沙冬青逆境胁迫分子生物学研究进展

逆境胁迫是影响植物生长发育的重要因素,植物的抗逆机理是分子生物学研究的重要领域。随着分子生物学技术的发展,有关植物抗逆方面的研究已取得了很大的进展,初步揭示了植物应对逆境胁迫适应性的分子机理。沙冬青是我国温带荒漠地区惟一的常绿灌木,具有很强的抗逆性,是开展植物逆境胁迫研究和抗逆基因筛选的理想材料。本文综合论述了抗逆植物沙冬青的抗逆机理及逆境胁迫相关基因的分子生物学研究进展,为植物抗逆基因工程发掘更多的基因资源和抗旱植物的抗逆性研究提供思路。     

植物应答逆境胁迫的蛋白质组学研究进展

逆境胁迫是制约植物生长发育、影响作物产量和质量的关键因子,揭示植物应答胁迫的分子机理一直是人们长期探索的重大课题.随着拟南芥、水稻等模式植物基因组测序的完成,植物基因组学的研究重点已经转变为功能基因组学研究,蛋白质组学是后基因组时代的新兴研究领域,它有助于人们从分子水平上了解植物耐受胁迫的机制.介绍了植物应答非生物胁迫,如盐胁迫、温度胁迫、干旱胁迫、营养胁迫和机械伤害等,以及生物胁迫,如病菌侵害的蛋白质组学最新研究进展,并探讨了利用蛋白质组学技术研究植物抗逆性方面的优势和前景.     

沙冬青属植物花期生物学特性研究

沙冬青,为豆科强度旱生常绿灌木,沙质及沙砾质荒漠建群植物,仅两种。在亚洲中部旱生植物区系中属第三世残遗种。其花大、色艳,花期较长,衬之以绿色的植丛,在早春光秃的荒漠景观中尤为引人注目,是颇具观赏价值的野生花灌木资源。     

沙冬青属的细胞学研究

沙冬青属(Ammopiptanthus)植物仅两个种,即蒙古沙冬青(A.mongolicus)和新疆沙冬青(A.nanus),为第三纪残遗种,是中亚荒漠唯一的常绿阔叶植物,因珍稀,临危而被列为国家重点保护植物”。国内外对该属两个种的染色体数目的记载存在着差异。本文对沙冬青属两种植物的染色体数目和核型进行了分析研究,旨在为探讨该属植物的发生和系统发育,以及开展植物多样性保护和合理开发利用积累资料。     

蛋白质组学研究揭示的甘蓝型油菜非生物胁迫应答机制

油菜(Brassica napus L.)是我国的主要油料作物之一,在生长发育过程中经常受到干旱、高温、高盐和营养缺乏等非生物胁迫。这些胁迫通常会阻碍油菜的生长发育,导致品质和产量下降。近年来,快速发展的高通量蛋白质组学技术为揭示油菜胁迫响应分子机制提供了新线索。本文综合分析了油菜不同组织/器官(如:叶片、根、下胚轴和种子)在响应盐、高温、干旱、草酸和缺素(磷、硫和硼)等逆境过程中675种蛋白质的丰度变化特征,揭示了其胁迫应答机制,主要包括:(1)通过G蛋白介导的信号通路感知与传递胁迫信号;(2)通过改变参与糖类与能量代谢相关酶的丰度调节代谢水平;(3)通过叶绿素合成的变化调节光合作用;(4)调节转录因子、蛋白质合成与命运相关蛋白质的丰度,从而在转录、翻译以及翻译后修饰等水平上应答逆境;(5)通过调节膜联蛋白、V型H+-ATP酶等质膜蛋白质,促进细胞内物质吸收与转运;(6)通过细胞骨架动态重塑保持正常细胞结构;(7)利用调节抗氧化酶系统清除活性氧,并通过合成多种防御物质减轻细胞受到的伤害。本综述为解析油菜逆境应答网络体系中的关键调控及代谢通路的变化提供了重要信息。     

DREBs响应植物非生物逆境胁迫研究进展

寒冷、干旱和高盐等非生物胁迫作为常见的不利环境条件,严重影响全球植物生长和生产力。干旱应答元件结合蛋白（dehydration responsive element binding protein, DREB）是植物重要转录因子之一,其家族成员均含有一个57-70个氨基酸残基的保守AP2结构域。DREB通过与胁迫诱导基因启动子区中的脱水反应元件/C-重复（dehydration responsive element/C-repeat, DRE/CRT）顺式作用元件相互作用,调节下游各种应激基因的表达,赋予植物应激耐受性。本文从DREB家族结构特点和分类出发,结合最新研究进展,阐述其在非生物胁迫过程中的作用机制,旨在更加深入地了解DERB类转录因子在非生物胁迫响应过程中的分子调控网络,以期为未来利用基因工程手段提高植物抗逆性方面提供参考。     

