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.     

干旱胁迫下磷脂酶Dδ和9-脂氧合酶对拟南芥茉莉酸合成及种子萌发的影响

以拟南芥哥伦比亚野生型(WT)、磷脂酶Dδ(PLDδ)缺失型突变体pldδ和9-脂氧合酶(9-LOX)缺失型突变体lox1、lox5实生苗为材料,以0.3 mol·L-1甘露醇模拟干旱胁迫,分析PLDδ和9-LOX参与干旱胁迫下拟南芥茉莉酸(JA)生物合成和在种子萌发中作用。结果表明:干旱胁迫显著提高PLDδ和LOX1基因表达以及PLD和LOX酶活性;干旱胁迫下,pldδ突变体幼苗的LOX活性和JA含量显著低于WT,外源添加磷脂酸(PA)后LOX活性和JA含量显著上升,并高于WT;干旱胁迫显著抑制pldδ、lox1和lox5突变体的种子萌发,以对lox1的抑制效果最为明显;干旱胁迫下PLD活性上升与PLDδ基因表达上调有关,LOX活性上升与LOX1和LOX5基因表达上调有关,其中LOX1基因起主要作用;PLDδ/PA位于9-LOX上游参与9-LOX诱导的JA合成过程;PLDδ、LOX1和LOX5基因均参与干旱胁迫下拟南芥的种子萌发,LOX1在此过程中作用最为明显;PLDδ和9-LOX均参与PA和JA介导的种子萌发过程。     

PLDα1介导ABA调控的拟南芥主根伸长并参与根毛生长

探讨了磷脂酶Dα1（PLDα1）在ABA抑制拟南芥主根伸长过程中的作用。PLOα1基因突变体pldα1主根伸长受ABA抑制小于野生型（WT）;根系PLDα1活性在ABA处理下升高;拟南芥根细胞原生质体中活性氧（ROS）含量在ABA处理下升高,但是pldα1升高小于WT;根系NADPH氧化酶活性在ABA处理下升高,pldα1升高小于WT,外源加入10μmol/L^-1 PA（磷脂酸,PLD水解产物）后,前者活性显著升高;外源加入H2O2可诱导WT和pldα1主根伸长都受到抑制,且二者差异不明显。结果表明,PLDα1产生的PA通过激活NADPH氧化酶产生ROS介导ABA调控的拟南芥主根伸长过程。此外,初步探讨了PLDα1在拟南芥根毛尖端生长中的作用：pldα1突变体根毛长度小于WT,根毛尖端ROS和Ca^2＋浓度低于WT。     

磷脂酶Dα1与H2S参与冬凌草甲素对拟南芥的化感作用

以拟南芥哥伦比亚野生型(WT)、磷脂酶Dα1(PLDα1)缺失型突变体pldα1、D-/L-半胱氨酸脱巯基酶(D-/L-CDes)缺失型突变体d-cdes和l-cdes幼苗为试验材料,60 μmol·L^-1冬凌草甲素为处理浓度,研究了拟南芥响应二萜类化合物冬凌草甲素的化感作用中磷脂酶Dα1(PLDα1)与气体信号分子硫化氢(H₂S)的信号关系。结果表明: 冬凌草甲素显著提高了野生型拟南芥幼苗H₂S含量、PLD和D-/L-CDes酶的活性及其基因表达;冬凌草甲素处理下,pldα1突变体幼苗的D-CDes和L-CDes活性明显低于WT,外源添加磷脂酸(PA)后D-CDes和L-CDes活性显著提高,并高于WT;冬凌草甲素显著抑制4种株系根的生长,其中d-cdes和l-cdes对冬凌草甲素更加敏感,外施NaHS可以促进冬凌草甲素处理下4种株系根的生长及内源H₂S产生,外施PA只对冬凌草甲素处理下的WT、pldα1和l-cdes株系根的生长及内源H₂S产生有促进作用,而对d-cdes株系没有明显作用。说明PLDα1和H₂S在拟南芥响应冬凌草甲素过程中发挥作用,且PLDα1/PA位于D-CDes上游,参与调控拟南芥幼苗H₂S的产生及根生长的信号过程。     

