GA调节禾谷类a-淀粉酶基因表达的信号转导及分子机制

用GAs处理禾谷类糊粉细胞原生质体后,可以诱导α_淀粉酶的合成与分泌。ABA抑制GAs的诱导作用并可刺激ABA诱导蛋白的产生。GAs和ABA的受体位于质膜上。最近的研究表明：G蛋白、cGMP、Ca2+和钙调素、三磷酸肌醇（IP3）及蛋白质磷酸酶（PP1和PP2A）都不同程度的参与了GA响应的信号传导过程。已克隆出一些可在转录水平上调节GA诱导基因的顺反子,并证明它们在禾谷类糊粉细胞中的GA响应事件中起至关重要的作用。有证据表明GA在α 淀粉酶的转录后水平的调节上也有作用。     

保卫细胞中ABA信号调控机制研究进展

脱落酸(ABA)具有调节植物快速响应逆境的重要功能。植物细胞中ABA核心信号通路由ABA受体PYR1/PYLs/ RCARs、A类碱性蛋白磷酸酶PP2Cs和Snf1相关蛋白激酶SnRK2s组成。活性氧(ROS)和Ca²⁺是保卫细胞中的重要第二信使, 调控ABA诱导的气孔关闭。该文对保卫细胞中核心ABA信号蛋白的调控以及ROS和Ca²⁺介导的ABA信号转导等最新研究成果进行综述, 旨在阐明保卫细胞中ABA信号调控机制。     

蛋白质翻译后修饰在ABA信号转导中的作用

脱落酸(ABA)是植物生长发育和逆境适应过程中非常关键的植物激素。植物响应ABA信号转导过程由信号识别、转导及响应级联完成, 其中心转导途径由ABA受体RCAR/PYR/PYLs、磷酸酶PP2Cs、激酶SnRK2s、转录因子和离子通道蛋白构成。蛋白磷酸化、泛素化、类泛素化和氧化还原等翻译后修饰在ABA转导途径中起重要作用。该文综述了翻译后修饰在ABA信号转导中的作用。     

蛋白质翻译后修饰在ABA信号转导中的作用

脱落酸(ABA)是植物生长发育和逆境适应过程中非常关键的植物激素。植物响应ABA信号转导过程由信号识别、转导及响应级联完成, 其中心转导途径由ABA受体RCAR/PYR/PYLs、磷酸酶PP2Cs、激酶SnRK2s、转录因子和离子通道蛋白构成。蛋白磷酸化、泛素化、类泛素化和氧化还原等翻译后修饰在ABA转导途径中起重要作用。该文综述了翻译后修饰在ABA信号转导中的作用。     

受赤霉素调节的拟南芥F-box基因筛选分析

赤霉素(Gibberellins,GAs)作为一种植物激素,对植物的生长发育具有重要调控作用,但其作用机制有待进一步完善。F-box蛋白是SCF复合体的一个亚基,通过特异性识别底物来调控植物的生长发育。本研究采用生物信息学方法,通过分析拟南芥基因芯片数据库提供的数据筛选到38个受GA调节的候选F-box基因,并对其中6个基因进行了实时荧光定量PCR验证。Plant CARE分析显示,其中30个基因的启动子区具有GA响应元件、以及IAA、ABA、光、温度干旱胁迫、或生物钟相关的顺式作用元件。通过分析Bio Grid数据库提供的相互作用对象,发现其中18个候选F-box蛋白与GA2ox1,GA3ox1和GA3ox3具有相互作用关系。基因表达谱分析表明,这些候选F-box基因在拟南芥各个组织器官中都有不同程度的表达,对IAA、ABA、光、温度干旱等胁迫或不同光周期都具有一定的响应。为深入研究GA调控植物生长发育的分子机制提供了重要线索。     

大麦糊粉层细胞程序化死亡的调控

细胞程序化死亡存在于植物生长发育的各个阶段。本简要介绍了大麦糊粉层细胞程序化死亡和一些活性因子的调控作用。赤霉素(GA)促进离体大麦糊粉细胞或原生质体的程序化死亡,脱落酸(ABA)拮抗赤霉素的作用;H2O2能使GA处理的糊粉层细胞死亡加快;一氧化氮(NO)延缓糊粉层细胞死亡,起到抗氧化剂作用。     

