生长素信号转导途径及参与的生物学功能研究进展

生长素参与植物生长和发育诸多过程,调控众多生理反应,在植物整个生命周期中自始至终发挥着调节作用.研究生长素的作用机制,对深入认识植物生长发育的生理过程有着重要的意义.综述了与生长素信号转导途径相关的3类主要蛋白组分:生长素/吲哚乙酸蛋白(auxin/indoleacetic acids proteins,Aux/IAAs)、生长素响应因子(auxin response factors,ARFs)和SCF(SKP1-CDC53/CUL1-F-box)复合体,及相关的SGT1(suppressor of the G2 allele of skp1)基因,并对生长素相关基因表达的模式及其生物学功能进行了总结.     

黄瓜果实中ARF和Aux/IAA基因对外源激素的应答

以非单性结实黄瓜自交系‘6429’为试验材料,对当天开花的果实进行CPPU、Spd、NAA、2,4-D和IAA等5种生长物质处理,以清水为对照,选取9个ARF基因(Csa019264、Csa019265、Csa009209、Csa009210、Csa021954、Csa012237、Csa012805、Csa015176、Csa010564)和5个Aux/IAA基因(Csa003118、Csa012115、Csa016715、Csa006680、Csa018571)设计特异引物,取开花当天与花后第2、4天的果实及其茎、叶作RT-PCR分析。结果显示,9个ARF基因的表达水平显示出了很大的差异,Csa012805在所有激素处理后的果实中都有较高水平的表达而清水处理中未检测到;5个Aux/IAA基因中的4个在6种处理后的果实及茎叶中都有表达,推测是组成型表达基因,Csa016715在激素处理后的果实中比清水处理的未发育果实中的表达水平高。推测Csa012805和Csa016715这2个基因对黄瓜果实膨大起促进作用。     

植物生长素反应因子研究进展

生长素反应因子（ARFs）是植物生长和发育的重要调节因子,在生长素早期反应蛋白（Aux／IAAs）的参与下,通过和生长素反应基因启动子区AuxRE元件的JTGTCTC序列结合,共同调控这些基因的表达。近年来关于生长素反应因子的分子结构和ARF与Aux／IAA的相互作用及其对植物生长和发育的影响、作用的靶基因以及分子机制受到人们的重视,并在这些方面做了大量的研究。     

中国科学家在生长素信号转导领域取得突破性研究进展

生长素(IAA)作为一种重要的植物激素, 参与调节植物生长发育的许多过程, 其作用机理长期以来备受人们的关注。最近, 中国科学家在生长素信号转导的分子机理研究领域取得了突破性进展。     

早期生长素响应蛋白在生长素信号转导中的作用

3种早期生长素响应蛋白--生长素/吲哚乙酸蛋白(Aux/IAAs)、生长素响应因子(ARFs)和泛素介导的蛋白降解途径组分在生长素的信号转导中起着关键性的作用.目前的研究结果支持负调控模型的说法,即Aux/IAAs蛋白以生长素依赖的方式通过泛素相关的蛋白降解机制为26S蛋白酶降解.当Aux/IAAs-Aux/IAAs以及Aux/IAAs-ARFs二聚体含量降低时,ARFs-ARFs水平升高,ARFs-ARFs结合在生长素调控基因启动子的生长素响应元件(AuxREs)上调节一系列基因的表达,进而引导植物的正常生长和发育.     

生长素受体与信号转导机制研究进展

对生长素受体ABP1和TIR1及调控泛素化蛋白降解的生长素信号转导途径研究进展进行综述。     

泛素降解途径与生长素的调节

就近几年来泛素降解途径在生长素调节中的作用作了介绍,主要是3个蛋白家族突变体的一系列分子分析研究,即生长素应答因子(auxin responsefactors,ARFs)、生长素/吲哚乙酸(Aux/IAA)家族和泛素蛋白酶解组分.ARFs可以直接与DNA结合,介导生长素调节的基因表达;Aux/IAA通过与ARFs形成异源二聚体阻碍ARFs执行功能;泛素降解途径包括泛素激活酶El、泛素连接酶E2、泛素连接酶E3及26S蛋白酶体.生长素通过促进Aux/IAA与E3-SCFTIR1的相互作用降解Aux/IAA蛋白,释放出的ARFs与DNA结合,调节生长素相关基因表达.COP9(constitutive photomorphogenic locus 9)信号体也通过调节SCFTIl活性参与此过程.     

