柳暗花明：胞外生长素信号感受的新突破

生长素在植物生长发育过程中发挥重要作用,其信号转导机制一直是植物学领域关注的热点。前期研究表明,ABP1-TMK分子模块参与胞外生长素信号感受,但ABP1作为生长素受体备受争议。近期,福建农林大学徐通达团队和杨贞标团队鉴定到ABL蛋白作为生长素结合蛋白参与胞外生长素信号感受。与传统的功能冗余不同, ABL和ABP1通过蛋白结构的相似性实现功能补偿效应,进而与TMK在细胞膜上形成复合体,作为胞外生长素的共受体介导生长素信号驱动的快速反应。该研究深入解析了胞外生长素信号感受的重要机制,是生长素研究领域的重大突破。     

植物生长素受体

扼要介绍了生长素结合蛋白ABP1和泛素-蛋白酶体SCFTIR1作为生长素受体研究的新进展,并以这2种受体为基础初步分析了植物生长素受体体系的内容和范围。     

植物生长素受体蛋白研究现状

受体是研究生长素信号传导链的关键环节,因为只有生长素与生长素受体结合以后才会引起后续的级联反应,生长素受体的发现对探索和了解生长素调控机制是极其重要的.目前所发现的生长素结合蛋白(受体)有TIR1和ABP1.扼要的介绍生长素受体TIR1的结构及其与生长素的结合位点,阐述了TIR1在基因水平上的调控和AUX/IAA被泛素化后最终被26S蛋白酶体降解的过程.概述了ABPI的结构、活性位点、性质以及ABP1的作用机理的模型.     

小麦生长素结合基因 TaABP1-D的定位表达及染色体定位

生长素影响了植物生长发育的诸多过程。生长素结合蛋白 ABP1 (auxin binding protein) 作为一种生长素受体,在质膜上生长素诱导的快速反应中起重要作用。小麦中已经克隆得到了TaABP1-D,但其在细胞中的作用位置以及在染色体定位情况仍不明确。本实验利用洋葱表皮细胞瞬时表达系统对小麦生长素结合基因 TaABP1-D进行亚细胞定位,表明TaABP1-D蛋白为膜蛋白,存在于细胞质和细胞膜中;同时利用中国春缺体-四体材料和信息学方法,将TaABP1-D定位在小麦5D染色体长臂的近着丝粒位置上,距两侧EST标记BE490079和BE405060的遗传距离分别为0.51 cM和0.28 cM。     

生长素结合蛋白基因在黄瓜果实发育中的功能研究

应用逆转录-聚合酶链式反应(RT—PCR),从黄瓜子房(幼果)中扩增出生长素结合蛋白ABP1)cDNA片段。该基因在开花前1天的子房中表达信号较弱,在授粉后2、4和6天的幼果中表达较强;在开花后2天有单性结实能力的子房中表达信号较强,不能形成果实的子房中信号较弱,所以ABP1基因可能参与黄瓜果实的生长发育过程。将拟南芥ABP1基因转入黄瓜中,转基因黄瓜的单性结实率平均为31.7％,高于对照(19．9％)。由于黄瓜的单性结实主要与生长素有关,所以,转基因植株单性结实率的提高可能是由于子房增强了对自身所含生长素的敏感性所致,说明生长素结合蛋白参与生长素在黄瓜果实生长发育中的生理作用。     

生长素结合蛋白基因在黄瓜果实发育中的功能研究

应用逆转录-聚合酶链式反应(RT-PCR),从黄瓜子房(幼果)中扩增出生长素结合蛋白(ABP1)cDNA片段.该基因在开花前1天的子房中表达信号较弱,在授粉后2、4和6天的幼果中表达较强;在开花后2天有单性结实能力的子房中表达信号较强,不能形成果实的子房中信号较弱,所以ABP1基因可能参与黄瓜果实的生长发育过程.将拟南芥ABP1基因转入黄瓜中,转基因黄瓜的单性结实率平均为31.7%,高于对照(19.9%).由于黄瓜的单性结实主要与生长素有关,所以,转基因植株单性结实率的提高可能是由于子房增强了对自身所含生长素的敏感性所致,说明生长素结合蛋白参与生长素在黄瓜果实生长发育中的生理作用.     

