小RNA调节植物免疫应答反应研究进展

植物小RNA不仅参与调控植物生长发育,而且在调节植物免疫应答方面具有重要作用。根据其起源和前体结构的不同,可以分为微小RNA(mi RNA)、小干扰RNA(si RNA)等,其在植物体内合成方式与作用机制方面存在差异。病原物侵染会引起内源性小RNA或病原物来源的小RNA表达变化,进而引发植物免疫应答反应并激活相应的RNA干扰路径。本文重点介绍了小RNA类型以及合成方式,植物对病原物的免疫应答过程中的小RNA和RNA干扰途径,以及RNA干扰技术在植物抗病虫害过程中的应用等方面,同时对在植物免疫应答中的小RNA和RNA干扰作用机制进行展望。     

活性氧及膜脂过氧化在植物—病原物互作中的作用

介绍了植物-病原物互作中活性氧的产生与积累、活性氧清除系统酶活性和抗氧化物质含量的变化以及膜脂过氧化作用的发生;植物-病原物非亲和性互作与亲和性互作之间在这些方面的差异;活性氧在植物抗病反应中的作用。并对以上几个方面之间的关系进行了评述。     

植物中病毒来源的小RNA介导的RNA沉默

植物RNA 沉默机制的主要功能之一是具有抗病毒作用. 在被病毒侵染的宿主细胞中发现的病毒来源的小RNA表明, 宿主的RNA沉默机制可以靶向病毒RNA. 随着vsiRNAs 高通量测序技术的发展, 近年来的遗传学研究揭示了vsiRNAs 的起源和组成以及它们调控基因表达的潜在功能. 本文简述了vsiRNAs 的起源和生物合成过程, 并着重围绕在抗病毒过程中vsiRNAs 介导的对病毒基因组和宿主转录本的RNA 沉默现象进行综述, 以更好地理解植物中vsiRNAs 在病毒致病性以及和宿主互作中的作用机制.     

植物病原菌效应子的研究进展

病原菌为了成功侵入并在寄主植物中繁殖,会分泌效应子作为入侵武器.不同病原菌的效应子具有一定的共性和异性.开展植物病原菌效应子的系统鉴定,深入揭示效应子对病原菌侵入和在植物发病中的作用以及解析效应子与植物抗病基因的互作,可为研究病原菌的致病机制及其与植物的互作提供重要的研究线索,在植物病理和抗病遗传育种研究中也具有重要理论价值和实践意义.近年来,随着测序技术的不断发展,基因组学和转录组学在植物抗病研究中的应用也日益广泛,其研究结果可为鉴定病原物致病基因、植物抗病基因、阐明病原菌与植物互作的分子机制提供重要信息.本文根据近年来植物包括树木中病原物效应子的研究进展,对效应子的特点、鉴定方法、功能及宿主抗病机理等进行了综述和比较,重点阐述了效应子的鉴定、致病功能及与植物抗病基因的分子互作和调控,并对效应子在植物抗病中的应用及其研究前景进行了展望.     

植物──病原物互作中的基因类型和功能

植物──病原物互作中的基因类型和功能何晨阳,王金生（南京农业大学植保系南京２１００１４）１植物－病原物互作中的基因对基因关系植物－病原物相互关系有亲和性互作和不亲和性互作二种类型。在亲和性互作中,病原物致病,植物感病;在不亲和互作中,病原物不致病（无...     

脱落酸在植物抗虫性中的作用研究进展

脱落酸是植物的五大类激素之一,增强植物对非生物胁迫的抗逆性,在植物抵抗病菌、病毒及害虫等生物胁迫中也起到重要作用。脱落酸在植物应对病原物侵染过程中所起着复杂的作用,可以利于植物抗病或促进植物感病;与抗病原物相似的是,昆虫为害植物时,脱落酸诱导植物抗虫或感虫。植物体内的多种激素信号间是交互作用的,它们既可以互作促进,又可以相互拮抗抵消,脱落酸与其它植物激素如茉莉酸、乙烯、水杨酸等也存在互作。其中,脱落酸与茉莉酸协同抗虫的研究较多,是否有拮抗抗虫未见报道,但它们在参与植物对线虫防御中起拮抗作用;有少量研究发现脱落酸与乙烯间有拮抗抗虫作用;脱落酸与水杨酸间有拮抗作用,但互作抗虫的研究较少。该篇综述对了解植物激素互作和抗虫机制具有重要意义。     

