钙依赖蛋白激酶CPK14在花粉管生长中的功能分析

旨在揭示钙依赖蛋白激酶CPK14在花粉管极性生长中的生物学功能。利用基因芯片数据绘制花粉高量表达CPK的表达图谱。去除CPK14位于C端的自抑制区及Ca~(2+)结合区,保留完整的激酶区及N端可变区,构建组成激活型(CA)的CPK14(CA-CPK14)。利用基因枪技术在烟草花粉中进行瞬时表达,比较分析全长CPK14、CA-CPK14及GFP对照之间的花粉管表型差异。通过CA-CPK14与GFP-RIC4ΔC(活性ROP1的标记物)共同表达试验,分析CA-CPK14对ROP1活性的影响。结果显示,CPK家族中存在8个花粉高量表达成员(其中包括CPK14),它们在花粉中高量表达而在其他组织中表达较少。CPK14过量表达可以造成花粉管顶端的膨大,而持续激活且不受Ca~(2+)调控的CA-CPK14则抑制花粉管萌发及生长。ROP1是花粉管生长的调控关键因子,CA-CPK14的表达可以抑制活性ROP1的标记物(GFP-RIC4ΔC)在花粉管顶端的积累与分布,说明CPK14在ROP1所介导的花粉管生长调控机制中发挥一定的作用。     

花粉萌发转录基因组研究

为了解花粉萌发的详细细节,中国科学家利用拟南芥基因组芯片,首次发现从脱水成熟花粉粒,到含水花粉粒,再到拟南芥的花粉管的转录组变化。在花粉萌发和花粉管生长过程中,与细胞存活、转录、信号传导和细胞转运有关的表达基因发生了很大变化,尤其是那些正调控的基因。此外,类钙调蛋白、阳离子交换因子、以及热激蛋白家族在花粉萌发和花粉管生长过程中变化较大,     

G蛋白调节剂对梨花粉萌发及花粉胞内Ca2+浓度变化的影响

用激光共聚焦技术研究了异三聚体G蛋白活性调节剂对梨花粉萌发、花粉管生长及花粉细胞内游离钙离子浓度动态的影响。结果表明：异三聚体G蛋白激活剂霍乱毒素(CTX)可促进梨花粉萌发与花粉管生长,而其抑制剂百日咳毒素(PTX)则抑制花粉萌发与花粉管生长;霍乱毒素处理后,花粉细胞内产生特异性的“钙瞬变”信号,而百日咳毒素处理后则引起花粉细胞内游离钙离子浓度的持续下降。这表明：异三聚体G蛋白可能参与了梨花粉萌发与花粉管生长的调控过程,G蛋白的活性变化对花粉萌发的效应可能是通过调控花粉细胞内游离Ca^2 浓度的动态变化产生特异性的钙信号来实现的。     

G蛋白对花粉管生长的调控作用

花粉萌发和花粉管生长是花粉与雌蕊相互作用过程中受到高度调控的发育过程,它涉及花粉与雌蕊的识别作用、细胞间及细胞内信息传递等生理反应。近年的研究表明G蛋白作为一类重要的信号分子在调控花粉管生长中起重要作用。着重介绍G蛋白对花粉管生长的调控作用以及此过程中G蛋白与其它信号组分的协同作用。     

持续激活型CIPK9在花粉管生长过程中的生物学功能及亚细胞定位分析

植物的花粉管生长是一个多因素参与的生理学过程,需要多种信号传导系统来引导植物细胞完成。钙离子作为第二信使,可以通过钙传感器CBLs激活下游的蛋白激酶CIPKs参与调控细胞的极性发育过程。该研究中 CIPK9 被确定为候选基因,其C端与绿色荧光蛋白(GFP)相融合,通过基因枪技术在烟草花粉中进行瞬时表达,观察对应的亚细胞定位及花粉管中诱导的表型。结果表明:(1)GFP标记的CIPK9定位于花粉管中高速运动的颗粒状细胞器,并可随胞质环流进行规律的运动,为进一步探究CIPK9的生物学功能,还构建了持续激活型CIPK9(CACIPK9)。(2)与全长CIPK9相比较,CACIPK9缺少C末端的调控区域,并在激酶区域的激活环中进行了点突变,从而表现出不受调控的持续高活性。(3)缺少C端调控区的CACIPK9表现出非特异性的亚细胞定位,即与GFP对照相同的胞内弥散定位,说明CIPK9的C末端调控区对于其在花粉管中的正确定位发挥重要的调控作用。另外,CACIPK9过表达可以引起花粉管的去极化生长表型。这表明CIPK9作为钙信号下游家族的一员参与了花粉管极性生长的相关过程,并对花粉管的生长具有一定的调控作用。     

