植物高亲和钾离子转运蛋白HAK功能研究进展

钾(Potassium,K)是植物生长发育重要的营养元素,素有"抗逆元素"和"品质元素"之称。在低钾环境下植物主要利用高亲和的转运蛋白进行钾离子的吸收和转运,KUP/HAK/KT作为植物体内钾离子高亲和转运蛋白家族中最大,成员最多的家族,在植物高亲和转运钾离子过程中发挥关键作用。系统阐述了植物KUP/HAK/KT家族的基本情况及其分类、高亲和钾离子转运蛋白HAK的系统发育分析、HAK转运蛋白在提高植物钾吸收,影响植物生长发育,增强植物抵抗生物胁迫和非生物胁迫能力等方面的功能研究,最后展望了钾离子转运蛋白HAK后续有待解决的问题。深入了解HAK钾转运蛋白在植物体内的作用机制对于有效提高钾肥的利用效率,提升作物产量与品质,促进农业发展等方面具有重要的现实意义。     

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种子内防御性化合物长途转运的分子基础植物体内的运输系统对保护重要器官的防御性化合物的转移十分重要,这在拟南芥成熟期体内硫代葡萄糖甙向种子转移过程中得以体现。科学家尚未能解释这种转移的分子依据。因此,德国威尔茨堡大学的HussamHASSAN Nour-Eldin和研究团队鉴定出两个硝酸盐/肽转运蛋白GTR1和GTR2是高度亲和、质子依赖型硫甙特异性转运蛋     

植物病毒长距离转运的分子机理

植物病毒侵入寄主细胞后,其局部侵染和系统侵染的形成涉及病毒在植物体内二种不同的转运模式:经过叶肉细胞胞间连丝来实现的胞间转运(cel-to-cell movement)和经过植物维管系统的韧皮部筛管来实现的长距离转运(long-distance transport)[1].近十年来对胞间转运的大量研究,尤其是对TMV在烟草叶肉细胞间转运机理的出色研究,使人们逐步明晰了病毒胞间转运的一些基本步骤及转运机理,建立起了植物病毒胞间转运机理研究的基本模式[2-5].与此同时,因病毒的长距离转运是其实现系统侵染的关键过程,人们对病毒长距离转运机理的研究也积累了相当多的工作,该方面的研究日益成为植物病毒学研究的一个重要内容.本文拟对病毒长距离转运过程中所涉及的病毒因子、病毒-寄主的互作及病毒进出韧皮部筛分子的可能方式作一概述.     

植物ABCB转运蛋白研究进展

ABC转运蛋白家族是一类通过结合并水解ATP释放能量实现底物的跨膜运输的转运蛋白,它们参与了植物众多的生理代谢过程,根据保守区的进化关系将ABC转运蛋白家族分成8个亚族,其中ABCB转运蛋白为第二大亚族。ABCB 转运蛋白具保守的NBDs结构域,由6个跨膜α-螺旋的疏水跨膜结构域组成了TMDs结构域,形成溶质跨膜的通道,但是其结构、长度与序列则变化多样。按分子大小不同将植物ABCB转运蛋白分为全分子转运蛋白、半分子转运蛋白两类,通过测序发现在拟南芥、水稻和番茄等植物上均有一定比列的ABCB转运蛋白,且行使多种功能。有研究表明,ABCB转运蛋白基因介导镉、铅和铝等重金属离子的转运,提高植物重金属耐性;它直接参与植物体内生长素的运输,从而调控植物高度;它还可能将苹果酸从质体转运到保卫细胞中调节气孔的开合。近年来,越来越多的ABCB转运蛋白被鉴定,但是ABCB亚家族庞大,底物特异性强,转运机制复杂,多数转运蛋白的功能尚未确定。因此,了解ABCB转运蛋白在生命活动过程中的重要性,以及基因表达调控的机制,解析ABCB转运蛋白在响应逆境胁迫过程中的重要作用,以期为植物抗逆性育种提供思路。     

植物ABC和MATE转运蛋白与次生代谢物跨膜转运

植物产生大量的次生代谢物,不但对植物自身适应性具有极其重要的作用,而且有着巨大的实用价值。次生代谢物的跨膜转运是植物次生代谢工程研究的一个新兴领域。ABC（ATP-binding cassette）和MATE（multidrug and toxin extrusion）转运蛋白与生物体内多种物质的跨膜转运有关,在植物次生代谢物的运输过程中均发挥着重要作用。文章主要综述了ABC和MATE转运蛋白在植物次生代谢物跨膜转运中的研究进展。     

