远红光受体伴侣蛋白FHY1在介导基因表达和植物生长发育过程中的独特作用

正光不仅为植物的生长发育提供了能量来源,并且作为信号分子影响植物的多个生长过程。植物中的一类光受体光敏色素可以感受阳光中的红光和远红光,进而调控种子萌发、幼苗去黄化、植物避荫反应和开花等重要发育过程。植物对红光的选择性吸收和对远红光的选择性透过使得位于遮荫下的植物处于一个远红光富集的光环境中。这种光环境在密集种植的农业生产中十分常见。因此,充分理解植物对远红光的响应将有助于促使农作物的关键发育过程的正常进行,从而对保障农作物的产量起到积极作     

光敏色素对植物抗逆反应的调控研究进展

光敏色素是红光和远红光受体,不但在植物光形态建成中扮演着重要的角色,还参与调控植物抗逆信号通路。阐述了光敏色素及其互作的转录因子通过诱导植物激素信号途径调控植物对病原菌、害虫等生物胁迫的反应及作用机制,以及光敏色素调控植物对临近植物的竞争胁迫、干旱、低温、高温等非生物胁迫反应的作用机制研究进展,并讨论与展望了光敏色素研究领域所面临的挑战与发展方向。     

植物荫蔽胁迫的激素信号响应

植物的生长发育与光信号密切相关, 外界光强、光质的变化会改变植物的生长发育状态。在自然或人工生态系统中, 植株个体的光环境往往会被其周围植物所影响, 导致荫蔽胁迫, 其主要表现为光合有效辐射以及红光与远红光比值(R:FR)降低。荫蔽胁迫对植物生长发育的多个时期均有影响, 如抑制种子萌发、促进幼苗下胚轴伸长及促进植物花期提前等, 这对农业生产不利, 会导致作物产量以及品质的降低。植物激素是调控植物生长发育的关键内源因子。大量研究表明, 生长素(IAA)、赤霉素(GA)及油菜素甾醇(BR)等植物激素均参与介导植物的荫蔽胁迫响应。当植物处于荫蔽胁迫时, 光信号的改变会影响植物激素的合成及信号转导。不同植物激素对荫蔽胁迫的响应各不相同, 但其信号通路之间却存在互作关系, 从而形成复杂的网络状调控路径。该文总结了几种主要植物激素(生长素、赤霉素、油菜素甾醇及乙烯)响应荫蔽胁迫的机理, 重点论述了荫蔽胁迫对植物激素合成及信号通路的影响, 以及植物激素调控荫蔽胁迫下植物生长的分子机理, 并对未来潜在的研究热点进行了分析。     

植物细胞红光信号转导研究进展

本文介绍了参与植物细胞红光信号转导的三个信使系统(钙信使系统、cGMP信使系统和双信使系统),以及G-蛋白在红光信号转导中的作用,并对不同于上述三信使系统的一些独立的蛋白因子的结构及它们在光信号转导中的功能做了简单介绍。     

光受体介导信号转导调控植物开花研究进展

光照是影响植物生长发育的重要环境因子, 开花是高等植物生活史上最重要的事件。植物通过光受体感知外界环境中的光照变化, 激活一系列信号转导过程从而适时开花。该文介绍了高等植物光受体的种类、结构特征和生理功能的研究进展, 并系统阐述了红光/远红光受体光敏色素、蓝光受体隐花色素以及FKF1/ZTL/LKP2等介导光信号调控植物开花的分子机制, 包括光受体对CO转录及转录后水平调控和对FT转录水平的调控等。此外, 还介绍了光受体整合光信号与温度和赤霉素等信号调控植物开花的研究进展, 并展望了未来的研究方向。     

