植物激素研究中的化学生物学思路与应用

植物激素是植物生长发育过程中必不可少的重要调节物质,它们直接或间接参与调控从种子萌发到成熟的各个发育阶段以及对生物/非生物胁迫的响应。随着利用小分子化合物探究生物体生理代谢分子机制的不断发展,植物生物学与化学之间一个新的前沿交叉学科——化学生物学随之诞生,并在短时间内取得了重要进展。化学生物学的思路与方法在植物激素研究领域中起到了不可替代的作用,尤其是在激素合成及信号转导研究领域。该文概述了主要植物激素的小分子类似物及其在植物生长发育和生物/非生物胁迫响应等方面的作用机制,并讨论了激素类似物在实际生产中的应用潜力及未来的研究方向。     

植物激素研究中的化学生物学思路与应用

植物激素是植物生长发育过程中必不可少的重要调节物质, 它们直接或间接参与调控从种子萌发到成熟的各个发育阶段以及对生物/非生物胁迫的响应。随着利用小分子化合物探究生物体生理代谢分子机制的不断发展, 植物生物学与化学之间一个新的前沿交叉学科——化学生物学随之诞生, 并在短时间内取得了重要进展。化学生物学的思路与方法在植物激素研究领域中起到了不可替代的作用, 尤其是在激素合成及信号转导研究领域。该文概述了主要植物激素的小分子类似物及其在植物生长发育和生物/非生物胁迫响应等方面的作用机制, 并讨论了激素类似物在实际生产中的应用潜力及未来的研究方向。     

腐殖质在环境污染物生物降解中的作用研究进展

腐殖质物质在地球的生态环境中大量存在,它不仅可以在有毒化合物的生物降解和生物转化过程中起到氧化还原中间体的作用,加速有毒物质的降解和转化。也可以作为唯一末端电子受体,接受来自一些有机酸或者甲苯等环境中有毒物质提供的电子,偶联能量的产生,支持菌体的生长,形成一种新的细菌厌氧呼吸形式——腐殖质呼吸。因此,对腐殖质在环境有毒物质的生物降解和生物转化过程中的作用进行研究,不仪对于深入理解细菌呼吸的本质具有重要的理论意义,而且对于环境有毒物质的降解和转化以及元素的生物地球化学循环具有重要的生态学意义,同时对地球表面的有毒物质进行更有效的生物降解具有重要的现实意义。     

腐殖质在环境污染物生物降解中的作用研究进展*

腐殖质物质在地球的生态环境中大量存在,它不仅可以在有毒化合物的生物降解和生物转化过程中起到氧化还原中间体的作用,加速有毒物质的降解和转化。也可以作为唯一末端电子受体,接受来自一些有机酸或者甲苯等环境中有毒物质提供的电子,偶联能量的产生,支持菌体的生长,形成一种新的细菌厌氧呼吸形式——腐殖质呼吸。因此,对腐殖质在环境有毒物质的生物降解和生物转化过程中的作用进行研究,不仅对于深入理解细菌呼吸的本质具有重要的理论意义,而且对于环境有毒物质的降解和转化以及元素的生物地球化学循环具有重要的生态学意义,同时对地球表面     

试验设计和优化及其在发酵培养基优化中的应用

在发酵工业中,发酵培养基的优化对发酵水平的提高起着举足轻重的作用。而在寻求最佳发酵培养基的过程中,试验设计及统计优化发挥着重要作用。对近年来常用的试验设计及优化方法进行了综述,内容包括单因素轮换法、析因设计、均匀设计、响应面设计、人工神经网络和遗传算法等多种试验设计和优化方法,并对其进行分析和比较。     

植物对锰的吸收运输及对过量锰的抗氧化响应

锰（Mn）毒是酸性土壤上限制作物生长的重要因素。植物体内Mn^2＋吸收运输的转运蛋白或将Mn^2＋分隔储存于内膜细胞器（如液泡）中,或在细胞内Mn^2＋运输及调节中起重要作用。近年,编码这些转运蛋白的基因已被分离鉴定。另外,高Mn胁迫极易诱导植物产生氧化胁迫,抗氧化系统在清除高蝴迫诱导产生的活性氧过程中起到重要作用。文章重点就承担Mn^2＋跨膜运输的膜转运蛋白以及植物抗氧化系统对高蝴迫的响应两方面进行了综述,并结合作者的研究提出看法和展望。     

水杨酸对非生物胁迫下植物抗氧化能力的影响

水杨酸(SA)在植物体内具有重要生理作用,除了参与抵抗生物胁迫信号转导外,还参与植物响应非生物胁迫。外源SA在植物应对盐碱、重金属、高低温和干旱等胁迫过程中发挥关键作用。综述了SA调控的抗氧化系统对植物响应非生物胁迫的影响,重点讨论了SA对抗氧化酶和非酶物质的诱导作用。     

