蛋白质组学在植物逆境胁迫研究中的进展

蛋白质组学是后基因组时代研究的热点领域之一,自从蛋白质组这个概念被提出以来,其研究一直受到广泛关注,其研究技术也有了极大地进步。植物时刻都面临各种非生物胁迫,包括干旱、冷、盐、金属等,在长期进化过程中,植物形成独特的机制来响应逆境,然而目前对于植物如何适应逆境的分子机制尚未完全阐明。因此蛋白质组学作为一种强有力的研究技术手段,将为研究植物响应胁迫的分子机制提供理论支撑。介绍了蛋白质组学的产生背景、研究技术手段及植物在各种胁迫条件下的蛋白质组学研究、植物亚细胞器的蛋白质组学研究状况,同时对植物蛋白质组学的发展前景进行了展望。     

马铃薯StCRKs基因家族的鉴定分析及响应逆境信号的表达

为鉴定马铃薯（Solanum tuberosum）中富含半胱氨酸的类受体激酶（cysteine-rich receptor-like kinase,CRKs）,利用Pfam等工具对马铃薯蛋白质组和基因组序列进行分析,共鉴定到18个新的马铃薯StCRKs家族基因,这些基因分布在1、2、11和12号染色体上,均具有典型保守的CRK结构域。StCRKs基因的启动子区具有响应5种植物激素、昼夜节律、生物胁迫、非生物胁迫及种子特异性的响应元件。利用qRT-PCR方法对马铃薯盆栽苗开花期的根、茎、叶和花中的18个StCRKs基因进行组织特异性表达分析,结果显示不同基因的表达部位不同。分别用水杨酸类似物BTH和4 ℃低温处理马铃薯,有13个StCRKs基因能够响应低温信号,10个StCRKs基因能够被水杨酸类似物BTH诱导。为进一步深入研究StCRKs在生物胁迫及非生物胁迫中的功能提供了线索。     

植物BBX转录因子基因家族的研究进展

转录因子在调控植物生长、发育及环境适应性等方面发挥重要作用。具有B-box结构域的一类锌指结构转录因子称为BBX,它们通过调控基因转录,与同类或其他转录因子的互作参与植物光形态建成、花发育、避荫效应、植物信号转导以及非生物和生物逆境响应等。文中从BBX蛋白结构、分类以及其功能方面对该类转录因子在植物中的作用进行了综述。     

不同方式干旱胁迫对小麦乙烯释放、ACC和MACC含量的影响

小麦在离体气干时,C_2H_4和ACC先升后降MACC持续增加;在整体土旱条件下,乙烯不增加,ACC和MACG含量也没有明显变化。用PEG溶液进行干旱模拟实验,渗透势在-5×10~5P_a以下的一次性处理能使小麦植株的C_2H_4,ACO和MACC水平增高;逐步降低渗透势,则三者皆不增加。两种反应情况分别与离体气干和整体土旱相似,说明干旱胁迫的方式和强度的不同导致小麦植株发生不同的反应。     

小麦幼苗中过氧化物歧化酶活性与幼苗脱水忍耐力相关性的研究

本文着重探讨当前国际上提出的一种植物抗旱机制的新理论——即生物自由基与植物保护酶系统间相互作用的理论。在水分逆境情况下,植物细胞内自由基产生和清除的平衡遭到破坏,过剩的自由基会伤害细胞膜系统。过氢化物歧化酶是氧自由基的清除剂,因此它的活性的高低应与植物的抗旱能力密切相关。以小麦幼苗为材料,采用光化学方法测定了过氧化物歧化酶活性,同时测定幼苗的脱水耐受力,发现在不同组织和器官中,在不同发育阶段的幼苗中,二者均存在有正相关性。此外,还测定了幼苗脱水前后过氧化物歧化酶活性的变化,发现酶活性在脱水处理时升高。我们推测小麦幼苗经受干旱的过程中,细胞内可能包含生物自由基的有害作用。     

拟南芥MYB转录因子家族研究进展

在长期的进化过程中,植物形成了复杂的基因调控网络,调节其生长发育及生理代谢,以适应外界环境的变化,其中一种重要的方式是通过转录因子在转录水平上调控目的基因的表达。MYB转录因子作为拟南芥中最大的转录因子家族之一,广泛参与调节拟南芥的不同生理活动。现对拟南芥MYB转录因子的分类和生物学功能进行综述,其中重点阐述了其在细胞周期控制、次生代谢及不同逆境胁迫中的作用。     

