光敏色素互作因子PIFs是整合多种信号调控植物生长发育的核心元件

光敏色素互作因子（PIFs）蛋白家族隶属于bHLH转录因子家族,参与多种信号转导途径,调控植物的生长发育进程,如抑制种子萌发、促进幼苗的暗形态建成和调控开花时间等。作为一个胞内信号调控的重要组分,PIFs广泛参与到由多种植物内源激素如赤霉素、乙烯、生长素、油菜素内酯、脱落酸和外部环境因素如高温、光等所介导的信号网络中。本文AKPIFs的结构、参与途径及调控植物发育进程3个方面,简要介绍近年来国内外对PIFs在信号网络调控方面的最新研究进展。     

光敏色素作用因子PIFs在植物生长发育中的研究进展

植物光敏色素作用因子(phytochrome interacting factors, PIFs)属于碱性–螺旋–环–螺旋(basic helix-loop-helix, bHLH)转录因子家族,在植物生长发育中起到"枢纽"作用,参与调控光形态建成、暗形态建成、非生物胁迫、生物钟、开花、种子萌发、避荫反应等过程。该文主要介绍PIFs转录因子参与调控植物生长发育最新研究进展,并对PIFs转录因子的研究现状进行总结与展望,为进一步探讨PIFs转录因子的功能及机制提供参考。     

植物非经典生长素信号转导通路解析

植物激素生长素参与调控植物生长发育的各个过程,包括胚胎发育、器官发生和向性运动等。植物通过协调生长素的合成代谢、极性运输以及信号转导来实现对不同生长发育过程的精准调控。生长素的功能依赖于其信号被感知后经由信号转导通路转换为下游复杂多样的反应。经典的生长素信号转导通路阐明了细胞核内从SCF~(TIR1/AFB)受体到Aux/IAA蛋白的泛素化降解最终通过ARF转录因子调控基因转录的完整生长素响应过程。该核内信号通路揭示了生长素转录调控生长发育的诸多分子机制,但植物生长发育调控过程中仍有许多生长素响应过程无法通过该经典信号通路解析。重点阐述生长素非经典信号通路的调控机制及其对植物生长发育的重要作用,并讨论和展望生长素非经典信号通路研究目前所面临的挑战以及研究前景。     

植物光信号途径重要新调控因子TZP的研究进展

TZP(TANDEM ZINC-FINGER/PLUS3)是近年来鉴定到的一个光信号转导途径新组分,在光介导的植物生长发育过程中发挥重要调控作用。TZP不仅负调控蓝光信号途径,参与光敏色素B(phyB)介导的开花调控过程,还参与调控phyA在体内的蛋白质磷酸化。对TZP生化活性和作用机制的深入研究,不仅有助于进一步完善光信号调控网络,也可为设计和培育具有耐密理想株型及高光效作物新品种提供理论依据。该文系统总结了TZP在植物光信号途径中发挥的重要调控作用,并提出未来TZP功能研究的重要问题。     

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。     

植物光敏色素作用因子PIFs的生物学功能

光敏色素作用因子（phytochrome-interacting factors, PIFs）属于碱性-螺旋-环-螺旋（basic helix-loop-helix, bHLH）转录因子家族中的一个亚家族成员, 其通过调控基因的表达, 在抑制种子发芽, 提高幼苗暗形态发生, 促进避荫反应等方面起作用。本综述通过对PIFs转录因子的生物学功能研究进展的总结, 为PIFs的进一步研究提供帮助。     

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。     

光色素信号通路中磷酸化修饰研究进展

光是植物的唯一能量来源, 植物在进化过程中产生不同的光敏色素来感知光信号。光信号通路中元件通常被特异翻译后修饰调节。光敏色素是一种自磷酸化的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶, 可以被一些蛋白磷酸酶去磷酸化。通过对光敏色素A (phyA)和光敏色素B (phyB)的自磷酸化位点研究, 发现自磷酸化对光敏色素的功能及其介导的信号通路起着非常重要的作用。光激活的光敏色素诱导光敏色素作用因子(PIF)磷酸化, 这对于PIF的正常降解及光形态建成的起始是必需的。该文主要介绍了光敏色素信号通路磷酸化修饰的最新进展, 以期为深入研究光敏色素信号转导机制提供参考。     

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。     

光敏色素信号通路中磷酸化修饰研究进展

光是植物的唯一能量来源,植物在进化过程中产生不同的光敏色素来感知光信号。光信号通路中元件通常被特异翻译后修饰调节。光敏色素是一种自磷酸化的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,可以被一些蛋白磷酸酶去磷酸化。通过对光敏色素A(phy A)和光敏色素B(phy B)的自磷酸化位点研究,发现自磷酸化对光敏色素的功能及其介导的信号通路起着非常重要的作用。光激活的光敏色素诱导光敏色素作用因子(PIF)磷酸化,这对于PIF的正常降解及光形态建成的起始是必需的。该文主要介绍了光敏色素信号通路磷酸化修饰的最新进展,以期为深入研究光敏色素信号转导机制提供参考。     

光敏色素光转化生理学特性研究进展(英文)

植物主要光受体光敏色素调节植物的多种光调控,使其作出最适宜的光生长,如:光形态建成.光敏色素接受光信号的生物功能基于其红光吸收型(Pr)和具有生理活性的远红光吸收型(Pfr)之间的光可逆式光转化.依据光生物学的标准该转化过程与光合作用相比是一个低能光反应过程,而且其间产生的中间过渡态和光敏色素的亚库可能反过来影响光转化的过程而最终表现出生理功能.在此,主要综述了近年来运用时间分辨动力学特别是差分荧光和光化学,研究光敏色素及其中间过度态光生物物理和光生物化学特性的若干进展,讨论了光信号转导的原初光反应的机理.     