甘蓝型油菜BnaCIPK15基因的表达分析与功能鉴定

CBL-CIPK是高等植物中广泛存在的一类解析Ca~(2+)信号的蛋白。该研究在前期工作基础上,对甘蓝型油菜(Brassica napus L.)的BnaCIPK15基因进行了亚细胞定位、双分子荧光互补(BiFC)、酵母双杂交和qRT-PCR检测等一系列分析,以探究BnaCIPK15蛋白在ABA激素响应中的作用。结果显示:(1)亚细胞定位发现,BnaCIPK15蛋白定位于细胞质和细胞核中; BiFC分析发现,BnaCIPK15蛋白与BnaCBL1/3/4/9蛋白之间的互作较强,与BnaCBL10仅有微弱互作。(2)qRT-PCR检测发现,BnaCIPK15基因受ABA和冷胁迫的诱导极显著上调表达,而对百草枯(Paraquat)、活性氧(H_2O_2)和热胁迫的诱导较弱,表明BnaCIPK15基因很可能参与ABA和冷胁迫的调控过程。(3)酵母滴定实验结果显示,BnaCIPK15蛋白与脱落酸(ABA)信号通路中的BnaHAB1蛋白(属于蛋白磷酸酶PP2C家族)存在明显的互作,而与BnaABFs/AREB3/ABI5转录因子无明显互作;BiFC验证显示,BnaCIPK15与BnaHAB1蛋白之间存在互作信号,而BnaCIPK15与BnaHAB2组合没有观察到信号,证明BnaCIPK15与BnaHAB1磷酸酶具有特异互作特征,推测BnaCIPK15可能参与调控ABA信号转导。研究认为,甘蓝型油菜中可能存在基于BnaCIPK15-BnaHAB1的互作模块,并参与ABA的信号转导和网络调控。     

青杄转录因子PwNAC30及其启动子序列的克隆与表达分析

该研究以青杄(Picea wilsonii)为实验材料,通过PCR从青杄的cDNA文库中克隆得到一个NAC转录因子,命名为PwNAC30。生物信息学分析显示,PwNAC30开放阅读框1 179bp,共编码392个氨基酸,在其N端存在保守的NAM(no apical meristem)结构域,可分为A～E等5个亚结构域。多序列对比和系统进化树分析显示,PwNAC30蛋白与同为云杉属的北美云杉(Picea sitchensis)聚为一类。启动子克隆分析显示,PwNAC30基因启动子上存在脱落酸(ABA)、赤霉素(GA)、茉莉酸甲酯(MeJA)、TC-rich repeats等激素和逆境响应元件,在GA、ABA、MeJA、低温、干旱、盐的处理下,其启动子活性均明显增强。荧光定量PCR分析表明,PwNAC30在球果中的表达量最高,而在花粉和种子中的表达量最低。PwNAC30对于盐、干旱、低温、ABA、MeJA、GA处理均有响应,尤其对盐、干旱、MeJA的响应最为显著。亚细胞定位结果显示,PwNAC30蛋白定位于细胞核与细胞质,主要定位于细胞核中。酵母单杂及双杂结果表明,PwNAC30蛋白的全长和N端没有转录激活活性,而C端有转录激活活性,且PwNAC30自身能形成同源二聚体。研究表明,青杄PwNAC30基因可以作为一个转录因子发挥作用,其转录激活活性在C端,且自身能够形成同源二聚体结构;PwNAC30基因广泛参与了ABA、GA、MeJA等激素的信号通路,并对盐、干旱、低温处理有响应。     

多效唑(PP333)对山葵根茎膨大和内源激素含量的影响

山葵植株经100 mg*L-1 PP333处理后,山葵根茎重显著增加,根茎中内源吲哚乙酸(IAA)和赤霉素(GAs)含量降低,玉米素核苷(ZR)和脱落酸(ABA)含量增加,ZR/IAA、ZR/GAs、ABA/IAA和ABA/GAs比值提高.     

萘乙酸与多效唑对茉莉成花及新梢内源激素含量的影响

在茉莉开花前期分别使用不同浓度NAA与PP333均匀喷施于植株茎、叶片等生长部位,对其新梢与花蕾生长及其4种内源激素--生长素(IAA)、赤霉素(GA)、脱落酸(ABA)、玉米素核苷(ZR)的含量变化进行分析.结果表明:(1)NAA处理使茉莉新梢徒长,成花比对照推迟2～4 d;PP333处理的茉莉新梢矮化,而成花比对照提早2～4 d.(2)NAA处理后,茉莉新梢中IAA与ABA含量处理初期较高,后快速下降,后期稳定在较高水平;GA含量稍低于对照,ZR含量降低并稍低于对照.PP333处理后,茉莉新梢中IAA与ABA含量初期较高,而后缓慢下降;GA含量与对照一样快速上升;ZR含量在初期含量较高,后缓慢下降,但较对照稳定在较高水平.(3)PP333处理的茉莉植株新梢中ABA/IAA、GA/IAA、ZR/IAA比值在处理后迅速上升,特别是GA/IAA、ZR/IAA比值明显高于对照,而相应NAA处理的3个比值与对照无明显差异.可见,经NAA与PP333处理能明显调节茉莉新梢及花蕾生长进程,保持较高水平的内源激素GA、ZR、GA/IAA、ZR/IAA比值在茉莉新梢及花蕾生长过程中起关键作用.     

