蛋白质组学在水稻与微生物互作研究中的应用

应用蛋白质组学方法揭示植物与微生物的互作机制是当前植物病理学研究的热点之一。结合水稻感染水稻条纹病毒后的蛋白质组学分析经验,综述了蛋白质组学在水稻与微生物互作研究中的应用,包括水稻与真菌、细菌、病毒互作的蛋白组学和突变体蛋白质组学。在总结研究现状的基础上,提出了水稻与微生物互作的蛋白质组学研究中存在的问题,并对该领域的发展前景进行展望。     

植物与病原菌互作的蛋白质组学研究进展

深入认识植物与病原菌的识别方式、亲和性或非亲和性的互作模式,对于揭示植物-病原菌互作机制研究具有重要意义.利用蛋白质组学方法研究病原菌侵染植物过程,分析相关的基因和蛋白,有助于从分子水平上探究植物-病原菌相互作用机制.本文概述了植物-病原菌的互作机制,系统介绍了差异蛋白质组学分析方法在植物-病原真菌、植物-病原细菌两类互作系统中的应用,分析了植物与病原菌互作过程中可能涉及的差异表达功能蛋白,并对当前蛋白质组学技术在植物与病原菌互作研究中存在的诸多问题进行了探讨.     

生物逆境和共生状态下植物的蛋白质组学研究

蛋白质组技术已广泛应用于植物遗传、发育和生理生态等诸多生物学领域,主要研究植物的遗传多样性、植物发育、组织分化、植物对非生物逆境(包括高温、低温、高盐和干旱等)和生物逆境(病虫害)的适应机制和植物与微生物(根瘤共生体)相互作用机制。本文综述了微生物与植物互作的蛋白质组研究进展,包括有害和有益的相互作用,同时对植物蛋白质组学的发展前景进行了讨论。     

植物与病原真菌互作机制研究进展

植物与病原真菌之间的互作是当今植物病理学研究的热点问题之一,相关的研究有望为植物抗病机制的解析和抗病品种的选育奠定理论基础。我们从形态、细胞、生理生化和分子等水平综述了植物与病原真菌互作机制的研究进展。     

蛋白质组学在植物逆境胁迫研究中的进展

蛋白质组学是后基因组时代研究的热点领域之一,自从蛋白质组这个概念被提出以来,其研究一直受到广泛关注,其研究技术也有了极大地进步。植物时刻都面临各种非生物胁迫,包括干旱、冷、盐、金属等,在长期进化过程中,植物形成独特的机制来响应逆境,然而目前对于植物如何适应逆境的分子机制尚未完全阐明。因此蛋白质组学作为一种强有力的研究技术手段,将为研究植物响应胁迫的分子机制提供理论支撑。介绍了蛋白质组学的产生背景、研究技术手段及植物在各种胁迫条件下的蛋白质组学研究、植物亚细胞器的蛋白质组学研究状况,同时对植物蛋白质组学的发展前景进行了展望。     

蛋白质组学及其在植物营养学研究中的应用

概述了作为后基因组学时代功能基因组学研究的重要组成部分的蛋白质组学及其技术在植物营养学中的应用,包括养分和环境胁迫下植物的蛋白质组学、植物激素蛋白质组学的研究进展,并对其前景作了展望.     

miRNA介导植物-微生物互作中的调控作用及其研究进展北大核心CSCD

微生物与植物之间存在错综复杂的双向交流和串扰,植物与病原微生物互作直接影响寄主植物的生存状况,而植物和益生微生物互作则有利于宿主的生长和健康,共生微生物也会从中受益。不管是病原微生物还是有益微生物进入植物体内,植物miRNA都会迅速做出响应,同时微生物也可以产生miRNA样RNA(miRNA-likeRNA,milRNA)影响植物健康,可见miRNA(或milRNA)是植物与微生物互作过程中迅速响应的重要媒介分子,其内在机制研究近年来取得了许多进展。文中概述了植物-病原微生物、植物-益生微生物互作中miRNA的调控作用,重点阐述了植物miRNA在植物-病原微生物互作过程中对寄主植物抗病性的调控作用和植物-益生微生物互作过程中对宿主植物生长发育及代谢的调控,以及真菌milRNA对寄主植物的跨界调控作用。     

植物微生物组生态功能与群落构建过程研究进展

植物各个器官表面及内部定殖着高度多样化的微生物群落,这些微生物与植物长期共进化,作为宿主植物的“共生功能体”(holobiont)在植物生长发育、养分吸收、病害抵御和环境胁迫适应性等方面发挥了重要作用。得益于近10年来多组学技术的发展和应用,有关植物微生物群落的多样性、组成和功能特征、群落构建的驱动因素和植物–微生物互作机制等方面研究取得了一系列重要进展。然而,与土壤微生物组相比,目前对植物微生物组的认识及其应用尚且不足。本文系统总结了植物微生物组的组成特征,植物微生物在调节植物生长发育、促进养分吸收、提高病害抵御能力及环境胁迫适应性等方面的功能及作用机制,从宿主选择、环境因子以及生物互作3个方面总结了驱动植物微生物群落构建的因素,并着重阐述了植物–微生物互作如何塑造植物微生物群落以及如何调节对植物的有益功能。此外,我们对未来植物微生物组研究和应用面临的挑战进行了展望,如核心微生物组挖掘和合成群落构建,植物–微生物互作的分子调控机制,植物微生物群落水平上的互作机制等。深入理解植物微生物群落特征、生态功能以及构建过程对于精准调控植物微生物组以提高植物适应性和生产力以及维持生态系统健康具有...     

