ESI-MS MS方法检测拟南芥膜脂分子对机械伤害的响应

利用一种灵敏的、基于ESI-MS􊄯MS ( electrospray ionization tandem mass spectrometry) 的脂类组学方法,测定了机械伤害诱导的拟南芥6 种磷 (phospholipids) 、2 种糖脂(glycolipids) 、3 种溶血磷脂( lysophospholipids)和约120 种脂类分子的变化, 探索了膜脂响应机械伤害的基本趋势。结果表明, 机械伤害后磷脂酸( phosphatidic acid , PA) 和3 种溶血磷脂显著升高, 而叶绿体膜上的糖脂减少; 在测量的1 小时范围内, 不同脂类水解产生的磷脂酸分子的增加速度和强度不同, 反映出它们经历了不同的生化过程。具体表现为:(1 ) 叶绿体膜脂磷脂酰甘油(phosphatidylglycero , PG) 分子34∶4 PG 水解的产物磷脂酸分子34∶4 PA 的积累速度明显慢于其它磷脂酸分子; (2) 磷脂酸分子34∶6 PA 仅有少量的积累, 其可能是由叶绿体膜脂单半乳糖二酰甘油(monogalactosyldiacylglycerol, MGDG) 。分子34∶6 MGDG 和双半乳糖二酰甘油( digalactosyldiacylglycerol, DGDG) 分子34∶6 DGDG 水解产生, 然而这两种糖脂含量明显下降, 说明它们有可能还参与了其它的反应。脂类的摩尔百分组成没有剧烈的变化。     

拟南芥角果衰老过程中膜脂的变化

角果发育对某些物种的生殖发育具有重要的作用。拟南芥种子附着在角果里,角果在早期发育时进行光合作用,角果成熟后开裂散落种子之前,其细胞会经历一个衰老的过程。一般植物细胞在衰老过程中要经历膜脂降解的过程,但是角果细胞衰老过程仍未知。通过比较角果衰老过程中拟南芥野生型(WS)及与膜脂代谢密切相关的磷脂酶Dδ缺失突变体(PLDδ KO)中膜脂分子的组成情况、膜脂含量、相对含量及双键指数值,结果发现,在拟南芥角果衰老过程中：(i)质体膜脂和质体外膜脂显著下降;(ii)不同膜脂降解速率不一样,质体膜脂的降解比质体外膜脂的降解快;(iii)总的双键指数DBI下降;(iv)磷脂酶Dδ缺失突变体(PLDδ KO)的角果膜脂组成的基本水平和变化样式与野生型(WS)非常相似。结果说明,角果在衰老过程中发生了膜脂的激烈降解。据此推测：(i) 膜脂水解产物可能转移到种子中用于储藏脂三酰甘油的合成;(ii) 质体膜脂相对含量下降和质体外膜脂相对含量上升导致了总的DBI下降;(iii) PLDδ参与了角果衰老中的膜脂代谢。     

儿茶素诱导的拟南芥根细胞膜脂变化

儿茶素是一种可以短时间内杀死植物细胞的植物毒素,由于具有强的植物毒性,儿茶素是开发除草剂的理想化合物,它可以诱导植物根系统的死亡。为了研究植物根细胞膜脂对化学胁迫的响应规律,我们运用高通量的脂类组学方法检测了拟南芥根中膜脂分子的组成,比较了儿茶素处理下拟南芥野生型（WS）及磷脂酶Dδ缺失突变体（PLDδ KO）根中膜脂分子的组成情况、膜脂含量、双键指数及碳链长度值。结果发现,儿茶素处理拟南芥根90min后,二半乳糖基二酰甘油（DGDG）、单半乳糖基二酰甘油（MGDG）、磷脂酰甘油（PG）、磷脂酰胆碱（PC）及磷脂酰肌醇（PI）的总含量在WS与PLDδ KO植株根中都显著下降,磷脂酰乙醇胺（PE）和磷脂酰丝氨酸（PS）在WS中下降,在PLDδ KO中上升。儿茶素处理导致PLDδ KO植株的PC/PE比值显著下降,WS植株PS碳链长度显著增加。上述结果说明儿茶素处理后,磷脂酶Dδ缺失突变体膜不稳定性增加,PLDδ KO植株对儿茶素胁迫更加敏感。     