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。     

磷脂酶Dδ缺失加剧UV-B诱导的膜伤害

检测了拟南芥野生型（WS）及磷脂酶D8缺失突变体在uV-B辐射下的膜脂分子变化,并比较了二者在紫外辐射下的膜脂含量、双键指数及碳链长度的差异。结果发现,紫外辐射导致植株膜脂发生了降解,其中叶绿体膜脂MGDG和DGDG是膜伤害的主要作用靶点,而且突变体中的膜脂降解比野生型剧烈。上述结果说明磷脂酶D8的缺失会加剧紫外辐射诱导的膜伤害,导致植株对紫外辐射更加敏感。     

干旱胁迫下拟南芥磷脂酶Dδ与一氧化氮在种子萌发中的信号关系

以拟南芥野生型（WT）、一氧化氮合酶（NOS）缺失型突变体（noa1）、硝酸还原酶（NR）缺失型突变体（nia1,nia2）及磷脂酶Dδ（PLDδ）缺失型突变体（pldδ）幼苗为材料,研究了0.3 mol·L^-1甘露醇模拟干旱胁迫响应过程中PLDδ和一氧化氮（NO）之间的信号转导关系。结果显示：干旱胁迫下NO含量,PLD和NR活性及基因相对表达量显著升高,pldδ和nia2较其他突变体对干旱胁迫更敏感;外源添加NO供体硝普钠（SNP）可以提高干旱胁迫下WT,nia2和pldδ的种子萌发,而外源添加磷脂酸（PA）可以促进WT和pldδ的种子萌发,但不能促进nia2的种子萌发;PA可以促进干旱胁迫下WT和pldδ的NO产生,但不能促进nia2中NO的产生。表明：干旱胁迫下PLDδ/PA位于NO信号的上游,且PLDδ/PA主要通过NR2途径产生的NO促进干旱胁迫下拟南芥的种子萌发。     

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种磷脂（phosphohpids）、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。     

枇杷幼果PLD和LOX对低温胁迫的响应

以3年生枇杷品种‘早钟6号’(Eriobotrya japonica‘Zaozhong No.6’)容器嫁接苗为试材,于0℃、-1℃、-3℃人工气候室内进行低温胁迫处理,探讨枇杷幼果细胞膜磷脂及相关酶对低温胁迫的响应机制。结果显示,在不同温度胁迫过程中,枇杷幼果磷脂酶D(PLD,EC 3.1.4.4)和脂氧合酶(LOX,EC 1.13.11.12)活性均呈上升趋势;质膜磷脂酰胆碱(PC)和磷脂酰肌醇(PI)含量因逐渐被降解而呈下降趋势,磷脂酸(PA)含量出现积累、增加,而膜结合Ca2+含量有不同程度的降低。随处理时间的延长和处理温度的降低,枇杷幼果细胞PLD和LOX活性增幅加大,从而加速了膜PC和PI的降解和PA的积累。低温胁迫过程中幼果细胞膜PC含量的降幅大于PI,膜结合Ca2+含量的变化与PLD和LOX活性变化呈负相关。低温胁迫下枇杷幼果细胞膜结合Ca2+含量的减少诱导了膜脂降解酶PLD和LOX活性的提高,并导致膜结构稳定性下降,加剧了低温胁迫对膜脂的降解和脂质过氧化伤害,其中尤以-3℃胁迫处理4~6 h对幼果细胞质膜的伤害最严重。表明低温胁迫下Ca2+·Ca M信使系统可能参与枇杷幼果细胞膜PLD和LOX活性的调控。     