植物逆境胁迫相关蛋白激酶的研究进展

干旱、高盐、高温和低温等非生物胁迫及各种病虫害等生物胁迫严重影响植物的生长发育和作物产量.蛋白激酶主要通过激活不同的磷酸化途径介导外界环境信号的感知和传递,调控下游抗逆基因的转录表达,启动相应的生理生化等适应性反应来降低或消除危害.该文对近年来国内外有关与非生物胁迫和生物胁迫信号传导相关的受体蛋白激酶、促分裂原活化蛋白激酶、钙依赖而钙调素不依赖的蛋白激酶、蔗糖不发酵相关蛋白激酶和其它胁迫相关的植物蛋白激酶的研究进展进行综述,探索蛋白激酶介导的不同磷酸化途径应对逆境胁迫的信号传递网络,为进一步了解植物逆境分子应答机制提供依据.     

植物bHLH转录因子在非生物胁迫中的功能研究进展

碱性/螺旋-环-螺旋(basic/Helix-Loop-Helix,bHLH)转录因子家族广泛存在于动物与植物。虽然目前大部分bHLH蛋白的功能已得到鉴定,但是植物bHLH转录因子的研究仍比较滞后。bHLH转录因子是植物体内的第二大类转录因子,在植物的生长发育、生理代谢及逆境应答过程中起着重要的作用。它主要通过参与复杂的信号通路,改变大量下游基因的表达来实现对非生物胁迫的适应性应答。现对植物bHLH转录因子的结构、分类及生物学功能进行介绍,并侧重对其在非生物胁迫中的最新研究进展进行综述,以期为进一步理解其在植物逆境胁迫方面的分子作用机制提供理论依据。     

植物响应非生物胁迫的磷酸化修饰组学研究进展

植物具有固着生活的特点,高温、低温、干旱和盐等生境中常见的非生物胁迫会严重影响植物的生长发育。蛋白质磷酸化是植物应对非生物胁迫的重要机制,主要通过蛋白质的磷酸化和去磷酸化修饰来调控植物细胞对外界胁迫的应激反应,在植物细胞快速传递胁迫信号并激活对胁迫环境的形态、生理和分子水平适应机制的过程中起重要作用。该文主要介绍了植物磷酸化蛋白质的富集、检测和鉴定技术,并对近年来国内外有关植物响应高温、低温、干旱、淹水、盐、养分亏缺和元素毒害等非生物胁迫的磷酸化修饰蛋白组学研究进展进行综述。     

沙冬青属植物叶绿体基因组对比和系统发育分析

该研究以沙冬青和矮沙冬青叶绿体基因组为研究对象,比较分析其基因组结构和系统发育关系。结果显示: (1)沙冬青和矮沙冬青的叶绿体基因组具有典型的四段式结构,全长为153 935 bp和154 140 bp,其中大单拷贝区(LSC)分别为83 891 bp和84 126 bp,小单拷贝区(SSC)分别为18 022 bp和18 014 bp,以及长度各自为26 011 bp和26 000 bp的成对反向重复区(IRs);沙冬青和矮沙冬青均注释130个基因,包括85个蛋白编码基因(PCGs),37个转运RNA(tRNA)以及8个核糖体RNA(rRNA)。(2)沙冬青和矮沙冬青的叶绿体基因组中分别检测出26和15个回文重复序列,39和50个串联重复序列,23和34个散在重复序列。同时都鉴定出96个SSRs位点,包括74和73个单核苷酸重复,5和6个二核苷酸重复,以及各有17个复合SSR位点;边界分析显示两者IR区相似,但仍有一定差异。(3)通过近邻结合法(NJ)对沙冬青和矮沙冬青在内的17种蝶形花亚科以及2种云实亚科植物的叶绿体基因组构建的系统发育树显示,沙冬青和矮沙冬青以较高的支持率聚为一个独立分枝。该研究结果为沙冬青属的种间鉴别、SSR分子标记开发、保育工作、种群动态以及进一步研究坡塔里族的演化过程奠定了理论基础。     