儿茶素诱导的拟南芥根细胞膜脂变化

儿茶素是一种可以短时间内杀死植物细胞的植物毒素,由于具有强的植物毒性,儿茶素是开发除草剂的理想化合物,它可以诱导植物根系统的死亡.为了研究植物根细胞膜脂对化学胁迫的响应规律,我们运用高通量的脂类组学方法检测了拟南芥根中膜脂分子的组成,比较了儿茶素处理下拟南芥野生型(WS)及磷脂酶Dδ缺失突变体( PLDδ-KO)根中膜脂分子的组成情况、膜脂含量、双键指数及碳链长度值.结果发现,儿茶素处理拟南芥根90 min后,二半乳糖基二酰甘油(DGDG)、单半乳糖基二酰甘油(MGDG)、磷脂酰甘油(PG)、磷脂酰胆碱(PC)及磷脂酰肌醇(PI)的总含量在WS与PLDδ-KO植株根中都显著下降,磷脂酰乙醇胺(PE)和磷脂酰丝氨酸(PS)在WS中下降,在PLDδ-KO中上升.儿茶素处理导致PLDδ-KO植株的PC/PE比值显著下降,WS植株PS碳链长度显著增加.上述结果说明儿茶素处理后,磷脂酶Dδ缺失突变体膜不稳定性增加,PLDδ-KO植株对儿茶素胁迫更加敏感.     

膜脂过氧化对植物细胞的伤害

本文综述了近年来有关膜脂过氧化对植物细胞膜系统的结构和功能、细胞的蛋白质代谢、光合作用和呼吸作用等过程的伤害机理方面的研究进展。     

水稻幼苗的低温伤害与膜脂过氧化

水稻幼苗在低温处理过程中,随着低温时间的延长和伤害的发展,叶片组织电阻急剧下降、膜保护酶超氧物歧化酶(SOD)活性降低、膜脂过氧化产物——丙二醛(MDA)含量明显增加。用四种自由基清除剂对水稻幼苗进行预处理,降低了低温引起的 MDA 含量的增生。相反,用 SOD 抑制剂预处理水稻幼苗,则提高了低温下 MDA 的含量。由此可以认为:水稻幼苗的低温伤害原因之一是与 SOD 活性受抑,加剧了自由基引发的膜脂过氧化作用,从而使膜受损伤有关。     

水稻与拟南芥跨膜蛋白14家族的分子进化特征与功能分析

脂类既是植物生命活动重要的能量来源,也是细胞膜系统不可或缺的结构成分,在植物生长发育和逆境反应等生命活动过程中都起到至关重要的作用。随着脂类代谢研究的不断深入,植物脂类合成通路已渐渐明晰,其中连通不同细胞器间脂类合成中间物质运送的膜蛋白也正被不断发现,但对质体脂类转运蛋白还鲜有报道。跨膜蛋白14家族(Transmembrane 14 family, Tmemb14 family)是一个新发现的跨膜蛋白家族,目前只有拟南芥FAX1 (Fatty Acid Export 1)和斑马鱼TMEM14已被克隆鉴定,该家族其他成员的生物学功能还未见报道。AtFAX1参与植物质体长链脂肪酸的跨膜外运,其功能丧失显著降低植物生物量并影响花粉发育和育性。本研究通过生物信息手段对拟南芥和水稻中的跨膜蛋白14家族成员的进化关系、蛋白理化性质、结构域功能和编码基因的表达模式进行了分析,揭示了Tmemb14家族成员在单、双子叶植物进化中的功能分化,为进一步研究跨膜蛋白14家族成员的生理功能提供了理论依据。     