红光,远红光和植物激素对水稻幼苗生长及CAT,POX活性的影响

红光(R)和远红光(Fr)都抑制水稻胚芽的生长,但对胚芽鞘来说,红光抑制其生长,远红光表现出部分逆转效应。一定浓度单一生长素(IAA)促进水稻胚芽鞘的生长,而赤霉素(GA_3)与生长素作用相反。对于水稻的过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POX),红光促进两种酶的活性,远红光则表现出逆转效应。单一10~(-2)ppmIAA、10~(-2)ppmGA_3都促进其活性。照光时,在10~(-2)ppm IAA存在的条件下,红光表现为促进,远红光则表现为抑制;但在10~(-2)ppm GA_3存在的条件下,红光反而对两种酶的活性有抑制作用,远红光则表现为促进作用。     

WRKY转录因子参与植物抗盐性调控的研究进展

盐胁迫是影响植物生长发育重要的环境因子之一,为了适应及抵御盐胁迫危害的逆境,作物自身会通过一系列变化来适应环境而作出相关性应激性改变,如宏观形态学、生理学改变、微观分子生物学变化等。转录调控是细胞内部调控网络中最重要的一个环节,WRKY转录因子响应并参与多种植物的生物和非生物胁迫。本综述从盐胁迫下作物形态结构的变化、盐胁迫对作物生理代谢的影响以及WRKY转录因子参与作物抗盐调控网络等方面文献,来汇总分析近年来拟南芥、水稻及其他种类植物应对胁迫的响应机制以及WRKY转录因子的功能,为提高园艺作物抗盐性生理作用及分子机制提供帮助,同时为作物抗盐栽培提供新思路。     

红光和远红光对绿豆叶绿体Ca^2＋—ATP酶活性的影响

10分钟虹光照射抑制绿豆叶绿体Ca~(2 )-ATPase活性,远红光照射有逆转红光的作用。酶活性的高低取决于最终照射的光质。红光照射后2小时,叶绿体Ca~(2 )-ATPase活性增加。红光和远红光对离体的叶绿体Ca~(2 )-ATPase活性没有显著影响。     

植物缺铁应答bHLH转录因子研究进展

铁是植物生命活动必需的微量元素之一,土壤中有效铁含量较低,易导致植物缺铁。bHLH转录因子家族多个成员参与植物缺铁响应,发挥重要的调控作用。为深入了解植物对缺铁的反应机制,文中对植物缺铁胁迫应答的bHLH转录因子的结构、分类和功能及其调控机制、介导的缺铁胁迫信号通路进行综述,为应用bHLH转录因子培育缺铁耐受作物或富铁作物提供理论依据和设计策略。     

WRKY对糖调控园艺作物冷适应的研究进展

植物的糖既能参与细胞的碳和能量代谢,又能作为信号分子促进植株生长发育并参与调控植物对逆境胁迫的响应。目前诸多研究表明抗寒锻炼中可溶性糖的积累有助于保护植物抵御冻害,黄瓜等园艺作物的抗冷性在外源施糖后提高,但具体机制尚未明确。糖能够促进植株通过表观形态、生理生化及分子水平等方面对非生物逆境胁迫响应、调控植株的抗性。糖代谢过程与脱落酸(ABA)等植物激素的调控密切相关。WRKY作为ABA相关逆境应答信号通路中的核心转录因子,同是糖代谢调控机制中的重要因子,或许在响应冷胁迫的相关代谢机制中参与发挥着重要作用。综述了糖对园艺作物冷适应的响应及调控的分子机理,并分析讨论了WRKY家族对园艺植物糖调控冷适应效应响应的机理。     

植物干旱胁迫信号转导及其调控机制研究进展

干旱是严重限制作物生长及产量的环境因子之一。经过长期的进化,植物形成了一套响应干旱胁迫的信号转导机制,包括对干旱胁迫信号的感知,第二信使的产生,信号转导和信号网络的形成。信号转导的结果是导致相关基因的表达和蛋白的合成,进而引起植物体渗透调节及抗氧化系统的改变,最终使植物适应干旱逆境或增强植物抗旱能力。干旱胁迫通常会促进ROS的积累及其他次级信号分子的产生。MAPK级联途径是真核生物信号转导最为保守的途径,在植物的生长发育及各种胁迫信号的传导中均起着较重要的作用。综述干旱胁迫信号及ROS→MAPK和ROS→Ca2+介导的信号途径,以及信号转导途径的调控机制。     

