甲基乙二醛:植物中一种新的信号分子

由于甲基乙二醛(methylglyoxal,MG)会破坏蛋白质、DNA、RNA和生物膜,故长期以来被认为是一种细胞毒害剂。近年来的研究初步表明,低浓度的MG是一种信号分子,参与种子的萌发、植物的生长、发育、生殖及胁迫耐性的获得。本文结合最新的研究进展,综述了植物体内MG的合成代谢和分解代谢、环境刺激引发的MG信号,以及与MG有关的植物耐逆性(包括耐盐性、耐旱性、重金属胁迫耐性、耐热性和耐冷性)的形成,并指出未来的研究方向。     

硫化氢信号与其它信号交互作用调控植物的耐旱性

硫化氢(H_2S)是继一氧化碳(CO)和一氧化氮(NO)后植物体内发现的第三种气体信号分子,参与种子萌发、植物生长发育及耐逆性的获得等生理过程。干旱是限制作物产量的最主要的环境胁迫因子。近年来,H_2S也已被证实参与植物耐旱性的形成。结合最新的研究进展,在讨论H_2S信号与其它信号分子如活性氧(ROS)、NO、CO、脱落酸(ABA)、乙烯(ETH)、micro RNAs等交互作用的基础上,从气孔运动、渗透调节物质、抗氧化系统、甲基乙二醛脱毒系统、热激蛋白等方面,综述了H_2S诱导植物耐旱性形成的可能机理,并提出了未来的研究方向。进一步拓展了H_2S信号的生理功能和植物耐旱性形成的机理,对深入研究H_2S与植物耐逆性包括耐旱性的关系,具有重要的指导意义。     

外源甲基乙二醛对干旱胁迫下板栗幼苗的影响

甲基乙二醛(MG)是一种在植物中具有多种功能的新型信号分子.为探究MG对板栗幼苗干旱胁迫的影响,以两年生'黄棚'板栗幼苗为试材,通过聚乙二醇(PEG)模拟干旱胁迫并进行MG及其清除剂N-乙酰半胱氨酸(NAC)处理,分析板栗幼苗叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(...     

梭鱼草叶片抗氧化酶、抗坏血酸-谷胱甘肽循环与乙二醛酶系统对铅胁迫的响应

本研究以液培法考察了不同浓度Pb2+胁迫下梭鱼草叶片丙二醛（MDA）与叶绿素含量、抗氧化酶活性、抗氧化剂含量及乙二醛酶系统的变化规律。结果表明：经5.0 mg L-1 Pb2+胁迫14 d和21 d时,梭鱼草叶片叶绿素含量、抗氧化酶活性[过氧化氢酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）和抗坏血酸过氧化物酶（APX）]、抗氧化剂含量[抗坏血酸（AsA）、脱氢抗坏血酸（DHA）、谷胱甘肽（GSH）、非蛋白巯基总肽（NPT）和植物螯合肽（PCs）]没有明显变化;同时,21 d时叶片细胞中甲基乙二醛（MG）含量显著增加,而MDA含量无明显增加。经10.0 mg L-1 Pb2+处理21 d时,梭鱼草叶片MDA、MG、GSH及NPT含量及过氧化物酶（POD）活性明显增加,而脱氢抗坏血酸还原酶（DHAR）、甲基乙二醛酶Ⅱ（GlyⅡ）活性呈相反变化趋势。在15.0 mg L-1 Pb2+处理期间,叶片MDA含量显著增加,此时GSH、NPT、PCs被诱导合成以螯合细胞中过量积累的Pb2+;同时,叶片POD、SOD、APX活性和AsA含量显著增加。经15.0 mg L-1 Pb2+处理21 d时,虽然梭鱼草叶片甲基乙二醛酶I（GlyI）活性明显增加,但是MG含量仍然增加,且GlyⅡ活性明显下降,此时乙二醛酶系统已经不能缓解高浓度Pb2+胁迫诱发的羰基胁迫。梭鱼草叶片对5.0 mg L-1 Pb2+具有良好的耐受性。在较高浓度（≧10.0 mg L-1）Pb2+胁迫下,梭鱼草叶片细胞膜脂过氧化作用加剧,此时其主要通过合成非蛋白巯基化合物、增加抗氧化酶活性及AsA含量以减缓氧化损伤。在试验期间,梭鱼草叶片乙二醛酶系统没有表现出明显的解毒作用。     