根际微生物-植物-病毒-介体昆虫多元互作研究进展

近年来各种农作物病虫害的频发,以及化肥、农药滥用带来的系列农业问题的加剧,迫切需要更加环保可持续的方法实现绿色植物保护。植物病毒导致植物严重病害,素有"植物癌症"之称,因其难于防治,高度依赖化学农药防治介体昆虫。农业生态系统中,作物已有的精密调控机制,维持其与周围各种有害或有益生物进行信息交流并成功在复杂的生境中成长,病害的爆发与控制是植物-病原-昆虫之间的抗性节制-反制的博弈过程。植物在整个生活史中与生境中各种生物发生多种相互作用并彼此联系,这些互作利于或不利于其生长发育及繁殖。探索研究利用植物根际微生物群落(Microbiota),提升植物抗虫传病毒病害能力的多元生物互作机制,有助于更好的保护植物健康,提高生态文明。从介绍植物-根际微生物、植物-病毒、植物-昆虫、植物-病毒-昆虫四个互作的子系统研究现状入手,揭示目前所知的各个分系统互联互通的分子机制,并讨论围绕植物根际微生物组进行多元互作研究的趋势及重要意义,以期对有关植物与周围生物互作做较为全面和系统的介绍,从而为基于多元互作机制寻找绿色、可持续的治理植物虫传病害策略提供参考和启发新思路。     

植物病原菌效应子的研究进展

病原菌为了成功侵入并在寄主植物中繁殖,会分泌效应子作为入侵武器.不同病原菌的效应子具有一定的共性和异性.开展植物病原菌效应子的系统鉴定,深入揭示效应子对病原菌侵入和在植物发病中的作用以及解析效应子与植物抗病基因的互作,可为研究病原菌的致病机制及其与植物的互作提供重要的研究线索,在植物病理和抗病遗传育种研究中也具有重要理论价值和实践意义.近年来,随着测序技术的不断发展,基因组学和转录组学在植物抗病研究中的应用也日益广泛,其研究结果可为鉴定病原物致病基因、植物抗病基因、阐明病原菌与植物互作的分子机制提供重要信息.本文根据近年来植物包括树木中病原物效应子的研究进展,对效应子的特点、鉴定方法、功能及宿主抗病机理等进行了综述和比较,重点阐述了效应子的鉴定、致病功能及与植物抗病基因的分子互作和调控,并对效应子在植物抗病中的应用及其研究前景进行了展望.     

Translational plant proteomics: a perspective

Translational proteomics is an emerging sub-discipline of the proteomics field in the biological sciences. Translational plant proteomics aims to integrate knowledge from basic sciences to translate it into field applications to solve issues related but not limited to the recreational and economic values of plants, food security and safety, and energy sustainability. In this review, we highlight the substantial progress reached in plant proteomics during the past decade which has paved the way for translational plant proteomics. Increasing proteomics knowledge in plants is not limited to model and non-model plants, proteogenomics, crop improvement, and food analysis, safety, and nutrition but to many more potential applications. Given the wealth of information generated and to some extent applied, there is the need for more efficient and broader channels to freely disseminate the information to the scientific community. This article is part of a Special Issue entitled: Translational Proteomics.     

Quantitative plant proteomics

Quantitation is an inherent requirement in comparative proteomics and there is no exception to this for plant proteomics. Quantitative proteomics has high demands on the experimental workflow, requiring a thorough design and often a complex multi-step structure. It has to include sufficient numbers of biological and technical replicates and methods that are able to facilitate a quantitative signal read-out. Quantitative plant proteomics in particular poses many additional challenges but because of the nature of plants it also offers some potential advantages. In general, analysis of plants has been less prominent in proteomics. Low protein concentration, difficulties in protein extraction, genome multiploidy, high Rubisco abundance in green tissue, and an absence of well-annotated and completed genome sequences are some of the main challenges in plant proteomics. However, the latter is now changing with several genomes emerging for model plants and crops such as potato, tomato, soybean, rice, maize and barley. This review discusses the current status in quantitative plant proteomics (MS-based and non-MS-based) and its challenges and potentials. Both relative and absolute quantitation methods in plant proteomics from DIGE to MS-based analysis after isotope labeling and label-free quantitation are described and illustrated by published studies. In particular, we describe plant-specific quantitative methods such as metabolic labeling methods that can take full advantage of plant metabolism and culture practices, and discuss other potential advantages and challenges that may arise from the unique properties of plants.     