Production and characterization of auxin-insensitive rice by overexpression of a mutagenized rice IAA protein

Since auxin was first isolated and characterized as a plant hormone, the underlying molecular mechanism of auxin signaling has been elucidated primarily in dicot plants represented by Arabidopsis. In monocot plants, the molecular mechanism of auxin signaling has remained unclear, despite various physiological experiments. To understand the function and mechanism of auxin signaling in rice ( Oryza sativa ), we focused on the IAA gene, a well-studied gene in Arabidopsis that serves as a negative regulator of auxin signaling. We found 24 IAA gene family members in the rice genome. OsIAA3 is one of these family members whose expression is rapidly increased in response to auxin. We produced transgenic rice harboring m OsIAA3 - GR , which can overproduce mutant OsIAA3 protein containing an amino acid change in domain II to cause a gain-of-function phenotype, by treatment with dexamethasone. The transgenic rice was insensitive to auxin and gravitropic stimuli, and exhibited short leaf blades, reduced crown root formation, and abnormal leaf formation. These results suggest that , in rice, auxin is important for development and its signaling is mediated by IAA genes.     

拟南芥突变体在生长素信号传导中的研究进展

近年来,在植物激素的信号传导研究上已取得突破性进展.生长素的信号传导通路研究除了在生长素结合蛋白(ABP)上有所进展外,在生长素应答基因(Aux IAA),生长素调节因子(ARF)以及感应突变体的研究上也取得较大进展.对生长素运输通路及PIN1蛋白的功能和其抑制剂的研究也使对生长素信号传导的认识更清楚.生长素应答基因(Aux IAA)是生长素处理后快速诱导的基因.Aux IAA蛋白具有组织特异性(例如SAU蛋白)可以用来研究外源激素对植物生长发育的影响.生长素调节因子(ARF)与生长素应答基因的启动子序列具有特异性结合,Aux IAA蛋白与生长素调节因子(ARF)相互作用,并引发一系列蛋白质降解.使用转基因的拟南芥突变体,能有效地研究生长素在植物体内的特异性分布.借助运输载体抑制剂,可以对生长素的极性运输有更深入的了解.已经证明PIN蛋白参与生长素运输并与肌动蛋白有关.而且生长素参与了赤霉素介导的植物伸长反应.     

Multiple Auxin-Response Regulators Enable Stability and Variability in Leaf Development

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生长素信号转导研究进展

长素的信号转导是一个复杂的网络系统,在信号的感知上,除了存在ABPI介导的膜上感知途径外,还有其他的感知途径。G蛋白参与诱导生长素信号的胞内传递,生长素信号转导的第二信使包括离子型第二信使、磷酯酶A2、脂活化蛋白激酶、MAPK和PINOIND等。AUX／IAA蛋白的泛素化降解在生长素反应中发挥关键性作用,ARF和AUX／IAA蛋白相互作用调节生长素响应基因的转录。     

Irrepressible,truncated Auxin Response Factors: Natural roles and applications in dissecting auxin gene regulation pathways

The molecularly well-characterized auxin signal transduction pathway involves two evolutionarily conserved families interacting through their C-terminal domains III and IV: the Auxin Response Factors (ARFs) and their repressors the Aux/IAAs, to control auxin-responsive genes, among them genes involved in auxin transport.^1,2 We have developed a new genetic tool to study ARF function. Using MONOPTEROS (MP)/ARF5, we have generated a truncated version of MP (MPΔ),³ which has lost the target domains for repression by Aux/IAA proteins. Besides exploring genetic interactions between MP and Aux/IAAs, we used this construct to trace MP’s role in vascular patterning, a previously characterized auxin dependent process.^4,5 Here we summarize examples of naturally occurring truncated ARFs and summarize potential applications of truncated ARFs as analytical tools.