammals, Se-dependent glutathione peroxidase which catalyses the reduction of organic peroxides and H₂O₂ has been demonstrated convincingly in algae; in higher plants, however, the experimental evidence regarding its occurrence is controversial. All organisms including higher plants contain Se-cysteyl-tRNAs that decode UGA. Selenocysteine is proposed to function as 21st proteinaceous amino acid and thus is suggested to have a biological role in higher plants. Biogeochemical cycling of Se involves significant volatilization of methylated selenides such as dimethyl selenide to the atmosphere from higher plants as well as freshwater algae, but Se exchange between oceans and the atmosphere appears to proceed as net flux to the oceans.     

固有淋巴细胞在脂质代谢中的研究进展

由于世界范围内营养条件和生活方式的变化,肥胖及其相关的代谢性疾病已成为当前威胁人类健康的重要因素之一.在能量摄取和消耗以及体内脂肪储存、分解和脂肪组织重塑的研究中,人们逐渐认识到脂质过量及异位堆积将导致代谢组织处于慢性炎症状态,这开启了肥胖相关组织炎症研究的新方向.固有淋巴细胞(innate lymphoid cell...     

砷在植物体内的吸收和代谢机制研究进展

砷污染在全世界尤其是东南亚地区已成为一个严峻的环境问题,严重威胁着农业生产、生态环境及人体健康。植物是砷流入人体最主要的途径之一。揭示植物对砷吸收、转运和储存及阐明植物调控砷超积累和迁移的分子机制,对开发植物修复技术并有效控制砷向食物链迁移意义重大。该文综述了目前植物砷吸收与代谢机制的研究进展,并对植物体内参与砷运输过程的转运蛋白进行了重点阐述。     

彩叶植物叶片呈色分子机制研究进展

彩叶植物叶片呈现不同的颜色主要是受遗传因素和外部环境的共同作用,揭示彩叶植物叶片呈色机制对选育彩叶植物新品种和彩叶植物的应用推广具有重要理论和实践意义。目前对彩叶植物呈色机制的研究主要集中于叶片中色素变化、光合特性、叶片结构和环境条件等方面。该文主要対近年来有关彩叶植物叶片中叶绿素代谢途径、类胡萝卜素代谢途径、次生代谢途径、光合作用和叶绿体发育相关结构基因和转录因子调控机制的研究进展进行综述,并对以后的研究方向进行了展望,为培育彩叶植物新品种提供了理论基础,也为人工调控叶色以及叶色的定向遗传改良提供了参考。     

高等植物中维生素C的功能、合成及代谢研究进展

植物体内合成的维生素C在植物抗氧化和自由基清除、光合作用和光保护、细胞生长和分裂以及一些重要次生代谢物和乙烯的合成等方面具有非常重要的生理功能.维生素C的生物合成途径及其代谢调控的基因工程研究最近取得了突破.