赤霉素作用机理的分子基础与调控模式研究进展

赤霉素(gibberellins或gibberellic acid, GA)作为植物生长的必需激素之一, 调控植物生长发育的各个方面, 如: 种子萌发, 下胚轴的伸长, 叶片的生长和植物开花时间等。近年来随着植物功能基因组学的进一步发展, 有关赤霉素生物合成及其调控, 赤霉素信号转导途径, 以及赤霉素与其他激素和环境因子的互作等领域的研究取得了较大的进展。本文综述了赤霉素生物合成的生物学途径及其调控研究; GA信号转导通道的研究进展, 特别是DELLA蛋白阻遏植物生长发育的分子机理和GA解除阻遏作用(derepress)的分子模型; GA受体研究的新进展; 探讨GA与其它激素之间的相互作用, 以及植物在应答环境过程中的作用。     

基于随机森林模型的甜橙环状RNA的鉴定及其功能初步分析

为挖掘甜橙(Citrus sinensis)基因组中的环状RNA(circular RNA, circRNA),明确circRNA在甜橙与病原菌互作过程中的生物学功能,本研究基于机器学习随机森林模型,利用python环境开发了针对甜橙circRNA鉴定的流程,比较不同建模算法的优劣,鉴定甜橙基因组中的circRNA,构建甜橙circRNA-miRNA及circRNA-miRNA-mRNA互作网络,并对靶向mRNA进行基因功能富集。通过比较随机森林、决策树以及前馈神经网络3种建模算法,结果表明,基于随机森林算法构建的模型性能最好。共鉴定了2 523个甜橙circRNA,它们不均匀地分布在9条染色体上,其中5号染色体分布最多,有416个;存在606个甜橙circRNA-miRNA互作对及21 043个miRNA-mRNA互作对;靶向mRNA基因功能广泛参与代谢、转运及发育等过程,涉及苯丙烷类物质生物合成、亚油酸代谢和植物-病原菌互作等代谢途径;甜橙circRNA影响miR172和miR482等抗病相关小RNA的转录调控。本研究为甜橙circRNA参与抗病生物学过程的研究提供参考。     

细胞骨架在植物抗病中的作用

植物细胞骨架在调节植物适应周围环境变化方面起的重要作用越来越明显,现对植物细胞骨架在植物病原物互作过程及其信号转导中所起作用的一些新认识进行综述。     

植物花青素生物合成与调控的研究进展

花青素是一种广泛存在于植物中的水溶性色素,在植物抗逆和预防人类慢性疾病中起着重要作用。花青素生物合成过程在模式植物中的研究较为清晰,其过程主要受多种结构基因编码的酶类及转录调控因子(MYB、bHLH和WD40蛋白)控制。此外,LBD基因家族中的LBD37、LBD38和LBD39基因对花青素的生物合成起负调控作用,microRNA和环境因子对花青素的生物合成过程也起到了调控作用。同时,茉莉酸、赤霉素和脱落酸等植物激素也参与了花青素的生物合成调控过程。近年来,随着人们对植物花青素研究不断深入,越来越多的研究结果揭示花青素合成途径的分子调控机制在不同种植物中存在很大的差异性和复杂性。该文对植物花青素的合成途径、相关酶和各种调控因子进行了综述,并概述了植物花青素合成代谢中基因突变与花色变异的关系,旨在为今后深入研究花青素的分子调控机制,解析其遗传规律以及利用基因工程开展作物遗传改良等方面提供理论依据。     

Role of miRNAs and siRNAs in biotic and abiotic stress responses of plants

Small, non-coding RNAs are a distinct class of regulatory RNAs in plants and animals that control a variety of biological processes. In plants, several classes of small RNAs with specific sizes and dedicated functions have evolved through a series of pathways. The major classes of small RNAs include microRNAs (miRNAs) and small interfering RNAs (siRNAs), which differ in their biogenesis. miRNAs control the expression of cognate target genes by binding to reverse complementary sequences, resulting in cleavage or translational inhibition of the target RNAs. siRNAs have a similar structure, function, and biogenesis as miRNAs but are derived from long double-stranded RNAs and can often direct DNA methylation at target sequences. Besides their roles in growth and development and maintenance of genome integrity, small RNAs are also important components in plant stress responses. One way in which plants respond to environmental stress is by modifying their gene expression through the activity of small RNAs. Thus, understanding how small RNAs regulate gene expression will enable researchers to explore the role of small RNAs in biotic and abiotic stress responses. This review focuses on the regulatory roles of plant small RNAs in the adaptive response to stresses. This article is part of a Special Issue entitled: Plant gene regulation in response to abiotic stress.     