植物膜蛋白质组学研究技术现状

植物膜蛋白质组学是当前植物科学研究的热点领域。本文概论了蛋白质组学在植物膜蛋白研究中的应用,包括双向电泳前膜蛋白样品的制备以及植物质膜、液泡膜和其他膜蛋白组分的蛋白质组学研究进展,并介绍了植物膜蛋白质组学相关的数据库,最后对其发展作了展望。     

非模式植物蛋白质组学研究进展

蛋白质组学研究是对基因组学研究的重要补充,它是在蛋白质水平定量、动态、整体性研究生物体。该文简要介绍了蛋白质组学的含义,蛋白质组学及植物蛋白质组学产生的科学背景,蛋白质组学的研究内容。概述了非模式植物蛋白质组学的研究进展,主要包括非模式植物个体及群体蛋白质组学,组织和器官蛋白质组学,亚细胞蛋白质组学,响应环境变化的蛋白质组学以及非模式植物生物环境因子的蛋白质组学的研究情况,同时对植物蛋白质组学的发展前景进行了展望。     

Differential proteomics of plant development

In this mini-review, recent advances in plant developmental proteomics are summarized. The growing interest in plant proteomics continually produces large numbers of developmental studies on plant cell division, elongation, differentiation, and formation of various organs. The brief overview of changes in proteome profiles emphasizes the participation of stress-related proteins in all developmental processes, which substantially changes the view on functional classification of these proteins. Next, it is noteworthy that proteomics helped to recognize some metabolic and housekeeping proteins as important signaling inducers of developmental pathways. Further, cell division and elongation are dependent on proteins involved in membrane trafficking and cytoskeleton dynamics. These protein groups are less prevalently represented in studies concerning cell differentiation and organ formation, which do not target primarily cell division. The synthesis of new proteins, generally observed during developmental processes, is followed by active protein folding. In this respect, disulfide isomerase was found to be commonly up-regulated during several developmental processes. The future progress in plant proteomics requires new and/or complementary approaches including cell fractionation, specific chemical treatments, molecular cloning and subcellular localization of proteins combined with more sensitive methods for protein detection and identification.     

高精度相对和绝对定量的等量异位标签在定量蛋白质组学研究中的新进展

蛋白质组学逐渐从定性研究转向定量研究。在定量蛋白质组学技术中,相对和绝对定量的等量异位标签(Isobaric tags for relative and absolute quantitation,iTRAQ)是应用最广泛的技术之一,具有通量高、稳定性强及不受样品来源制约等优点,几乎可以对任意样品进行标记,而且可以同时对多达8个样品进行定量分析,有效地提高了通量。iTRAQ技术不断改进,其定量准确性显著提高,适用的平台越来越多,为微生物、动物、植物、生物医学领域蛋白质及其翻译后修饰组研究创造了条件。文中综述了高精度iTRAQ技术在定量蛋白质组学研究中的最新发展及其应用。     

Proteomic studies in plants

Proteomics is a leading technology for the high-throughput analysis of proteins on a genome-wide scale. With the completion of genome sequencing projects and the development of analytical methods for protein characterization, proteomics has become a major field of functional genomics. The initial objective of proteomics was the large-scale identification of all protein species in a cell or tissue. The applications are currently being extended to analyze various functional aspects of proteins such as post-translational modifications, protein-protein interactions, activities and structures. Whereas the proteomics research is quite advanced in animals and yeast as well as Escherichia coli, plant proteomics is only at the initial phase. Major studies of plant proteomics have been reported on subcellular proteomes and protein complexes (e.g. proteins in the plasma membranes, chloroplasts, mitochondria and nuclei). Here several plant proteomics studies will be presented, followed by a recent work using multidimensional protein identification technology (MudPIT).     

植物蛋白质组学研究若干重要进展

植物蛋白质组学近年来正从定性向精确定量蛋白质组学的方向发展。国际上近两年发表的约160篇研究论文报道了利用不断改进的双向电泳结合生物质谱技术、多维蛋白质鉴定技术, 以及包括双向荧光差异凝胶电泳、15N体内代谢标记、同位素标记的亲和标签、同位素标记相对和绝对定量等在内的第2代蛋白质组学技术, 对植物组织(器官)与细胞器、植物发育过程和植物响应环境胁迫的蛋白质组特征, 以及植物蛋白质翻译后修饰和蛋白质相互作用等方面的研究成果。该文对上述报道进行总结, 综述了2007年以来植物蛋白质组学若干重要问题研究的新进展。     

植物蛋白质组学研究若干重要进展

植物蛋白质组学近年来正从定性向精确定量蛋白质组学的方向发展。国际上近两年发表的约160篇研究论文报道了利用不断改进的双向电泳结合生物质谱技术、多维蛋白质鉴定技术,以及包括双向荧光差异凝胶电泳、幅N体内代谢标记、同位素标记的亲和标签、同位素标记相对和绝对定量等在内的第2代蛋白质组学技术,对植物组织（器官）与细胞器、植物发育过程和植物响应环境胁迫的蛋白质组特征,以及植物蛋白质翻译后修饰和蛋白质相互作用等方面的研究成果。该文对上述报道进行总结,综述了2007年以来植物蛋白质组学若干重要问题研究的新进展。