植物内源茉莉酸类物质的生物合成途径及其生物学意义

茉莉酸类物质(JAs)是新确认的一类广泛存在于植物体内的内源激素, 在植物的生长发育、应激反应和次生代谢过程中起着重要的调控作用。该文主要概述了植物中茉莉酸类物质的生物合成途径、各关键酶的生理作用及其在植物次生代谢工程等方面的研究进展, 并探讨了茉莉酸类物质的潜在应用价值。     

茉莉酸类化合物及其信号通路研究进展

茉莉酸类化合物包括茉莉酸及其衍生物,是一类基本的植物激素,其结构上类似于后生动物的前列腺素,作为信号分子在植物的生长发育和胁迫信号响应过程中具有重要的作用.茉莉酸类化合物信号通路包括茉莉酸类化合物的生物合成以及茉莉酸信号的转导,JAZ蛋白是茉莉酸信号转导通路中的一个重要因子,JAZ蛋白的发现为茉莉酸信号转导分子机制的详细阐述铺平道路.简要介绍了茉莉酸类化合物在植物中的作用.重点介绍了其信号转导通路的研究进展.     

植物内源茉莉酸类物质的生物合成途径及其生物学意义

茉莉酸类物质（JAs）是新确认的一类广泛存在于植物体内的内源激素,在植物的生长发育、应激反应和次生代谢过程中起着重要的调控作用。该文主要概述了植物中茉莉酸类物质的生物合成途径、各关键酶的生理作用及其在植物次生代谢工程等方面的研究进展,并探讨了茉莉酸类物质的潜在应用价值。     

茉莉酸生物合成的调控及其信号通路

茉莉酸类化合物作为一种细胞信号分子,在植物的生长发育、机械损伤、代谢调节及诱导防御相关基因表达等方面起着重要的作用。本文概述了茉莉酸的生物合成调控以及人们目前对茉莉酸信号通路的认识,并对该研究领域存在的问题及今后可能的研究方向进行展望。     

茉莉酸及其衍生物与植物有性生殖某些过程的关系

介绍茉莉酸(JA)及其衍生物与植物有性生殖某些过程的关系(JA及其衍生物在植物生殖器官中的分布以及它们与植物开花和植物有性生殖器官发育的关系),特别是它们对植物雄性器官发育影响的研究进展。     

茉莉酸信号转导及其与脱落酸信号转导的关系

介绍了植物体内茉莉酸诱导蛋白,茉莉酸信号转导途径及其与脱落酸信号转导之间的关系。     

茉莉酸甲酯诱导烟草幼苗抗炭疽病与PAL活性及细胞壁物质的关系

探讨了茉莉酸甲酯（ｍｅｔｈｙｌ ｊａｓｍｏｎａｔｅ,Ｍｅ－Ｊａ）诱导烟草幼苗抗炭疽病与苯丙氨酸解氨酶（ＰＡＬ）活性、木质素和富含羟脯氨酸蛋白（ＨＲＧＰ）含量的关系。Ｍｅ－Ｊａ处理烟草幼苗不仅可以提高轩抗炭疽病的能力,而且明显提高幼苗的ＰＡＬ活性、木质素和ＨＲＧＰ含量;３个不同抗性品种的烟草幼苗的ＰＡＬ酶活性、木质素和ＨＲＧＰ含量三者与感病程度之间的负相关都达到显著水平,表明ＰＡＬ、木质素和富含羟脯     

在伤信号传导中茉莉酸与水杨酸的关系

近年来,发现茉莉酸和水杨酸都是植物体对外界伤害作出反应,表达抗性基因的信号分子。水杨酸可抑制茉莉酸类的合成及其所诱导的蛋白基因的表达;茉莉酸能阻止病原侵染后所产缮乃钏岬脑黾印＼岳蛩嵝藕抛纪揪逗退钏嵝藕抛纪揪洞嬖谧沤徊妫。牵裕薪岷蛋白和细胞分裂素可能起着信号开关的作用。     