拟南芥耐盐、耐旱和抗寒的分子机理及其利用

非生物胁迫,尤其是盐分、干旱和寒冷是导致全球作物减产的主要原因.植物对环境胁迫的适应,依赖于与胁迫感知、信号转导、基因表达相关的分子级联网络的激活.因此,保护和维持细胞成分的结构和功能的基因工程可以增强植物对胁迫的耐受性.综述拟南芥对盐分、干旱和寒冷3种主要非生物胁迫因子耐受性的分子机理,以及相关机理和耐逆基因在改良作物耐逆性方面的应用.     

植物酶系统对UV-B辐射的响应机制

紫外辐射作为一种自然界存在的环境因子,影响着植物的生长发育。在植物从太阳辐射中获得光照和热量的同时,不可避免地要受到UV-B辐射的胁迫。植物在长期对环境的适应中,在体内形成了防御系统,以保护自身的安全,酶系统是其中之一。植物酶系统在实施防护的同时也受到了UV-B辐射的影响,信号分子对调节酶响应UV-B胁迫起了关键作用。本文重点论述了UV-B辐射增强下,植物酶系统的变化、植物酶系统的响应机制以及酶系统与信号物质的关系,并对该领域未来的研究方向提出了展望。     

机械刺激诱导的烟草悬浮培养细胞耐热性及其与过氧化氢的关系

机械刺激可诱发烟草悬浮培养细胞中H2O2的积累,提高烟草悬浮培养细胞在高温胁迫下的存活率和再生能力,缓解高温胁迫下的细胞活力丧失和膜伤害,外源H2O2预处理也可提高烟草悬浮细胞的耐热性。这些暗示H2O2作为信号分子可触发机械刺激诱导的烟草悬浮细胞耐热性形成。     

质膜转运蛋白及其与植物耐盐性关系研究进展

植物细胞质膜有两种主要功能：⑴溶质运输（进出细胞）,溶质运输主要由转运蛋白完成;⑵信号传导,即接收信号并引发细胞生理生化响应。盐分过多对植物的伤害主要是离子毒害。质膜转运蛋白活性环境变化能做现迅速响应。本文简要叙述了植物细胞质膜转运蛋白类型、分子特性、生理功能及其活性调节。介绍了植物细胞质膜Ｈ＾＋－ＡＴＰａｓｅ、质膜氧化还原系统、质膜离子载体和离子通道对盐胁迫的响应及其这些响应与植物耐盐性之间的关     

质膜转运蛋白及其与植物耐盐性关系研究进展

植物细胞质膜有两种主要功能：(1)溶质运输(进出细胞),溶质运输主要由转运蛋白完成;(2)信号传导,即接收信号并引发细胞生理生化响应。盐分过多对植物的伤害主要是离子毒害。质膜转运蛋白活性对环境变化能做出迅速响应。本文简要叙述了植物细胞质膜转运蛋白类型、分子特性、生理功能及其活性调节。介绍了植物细胞质膜H+_ATPase、质膜氧化还原系统、质膜离子载体和离子通道对盐胁迫的响应及其这些响应与植物耐盐性之间的关系。     

脱落酸与植物细胞的抗氧化防护

水分胁迫是一种影响植物生长发育、限制植物产量的重要胁迫因子。植物能够通过感知刺激、产生和传导信号、启动各种防护机制来响应与适应水分胁迫。植物激素脱落酸(ABA)作为一种胁迫信号,在调节植物对水分胁迫的反应中起着重要的作用。ABA不仅能诱导气孔关闭,而且能诱导编码耐脱水蛋白的基因表达。正在增加的证据显示,ABA增强水分胁迫的耐性与其诱导抗氧化防护系统有关。本文综述了ABA在诱导活性氧(ROS)产生、调节抗氧化酶基因表达以及增强抗氧化防护系统方面的作用,着重讨论了在ABA诱导的抗氧化防护过程中Ca2 、NADPH氧化酶与ROS之间的交谈机制。     