光合膜膜脂的结构、特性与分子组装

本文就叶绿体光合膜中主要膜脂的分子结构及其特性和在膜中的分子组装进行了综述,并指出了目前膜脂研究的趋势和存在的问题。     

光合膜膜脂的结构、特性与分子组装

本文就叶绿体光合膜中主要膜脂的分子结构及其特性和在膜中的分子组装进行了综述,并指出了目前膜脂研究的趋势和存在的问题     

基于UPLC-QTOF/MS的胆囊癌血清非靶向代谢组学研究

目的:胆囊癌(Gallbladder carcinoma,GBC)是一种常见的胆道系统恶性肿瘤,五年生存率极低,目前临床上缺少有效的诊断标志物。故本研究探索胆囊癌患者与健康人血清的差异性小分子代谢物,用于胆囊癌的定性诊断。方法:本研究以超高效液相色谱联用四极杆飞行时间质谱(UPLC-QTOF/MS)技术为平台,以32例胆囊癌患者和32例健康人血清为研究对象,进行非靶向代谢组学研究分析,用SIMCA-P软件进行PCA和OPLS-DA建模分析,结合T检验结果和代谢物在两组中的差异倍数来筛选潜在小分子代谢标志物,并通过二元逻辑回归分析建立联合诊断模型。结果:溶血磷脂酰胆碱(18:1)(LysoPC(18:1))和十八烷胺(Octadecylamine,ODA)两个代谢物在胆囊癌患者和健康对照组血清中具有显著性差异,差异倍数达到2倍以上。经过二元逻辑回归分析建立诊断模型,两者构建联合诊断的诊断模型为Logit[P=GBC]=26.090*[LysoPC(18:1)]-8.877*[ODA]-113.075,据此建立受试者工作特征曲线(Receiver operating characteristic,ROC)曲线,曲线下面积(Area under the curve,AUC)为0.986,灵敏度为97.1%,特异性为94.6%。结论:LysoPC(18:1)和ODA可作为胆囊癌的潜在诊断标志物,为胆囊癌的诊断提供参考。     

拟南芥未知功能基因At4g22890 编码蛋白的叶绿体定位

蛋白质的亚细胞定位信息对于深入了解该蛋白质的功能具有重要意义。本文对一个预测的拟南芥叶绿体未知功能基因At4g22890 编码蛋白进行了叶绿体定位研究。我们克隆了该基因5′端长208 bp 的DNA 片段, 与绿色荧光蛋白(GFP) 基因构建重组表达载体pMON530-cTP-GFP, 经农杆菌介导转化拟南芥。转基因植株经激光共聚焦显微镜观察, GFP 荧光仅在叶绿体中观察到, 表明所克隆的DNA 序列编码的多肽能够将At4g22890 编码蛋白质引导进入叶绿体, 由此推测该蛋白质为叶绿体蛋白质。     

拟南芥SDIR1基因转录的选择性剪接

采用PCR及RT-PCR法分别克隆了拟南芥SDIR1基因的DNA和cDNA序列。根据序列比对分析结果,发现了3种不同的转录本,提示SDIR1基因的转录中存在选择性剪接。3种转录本的长度分别为822bp、691bp和666bp,依次命名为：SDIR1-822、SDIR1-691、SDIR1-666。与SDIR1基因的DNA序列及已报道的SDIR1cDNA序列比较,除转录本SDIR1-822包含了完整的编码序列外,其余2种转录本的编码序列都存在不同长度的缺失。其中,SDIR1-691缺失了131bp的片段：第2外显子3′端缺失33bp,第3外显子53bp全部缺失,第4外显子5′端缺失45bp;转录本SDIR1-666缺失了156bp的片段：第3外显子3′端缺失18bp,第4外显子5′端缺失138bp。进而随机挑取101个克隆子对三种转录本的表达比例进行初步分析,结果表明3种分子的比值为SDIR1-822：SDIR1-691：SDIR1-666=26.00：1.33：1.00,反映出SDIR1基因不同转录本在拟南芥中的相对表达量。     

机械损伤对拟南芥莲座叶芥子油苷含量和组成的影响

植物可以利用体内次生代谢产物的变化来抵御昆虫取食和机械损伤.芥子油苷是拟南芥的主要次生代谢产物.通过剪刀剪取叶片(40%面积)对温室培养的拟南芥幼苗莲座叶进行机械损伤处理,观察机械损伤后8个时间点拟南芥叶片中不同种类芥子油苷含量和组合模式的变化.结果表明机械损伤后3 h叶片中芥子油苷总含量开始明显上升,脂肪族和吲哚族芥子油苷含量在损伤后3 h也都显著高于损伤前.在检测到的12种芥子油苷中,4-甲基亚磺酰丁基芥子油苷(4-methylsulphinylbutyl GS,4MSOB)的含量最多,占芥子油苷总量的48.5%,并且在损伤3 h后含量增加.4MSOB含量的变化成为影响莲座叶中芥子油苷组合模式的主导因素.其它各种芥子油苷在损伤后不同时间点的变化也存在差异.     