光敏色素A调控光响应基因表达及其翻译后修饰研究进展

光是调节植物生长发育最重要的环境信号因子之一。植物通过光受体感受自然环境中光的强度、方向以及光周期等信号的变化,从而调控其生长发育过程。光敏色素A (phytochrome A, PHYA)是植物中唯一的远红光受体蛋白,具有在黑暗下在细胞质中合成,而在照光后快速入核和降解的特性,并通过多种途径精确调节了植物光响应基因的转录网络。同时,蛋白质翻译后修饰在调节PHYA稳定性和活性的过程中发挥了重要的作用。该文论述了PHYA调节光响应基因表达以及PHYA翻译后修饰方向的研究进展,并展望了PHYA在农作物分子设计育种中的应用前景。     

油菜素内酯调控作物农艺性状和非生物胁迫响应的研究进展

植物对不利环境的适应依赖于将外部胁迫信号传递到内部信号通路中,在进化过程中形成一系列的胁迫响应机制。其中,油菜素内酯(brassinosteroids, BRs)是一种类固醇激素,广泛参与植物生长发育和逆境响应过程。BRs被包括受体BRI1和共受体BAK1在内的细胞表面受体感知,继而触发信号级联,导致蛋白激酶BIN2的抑制和转录因子BES1/BZR1的激活,BES1/BZR1可直接调控数千个下游响应基因的表达。在模式植物拟南芥中的研究表明,BR的生物合成和信号转导通路成员,特别是BIN2和其下游的转录因子BES1/BZR1,可以被各种环境因子广泛地调节。本文系统总结了BR相关的最新研究进展,对BR的生物合成和信号转导是如何被复杂的环境因子所调节,以及BR与环境因子如何协同调控作物重要农艺性状、冷胁迫和盐胁迫的响应进行了综述。     

光调控植物种子萌发分子机制研究进展

萌发是种子植物进入农业生态系统的重要发育阶段。对于需光类种子,光是调控其萌发最重要的环境信号因子之一,红光促进而远红光抑制种子萌发。光敏色素是调控种子萌发的主要光受体。活化的光敏色素诱导萌发主效抑制因子PIF1发生蛋白降解,调节赤霉素和脱落酸代谢和信号途径相关基因的表达,从而促进种子的萌发。同时,一系列的表观遗传因子通过改变染色质结构,动态调节萌发相关基因的表达从而影响种子的萌发进程。该论文重点论述了光调控种子萌发的转录及表观遗传机制研究进展,并对其在农业生产中的应用进行了展望。     

植物环境响应启动子的诱导元件及转录因子

光、温度、水分等环境因素影响植物的生长发育,植物可以通过启动子中顺式作用元件与转录因子的相互协调作用,对这些信号产生响应,调控基因表达。本文综述了光、温度、水分诱导表达启动子中的顺式作用元件及相关转录因子研究的最新进展,从分子水平上探讨了环境因子诱导的基因表达调控,对研究植物适应环境的机制具有一定的意义。     

赤霉素在非生物胁迫中的作用

赤霉素作为重要的植物激素,在植物种子萌发、叶片伸展、茎和根的伸长、开花调控和果实形成等方面均起到了调控的作用。近年来,越来越多的研究证实赤霉素还参与了植物耐受诸多非生物胁迫的过程。在低温、高盐、干旱和高渗等环境胁迫下,植物可通过赤霉素减少的方式使生长减缓从而适应外界环境;与此相反,植物也会通过赤霉素的增加产生逃离机制,从而摆脱水淹等环境胁迫。另外,赤霉素信号途径中的DELLAs会与ABA信号通路中的某些组分共同参与了植物耐受非生物胁迫的调控过程。对赤霉素调控参与非生物胁迫响应过程的研究成果进行了整理和汇总,试图通过讨论相关机理机制,明确赤霉素与非生物胁迫响应的未来研究方向。     