植物小G蛋白的研究进展

小G蛋白(small GTPases)是近年来细胞信号转导的研究热点,包括Ras、Rho、Rab、Arf和Ran等5个亚家族.植物中存在一种特殊的小G蛋白ROP(Rho-related GTPase from plants)是Rho家族成员,在调控细胞生长发育及植物防御反应体系的建立等方面起重要作用.在植物细胞中ROP存在两种形式,一种是与GTP结合的激活态,另一种是与GDP结合的非激活态,通过这种激活态与非激活态之间的转变,ROPs作为植物生长发育过程中重要的"分子开关"参与调控多种信号转导过程.本文主要对国内外近年来有关小G蛋白的种类及其调节机制,以及植物小G蛋白ROP在花粉管生长、根毛发育、H2O2的产生、脱落酸(ABA)以及防御应答反应中的调节作用等方面的研究进展进行综述.     

植物DREPP基因家族研究进展

发育调节质膜多肽(DREPP)蛋白是一类与质膜相关的植物特异性蛋白, 具有结合磷脂酰肌醇磷酸(PtdInsP_s)、Ca ²⁺/钙调蛋白(CaM)复合物、微管和微丝等多种功能, 在植物生长发育与逆境(低温和干旱等)应答过程中发挥重要作用。该文综述了植物DREPP家族成员的组成、蛋白质序列特征及其在发育与逆境应答过程中的生物学功能, 以期为深入认识DREPP参与的信号调控网络提供帮助。     

植物DREPP基因家族研究进展

发育调节质膜多肽(DREPP)蛋白是一类与质膜相关的植物特异性蛋白, 具有结合磷脂酰肌醇磷酸(PtdInsP_s)、Ca ²⁺/钙调蛋白(CaM)复合物、微管和微丝等多种功能, 在植物生长发育与逆境(低温和干旱等)应答过程中发挥重要作用。该文综述了植物DREPP家族成员的组成、蛋白质序列特征及其在发育与逆境应答过程中的生物学功能, 以期为深入认识DREPP参与的信号调控网络提供帮助。     

Calsyntenins家族在学习记忆和阿尔茨海默病发病中的作用研究

钙结合蛋白家族(calsyntenins,CLSTNs)属于细胞黏附分子钙黏素超家族,包括CLSTN1、CLSTN2和CLSTN3三个成员,主要表达于锥体神经元突触后膜和转运囊泡中,参与调控线虫和人的学习记忆。CLSTNs能将细胞外水解信号和细胞内Ca~(2+)激活信号相关联,还是一个调控多个膜结合细胞器转运的胞内运输蛋白。现分析CLSTNs激活Ca~(2+)信号途径和参与胞内转运的功能,归纳CLSTNs调控学习记忆、突触发育和突触传递的作用,以及在阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)发病中的作用,为理解CLSTNs的细胞生物学功能提供线索。     

G蛋白调节剂和花柱S-核糖核酸酶对花粉管生长及其钙离子浓度的影响

以‘丰水’和‘幸水’梨花柱及花粉为试材,用激光共聚焦显微技术,研究了离体条件下G蛋白活性调节剂和花柱S-RNA酶对花粉管生长及其游离Ca~(2 )浓度的影响。结果表明:G蛋白激活剂CTX可促进花粉管生长,且可解除花柱S-RNA酶对自身花粉管生长的抑制作用;G蛋白抑制荆PTX和花柱S-RNA酶共同处理使异体的花粉管生长受到抑制。CTX处理使花粉管尖端区的[Ca~(2 )]_i明显升高,花柱S-RNA酶处理引起自身花粉管尖端区的[Ca~(2 )]_i梯度消失;CTX和花柱S-RNA酶共同处理则使自身花粉管内的[Ca~(2 )J_i表现出两者单独处理时的综合特征;而花柱S-RNA酶和PTX共同处理后,异体的花粉管内[Ca~(2 )]_i表现出先升高后下降的趋势。