脱落酸与植物细胞的抗氧化防护

水分胁迫是一种影响植物生长发育、限制植物产量的重要胁迫因子.植物能够通过感知刺激、产生和传导信号、启动各种防护机制来响应与适应水分胁迫.植物激素脱落酸(ABA)作为一种胁迫信号,在调节植物对水分胁迫的反应中起着重要的作用.ABA不仅能诱导气孔关闭,而且能诱导编码耐脱水蛋白的基因表达.正在增加的证据显示,ABA增强水分胁迫的耐性与其诱导抗氧化防护系统有关.本文综述了ABA在诱导活性氧(ROS)产生、调节抗氧化酶基因表达以及增强抗氧化防护系统方面的作用,着重讨论了在ABA诱导的抗氧化防护过程中Ca2 、NADPH氧化酶与ROS之间的交谈机制.     

植物抗盐分子机制及作物遗传改良耐盐性的研究进展

盐胁迫是全球农业生产上的一个主要逆境因子。解析耐盐分子机制有助于培育耐盐能力提高的作物新品种。我们综述了植物对盐胁迫的感应及信号传导、主要Na^＋运输体、盐胁迫下的解毒途径以及耐盐途径中涉及到的表观遗传研究。此外,我们还讨论了利用遗传改良手段提高作物耐盐性的研究进展。     

盐胁迫下植物基因的表达与基因工程研究

在各种环境胁迫中,盐胁迫是造成作物减产的严重环境因素之一。随着植物分子生物学快速发展,植物耐盐性研究已深入到耐盐相关基因的克隆,基因的结构分析以及基因表达领域。文中就与植物耐盐性密切相关的小分子渗透物质、晚期胚胎发生富集蛋白(LEA)、通道蛋白、盐胁迫相关基因、信号传导基因和转录因子研究作了综述。同时对植物耐盐性研究作了简单的展望。     

盐胁迫下植物基因的表达与基因工程研究进展

在各种环境胁迫中,盐胁迫是造成作物减产的严重环境因素之一。随着植物分子生物学快速发展,植物耐盐性研究已深入到耐盐相关基因的克隆、基因的结构分析以及基因表达领域。文中就与植物耐盐性密切相关的小分子渗透物质、晚期胚胎发生富集蛋白(LEA)、通道蛋白、盐胁迫相关基因、信号传导基因和转录因子研究作了综述。同时对植物耐盐性研究作了简单的展望。     

NO是植物应激反应的信号分子

根据NO的性质和可能的产生途径,略述了生物胁迫(病原菌侵害)和干旱胁迫、盐胁迫、极端温度、机械损伤、臭氧和紫外辐射等各种非生物胁迫信号与NO信号分子的偶联及其信号的级联途径,概括了NO可能介导的生物过程,讨论了NO通过其下游信号过程对与细胞的生理影响以及该下游信号过程所涉及到的cGMP、cADPR的产生和NO与其它信号分子(ROS、SA、ABA等)的协同作用,表明胁迫诱导的NO爆发是激发、启动和装备植物细胞的重要信号级联环节,这个环节能使植物细胞处于应激状态,并迅速作出反应,形成一系列适应机制。     

植物耐热性及热激信号转导机制研究进展

随着温室效应的加剧,全球气候变暖已经成为现代农业生产体系所面临的严峻挑战．高温灾害性气候是影响作物产量的一种主要的非生物胁迫．因此,对于农作物生产而言,研究植物耐热信号转导机制不仅有重要的科学意义,而且有现实的紧迫性．最近几年,在阐明植物耐热信号转导机制的研究方面取得了很多重要的进展,这些进展涵盖植物高温胁迫的感受机制、热激转录因子和热激蛋白的表达调控、热激转录因子结合蛋白参与耐热性调控的分子机制等几个主要的方面．热胁迫影响细胞膜系统、RNA、蛋白质的稳定性,同时改变酶的活性和细胞骨架系统．当热胁迫来临时,植物的转录组会发生显著变化,所涉及的基因大约占基因组的2％．这些高温胁迫响应基因构成了热激响应网络,是植物抵御热胁迫的第一道防线．植物的耐热性分为基础耐热性和获得性耐热性．基础耐热性是植物固有的耐热性．获得性耐热性是温和的热驯化诱导的耐热性．获得性耐热性状的形成反映了植物在自然生长环境下适应高温胁迫的生理机制．     