拟南芥中H_2S与PLDα1响应干旱胁迫的作用研究

以野生型拟南芥WT、PLDα1合成缺陷突变体pldα1-1以及L-半胱氨酸脱巯基酶(L-cysteine desulfyrase,L-CDes)合成缺陷突变体lcd-4幼苗为材料,以0.3 mol·L~(-1)甘露醇模拟干旱胁迫,研究磷脂酶Dα1(phospholipase Dα1,PLDα1)与气体信号分子硫化氢(hydrogen sulfide,H2S)响应干旱胁迫的作用及可能存在的信号关系。结果显示:干旱胁迫下,野生型拟南芥的H_2S含量、PLD与L/D-CDes活性及其基因相对表达量均发生显著的变化。萌发率实验中,与WT相比,pldα1-1和lcd-4对干旱胁迫更加敏感,外施NaHS可以促进干旱胁迫下WT、pldα1-1以及lcd-4种子萌发及內源H_2S产生,而外施PA能提高干旱胁迫下WT、pldα1-1种子萌发率及H_2S含量,但对lcd-4萌发率及H_2S含量没有显著影响。研究结果表明,信号分子H_2S和PLDα1在拟南芥的干旱胁迫响应中发挥一定的作用,且H_2S可能位于PLDα1的下游参与调控拟南芥种子萌发的信号过程。     

过表达磷脂酶D3影响成肌细胞中Akt磷酸化水平

磷脂酶D(PLD)催化卵磷脂(Phosphatidylc holine,PC)水解产生胆碱(Choline)和磷脂酸(Phosphatidic acid,PA),其代谢产物参与调控细胞内许多生理和生化过程。在过表达磷脂酶D3(PLD3)的成肌细胞(C2C12细胞)中,研究了PLD3对胰岛素刺激后Akt通路激活的影响。研究结果表明,PLD3过表达细胞的Akt磷酸化水平比对照组低,并且不受胰岛素浓度变化的调控。虽然PLD3过表达细胞中Akt磷酸化水平随胰岛素刺激时间的延长而有所增加,但磷酸化总水平比对照组低。磷脂酶D抑制剂丁-1醇能够抑制对照组胰岛素刺激下Akt磷酸化,却不能抑制PLD3过表达细胞的Akt磷酸化,并且PLD3过表达细胞Akt磷酸化水平比对照组高6倍。用磷脂酸(PA)做刺激时,对照组的Akt磷酸化明显增加,而PLD3过表达细胞株的Akt磷酸化没有显著变化;用PA和胰岛素同时刺激时,PLD3过表达株和对照组的Akt磷酸化均比PA单独刺激时降低。这说明PLD3的过表达抑制成肌细胞内胰岛素信号的传导。     

磷脂酶Dα在拟南芥低温驯化过程中的作用途径分析

本研究对低温驯化和未经低温驯化的磷脂酶α基因敲除突变体与野生型拟南芥植株进行冻害胁迫处理后,通过观测植株表型和膜离子渗漏率的变化,鉴定两种基因型植株的抗冻性.结果发现,低温驯化后,PLDα敲除突变体的抗冻性明显低于野生型,表明PLDα参与植物的低温驯化过程.对其作用途径进行分析发现,PLDα不参与低温驯化过程中ABA信号转导作用,也没有参与SOD、CAT和POD等3种抗氧化酶活性的调节,但是参与低温驯化过程中膜稳定性调节和渗透调节过程.     

磷脂酶Dδ缺失加剧UV-B诱导的膜伤害

检测了拟南芥野生型（WS）及磷脂酶Dδ缺失突变体在UV-B辐射下的膜脂分子变化,并比较了二者在紫外辐射下的膜脂含量、双键指数及碳链长度的差异。结果发现,紫外辐射导致植株膜脂发生了降解,其中叶绿体膜脂MGDG和DGDG是膜伤害的主要作用靶点,而且突变体中的膜脂降解比野生型剧烈。上述结果说明磷脂酶Dδ的缺失会加剧紫外辐射诱导的膜伤害,导致植株对紫外辐射更加敏感。     

磷脂酶Dδ参与植物的低温驯化过程

对经低温驯化和未经低温驯化的磷脂酶Dδ(PLDδ)基因敲除突变体与野生型植株进行冻害胁迫处理后,比较2种基因型植株的抗冻性。结果发现,经低温驯化的PLDδ敲除突变体的抗冻性明显低于野生型,而未经低温驯化的PLDδ敲除突变体与野生型的抗冻性没有显著差异,表明PLDδ参与植物的低温驯化过程。对PLDδ的作用途径进行分析,发现PLDδ在低温驯化过程中不参与抗氧化酶活性的调节,对脯氨酸和可溶性糖的积累起负调节作用,但是参与低温信号转导物质ABA诱导抗冻性的过程。     