COI1参与茉莉酸调控拟南芥吲哚族芥子油苷生物合成过程

芥子油苷是一类具有防御作用的植物次生代谢产物,外源激素茉莉酸对吲哚族芥子油苷的合成具有强烈的诱导作用,但茉莉酸调控吲哚族芥子油苷生物合成的分子机制并不清楚。以模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)的野生型和coi1-22、coi1-23两种突变体为研究材料,通过茉莉酸甲酯(MeJA)处理,比较了拟南芥野生型和coi1突变体植株吲哚族芥子油苷含量、吲哚族芥子油苷合成前体色氨酸的生物合成基因(ASA1、TSA1和TSB1)、吲哚族芥子油苷生物合成基因(CYP79B2、CYP79B3和CYP83B1)及调控基因(MYB34和MYB51)的表达对MeJA的响应差异,由此确定茉莉酸信号通过COI1蛋白调控吲哚族芥子油苷生物合成,即茉莉酸信号通过信号开关COI1蛋白作用于转录因子MYB34和MYB51,进而调控吲哚族芥子油苷合成基因CYP79B2、CYP79B3、CYP83B1和前体色氨酸的合成基因ASA1、TSA1、TSB1。并且推断,COI1功能缺失后,茉莉酸信号可能通过其他未知调控因子或调控途径激活MYB34转录因子从而调控下游基因表达。     

在伤信号传导中茉莉酸与水杨酸的关系

近年来,发现茉莉酸和水杨酸都是植物体对外界伤害作出反应,表达抗性基因的信号分子。水杨酸可抑制茉莉酸类的合成及其所诱导的蛋白基因的表达;茉莉酸能阻止病原侵染后所产生的水杨酸的增加。茉莉酸信号转导途径和水杨酸信号转导途径存在着交叉,小GTP结合蛋白和细胞分裂素可能起着信号开关的作用。     

壳寡糖对烟草悬浮细胞茉莉酸合成基因转录的影响

采用RT-PCR方法研究了不同浓度壳寡糖对烟草悬浮细胞茉莉酸合成酶基因的转录调控。结果表明, 50 μg.mL-1壳寡糖能够明显诱导烟草悬浮细胞茉莉酸合成途径的关键酶——磷脂酶A2、13-脂氧合酶、丙二烯氧化物合成酶、丙二烯氧化物环化酶和12-氧-植物二烯酸还原酶基因的表达, 而且该浓度的壳寡糖对这些基因的诱导作用相同(似)。在实验设定时间内均诱导表达编码磷脂酶A2的基因, 对其它基因的诱导时间均为8小时, 表明50 μg.mL-1壳寡糖在诱抗过程中启动了茉莉酸合成途径。而200 μg.mL-1壳寡糖的处理对这些基因的表达无显著影响。表明不同浓度的壳寡糖对烟草悬浮细胞的作用模式存在差异, 且高浓度的壳寡糖在烟草悬浮细胞中启动的信号通路可能没有茉莉酸信号的参与。     

壳寡糖对烟草悬浮细胞茉莉酸合成基因转录的影响

采用RT-PCR方法研究了不同浓度壳寡糖对烟草悬浮细胞茉莉酸合成酶基因的转录调控。结果表明,50μg·mL^-1壳寡糖能够明显诱导烟草悬浮细胞茉莉酸合成途径的关键酶——磷脂酶A2、13-脂氧合酶、丙二烯氧化物合成酶、丙二烯氧化物环化酶和12-氧-植物二烯酸还原酶基因的表达,而且该浓度的壳寡糖对这些基因的诱导作用相同（似）。在实验设定时间内均诱导表达编码磷脂酶A2的基因,对其它基因的诱导时间均为8小时,表明50μg·mL^-1壳寡糖在诱抗过程中启动了茉莉酸合成途径。而200μg·mL^-1壳寡糖的处理对这些基因的表达无显著影响。表明不同浓度的壳寡糖对烟草悬浮细胞的作用模式存在差异,且高浓度的壳寡糖在烟草悬浮细胞中启动的信号通路可能没有茉莉酸信号的参与。     

植物萜类生物合成中的后修饰酶

萜类化合物由于其结构类型丰富多样而被称为terpenome.除了参与植物生长发育、环境应答等生理过程,萜类化合物还应用于医药、有机化工等领域.萜类的生物合成大致可分为前体形成、骨架构建以及后修饰三部分,基本骨架通常由萜类合酶催化形成,进一步在后修饰酶的作用下产生数以万计的萜类化合物.结合我们对香茶菜二萜生物合成的初步研究结果,本文主要针对近年来植物萜类生物合成中的一些有代表性的后修饰酶包括P450单氧酶、双键还原酶、酰基转移酶和糖基转移酶,进行研究现状分析与展望.     