植物盐胁迫应答蛋白质组学分析

土壤盐渍化是限制植物生长和分布的关键因素之一,揭示植物盐胁迫应答的分子机理是借助分子生物学手段提高植物耐盐性的基础.近年来,人们利用高通量蛋白质组学技术分析了拟南芥、水稻等19种植物的盐胁迫应答蛋白质表达图谱.从植物类群(盐生植物和甜土植物)、组织器官(根、地上部分/茎、胚根和胚轴、叶片、花序和配子体)、细胞(悬浮培养细胞、愈伤组织细胞和单细胞生物)和亚细胞结构(叶绿体、质膜和质外体)几方面整合分析了植物盐胁迫应答蛋白质组表达模式特征,主要特征包括:(1)盐生植物通过全面调节细胞骨架重塑、离子转运和区隔化、渗透平衡、活性氧(ROS)清除、信号转导、光合作用和能量代谢等信号与代谢网络体系,获得相对较高的抗/耐盐能力;(2)植物地上部分(叶片、茎、配子体)或光合组织细胞(悬浮培养细胞、愈伤组织细胞和单细胞盐藻)通过调节参与光合作用、碳和能量代谢、ROS清除过程蛋白质的表达模式应对盐胁迫环境;(3)植物地下部分(根、胚根)通过调控信号转导和离子转运相关蛋白质感知/传递盐胁迫信号并维持离子平衡;(4)花序中参与渗透调节、转录调控、蛋白质加工和ROS清除的蛋白质在盐胁迫条件下变化显著;(5)叶绿体通过调控参与光合作用、蛋白质加工和周转,以及氧化还原系统平衡等过程应对盐胁迫;(6)质外体中参与细胞壁代谢、胁迫防御和信号转导过程的蛋白质受盐胁迫影响明显;(7)细胞膜中参与维持膜结构稳定、物质/离子运输和信号转导过程的蛋白质对植物盐胁迫应答具有重要作用.这些分析为深入研究植物耐盐的分子机制提供了重要信息.     

植物逆境驯化作用的生理与分子机制研究进展

植物在生长发育过程中要面对各种生物和非生物胁迫,目前对于植物应对胁迫的研究较为充分。在自然界中,各种逆境胁迫因子对植物的影响更多的是渐变的,逐渐积累的,在此过程中植物会通过驯化的方式适应这种形式的胁迫。尽管有关驯化作用提高植物耐逆性的研究有些报道,但其生理与分子机制现在还不十分清楚。本文主要介绍了植物应对病虫,冷,热,高盐4种环境因子的驯化过程的研究进展,同时总结了驯化过程的生理与分子机制,包括非激活状态的信号分子的积累以及表观遗传学修饰等。     

植物中活性氧的产生及清除机制

环境胁迫使植物细胞中积累大量的活性氧,从而导致蛋白质、膜脂、DNA及其它细胞组分的严重损伤。植物体内有效清除活性氧的保护机制分为酶促和非酶促两类。酶促脱毒系统包括超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)等。非酶类抗氧化剂包括抗坏血酸、谷胱甘肽、甘露醇和类黄酮。利用基因工程策略增加这些物质在植物体内的含量,从而获得耐逆转基因植物已取得一定的进展。     

植物的低温蛋白

综述了与植物耐冻性有关的一些植物内源蛋白质或多肽 ,包括低温防护蛋白、抗冻蛋白、植物脱水素、膜关联耐冻性多肽蛋白质。结果表明 ,植物的耐冻性与其低温蛋白 (cold induced proteins)有着密切的关系 ,并指出了抗冻蛋白行使功能的两种可能的作用方式。同时 ,耐冻性与除低温外的其它环境胁迫因子的植物抗性如抗干旱、抗病虫、高盐耐性、乙烯耐性等密切相关