光敏色素与光调控

生物体的新陈代谢和生长发育主要受遗传信息及环境信息的调控,遗传信息规定了个体发育的潜在模式,但它的实现在很大程度上受控于环境信息。光作为主要的环境因子,不仅提供光合作用所需的能量,而且触发植物形态变化、质体分化、新陈代谢等重要反应(统称为光形态建成)。光形态建成至少与四个不同类型光受体相关:光敏色素、蓝光受体、UV-A受体、UV-B受体,其中研究最深入的当属光敏色素。自1983年Vierstra和Quail分离到完整的光敏色素蛋白质以来,科学家相继对光敏色素的分子种类、生物合成与调控及生理机制展开了广泛深入的研究,并且取得了令人瞩目的进展。时至今日,随着新方法、新技术的应用,从光敏色素感受光刺激到基因在细胞核中表达,再到光形态建成的整个信号传递途径已逐步为人们所认识,许多与光敏色素调节有关的顺式因子及相应的DNA结合蛋白也已被确定。功能研究发现,没有哪一个反式作用因子在光调节的表达中单独起作用,可见光敏色素调控的基因表达是相当复杂的。本文拟就光敏色素分子、光敏色素基因家族、光敏色素所激活的信号传递途径及光敏色素与基因表达的关系等方面做一综述。     

转录因子BES1/BZR1调控植物生长发育及抗逆性

油菜素内酯(brassinosteroid, BR)是植物特有的甾体激素,在植物生长发育及逆境应答过程中起重要作用。转录因子BES1/BZR1(BRI1 EMS SUPPRESSOR 1/BRASSINAZOLE RESISTANT 1)是BR信号转导的核心成员,被BR信号激活后,结合到下游靶基因启动子区的E框(CANNTG)或BRRE元件(CGTGT/CG),调节靶基因表达。除介导BR信号,BES1/BZR1还参与脱落酸、赤霉素及光等信号转导途径,协同调控植物的生长发育。最新研究发现,BES1/BZR1还参与调控植物的抗逆性。本文对转录因子BES1/BZR1通过信号转导调控植物生长发育和抗逆性分子机制的新近研究进展进行了综述,以期为相关研究提供参考。     

生长素介导环境信号调控植物的生长发育

植物是一类营固着生活的自养型生物, 如何更好地适应周围环境对植物的生存至关重要。生长素是调控植物生长发育的重要激素之一。近年来的研究发现, 生长素不仅能够响应内在的发育信号, 而且能够介导各种环境信号, 参与植物生长发育和生长反应的调控。该文主要从光信号、温度信号、重力信号、营养元素和金属离子信号等方面重点阐述生长素如何介导上述各种不同的环境信号, 从而调控植物的生长发育。     

植物光敏色素入核机理的研究进展

光敏色素是植物感受外界环境变化的重要光受体,它对植物的生长发育具有重要的调控作用。在介绍植物光敏色素分子结构的基础上,对不同光敏色素的入核机理以及核内定位进行了综述,并根据最新研究进展对光敏色素入核机理进行了展望。     

拟南芥光敏色素A反义RNA载体的构建及转化

光敏色素A是植物远红光信号的关键受体,在植物光信号转导途径中起重要作用。一些具有重要功能的基因(如生长素反应因子8:auxin response factor 8,ARF8)受到PhyA调控。本实验拟通过构建PhyA基因反义株系,研究PhyA调控ARF8等重要功能基因表达的机理。以培养7 d的拟南芥幼苗为材料提取RNA,利用RT-PCR技术扩增出PhyA的全长CDS,将其反向插入表达载体pMD1得到反义表达载体pMD1-PhyA CDSR,并通过农杆菌介导转化拟南芥,经卡那霉素抗性平板筛选和PCR鉴定得到13个PhyA转基因株系。pMD1-PhyA CDSR及其转基因株系的获得为研究PhyA调控ARF8等基因表达的机理奠定了材料基础。     

光对种子萌发的影响机理研究进展

种子萌发是植物成功实现天然更新的关键环节, 需要适宜的温度、水分或光照条件。对于需光性种子, 光照是决定其萌发与否或萌发率高低的主要因素。光对植物种子萌发的影响不仅是一个复杂的生理过程, 也是受到调控的信号传递和基因表达过程。该文系统总结了影响种子萌发的光照属性、光与水/热耦合作用和种子的光属性(光敏色素)与种子萌发的关系, 明确了光调控种子萌发的生态意义; 重点综述了种子内光敏色素调控种子萌发的生理反应模式和光敏色素的光信号转导途径。试图为全面评估光对种子萌发的影响和将来开展更深入的研究提供参考。     

植物血红素加氧酶研究进展

本文综述了血红素加氧酶（HO）的催化机理、结构特征、遗传学突变体以及在光敏色素发色团合成、调控根形态发生和参与植物对非生物胁迫应答中的作用及信号转导。同时,介绍了紫外线和盐胁迫等逆境条件以及生长素和脱落酸等植物激素对HO基因表达调控等方面的研究进展。     

光敏色素分子及其信号转导途径

作为植物体内的一种光受体,光敏色素在植物的光形态建成过程中意义重大。植物光敏色素及由它介导的信号传导途径是目前细胞生物学、发育生物学和分子生物学研究的热点之一。本文介绍了光敏色素的分子特性、生理功能和信号转导途径等方面的研究进展。     

植物蛋白负调控因子

介绍植物蛋白负调控因子的调控机制,它们在激素调节、生长发育尤其是花器官形成、抗病性和耐逆性中的作用,以及在激素信号、光敏色素信号、抗病信号、耐逆信号转导途径中的定位和作用的分子机制研究进展。