植物对非生物胁迫应答的转录因子及调控机制

植物对非生物胁迫的应答反应涉及到许多基因和生化分子机制,胁迫相关基因、蛋白质及代谢物构成了一个复杂的调控网络,其中转录控制具有举足轻重的作用。本文主要对近年来发现的几种在转录控制中起关键作用的转录因子CBF/DREB、bZIP、MYB/MYC和HSF及其调控机制进行介绍。这几种转录因子可以分别和胁迫应答顺式作用元件CRT/DRE、ABRE、MYB/MYC识别位点及HSE结合,在非生物胁迫条件下调控下游靶基因的表达,进而使一些胁迫保护物质如脯氨酸、可溶性糖类、自由基的清除剂、热休克蛋白和分子伴侣等的表达水平升高,最终增强植物对非生物胁迫的耐受能力。     

黄瓜苋科凝集素基因的表达分析与逆境调控

凝集素是一类具有特异性糖结合活性的蛋白质,通常具有1个或多个非催化的糖结合结构域。凝集素在植物对病原菌的防御反应中发挥重要作用。由于其抗细菌、真菌、病毒和昆虫等的活性,凝集素在农业和生物医药领域都具有很大的应用潜力。作为最小的凝集素家族之一,苋科凝集素的研究较少。该文通过对重要经济作物黄瓜(Cucumis sativu...     

Trehalose Biosynthesis in Response to Abiotic Stresses

Trehalose is a non‐reducing disaccharide that is present in diverse organisms ranging from bacteria and fungi to invertebrates, in which it serves as an energy source, osmolyte or protein/membrane protectant. The occurrence of trehalose and trehalose biosynthesis pathway in plants has been discovered recently. Multiple studies have revealed regulatory roles of trehalose‐6‐phosphate, a precursor of trehalose, in sugar metabolism, growth and development in plants. Trehalose levels are generally quite low in plants but may alter in response to environmental stresses. Transgenic plants overexpressing microbial trehalose biosynthesis genes have been shown to contain increased levels of trehalose and display drought, salt and cold tolerance. In‐silico expression profiling of all Arabidopsis trehalose‐6‐phosphate synthases (TPSs) and trehalose‐6‐phosphate phosphatases (TPPs) revealed that certain classes of TPS and TPP genes are differentially regulated in response to a variety of abiotic stresses. These studies point to the importance of trehalose biosynthesis in stress responses.     

AP2/ERF转录因子调控植物非生物胁迫响应研究进展

低温、干旱、高盐和缺氧等多种不良环境影响植物的生长发育, 植物通过长期进化形成复杂的调节机制来适应这些不利条件。AP2/ERF是植物特有的转录因子, 在各种胁迫响应过程中发挥关键调控作用。近年来, 越来越多的研究表明, 植物激素介导的信号级联通路与逆境胁迫响应关系密切, AP2/ERF转录因子可与激素信号转导协同形成交叉调控网络。许多AP2/ERF转录因子通过响应植物激素脱落酸和乙烯, 激活依赖或不依赖于脱落酸和乙烯的胁迫响应基因的表达。此外, AP2/ERF转录因子参与赤霉素、细胞分裂素和油菜素内酯介导的生长发育和胁迫应答。该文简要综述了AP2/ERF转录因子的结构特征、转录调控、翻译后修饰、结合位点、协同互作蛋白及其参与调控依赖或不依赖激素信号转导途径的非生物胁迫响应研究进展, 为解析不同AP2/ERF转录因子在调控激素和胁迫响应网络中的作用提供理论依据。     

木葡聚糖及其在植物抗逆过程中的功能研究进展

木葡聚糖(XyG)是一种存在于所有陆生植物细胞壁中的基质多糖, 是双子叶植物初生细胞壁中含量(20%-25%, w/w)最丰富的半纤维素成分。作为细胞壁的组分, XyG不仅与植物的生长发育密切相关, 还在植物抵抗各种生物和非生物逆境过程中发挥重要作用。XyG代谢相关基因主要通过改变植物细胞壁的组成以及对细胞壁进行重排进而改变细胞壁的弹性/硬度等特性, 影响植物的抗逆性。XyG及其寡糖也可能作为信号分子, 或与其它信号分子协同作用应对逆境胁迫。该文概述了XyG的结构与类型及参与XyG生物合成与降解的相关基因, 重点阐述XyG相关基因应答生物和非生物胁迫的作用机制。     

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。     

植物角质层对非生物逆境胁迫响应研究进展

角质层,包括角质和蜡质,是主要由脂肪酸及其衍生物构成的覆盖在植物的外表面的高度疏水层,在植物生长发育过程中起到非常重要的保护屏障作用。除了在极端温度、干旱、高盐等多种非生物逆境胁迫下起到保护作用外,还能够保护植物内部组织免受细菌、真菌病原体的侵染。现就植物角质层的组成、合成途径以及与植物抗逆性,特别是与抗旱能力的关系方面的最新研究进展进行了综述。