植物蛋白激酶与作物非生物胁迫抗性的研究

干旱、盐碱、高温等非生物逆境胁迫严重影响作物生长发育、产量和品质。在遭受非生物逆境的威胁时,植物通过信号受体,可感知、转导胁迫信号,启动一系列抗逆相关基因的表达,最终缓解或抵御非生物逆境胁迫对植物造成的危害。其中,蛋白激酶和蛋白磷酸酯酶的磷酸化/去磷酸化作用在植物感受外界胁迫信号的分子传递过程中起到开关的作用。正常情况下,蛋白激酶磷酸化开启信号转导途径,启动相应的抗逆基因表达反应;当信号消失后,蛋白激酶去磷酸化将信号转导途径关闭,达到调控植物正常生长的目的。因此,蛋白激酶在调控感受胁迫信号、启动各种非生物逆境胁迫响应中起到了极其重要的作用。近年来,对植物蛋白激酶参与非生物胁迫响应的研究倍受关注。本文阐述了不同类型蛋白激酶在改良作物非生物胁迫抗性上的应用,为进一步研究提供资料。     

乙烯信号转导及其在植物逆境响应中的作用

乙烯是一种重要的气态植物激素,在植物生长发育及响应生物或非生物胁迫过程中起着重要作用。在模式植物拟南芥中,乙烯首先被内质网膜上乙烯受体所感知,通过一系列下游信号组分进行转导,最终将信号传递到细胞核内转录因子,诱导相关目的基因的表达,从而显示乙烯反应。综述了近几年有关乙烯受体、乙烯信号转导组分及其调控因子的最新研究进展,同时对乙烯信号转导在植物逆境响应中的作用进行了探讨。     

钙依赖的蛋白激酶与植物抗逆性

植物钙依赖的蛋白激酶(Calcium-dependent protein kinases,CDPKs)是细胞Ca2 信号的受体,同时具有Ca2 受体蛋白和Ser/Thr蛋白激酶的功能。许多植物CDPKs基因受环境胁迫刺激发生表达水平的改变,这些基因在植物逆境胁迫的Ca2 信号转导中起着十分重要的作用,为植物CDPKs抗逆功能的研究和植物的抗逆遗传改良提供了理论基础和基因资源。     

NO在植物生长发育和环境胁迫响应中的作用

一氧化氮(NO)是具有生物活性和信号转导作用的气体活性分子,它不仅对植物的许多生命活动如种子萌发、生长和衰老等具有直接的生理调节功能,而且作为防御反应中的关键信使,参与了植物对外界环境胁迫的响应,如干旱胁迫、热胁迫、盐胁迫、UV-B辐射、臭氧胁迫、重金属胁迫、机械损伤以及植物抗病反应。NO与各种激素如乙烯、脱落酸、水杨酸、生长素和细胞分裂素等,在调节植物的生理活动与信号转导方面有明显的协同作用,通过激素起作用可能是植物内源NO作用的机理之一。探明在正常生长状况下植物内源NO对植物生长发育的调控机制及其参与信号转导的生理机制是目前研究的重点。     

植物miRNA的分子特征及其在逆境中的响应机制

逆境胁迫是影响植物生长发育、生物产量与品质形成的主要因素之一。通过诱导表达抗逆有关的编码基因与部分非编码基因是植物响应逆境的主要方式。miRNA作为一种非编码基因在植物生长、发育以及抗逆等过程中起重要的调控作用。研究表明:逆境胁迫下miRNA可以形成miRNA诱导沉默复合物(miRNA-induced silencing complex,miRISC),并与靶mRNA互补配对结合,进而引起靶mRNA的降解或者抑制其翻译,从而实现对下游抗逆相关基因表达的调控,最终引起代谢与信号转导途径的变化实现对逆境的响应。本文从植物逆境胁迫下诱导miRNA的产生、靶基因的识别以及作用机制等方面进行了综述。     

ERFs转录因子及其在植物胁迫应答中的作用

ERFs(ethylene-responsive factors)是植物特有的一类转录因子,位于乙烯信号转导途径的下游,具有一个高度保守的含58或59个氨基酸的DNA结合域,通过结合相关基因的启动子顺式作用元件调控植物生物和非生物胁迫反应。综述ERF转录因子的结构特征和分类及其在植物抗逆作用中的研究进展。     