植物纤维素生物合成及其相关酶类

纤维素是由成千上万个D-葡萄糖分子通过β-1,4糖苷键连接的具有一定立体构象的链状聚合物,其葡萄糖残基约为2000～25000个。它是细胞壁的主要组成成分之一。植物,大多数藻类,一些细菌和真菌甚至有些动物都能合成纤维素。它作为世界上最丰富的,具有巨大商业价值的生物多聚体,几十年来一直受到人们的重视,成为人们的研究热点。尽管如此,这方面的研究仍比较滞后,人们对纤维素生物合成途径及其相关酶类还是知之甚少。近几年来,随着基因组学的发展,关于纤维素的生物合成及相关基因表达调控的研究也成绩斐然,现就高等植物纤维素生物合成途径及其相关的纤维素合成酶的最新研究进展作一介绍。     

Biosynthesis and Metabolism of Jasmonates

Jasmonates are derived from oxygenated fatty acids via the octadecanoid pathway and characterized by a pentacyclic ring structure. They have regulatory function as signaling molecules in plant development and adaptation to environmental stress. Until recently, it was the cyclopentanone jasmonic acid (JA) that attracted most attention as a plant growth regulator. It becomes increasingly clear, however, that biological activity is not limited to JA but extends to, and may even differ between its many metabolities and conjugates as well as its cyclopentenone precursors. The enzymes of jasmonate biosynthesis and metabolism may thus have a regulatory function in controlling the activity and relative levels of different signaling molecules. Such a function is supprted by both the characteration of loss of function mutants inArabidopsis, and the biochemical characterization of the enzymes themselves. Online publication: 27 January 2005     

Syntheses of Jasmonic Acid Related Compounds and Their Structure-Activity Relationships on the Growth of Rice Seedings

Jasmonic acid (JA)-related compounds were synthesized, and their inhibitory activities on rice seedling growth were investigated. Three functions (C-1 CH₂COOH or CH₂COOCH₃, C-2 (Z)-2′-pentenyl or n-pentyl and C-3 ketone or hydroxyl) were essential for exhibiting inhibitory activity in this series of compounds. A dihydro-JA-related compound, 4-acetyl-nonanoic acid, also showed inhibitory activity similar to JA.     

Comparison of Two C-P Bond-forming Enzymes Involved in the Biosynthesis of Bialaphos

An Escherichia coli hygromycin B phosphotransferase (HPH) and its thermostabilized mutant protein, HPH5, containing five amino acid substitutions, D20G, A118V, S225P, Q226L, and T246A (Nakamura et al., J. Biosci. Bioeng., 100, 158–163 (2005)), obtained by an in vivo directed evolution procedure in Thermus thermophilus, were produced and purified from E. coli recombinants, and enzymatic comparisons were performed. The optimum temperatures for enzyme activity were 50 and 55 °C for HPH and HPH5 respectively, but the thermal stability of the enzyme activity and the temperature for protein denaturation of HPH5 increased, from 36 and 37.2 °C of HPH to 53 and 58.8 °C respectively. Specific activities and steady-state kinetics measured at 25 °C showed only slight differences between the two enzymes. From these results we concluded that HPH5 was thermostabilized at the protein level, and that the mutations introduced did not affect its enzyme activity, at least under the assay conditions.     

脂氧合酶、茉莉酸和水杨酸对猕猴桃果实后熟软化进程中乙烯生物合成的调控

20℃下后熟果实的LOX活性增加先于自由基产生和乙烯生成;JA处理对果实后熟软化启动期(采后1d)和果实快速软化期(采后5d)果实切片中的LOX活性、自由基产生和乙烯生物合成有促进作用,至果实软化后期(采后7d)这种效应消失;亚油酸只在采后1d果实切片中促使LOX活性和乙烯生成;SA处理抑制了果实后熟进程中组织切片的LOX活性、自由基产生和乙烯的生物合成;SA和JA对LOX活性和乙烯生物合成具有明显的拮抗作用。     

Differential Subplastidial Localization and Turnover of Enzymes Involved in Isoprenoid Biosynthesis in Chloroplasts

Plastidial isoprenoids are a diverse group of metabolites with roles in photosynthesis, growth regulation, and interaction with the environment. The methylerythritol 4-phosphate (MEP) pathway produces the metabolic precursors of all types of plastidial isoprenoids. Proteomics studies in Arabidopsis thaliana have shown that all the enzymes of the MEP pathway are localized in the plastid stroma. However, immunoblot analysis of chloroplast subfractions showed that the first two enzymes of the pathway, deoxyxylulose 5-phosphate synthase (DXS) and reductoisomerase (DXR), can also be found in non-stromal fractions. Both transient and stable expression of GFP-tagged DXS and DXR proteins confirmed the presence of the fusion proteins in distinct subplastidial compartments. In particular, DXR-GFP was found to accumulate in relatively large vesicles that could eventually be released from chloroplasts, presumably to be degraded by an autophagy-independent process. Together, we propose that protein-specific mechanisms control the localization and turnover of the first two enzymes of the MEP pathway in Arabidopsis chloroplasts.