玉米JAZ家族基因ZmJAZ4的克隆及功能分析

JAZ(Jasmonate ZIM-domain)蛋白是植物特有的一类转录因子,通过抑制茉莉素调控基因的表达,在植物的生长发育及非生物胁迫等方面发挥重要的功能。从玉米B73自交系中克隆到一个新的JAZ家族基因Zm JAZ4,该基因c DNA全长为651bp,编码蛋白含有216个氨基酸,分子量约为23.1 k D,p I为10.78,属于碱性蛋白。Real-time RT-PCR结果表明,Zm JAZ4主要在茎端分生组织、雄穗、发育早期的种子以及胚乳中表达。系统进化分析显示,Zm JAZ4与At JAZ10转录因子相似性较高。亚细胞定位试验表明,Zm JAZ4定位于细胞核内。Zm JAZ4在酵母细胞中不具有转录激活活性。激素及胁迫处理表明,Zm JAZ4在地上部的表达受PEG、Na Cl、SA、GA和ABA诱导,而在地下部的表达受到ABA和GA诱导。结果分析表明,Zm JAZ4可能是一个重要的转录调控因子,参与调控多种激素信号通路及非生物胁迫响应。     

格尔德霉素抗病毒作用的相关基因研究

格尔德霉素(Geldanamycin,GA)作为一种苯醌安莎霉素类抗生素,能与热休克蛋白90特异性结合,具有广谱的抗病毒作用.为了从转录水平上研究GA抗病毒的分子机制,本研究以单纯疱疹病毒Ⅰ型(Herpes simplex vi-rus type 1,HSV-1)为对象,在确定药物有效抗病毒作用的基础上,采用基因芯片技术分析了在HeLa细胞中病毒感染和药物处理对细胞表达谱的影响,并筛选出GA抗病毒作用的可能相关基因.同时用半定量RT-PCR方法对GA诱导上调、HSV-1诱导下调的基因(ACTG1、RAN、SODl)以及GA诱导下调、HSV-1诱导上调的基因(HYALl)进行了验证.研究GA抗病毒作用对细胞表达谱的影响,有利于深入理解药物的抗病毒机制.     

赤霉素调节植物对非生物逆境的耐性

赤霉素（GAs）是一类重要的植物激素,调控植物生长发育的诸多方面．最近的研究表明,GA也参与对生物与非生物胁迫的响应,然而GA参与非生物胁迫响应的遗传学证据及其机制有待于进一步研究．本实验室前期研究证明,水稻EullfELONGATEDUPPERMOSTINTERNODE）通过一个新的生化途径降解体内的活性赤霉素分子,并参与调控水稻对病原菌的基础抗病性．本研究发现,euil突变体对盐胁迫能力降低,而超表达EUll基因的水稻和拟南芥耐盐性显著提高．进一步研究发现,积累高含量赤霉素的水稻euil突变体对脱落酸（ABA）的敏感性下降,而赤霉素缺失的EUll超表达转基因水稻和拟南芥均改变了对于ABA的敏感性．EUll基因的转录受逆境诱导,其功能缺失与超表达调控了逆境标志基因的表达．综上推测,GA可能是通过影响ABA的信号途径从而改变了植物对非生物胁迫的响应．     

拟南芥AtJ3通过核质转运调控植物质膜H~+-ATPase活性与ABA响应

拟南芥AtJ3(Arabidopsis thaliana Dna J homolog 3)为一蛋白分子伴侣,在植物体内可通过与PKS5(SOS2-like protein kinase 5)蛋白激酶形成复合物来抑制PKS5的活性;同时AtJ3-PKS5复合物可对质膜上H~+-ATPase质子转运活性进行正向调节,并参与对外源ABA的响应。为揭示AtJ3-PKS5复合物参与质膜H~+-ATPase活性调节及对外源ABA响应中的作用,本研究以拟南芥AtJ3、PKS5不同突变体为材料,在盐及ABA共同处理下对AtJ3-PKS5复合物的功能及作用机制进行了探讨。结果显示,在2种因素共同处理下,AtJ3-PKS5复合物可同时对处理因素进行响应。即AtJ3-PKS5复合物可对质膜上H~+-ATPase质子转运活性进行调节,并使细胞内p H值发生变化,同时还可诱导ABI5下游ABA响应基因的表达;外源ABA可引起AtJ3从细胞核向细胞质的转运,从而增强了AtJ3对H~+-ATPase活性的调节。说明AtJ3-PKS5复合物在对H~+-ATPase活性调节及对外源ABA响应的交互代谢途径中起着关键调节子的作用。     