乙烯对植物次生代谢产物合成的双重调控效应

植物次生代谢产物是人类重要的药物及化工原料来源, 其产生与植物正常的生长发育及对环境的适应密切相关, 并受到多种因素的调控。乙烯作为一种植物内源激素, 广泛参与植物的生长、发育、抗逆和次生代谢产物合成等重要生理过程的调控。该文综述了乙烯的信号转导机制及其调控作用; 重点归纳了乙烯对植物次生代谢产物形成所表现出的双重调控效应, 即在一定浓度范围内, 乙烯对植物次生代谢产物的合成起促进作用, 低于或超过该浓度范围则起抑制作用; 并对今后该领域的研究方向进行了展望。     

乙烯调控植物耐盐性的研究进展

乙烯具有复杂的生物学功能,它调节着植物生长发育和许多的生理生化过程。乙烯也被认为是一种胁迫应答激素,直到近几年关于乙烯生物合成及信号转导途径与植物盐胁迫的关系才逐渐被挖掘出来。乙烯在不同水平、层次参与盐胁迫反应,包括乙烯合成关键酶(ACS)和乙烯受体,细胞质中CTR1和EIN2以及细胞核中EIN3传导、响应盐信号。但是乙烯合成和信号转导途径在植物盐胁迫响应过程中仍然存在许多未解决的问题。主要介绍乙烯合成及信号转导途径的各组分与盐胁迫关系的最新研究进展,并讨论其存在的主要问题。     

植物中Remorin蛋白的研究进展

Remorin蛋白是一种与质膜/脂筏相连定位在膜微区的植物特异性寡聚丝状蛋白家族。Remorin蛋白在C端结构上具有保守的coiled-coild模体,可根据此特点鉴定潜在的Remorin蛋白家族,而N端变化较大,决定了其功能多样性。Remorin蛋白在植物生长发育、信号转导和胁迫应答方面起着至关重要的作用。对Remorin蛋白在植物器官形成、提高作物产量、信号转导、抗逆胁迫、抗病性等方面的研究进行综述。旨为Remorin蛋白参与植物发育和抗逆胁迫的作用机制提供新思路,有利于培育具有高产、优质和高抗逆性状的优良作物。     

植物内质网胁迫应答研究进展

内质网是所有分泌蛋白和大部分膜蛋白合成和折叠的场所。当植物处于逆境时,错误折叠和未折叠蛋白会大量积累在内质网,导致内质网胁迫,为了缓解胁迫,细胞会启动保守的未折叠蛋白应答途径去帮助蛋白折叠,或将错误折叠蛋白降解。内质网胁迫应答在植物发育、抗逆、抗病等过程中发挥了重要的作用。总结了近年来内质网胁迫在植物中的相关报道,对膜结合转录因子和内质网胁迫之间的关系进行了阐述,并提出在研究内质网胁迫途径中未解决的问题,以期为进一步理解内质网胁迫和抗逆的关系提供一些参考。     

一氧化氮与植物胁迫响应

综述了NO分子在植物耐受生物胁迫和非生物胁迫中的作用,以及植物的NO信号转导过程中cGMP途径和其它途径的研究进展,并对以后的研究作一些展望.     

逆境胁迫下植物表观遗传机制的研究进展

植物着地固定生长不能主动逃避外界危害,只能依靠自身的一些响应机制来防御外界胁迫,表观遗传调控在这个响应机制中起着重要的作用,主要表现在DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑及非编码RNA。植物在遭受低温、高温、干旱、盐、重金属、病毒及激素等因素胁迫后,通过调节抗逆相关基因的表达来响应外界危害。综述表观遗传修饰在各种胁迫下的调控机制,为作物的抗逆研究提供理论依据。     

拟南芥转录因子GRAS 家族基因群响应渗透和干旱胁迫的初步探索

GRAS家族是一类植物特有的转录调控因子, 已有报道表明该家族基因在植物生长发育和光信号转导过程中具有重要作用。目前在拟南芥(Arabidopsis thaliana)基因组中已鉴定了33个GRAS家族基因。利用功能基因组学和生物信息学手段,通过基因芯片数据挖掘和基因功能预测, 对拟南芥GRAS家族基因在渗透和干旱胁迫过程中的应答模式进行了初步探索, 提出了一类响应渗透胁迫和干旱胁迫的拟南芥GRAS家族基因。以SCL13为例, 利用基因芯片相关性和GO分析, 对其在渗透胁迫信号转导过程中可能的调控机制进行了预测和分析。这一研究将为阐明GRAS家族基因参与水分胁迫的分子机制提供新的思路, 同时也为植物抗逆分子育种提供候选基因。     

