植物凝集素类受体激酶参与非生物胁迫响应的研究进展

植物在生长发育过程中会受到各种胁迫因子的影响,非生物胁迫是其中极其重要的一类。类受体激酶(receptor-like kinases, RLKs)是植物中广泛存在的一类蛋白,能够快速有效地对胁迫因子作出响应,最终引起一系列生物效应。凝集素类受体激酶(lectin receptor-like kinases, LecRLKs)是RLKs的一个亚族,其具有细胞外凝集素结构域、跨膜结构域和细胞内激酶结构域三个结构域。根据细胞外凝集素结构域的不同可分为L、G和C三种不同类型。近年来,大量的研究表明植物凝集素类受体激酶在非生物胁迫响应中发挥重要作用。LecRLKs通过识别非生物胁迫相关的信号分子,激活下游的信号通路,如MAPK通路、ROS通路、钙信号通路等,调节基因表达和蛋白质翻译以增强植物的抗逆性。该文概述了植物凝集素类受体激酶的结构特征及其分类,并系统综述了LecRLKs在盐胁迫、低温胁迫、干旱胁迫、机械损伤和植物激素等非生物胁迫响应中的功能和作用机制,同时也对LecRLKs的未来研究方向作出了展望。该文不仅为深入了解植物凝集素类受体激酶参与非生物胁迫响应的功能提供了参考,而且为利用LecRLKs进行作物抗逆育种改良提供了理论依据。     

植物凝集素类受体激酶参与抗病的研究进展

凝集素类受体激酶(Lectin receptor-like kinases,LecRLKs)是类受体激酶(Receptor-like kinases,RLKs)的一个亚族。根据结构域的不同,凝集素类受体激酶可分为L、G和C等3种类型。在植物中,凝集素类受体激酶被报道参与生物/非生物胁迫响应和植物发育调控。近年来,越来越多的研究发现,凝集素类受体激酶参与由细菌、真菌以及食草性昆虫等所引起的植物抗病反应。本文概述了植物凝集素类受体激酶的分类及结构特点,并系统阐述了该类激酶在植物抗病方面的作用,旨在增进对植物凝集素类受体激酶参与抗病功能的了解,并为作物抗病育种提供理论依据。     

植物凝集素类受体蛋白激酶研究进展

自然界中植物的生长发育受到各种环境变化的影响。为了响应外界各种环境条件,植物演化出一系列识别和传递环境信号的蛋白分子,其中比较典型的是植物细胞质膜上的类受体蛋白激酶(RLKs)。凝集素类受体蛋白激酶(LecRLKs)是类受体蛋白激酶家族中的一个亚族,它主要包含3个结构域:细胞外凝集素结构域、跨膜结构域和细胞内激酶结构域。根据细胞外凝集素结构域的不同,LecRLKs可分为3种不同类型:L、G和C型。近年来,研究表明LecRLKs在植物生物/非生物胁迫和发育调控中发挥非常重要的作用。该文综述了植物凝集素类受体蛋白激酶的研究历史、结构特点、分类以及生物学功能,并重点阐述凝集素类受体蛋白激酶在植物生物/非生物胁迫响应和调控发育方面的功能。对不同类型和不同功能的植物凝集素类受体蛋白激酶进行阐述将有利于对该类蛋白开展功能研究,并为作物改良提供有益借鉴。     

9个拟南芥凝集素类受体激酶基因功能的初步研究

植物凝集素类受体激酶(LecRLK)在植物防御、应答多种生物与非生物胁迫、参与激素调控和生长发育中具有重要的作用。但是该家族大部分成员的功能尚不明了。本文对LecRLK家族中的9个成员进行了生物信息学和相关分子遗传学的初步研究。启动子元件分析结果表明,9个成员均具有多个光和逆境响应元件,暗示其可能参与光信号以及非生物胁迫信号途径的调控。基因芯片及实时定量PCR结果显示,9个LecRLK基因具有明显的时空表达特异性,说明其可能在植物不同生长发育阶段及组织部位发挥着重要调控作用。利用三引物法对9个基因的突变体进行了筛选,最终得到14个纯合缺失突变体材料。上述结果为后续深入开展这些基因的生理功能研究提供参考数据。     

类受体激酶调控根生长发育的研究进展

类受体激酶是一类具有激酶活性的单次跨膜受体,通过接收和传递胞外信号调控细胞的生理反应,参与植物生长发育过程。植物根在生长发育过程中受到大量的外部刺激和内源性发育信号的影响,植物必须通过整合这些信号并转化为细胞反应,才能适应不断变化的环境条件;植物类受体激酶作为细胞膜上的信息监测者,通过与外源和内源信号的通讯调控根的生长发育。该文对近年来国内外有关类受体激酶的结构、分类及其作用机制,特别是植物类受体激酶在根发育信号转导途径中的功能和作用等方面的研究进展进行综述,为进一步揭示植物类受体激酶在根生长发育中的功能及其作用机制提供参考。     