脱落酸与Em基因的表达调控

Em基因的表达受ABA诱导,干旱和盐胁通过增加ABA含量或改变植物细胞对ABA的敏感性而诱导Em基因的表达。植物Em基因启动子存在3个功能区:5′远端AT富集区通过影响转录调节表达量,作用类似于非专一性增强子;ABA应答元件ABRE在ABA存在的情况下与转录因子EmBP1相互作用能显著增强Em基因的表达;5′UTR可能通过转录后调控而影响最终表达水平 。     

脱落酸与Em基因的表达调控

En基因的表达受ABA诱导,干旱和盐胁通过增加ABA含量或改变植物细胞对ABA的敏感性而诱导Em基因的表达。植物Em基因启动存在3个功能区：5′远端AT富集区通过影响转录调节表达量,作用类似于非专一性增强子;ABA应答元件ABRE在ABA存在的情况下与转录因子EmBP-1相互作用能显著增强Em基因的表达;5′UTR可能通过转录后调控而影响最终表达水平。     

不同春石斛品种扦插苗茎尖激素含量与其成花品质关系

为探讨春石斛扦插苗生长发育过程中内源激素与成花品质的关系,本研究以成花品质不同的2个品种‘森禾H1’和‘森禾4001’为试材,对其一年生扦插苗生长发育过程中5个不同阶段茎尖内源激素含量进行了比较分析。结果显示:整个生长发育过程中,2个品种扦插苗茎尖中赤霉酸(GA3)、吲哚乙酸(IAA)、脱落酸(ABA)含量以及GA3/IAA、GA3/ABA、(GA3+IAA)/ABA变化趋势相似。成花品质较好的‘森禾H1’,其GA3、GA3/IAA、GA3/ABA、(GA3+IAA)/ABA,除了在休止叶后期外,其他时期均一直显著高于成花品质较差的‘森禾4001’,而其ABA含量在萌动期、展叶期、旺盛生长期显著低于‘森禾4001’,IAA含量没有显示出规律性。结果表明,春石斛扦插苗的一些内源激素含量及比例与其后期成花品质密切相关,可作为优良品种早期筛选的参考指标。     

通过荧光差异显示PCR法分离水稻中由ABA调节的基因

脱落酸(ABA)在植物种子发育以及植物细胞对外源环境因子(如逆境、胁迫等)反应过程中起着重要的作用,对其调节基因的分离将有助于了解其相关信号传导途径及作用机制.通过荧光差异显示PCR法我们由水稻中分离了部分ABA调节的cDNA片段,在所分离克隆的17个片段中,有14个片段被ABA诱导(2、4、8、12h),有3个片段被ABA抑制(8h).测序及序列分析表明这些片段可能分别编码与植物光合作用(7)、信号传导(1)、转录调控(2)、代谢(6)相关的蛋白或未知蛋白(1)而且其表达可能受到ABA的调节或ABA参与了其作用,对其中可能编码α/β水解酶折叠蛋白、酪氨酸磷酸酶、液泡H+-ATPase的mRNA进行的RT-PCR和Northern blot分析,确证了ABA对它们表达的调节作用.在此基础上对FDD-PCR技术及ABA作用的可能机制进行了讨论.     

过表达SmERF1提高了丹参耐盐性

ERF(ethylene-responsive factor)蛋白是植物中一大类转录因子家族,在植物的生长发育及逆境胁迫中发挥着重要作用.为研究丹参中新的转录因子SmERF1的功能,本研究对其编码序列、表达模式进行分析,并在丹参中进行过表达,检测过表达后转基因植株耐盐性、次生代谢物和激素的变化.研究结果表明,SmERF1含有一个AP2结构域,是典型的ERF转录因子.SmERF1受到MeJA和酵母诱导子(YE)的诱导表达.在盐胁迫下,过表达SmERF1的丹参株系中脯氨酸含量、SOD和POD活性较野生型丹参植株高,MDA含量降低,说明转基因株系的抗盐特性增强.而且过表达SmERF1的丹参株系中ABA含量升高,GA含量降低;过表达SmERF1对丹参酮、丹酚酸等代谢物的合成调控效果不强.综合以上结果,表明SmERF1可能通过调节ABA的合成,提高了丹参耐盐性.     

PP2C相关基因在砂梨休眠进程中的表达分析

对植物蛋白磷酸酶2C(PP2C)相关基因在砂梨Pyrus pyrifolia品系休眠进程中的表达进行分析。结果表明,砂梨PP2C相关基因与李属PP2C基因高度同源。在梨花芽休眠过程中不同PP2C基因调控的作用不同, PP2C-37-1、PP2C-37-2、PP2C-51-1、PP2C-24四个基因与内休眠调控有关,而PP2C-78对于内休眠的解除则有明显作用。PP2C蛋白磷酸酶相关基因注释到植物激素信号转导途径显示,ABA受体PYR/PYL蛋白与PP2C蛋白以及SnRK2(蛋白激酶)蛋白形成ABA信号转导的复合物可以作用于转录因子ABF从而调控梨花芽的休眠。