拟南芥响应高钙的miRNAs的筛选与鉴定

喀斯特地区土壤中钙含量较高。土壤钙含量过高会抑制植物生长,进而影响农作物产量和质量。目前,对植物应答和耐受高钙胁迫的机理研究还不深入。miRNAs在植物对生物和非生物胁迫的响应中起重要调控作用。本文应用转录组测序,对高钙响应拟南芥根部miRNAs进行分析,筛选到受高钙胁迫显著影响的12个miRNAs,并对其靶基因进行了预测和分析。实时定量PCR分析证实,大部分差异表达miRNAs和其靶基因表达负相关。本研究为进一步揭示miRNAs在植物响应高钙胁迫过程中的调控作用奠定了基础。     

microRNA在玉米生长发育及非生物胁迫响应中的调控功能

microRNA（miRNA）是一类广泛存在于真核生物中长度为20~24 nt的内源非编码小RNA，它们通过对靶基因mRNA进行切割或翻译抑制，在转录后水平调控靶基因的表达。近期研究表明，miRNA参与植物生长发育与逆境胁迫响应的多个重要生物学过程，对作物的农艺性状也起到重要的调控作用。玉米作为重要的粮食、饲料和工业原料，提高其产量和品质对于保障世界粮食安全至关重要，然而与模式植物拟南芥和水稻相比，玉米中miRNA的研究仍然相对较少，理解miRNA在玉米中的功能和调控机理有助于通过分子育种对关键农艺性状进行遗传改良。本文综述了玉米中miRNA的发现与鉴定，系统总结了参与玉米miRNA代谢途径的关键蛋白DCL、AGO和HEN1的研究进展，重点阐述了在玉米生长发育和非生物胁迫响应过程中已开展功能研究miRNA的调控作用，并对玉米miRNA研究当前存在的问题和未来的发展趋势进行了讨论。     

细胞内离子在气孔运动中的作用

气孔运动与植物水分代谢密切相关。保卫细胞中的无机离子作为第二信使（Ca2＋）或者渗透调节物质（K＋、Cl-）在响应外界理化因子的刺激、调节保卫细胞膨压过程中发挥重要作用。保卫细胞质膜和液泡膜上的离子通道作为各种刺激因素作用的靶位点,是保卫细胞离子转运的关键组分,在气孔运动调控过程中扮演关键角色。该文对近年来保卫细胞离子的作用和离子通道研究的进展进行了综述。     

植物根系分泌物对土壤污染修复的作用及影响机理

生物修复是一种经济环保的土壤修复技术。根系分泌物是利用生物修复污染土壤过程中的关键物质,也是植物与土壤微生物进行物质交换和信息传递的重要载体,在植物响应污染物胁迫中扮演重要角色。研究植物根系分泌物对土壤污染修复的作用和影响机理,是深入理解植物和微生物环境适应机制的重要途径,对促进生物修复污染土壤有重要指导意义。从污染物胁迫对根系分泌物的影响、根系分泌物对土壤污染物环境行为的影响、根系分泌物在调控污染土壤中根际微生物群落结构和多样性中发挥的作用等几个方面综述了根系分泌物对土壤污染修复的影响及内在机制。研究结果表明,根系分泌物在降低重金属对植物的毒性、加速有机污染物降解等方面有非常重要的作用。根系分泌物对土壤微生物的丰度和多样性均有显著影响,其与根际微生物互作在土壤污染物的消减中发挥了重要的调控作用。在此基础上,提出了以往研究中的不足,并对污染物胁迫下根系分泌物未来研究的方向和趋势进行了展望。     

中度噬盐菌Bacillus sp.Ⅰ121的质膜蛋白质组学分析

膜蛋白是连接细胞与外界环境的重要载体,发挥着物质转运、信号传导等作用。通过对一种新分离出来的中度噬盐菌Bacillussp.Ⅰ121进行了质膜蛋白质组学分析,盐胁迫下该菌株主要靠积累脯氨酸来维持细胞渗透压。在对Bacillussp.Ⅰ121在不同盐浓度下的生长情况进行测定的基础上,我们选取了1%,5%,10%,15%（w/v）NaCl4个盐浓度进行细胞培养,并分别提取细菌的质膜,通过5%～20%的梯度凝胶SDS-PAGE电泳将疏水的膜蛋白进行分离,随后对盐胁迫响应的8条不同的蛋白条带进行了ESI-LC-MS/MS质谱分析。将所得结果在NCBI数据库中进行比对,最终成功鉴定出10种蛋白。这些蛋白涉及物质跨膜转运,膜的生物合成以及胁迫信号转导等功能。为膜蛋白在盐胁迫响应过程中的作用方面的研究开辟了新思路。     