小麦生长素结合基因TaABP1-D的表达与染色体定位

生长素影响了植物生长发育的诸多过程。生长素结合蛋白ABP1(auxin binding protein)作为一种生长素受体,在质膜上生长素诱导的快速反应中起重要作用。小麦中已经克隆获得了TaABP1-D,但其在细胞中的作用位置以及在染色体的定位情况仍不明确。本研究利用洋葱表皮细胞瞬时表达系统对小麦生长素结合基因TaABP1-D进行亚细胞定位,结果表明TaABP1-D蛋白为膜蛋白,存在于细胞质和细胞膜中;同时利用中国春缺体-四体材料和信息学方法,将TaABP1-D定位在小麦5D染色体长臂的近着丝粒位置上,距两侧EST标记BE490079和BE405060的遗传距离分别为0.51 c M和0.28 c M。     

甘蔗生长素结合蛋白ScABP4基因的克隆与表达

生长素结合蛋白(auxin binding protein,ABP)在生长素信号转导、植物生长发育调控等方面发挥重要作用。该研究利用RT-PCR方法从甘蔗品种Badila中克隆得到了1个ABP基因,序列分析显示该基因的开放读码框(ORF)长度为615bp,编码204个氨基酸。多序列比对和系统进化树分析表明它与高粱(Sorghum bicolor)和玉米(Zea mays)的ABP4蛋白的亲缘关系最近,因此将该基因命名为ScABP4。将其构建到原核表达载体pGEX-6P-1中,成功表达出一个分子量约为22.5kD的蛋白。亚细胞定位结果显示ScABP4主要定位于细胞质网状结构和细胞膜;生物信息学分析显示ScABP4是一个带有信号肽的分泌蛋白,说明ScABP4蛋白可能储存在内质网中并在质膜上执行其生物学功能。荧光定量PCR分析结果表明,ScABP4基因在甘蔗的芽、根、茎、叶中均有表达,其中在芽中相对表达量最高。生长素和黑暗处理下ScABP4基因的表达上调,说明ScABP4基因可能参与甘蔗对生长素的响应及与光信号通路的互作。此外,ABA、JA、SA、CuCl2胁迫能够诱导ScABP4基因的表达,CdCl_2胁迫可抑制ScABP4的表达。由此推测,ScABP4基因可能参与甘蔗对病害、干旱、渗透、重金属等胁迫的应答过程。该研究结果为探讨甘蔗生长素结合蛋白基因的功能提供了实验证据。     

黄瓜生长素结合蛋白cDNA片段的克隆及其表达

以黄瓜子房 (幼果 )RNA为模板 ,应用逆转录 聚合酶链式反应 (RT PCR) ,首次扩增出黄瓜生长素结合蛋白基因 (ABP1)cDNA片段 ,并进行测序和同源性分析。对ABP1基因在黄瓜子房 (幼果 )中的mRNA表达水平作了初步探讨 ,结果表明 ,该基因在开花前 1d的子房中表达信号较弱 ,在授粉后 2、4和 6d的幼果中表达增强 ;开花后 2d未经授粉的子房中 ,绿而膨大、能形成单性结实果者信号较强 ,黄而萎蔫、不能形成果实者信号较弱。Southern杂交结果表明 ,黄瓜生长素结合蛋白为小基因家族编码     

拟南芥突变体在生长素信号传导中的研究进展

近年来,在植物激素的信号传导研究上已取得突破性进展.生长素的信号传导通路研究除了在生长素结合蛋白(ABP)上有所进展外,在生长素应答基因(Aux IAA),生长素调节因子(ARF)以及感应突变体的研究上也取得较大进展.对生长素运输通路及PIN1蛋白的功能和其抑制剂的研究也使对生长素信号传导的认识更清楚.生长素应答基因(Aux IAA)是生长素处理后快速诱导的基因.Aux IAA蛋白具有组织特异性(例如SAU蛋白)可以用来研究外源激素对植物生长发育的影响.生长素调节因子(ARF)与生长素应答基因的启动子序列具有特异性结合,Aux IAA蛋白与生长素调节因子(ARF)相互作用,并引发一系列蛋白质降解.使用转基因的拟南芥突变体,能有效地研究生长素在植物体内的特异性分布.借助运输载体抑制剂,可以对生长素的极性运输有更深入的了解.已经证明PIN蛋白参与生长素运输并与肌动蛋白有关.而且生长素参与了赤霉素介导的植物伸长反应.