植物铜转运蛋白的结构和功能

铜(Cu)是植物必需的微量营养元素, 参与植物生长发育过程中的许多生理生化反应。Cu缺乏或过量都会影响植物的正常新陈代谢过程。因此, 植物需要一系列Cu转运蛋白协同作用以保持体内Cu离子的稳态平衡。通常, Cu转运蛋白可分为两类, 即吸收型Cu转运蛋白(如COPT、ZIP和YSL蛋白家族)和排出型Cu转运蛋白(如HMA蛋白家族), 主要负责Cu离子的跨膜转运及调节Cu离子的吸收和排出。然而, 最近有研究表明, 有些Cu伴侣蛋白家族可能是从Cu转运蛋白家族进化而来, 且它们在维持植物细胞Cu离子稳态平衡中也具重要功能。该文对Cu转运蛋白和Cu伴侣蛋白的表达、结构、定位及功能等研究进展进行综述。     

植物氮素吸收与转运的研究进展

氮素是植物生长发育所必须的基本营养元素,在植物生长发育和形态建成中起着重要作用.土壤中植物所利用的主要氮素形式是铵态氮和硝态氮,在进化过程中植物形成不同的吸收和转运铵态氮和硝态氮的分子机制.该文对植物吸收与转运氮素的生理学特征、分子机制及涉及的相关基因等研究进行概括性综述,为研究水稻中氮素吸收、转运相关基因提供理论基础...     

黄色条纹/黄色条纹样蛋白与植物中的铁转运功能

黄色条纹/黄色条纹样蛋白（yellow stripe/yellow stripe like,YS/YSL）在植物金属转运,尤其是在微量营养元素铁的分配和利用过程中发挥重要作用。近年来,植物的铁长距离运输机制已成为研究的热点之一。YS/YSL转运蛋白涉及铁的转移、运输、装载和卸载。鉴定并精确解析YS/YSL的功能对于阐明铁的长距离运输机制具有重要的意义。本文综述了YS/YSL的蛋白质性质、金属转运活性、底物特异性及其功能表达,以期为植物YS/YSL相关铁转运机制研究奠定基础,并为提高作物籽粒铁营养提供理论依据。     

植物miRNA在调节低磷胁迫响应中的作用

植物MicroRNA(miRNA)是一类内源性非编码小分子RNA,它们参与调节植物的生长、发育和代谢过程中多种基因的表达。近期的研究发现miRNA参与调节磷的吸收和利用,对植物适应低磷胁迫具有重要作用。本文概述了植物磷吸收和转运的机制,介绍了低磷胁迫下miRNA的表达水平变化,重点对miRNA在植物响应低磷胁迫中的作用,如改变根系结构、提高磷的转运和再利用效率、参与花青素和抗氧化物生物合成等进行了综述,以期为揭示植物低磷胁迫响应分子机制,提高植物对磷的吸收效率提供借鉴。     

细胞核质转运及其受体在植物抗病防御反应中的调控作用

植物病害严重威胁全球粮食生产,研究植物对病原菌防御机制和病原菌对寄主作物的侵染过程和分子机制,有助于改良植物种源使其获得持久抗性。近年来, 日渐增多的研究表明, 一些抗病蛋白需要转移到细胞核内才能启动免疫反应,进而发挥抗病防御作用,而细胞核质转运受体是实现这些抗病蛋白核质转运必不可少的“载体”。因此,细胞核质转运及转运...     

Nature导读

<正>解析花蜜的进化之谜植物生产和分泌花蜜的过程仍然未知。研究人员对三种不同的开花植物(拟南芥、芜菁和野生烟草)的研究发现,糖转运蛋白SWEET9在三种植物中负责介导花蜜分泌的过程,将糖转运到蜜腺的细胞外区域,是花蜜合成和分泌中的关键元件。SWEET9还可能对于开花植物的进化至关重要,出现在开花植物进化的早期。     

植物响应缺钾胁迫的机制及提高钾利用效率的策略

钾是植物体内含量最大的阳离子,在植物生长发育过程的诸多生理生化反应中起关键作用。缺钾会抑制植株根系的生长,使根冠比降低;同时阻碍光合产物的合成和向韧皮部转运,导致生物量下降。因此,提高植物钾营养的吸收转运和利用效率对于作物品种改良和增产具有重要的理论和生产实践意义。该文综述了植物响应低钾的生理机制和提高植物钾利用效率的四大策略,并对改善钾营养吸收利用以提高作物产量和品质进行了讨论及展望。     

植物铁吸收、转运和调控的分子机制研究进展

铁是植物正常生命活动所必需的微量矿质元素, 铁离子的吸收、转运和利用是一个复杂的过程, 很多基因参与了这一过程。本文对近10年来发现和分离的参与植物铁吸收、转运及调控的基因研究进展进行了综述。根据最近的研究结果, 提出了植物控制铁吸收的分子调控模式(机理I)。     