In situ localization of small RNAs in plants by using LNA probes

Small RNAs have crucial roles in numerous aspects of plant biology. Despite our current understanding of their biogenesis and mechanisms of action, the biological function of small RNAs, particularly miRNAs, remains largely unknown. To decipher small RNA function, knowledge about their spatiotemporal patterns of expression is essential. Here we report an in situ hybridization method for the precise localization of small RNAs in plants by using locked nucleic acid (LNA) oligonucleotide probes. This method has been adapted from protocols used to detect messenger RNAs in formaldehyde-fixed and paraffin-embedded tissue sections, but it includes essential optimizations in key prehybridization, hybridization and posthybridization steps. Most importantly, optimization of probe concentration and hybridization temperature is required for each unique LNA probe. We present the detailed protocol starting from sectioned tissues, and we include troubleshooting tips and recommended controls. This method has been used successfully in several plant species and can be completed within 2-6 d.     

小RNA, 大本领: 22 nt siRNAs在植物适应逆境中的重要作用

RNA是传递生命遗传信息的重要介质。依据RNA是否编码蛋白质, 可分为编码RNA和非编码RNA。作为非编码RNA的核心种类之一, 小RNA在各种生命活动中均发挥重要调控作用, 其产生及功能发挥依赖于不同的DCL、RDR和AGO蛋白。目前, 植物中功能和调控方式较为明确的是以21 nt为主的miRNA和24 nt siRNA, 其它长度和类型的小RNA由于积累水平通常较低, 尚知之甚少。近日, 南方科技大学郭红卫团队发现, 拟南芥(Arabidopsis thaliana)在缺氮等逆境胁迫下可产生大量依赖于DCL2和RDR6的22 nt siRNA。22 nt siRNA与AGO1结合形成效应复合物, 抑制硝酸还原酶基因(NIA1和NIA2)等mRNA的翻译效率, 从而减少植物在营养缺失条件下的能量消耗。这意味着, 当植物遇到不利环境时, 虽然无法通过移动来逃避逆境, 但可通过诱导产生小RNA, 协调和平衡正常的生长发育与胁迫响应。     

真菌小RNA的发生及其作用机制

小RNA是真核生物体内一种含量丰富的内源性非编码RNA,通过与其靶m RNA完全或非完全互补结合调控真核生物的基因表达。本文全面综述了真菌中已发现的小RNA种类、小RNA发生相关蛋白因子以及小RNA的具体作用机制,为进一步研究小RNA对真菌生长发育的调控机制提供重要参考。     

Role of small RNAs in the interaction between Arabidopsis and Pseudomonas syringae

Endogenous small RNAs (miRNAs and siRNAs) regulate gene expression in diverse biological processes.Research with the Arabidopsis-Pseudomonas syringae system has shown that small RNAs contribute to plan...     

RNA-binding proteins: If it looks like a sn(o)RNA…

Small nuclear RNAs are involved in splicing pre-mRNA, while small nucleolar RNAs facilitate ribosome biogenesis. But these distinct particles may have more in common than was first apparent: some of their RNA components share a common RNA binding protein, a common RNA structure and perhaps a common origin.     

RNA-binding proteins: if it looks like a sn(o)RNA..

Small nuclear RNAs are involved in splicing pre-mRNA, while small nucleolar RNAs facilitate ribosome biogenesis. But these distinct particles may have more in common than was first apparent: some of their RNA components share a common RNA binding protein, a common RNA structure and perhaps a common origin.     

Intronic noncoding RNAs and splicing

The gene organization of small nucleolar RNAs (snoRNAs) and microRNAs (miRNAs) varies within and among different organisms. This diversity is reflected in the maturation pathways of these small noncoding RNAs (ncRNAs). The presence of noncoding RNAs in introns has implications for the biogenesis of both mature small RNAs and host mRNA. The balance of the interactions between the processing or ribonucleoprotein assembly of intronic noncoding RNAs and the splicing process can regulate the levels of ncRNA and host mRNA. The processing of snoRNAs - both intronic and non-intronic - is well characterised in yeast, plants and animals and provides a basis for examining how intronic plant miRNAs are processed.