WRKY转录因子家族调控植物逆境胁迫响应

WRKY转录因子是一组含有保守的WRKYGQK结构域的蛋白质家族,广泛参与植物的营养体生长、器官发育、物质代谢和对各种生物、非生物胁迫的响应过程。目前,对WRKY家族转录因子的研究主要集中在不同物种中WRKYs对逆境胁迫响应的信号转导机制的解释。以近年来发表的关于WRKYs的研究成果为基础,综述了WRKY家族成员的不同功能,讨论了WRKYs的不同成员在植物正常生长发育的重要作用。模式植物之外其他的植物物种中WRKY家族成员的作用报道相对较少,且缺少全面的研究和分析;WRKYs参与的很多信号通路还没有完全清晰,这些问题有待深入研究。     

细胞自噬在植物细胞程序性死亡中的作用

细胞自噬是真核生物中一种由液泡或溶酶体介导的, 对细胞内物质进行周转的重要代谢机制。在植物中, 细胞自噬作为一种重要的降解手段, 参与营养物质的重新分配、受损蛋白和细胞器的清除及生物和非生物胁迫的响应等过程。此外, 细胞自噬在各种程序性细胞死亡中也起着重要作用, 该文主要综述了近几年来在此方面的研究进展。     

植物耐盐研究进展

综述了盐胁迫对植物的损伤和其中的各种生理生化过程,以及植物在抵抗盐胁迫过程中的耐盐机理。新的研究成果表明,植物自身的miRNA可能在植物抗逆境过程中起到了重要作用,甲基化过程参与了抗逆境相关的甜菜碱等小分子有机物质的合成。     

单细胞原生生物在海洋碳汇研究中的重要性和展望

海洋是地球上最大的碳库,通过对CO~2的固定以及与大气物质和能量的交换,海洋对全球气候的变化起到关键的调控作用。随着全球气候变化的加剧,增加海洋碳汇已经成为应对全球气候变化的热门研究课题和主要途径之一。海洋微型生物在海洋的固碳过程及碳循环中起到关键的作用,对海洋碳汇意义重大。本文综述了一类重要的海洋微型生物——单细胞原生生物在海洋碳汇研究中的重要性,分析了其中的代表——网粘菌门(Labyrintholomycota)原生生物在海洋碳循环和次级生产中的意义,并从清楚地认识海洋碳汇的过程和机制方面,提出未来该领域急需解决的科学问题和可能的研究方案,为丰富海洋碳汇研究的生物学基础提供理论依据。     

植物SIZ1 SUMO E3连接酶的研究进展

SUMO化修饰是一种重要的翻译后修饰,对蛋白的翻译后调控起到重要作用。植物SIZ1是一种SUMOE3连接酶,在SUMO化的过程中起着关键作用。本文概述了SIZ1的基本结构和功能,阐述了其在植物响应非生物胁迫如高温、低温、干旱、盐和离子胁迫时所发挥的调节功能,并展望了植物SIZ1研究中有待解决的问题。     

南海环境微生物对聚球藻有机物质的响应

【背景】海洋浮游植物产生的有机物质与异养细菌之间的相互作用是上层海洋物质和能量循环过程中的重要组成部分。【目的】探究寡营养海域微生物群落对聚球藻有机物(Synechococcus-derived organic matter,SOM)的响应和代谢利用过程,加深对海洋微生物介导的生物地球化学循环过程的认识。【方法】利用南海海域微生物群落,添加聚球藻有机物质后黑暗培养,对培养过程中有机碳、营养盐和活性微生物群落结构的变化进行追踪。【结果】在短期的培养过程中,有60%-73%的SOM被微生物所利用。γ-变形菌(Gammaproteobacteria)在培养过程中响应最快,也是最优势微生物类群。SOM的加入改变了原位微生物群落结构,并且随着活性有机物质逐步被消耗,微生物群落结构也发生了演替。【结论】SOM中的大部分物质都属于活性有机物质,可以快速地被微生物所降解利用。不同微生物类群响应不同生物可利用性有机物质,推动了海洋物质和能量的循环。     

响应面分析优化L-色氨酸清液发酵培养基

L-色氨酸是八种必需氨基酸之一,随着L-色氨酸应用市场的不断扩大,进行发酵法生产L-色氨酸的研究具有重要的现实意义。为了提高L-色氨酸产量,本文利用响应面分析法对L-色氨酸清液发酵培养基进行优化。利用优化培养基进行发酵,考察清液发酵对L-色氨酸发酵过程中生物量、L-色氨酸产量、副产物生成量的影响。结果表明:在优化条件下利用清液发酵培养基发酵,乙酸含量与原工艺相比降低了(6.75±1.26)%,L-色氨酸产量提高了(16.54±1.15)%,实验值与响应面分析预测值基本相符。