植物逆境胁迫相关miRNA研究进展

MicroRNAs(mi RNAs)是一类内源性小分子的非编码RNA,它通过对其靶基因mRNA的降解或抑制翻译来调控基因表达,进而参与调控植物相关生理活动。在逆境胁迫下,植物中的一些miRNA通过迅速表达并作用于某些与逆境相关的基因,以启动植物的某些抗逆信号系统,进而提高植物对不良环境的适应能力。就miRNA的产生、作用方式、研究方法及其在植物在逆境胁迫中的抗逆作用机制研究进行了综述,并对植物miRNA的研究发展趋势进行了展望。     

拟南芥转录因子GRAS家族基因群响应渗透和干旱胁迫的初步探索

GRAS家族是一类植物特有的转录调控因子,已有报道表明该家族基因在植物生长发育和光信号转导过程中具有重要作用.目前在拟南芥(Arabidopsis thaliana)基因组中已鉴定了33个GRAS家族基因.利用功能基因组学和生物信息学手段,通过基因芯片数据挖掘和基因功能预测,对拟南芥GRAS家族基因在渗透和干旱胁迫过程中的应答模式进行了初步探索,提出了一类响应渗透胁迫和干旱胁迫的拟南芥GRAS家族基因.以SCL13为例,利用基因芯片相关性和GO分析,对其在渗透胁迫信号转导过程中可能的调控机制进行了预测和分析.这一研究将为阐明GRAS家族基因参与水分胁迫的分子机制提供新的思路,同时也为植物抗逆分子育种提供候选基因.     

MYB 转录因子在植物抗逆胁迫中的作用及其分子机理

摘要: 在植物抗逆反应体系中, 通过转录因子调控功能基因的表达, 是植物逆境应答反应的关键环节。作为植物体内最大的转录因子家族之一, MYB(v-myb avian myeloblastosis viral oncogene homolog)类转录因子在植物抗逆胁迫过程中起着重要的作用。文章论述了MYB转录因子的结构特征、功能特性及其分子机理, 并结合研究进展着重讨论了它们在植物抗逆胁迫中的作用。     

上海辰山植物园植物抗逆与分子进化研究组科研助理招聘公告

<正>上海辰山植物园(中国科学院上海辰山植物科学研究中心)植物抗逆与分子进化研究组主要从事研究从单细胞真核生物到多细胞高等植物在进化过程中保守的应对多重非生物胁迫的响应、信号转导和耐受机理(聚焦MAPK信号传导途径)。发掘和收集极端生境植物基因资源(主要集中禾本科植物),利用抗多重非生物胁迫基因的单细胞筛选平台,筛选在进化过程中保守的多重抗逆基因,建立遗传转化研究体系,并     

一氧化氮在植物体内的来源和功能

一氧化氮(nitric oxide,NO)是生物体内重要的活性分子。NO参与了动物体内血管松弛、神经传递及免疫防御反应等一系列生理功能而被认为是可扩散的多功能第二信使。在植物体内NO也是一种广泛存在的信号分子,参与调节了许多重要的生理过程如生长、发育、抗病防御反应、细胞程序性死亡和抗逆反应。对NO在植物体内的来源、信号转导、调节植物生长发育和对胁迫的响应方面所发挥的作用进行了综述,并讨论了其潜在的一些功能。     

ERF转录因子及其在烟草抗逆性改良中的应用

转录因子调控的基因表达是植物逆境应答反应的关键环节。乙烯反应因子(ERF:ethylene responsive factor)在植物抗逆反应中发挥重要的调控作用,并成为近年来植物分子生物学领域的研究前沿。本文综述目前ERF及其对烟草抗逆遗传改良的相关研究进展。     

逆境胁迫下ABA与钙信号转导途径之间的相互调控机制

Ca2+信号是植物应答各种逆境胁迫响应的一个重要组分,它在植物抗病、抗虫及适应非生物胁迫反应中起着重要的作用.Caz+信号作为第二信使在激素信号转导尤其是ABA信号转导过程中发挥着重要作用.研究表明,当植物受到如干旱、低温、盐害等环境胁迫时,细胞迅速积累ABA,胞内钙离子浓度瞬间升高,然后钙离子浓度呈现忽高忽低的震荡现象.在植物细胞中发现Caz+/CDPK、Caz+/CaM和Caz+/CBL三类钙信号系统,它们与逆境胁迫信号转导密切相关.本文通过综述植物在逆境条件下,ABA与钙信号的产生、转导及产生适应性和抗性等方面,介绍了ABA与钙信号之间的相互调节机制.