拟南芥未知功能基因At4g22890编码蛋白的叶绿体定位

蛋白质的亚细胞定位信息对于深入了解该蛋白质的功能具有重要意义。本文对一个预测的拟南芥叶绿体未知功能基因At4g22890编码蛋白进行了叶绿体定位研究。我们克隆了该基因5′端长208bp的DNA片段,与绿色荧光蛋白(GFP)基因构建重组表达载体pMON530-cTP-GFP,经农杆菌介导转化拟南芥。转基因植株经激光共聚焦显微镜观察,GFP荧光仅在叶绿体中观察到,表明所克隆的DNA序列编码的多肽能够将At4g22890编码蛋白质引导进入叶绿体,由此推测该蛋白质为叶绿体蛋白质。     

拟南芥雄性不育突变体ms1502的遗传及定位分析

通过EMS诱变、背景纯化与遗传分析,从拟南芥（Arabidopsis thaliana）中筛选到了一棵隐性单基因控制的雄性不育突变体ms1502。细胞学观察发现,突变体在小孢子从四分体释放出后花药绒毡层过早衰亡,小孢子的内容物不正常地凝聚,最终无法形成正常的花粉粒。利用图位克隆的方法对该基因MSl502进行了定位,结果表明MS1502位于第4条染色体上分子标记F25124和T12H20之间105kb区间内。目前该区间内尚未见到花药发育必需基因（不育基因）的报道,因此MS1502是一个控制花粉发育的新基因。     

Wounding of Arabidopsis leaves induces indole‐3‐carbinol‐dependent autophagy in roots of Arabidopsis thaliana

In cruciferous plants insect attack or physical damage induce the synthesis of the glucosinolate breakdown product indole‐3‐carbinol, which plays a key role in the defense against attackers. Indole‐3‐carbinol also affects plant growth and development, acting as an auxin antagonist by binding to the TIR1 auxin receptor. Other potential functions of indole‐3‐carbinol and the underlying mechanisms in plant biology are unknown. Here we show that an indole‐3‐carbinol‐dependent signal induces specific autophagy in root cells. Leaf treatment with exogenous indole‐3‐carbinol or leaf‐wounding induced autophagy and inhibited auxin response in the root. This induction is lost in glucosinolate‐defective mutants, indicating that the effect of indole‐3‐carbinol is transported in the plants. Thus, indole‐3‐carbinol is not only a defensive metabolite that repels insects, but is also involved in long‐distance communication regulating growth and development in plants.     

拟南芥prr5突变体对ABA的响应

以拟南芥为材料,统计PRRs （pseudo-response regulators）突变体 prr5及其野生型经ABA处理后的萌发率、根长和NaCl处理后的萌发率,并采用实时定量PCR方法,对不同浓度ABA处理的拟南芥幼苗中的PRR5基因表达进行分析.结果表明：prr5突变体对ABA弱敏感,其种子萌发率比野生型显著或极显著增高,主根比野生型长,且PRR5基因表达受ABA抑制.同时,NaCl处理后,prr5的萌发率比野生型极显著增高.因此,推测prr5可能为ABA信号通路相关基因.     

拟南芥反应调节因子研究进展

反应调节因子是His_Asp磷酸转移信号传导途径的重要组分。它通过在保守的Asp残基上接受由感受器转移而来的磷酸基团对下游基因进行调控 ,以对环境刺激作出反应。在高等植物拟南芥中已经发现 1 4种反应调节因子 ,它们可分为A ,B两种亚型。在结构上 ,B亚型反应调节因子的B盒序列和较长的C末端延伸使其具有转录因子的作用 ;在表达特性上 ,A亚型反应调节因子的转录受细胞分裂素和硝酸盐诱导 ;在生化特性上 ,A亚型反应调节因子具有磷酸化酶活性 ,而B亚型反应调节因子可能是AHPs的磷酸提供者