番茄多胁迫诱导型LeMTshsp 启动子的分子克隆及其功能分析

根据Southern 杂交结果, 选取KpnⅠ与EcoRⅠ双酶切番茄中蔬4 号基因组DNA, 3 kb 左右的酶切片段连入pBSⅡKS ( + ) 载体, 构建成含有线粒体小分子热激蛋白基因( LeMTshsp) 上游2 kb 左右调控区的质粒文库。通过巢式PCR 方法从构建的质粒文库中克隆出LeMTshsp 基因上游1915 bp 的调控区( GenBank登录号为AB239774) 。该序列含有TATA box 及CAAT box 等启动子基本元件, 还具有6 组典型的HSE 元件及多个AT-rich 区, 另外还有许多逆境反应元件如ABRE , C-repeat— DRE , AP-1。凝胶阻滞结果表明, 纯化的HsfA2 蛋白与LeMTshsp 启动子的HSE 元件在体外具有结合活性, 且与近端5 组HSE 的结合活性比与远端HSE 的结合活性强。构建该启动子与GUS 基因的融合载体, 利用农杆菌介导的叶圆盘法转化番茄, GUS 组织化学染色结果表明LeMTshsp 启动子对热激、低温、外源ABA 及重金属胁迫都有应答     

林烟草蛋白激酶NsylCIPK3基因的克隆与功能分析

CIPK蛋白激酶家族(CBL-interacting protein kinase)是一类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶家族,与类钙调磷酸酶B亚基CBL(calcineurin B-like protein)蛋白共同形成CBL-CIPK网络,在植物的生长发育和逆境胁迫响应过程中发挥重要作用。烟草中该家族的研究还比较少,本研究从林烟草(Nicotiana sylvestris)中获得一个CIPK家族基因,该基因与拟南芥和杨树中的CIPK3同源性分别为68.4%和87.5%,将其命名为Nsyl CIPK3。氨基酸序列分析表明,Nsyl CIPK3具有CIPK蛋白家族的典型结构特征,在N端和C端分别具有典型的激活环结构域和NAF结构域。进化树分析显示,Nsyl CIPK3属于CIPK蛋白亚家族Ⅱ。表达模式研究表明,该基因在林烟草的叶和腋芽中的表达量相对较高,在主根中的表达量次之,在侧根、茎、花瓣和萼片中的表达量相对较低,并且在烟草成熟期的叶中表达量明显升高。在高盐、紫外光和低钾胁迫下该基因的表达发生不同程度的上调。酵母双杂交结果显示,Nsyl CIPK3可与Nsyl CBL9互作。推测Nsyl CIPK3可能通过与Nsyl CBL9互作形成信号通路,激活下游靶蛋白,参与烟草响应非生物逆境胁迫的信号转导过程。     

棉花主要逆境及研究方法

随着耕地面积日益减少,作为开发盐碱地的先锋作物——棉花对其的抗逆研究显得尤为重要和紧迫。简述棉花的几个主要的非生物胁迫,分析逆境条件下棉花自身防御策略及人们在农业生产中有效的应对策略,以期对棉花育种和生产发挥一定指导作用。     

水稻逆境响应基因OsMsr15的表达分析与克隆

应用Affymetrix水稻表达芯片,分析了苗期和孕穗期的培矮64S水稻基因在高温、干旱和低温逆境处理条件下的表达模式,发现多个与逆境反应相关基因.其中,OsMsr15(Oryza sativa L.multiple stresses responsivegene 15)受高温、干旱和低温胁迫诱导,表达水平均显著上调.实时定量PCR分析结果与芯片数据基本吻合.序列分析表明,该基因无内含子,ORF(open reading frame)全长为717 bp,编码一个由238个氨基酸残基组成、具有典型C2H2结构域的锌指蛋白,推测相对分子质量约为2.46 kD,pI值约为8.90,蛋白分子的氨基端和羧基端分别存在一个推测的核定位信号B-box和EAR(ERF-associated amphiphilic repression)基序.对OsMsr15可能的启动子区域进行分析,发现多种与逆境诱导相关的调控元件.该基因编码的蛋白在不同物种中存在高度相似性,显示OsMsr15基因可能作为一个保守的耐逆基因,参与植物的多种耐逆反应过程.