植物甘油二酯激酶(DGK)信号转导作用

甘油二酯激酶(DGK)是产生信号分子磷脂酸(PA)途径中的一个磷酸激酶,它与磷脂酶C(PLC)协同作用产生PA,磷脂酶D(PLD)途径也是PA产生的一个来源。PA是脂质信号分子,参与调节植物各种细胞生物学过程。文章介绍植物中DGK的信号转导作用、分子生物学反应、DGK的抑制剂以及与底物的亲和力的研究进展。     

磷脂酶Dδ参与植物的低温驯化过程

对经低温驯化和未经低温驯化的磷脂酶Dδ（PLDδ）基因敲除突变体与野生型植株进行冻害胁迫处理后,比较2种基因型植株的抗冻性。结果发现,经低温驯化的PLDδ敲除突变体的抗冻性明显低于野生型,而未经低温驯化的PLD礅除突变体与野生型的抗冻性没有显著差异,表明PLDδ参与植物的低温驯化过程。对PLDδ的作用途径进行分析,发现PLDδ在低温驯化过程中不参与抗氧化酶活性的调节,对脯氨酸和可溶性糖的积累起负调节作用,但是参与低温信号转导物质ABA诱导抗冻性的过程。     

磷脂酶D信号转导与植物耐盐研究进展

土壤盐害是一个全球性的生态问题,对生态环境和农业生产带来了巨大的负面影响。研究发现,植物磷脂酶D(Phospholipase D,PLD)是磷脂代谢和应答非生物胁迫的重要酶类;PLD具有不同的结构、生化和调节特性,产生信号分子磷脂酸(Phosphatidic acid,PA)并参与多种胁迫反应。总结了PLD及其产物PA调控植物耐盐的相关报道,探讨其感受、应答盐信号的分子机制,为研究植物应答高盐胁迫和农作物分子遗传改良提供相关参考。     

磷脂酸在植物中的第二信使功能

磷脂酸(phosphatidic acid, PA)是植物中重要的细胞内信号分子,被称为“脂质第二信使”,特别是几个PA的作用靶点已被克隆和鉴定.植物体内PA的产生可以通过磷脂酶C和D两条信号通路,前者与甘油二酯激酶协同作用.PA主要由各种生物和非生物胁迫诱导产生,磷脂酸的水平在各种胁迫处理后的几分钟内增强.增强的信号水平通过PA的磷酸化形成甘油二酯焦磷酸而被迅速减弱.本文就PA产生的磷脂酶信号通路,PA在各种胁迫诱导下的产生,PA的作用靶点和作用机理及在植物中的功能等几个方面进行综述.     

磷脂酸含量测定法评价烟曲霉孢子对肺上皮细胞磷脂酶D活性的影响

目的 优化检测烟曲霉刺激A549细胞后磷脂酸（phosphotidic acid,PA）含量变化的方法,间接反应细胞内磷脂酶D（Phospholipase D,PLD）活性变化.方法 建立烟曲霉ATCC13073刺激肺上皮细胞模型;采用甲醇氯仿法提取胞内脂质;用改良的磷脂酸含量测定法测定PA标准品和细胞内PA水平变化规律.结果 PA标准品在5～ 250 μmol/L呈线性关系;经膨胀孢子刺激后,肺上皮细胞内PA含量显著升高,休眠孢子在这一过程中对肺上皮细胞内PA含量无明显作用.结论 改良的PA测量法能快速、稳定而有效地测定细胞内的PLD活性.烟曲霉膨胀孢子能显著激活肺上皮细胞内的PLD活性.     

磷脂酸的诱导和降解在植物逆境响应中的作用

磷脂酸(phosphatidic acid,PA)是植物中重要的脂质信号分子,被称为"脂质第二信使",参与多种逆境胁迫相关的信号传导途径.植物体内的PA可通过直接的磷脂酶D途径和间接的磷脂酶C途径产生.当植物受到胁迫刺激后,细胞内的PA含量会在几分钟内升高,在胁迫消失后经磷酸化作用形成甘油二酯焦磷酸降解,恢复到正常水平...