植物类受体激酶的功能与底物鉴定

受体激酶是一类具有信号肽序列、胞外受体结构区、跨膜区和保守的胞内激酶区的蛋白质,普遍存在于各种生物体内．植物类受体激酶是植物体内信号分子的重要受体,几乎参与了所有的细胞代谢过程,包括生长发育、表达调控和逆境反应等．鉴于激酶的重要性和特殊性,其底物筛选已经成为该领域的研究热点．目前,筛选植物激酶底物的方法主要有酵母双杂交技术和蛋白质芯片技术等,但是,已经进行体内鉴定的底物极其有限．本文总结了植物类受体激酶的功能及其底物与筛选鉴定方法,并介绍了一些激酶的底物．     

类受体激酶——植物环境适应性的调节枢纽

“莫听穿林打叶声,何妨吟啸且徐行。”大雨滂沱,苏轼拄着竹杖穿着蓑衣寻找避雨之所……树林竹叶虽不能避雨,却也不怕大雨的击打,这全都依赖于植物进化出了一套高度精密的信号响应机制来“趋利避害”,实现对环境变化的适应。植物感受环境信号需要类受体激酶(Receptor-like kinases,RLKs)。类受体激酶是一类定位在细胞膜上的单次跨膜蛋白,包括一个感受外界信号的胞外受体结构域,一个跨膜结构域和一个胞内激酶结构域。常见的类受体激酶信号通路中,首先由胞外受体结构域感受和识别细胞外界信号,将信号传递到细胞质一侧,胞质激酶结构域与下游蛋白相互作用,并启动其生化反应(如磷酸化),最终通过细胞核-细胞质穿梭信使将信号传递到细胞核内,调控下游基因表达进行信号输出,从而实现对环境快速变化的适应。     

植物类受体激酶CrRLK1-L亚家族及其生物学功能

植物CrRLK1-L亚家族类受体激酶的胞外域具有新颖结构基序,但功能大都未知.该家族成员广泛存在于被子植物中,但在动物和微生物中不存在其同源物.CrRLK1-L家族成员相对较少,但组织表达非常广泛.它们定位于细胞质膜上,并且部分成员的定位还具有极性,这与其参与雌雄配子体的识别和受精作用密切相关.该家族成员普遍具有激酶活性,该活性对其功能的发挥至关重要.目前仅报道在拟南芥中参与助细胞与花粉的识别和调控营养组织的细胞伸长,但参与这些生物学过程的作用机制似乎独立于已知的信号通路之外,可能有自身独特的信号传导机制.所以对这一类具特有结构基序的类受体激酶基因的功能研究,将有助于解析植物特有生物学过程的分子作用机制,特别是在植物有性生殖过程中,合理利用这些分子开展育种实践对未来农业生产具有潜在的应用价值.     

植物类受体蛋白激酶的研究进展

植物类受体蛋白激酶(receptor-like protein kinase,RLKs)通过胞外结构域识别病原信号分子,发生磷酸化、去磷酸化反应而开启或关闭下游靶蛋白,调节植物固有免疫反应,诱导抗病防御反应.目前对植物类受体蛋白激酶的功能、信号传导和配体识别等方面的研究已成为该领域的重点.本文对近年来国内外有关植物类受体蛋白激酶的结构、功能及其在植物抗病防御反应中的作用研究进行综述,为今后进一步深入研究植物类受体蛋白激酶的生理生化功能及应用提供参考.     

植物受体激酶BAK1研究进展

植物受体激酶BAK1在多个信号转导路径上独立的多角色功能,成为拟南芥受体激酶610个成员中最受关注的成员之一。BAK1是一个典型的富亮氨酸重复序列的跨膜受体激酶,属于LRR-RKⅡ家族,在结构上由胞外结合域、跨膜区以及胞内激酶结构域三部分构成。最初BAK1被鉴定为BRI1和FLS2的双元受体,分别参与调控植物油菜素内酯BR的信号转导及病原相关模式分子PAMPs引发的免疫反应,近期又有多个BAK1的互作组分被相继发现,如EFR、AvrPto、PEPR1/2、PUB13、BIR1、BON1等。该文从BAK1的分子结构,BAK1所在SERKs家族的功能冗余,对油菜素内酯路径的信号调控,参与病菌识别防御反应的先天免疫和调控细胞凋亡等方面对近年来国内外的相关研究进展进行综述,以明确目前研究所面临的问题。     