红光与远红光比值对盐胁迫下番茄幼苗抗氧化能力的影响

该试验以‘Money Maker’野生型(CK)和以‘Money Maker’为背景的光敏色素B1突变体(phyB1)番茄植株为试材,分析红光与远红光比值(R∶FR)分别为7.4、1.2和0.8的光环境下,受盐胁迫(100mmol·L-1 NaCl)的番茄幼苗根系形态指标及叶和根中渗透调节物质含量、活性氧含量、抗氧化酶活性、MDA含量和相对电解质渗透率的变化,以解释不同R∶FR值对番茄幼苗抗氧化能力的影响以及光敏色素B1在其中的作用。结果显示:(1)在盐胁迫条件下,野生型和突变体phyB1番茄幼苗的根系形态指标(总根长、总根表面积、根尖数、根叉数)比对照显著降低,叶和根中渗透调节物质(可溶性蛋白和脯氨酸)含量、活性氧(O-·2和H2O2)含量、抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性、MDA含量和相对电解质渗透率均比对照显著升高。(2)在盐胁迫条件下降低植株生长光环境中的R∶FR值,野生型番茄植株的根系形态指标以及叶和根中渗透调节物质含量及抗氧化酶活性均比盐胁迫下显著升高,叶和根中活性氧含量、MDA含量和相对电解质渗透率均比盐胁迫下显著降低,而在phyB1突变体番茄植株中,以上指标在不同R∶FR值处理间均没有显著变化。研究发现,低R∶FR值能够促进野生型番茄根系的生长,提高叶和根中渗透调节物质含量和抗氧化酶活性,降低叶和根中活性氧含量、MDA含量和相对电解质渗透率,增强野生型番茄幼苗的抗氧化能力,促进番茄幼苗的生长,且当R∶FR值为0.8时整体效果最优;光敏色素B1在低R∶FR值促进番茄幼苗抗氧化能力中发挥了重要作用。     

红光、远红光、钙及IAA对绿豆下胚轴切段伸长的影响

红光明显抑制黄化绿豆下胚轴切段的伸长,远红光则有部分逆转红光的作用。黑暗条件下加钙对切段具有与红光处理相同的抑制伸长效果。IAA可完全逆转红光的作用。     

DNA甲基化与植物抗逆性研究进展

DNA甲基化是真核细胞基因组重要修饰方式之一.DNA甲基化通过与转录因子相互作用或通过改变染色质结构来影响基因的表达,从表观遗传水平对生物遗传信息进行调节,在生长发育过程中起着重要的作用,而且植物DNA甲基化还参与了环境胁迫下的基因表达调控过程.本文对植物DNA甲基化的产生机制、功能,以及DNA甲基化在植物应对逆境胁迫中的作用进行综述,以更好地理解植物DNA甲基化及其对环境胁迫的响应,为植物抗逆性研究及作物遗传改良提供理论参照.     

茉莉酸在植物抗逆性中的研究进展

茉莉酸(jasmonic acid, JA)是一种植物内源合成的脂类激素，在植物响应胁迫的调控中发挥着重要作用。本文概括了JA的生物合成与代谢途径及其调控机制；总结了JA信号的传导通路；系统归纳了JA在植物响应生物和非生物胁迫应答中的作用机制和调控网络，重点关注了最新的研究进展。此外，本文梳理了JA与其他植物激素在植物抗逆性调节过程中的信号交流。最后讨论了JA信号通路介导的植物抗逆性研究中亟待解决的问题，并展望了新的分子生物学技术在调控JA信号通路增强作物抗性中的应用前景，以期为植物的抗逆性研究和改良提供参考。