植物铁吸收、转运和调控的分子机制研究进展

铁是植物正常生命活动所必需的微量矿质元素,铁离子的吸收、转运和利用是一个复杂的过程,很多基因参与了这一过程。本文对近10年来发现和分离的参与植物铁吸收、转运及调控的基因研究进展进行了综述。根据最近的研究结果,提出了植物控制铁吸收的分子调控模式(机理I)。     

植物对硼元素的吸收转运机制

硼是植物生长发育所必需的微量元素,但是在世界范围内,土壤中硼含量过高或者过低都会对植物生长产生影响,是农业生产上的主要问题.近来人们对硼的吸收转运机制的研究取得了突破性进展,鉴定了一些硼的转运通道和转运蛋白,例如：NIP5;1、NIP6;1、BOR1和BOR4,并对它们的转运机制有了一些了解.植物在硼缺少的情况下首先通过转运通道NIP5;1把硼吸收到共质体,然后通过转运蛋白BOR1运入中柱;在高硼毒害时,通过转运蛋白BOR4把过多的硼转出植物体,同时在植物中增加糖醇的含量,过表达BOR1或BOR4都能改变植物对硼含量变化的耐受性.因此,对植物中硼吸收转运机制的研究将有利于人们通过生物学手段提高作物对土壤中硼过高或过低的抗性.     

植物中的核质转运相关蛋白

细胞内各个生命过程的有序进行需要生物大分子在细胞核与细胞质之间有选择、有控制地转运.而细胞核膜的存在为大分子的自由穿梭设置了屏障,因此生物大分子在细胞核与细胞质之间的转运要依赖于一些受体蛋白.输入蛋白β(importinβ)是首先从人类细胞中发现的生物大分子向细胞核输入的受体,其后相继鉴定出多个与输入蛋白β具有同源性的细胞核转运受体,命名为类输入蛋白β.这些转运受体介导的转运过程在生物有机体之间高度保守,在动物及酵母中调控核质穿梭以及各个信号过程的组分与分子机制研究较为清楚,但在植物中相对匮乏.本文在介绍细胞核转运受体共有结构特点和转运机制基础上,重点综述了植物细胞核转运受体的最新研究进展以及这些受体在植物信号转导中的重要调节作用.     

植物水孔蛋白研究进展

水孔蛋白是植物重要的膜功能蛋白,不仅介导植物各组织间水分的高效转运,还参与植物体内其他物质的跨膜转运,同时在植物光合作用、生长发育、免疫应答以及信号转导等生理过程中也发挥重要作用。本文主要综述了植物水孔蛋白结构特征和分类,多种生理功能,以及其转录水平和转录后水平活性调节等方面的最新研究进展,并就如何系统全面地开展水孔蛋白参与植物生长发育过程的分子调控机制研究提出展望。植物水孔蛋白的深入研究有助于阐明植物体内物质转运的分子机理及其生理作用机制,对指导农业生产中作物的生长发育调控有重要理论意义。     

内质网和细胞骨架在植物病毒细胞内转运中的作用

植物病毒的侵染循环是一个病毒.寄主互作过程.内质网和细胞骨架在病毒细胞内转运中起着重要调节作用,不仅协助病毒从复制位点转运到细胞边缘胞间连丝处,还可能介导多余病毒因子的降解.针对植物细胞内质网和细胞骨架在烟草花叶病毒等植物病毒细胞内转运过程中所起的作用进行了综述.     

Na+/H+ 逆向转运蛋白与植物耐盐性关系

Na+/H+ 逆向转运蛋白与植物的耐盐性有密切的关系。在高等植物体内,主要存在两种Na+/H+ 逆向转运蛋白,分别为位于细胞质膜上的逆向转运蛋白SOS1,以及存在于液泡膜上的AtNHX1。质膜Na+/H+ 逆向转运蛋白主要负责Na+ 的外排,液泡膜Na+/H+ 逆向转运蛋白主要负责把Na+ 区隔化入液泡。过量表达质膜Na+/H+ 逆向转运蛋白SOS1或液泡膜Na+/H+ 逆向转运蛋白AtNHX1能够明显提高植物的耐盐性。本文对植物中Na+/H+ 逆向转运蛋白及其与植物耐盐性之间的关系研究最新进展作一概述。     

HKT1在植物耐盐机制中的研究进展

土地盐碱化是导致作物产量降低的重要影响因素之一.在盐胁迫下,植物进化出一系列应对盐胁迫的策略,其中,离子转运蛋白在植物应对盐胁迫的过程中发挥着举足轻重的作用.HKT1转运蛋白是一类具有转运Na+功能的离子转运蛋白,主要定位在维管束组织附近,广泛存在于单子叶植物和双子叶植物中,参与植物体内Na+的长距离运输,调节植物中N...