Lectin Receptor Kinases in Plants

Referee: Dr. Philip Becraft, Zoology and Genetics/Agronomy Depts., 2116 Molecular Building, lowa State University, Ames, IA 50011 Forty-two lectin receptor kinase (lecRK)-related sequences and nine related soluble legume lectin sequences were identified in the Arabidopsis thaliana genome. The genes are scattered as a single or gathered copies at different loci throughout the five chromosomes, and four predicted lecRK probably correspond to pseudogenes. Both structural alignments and molecular modeling revealed striking similarities between the lectinlike domain of lecRK, and related A. thaliana soluble lectins and legume lectins. The hydrophobic cavity is extremely conserved, whereas most of the residues forming the monosaccharide-binding site and the bivalent cation-binding site of legume lectins are poorly conserved. LecRK should be unable to bind the simple sugars usually recognized by genuine legume lectins. Molecular modeling of the kinase domain suggests that, except for two apparently inactive receptors, all other lecRK contain a putative functional Ser/Thr kinase catalytic domain. Both the juxtamembrane and C-terminal domains, which are considered important regions for regulating the kinase activity, exhibit a few specific stretches of amino acid residues. Some phylogenetic relationships are inferred from the phylogenetic trees built up from the different lecRK domain sequences. LecRK cluster in three distinct classes (A,B,C), one of them (B) being more closely related to soluble lectins of A. thaliana and legume lectins.     

类受体激酶FER调节植物与病原菌相互作用的分子机制

植物细胞依赖细胞质膜上的受体感知并传递环境信号,而受体通过与配体特异结合启动一系列下游信号转导途径,维持植物正常的生命活动及其对外界环境变化的适应。类受体激酶是其中一类重要受体,通常由胞外结合结构域、跨膜结构域和胞内激酶结构域3部分组成,是植物适应外界环境变化的重要调节枢纽。FER属于CrRLK1L类受体蛋白激酶家族,...     

植物类受体胞质激酶的结构和功能

本文介绍植物类受体胞质激酶的结构及其在植物的抗病、抗逆、生长发育、自交不亲和、油菜素内酯信号转导等方面的功能。     

植物凝集素的分子生物学研究

植物凝集素是一类具有高度特异性糖结合活性的蛋白,含有一个或多个可与单糖或寡聚糖特异可逆结合的非催化结构域。它的糖结合特异性主要针对外源寡糖,主要生理功能是介异植物的防御反应。到目前为止已克隆了２２２个植物凝集素基因。作者就植物凝集素的分类、性质、功能、凝集素基因的克隆和凝集素的翻译后加工过程作一综述。     

Disease resistance to Pectobacterium carotovorum is negatively modulated by the Arabidopsis Lectin Receptor Kinase LecRK-V.5

Plant stomata function in disease resistance by restricting bacteria entry inside leaves. During plant-bacteria interactions, stomatal closure is initiated by the recognition of Microbe-Associated Molecular Patterns (MAMPs). Recently, we have shown that the Lectin Receptor Kinase V.5 (LecRK-V.5) negatively regulates bacterium- and MAMP-induced stomatal closure upstream of Reactive Oxygen Species (ROS) production mediated by abscisic acid signaling. Closed stomata in lecrk-V.5 mutants are correlated with constitutive high level of ROS in guard cells. Consequently, lecrk-V.5 mutants are more resistant to hemi-biotrophic pathogen Pseudomonas syringae pv tomato DC3000 (Pst DC3000). In this report, we further investigate the role of LecRK-V.5 in resistance against necrotrophic bacteria Pectobacterium carotovorum ssp. carotovorum (Pcc). Upon surface-inoculation lecrk-V.5 mutants exhibited enhanced resistance against Pcc whereas a wild-type level of resistance was observed using infiltration-inoculation, an inoculation method that bypasses the epidermal barrier. Enhanced resistance of dip-inoculated lecrk-V.5 mutants against necrotrophic bacteria, that induce different defense responses than hemi-biotrophic bacteria, further suggests a possible role for LecRK-V.5 in stomatal immunity.     

Big Roles of Small Kinases： The Complex Functions of Receptor-Like Cytoplasmic Kinases in Plant Immunity and Development

Plants have evolved a large number of receptor-like cytoplasmic kinases （RLCKs） that often functionally and physically associate with receptor-like kinases （RLKs） to modulate plant growth, development and immune responses. Without any apparent extracellular domain, RLCKs relay intracellular signaling often via RLK complex-mediated transphosphorylation events. Recent advances have suggested essential roles of diverse RLCKs in concert with RLKs in regulating various cellular and physiological responses. We summarize here the complex roles of RLCKs in mediating plant immune responses and growth regulation, and discuss specific and overlapping functions of RLCKs in transducing diverse signaling pathways.