科技与产品

<正>中国科学院在植物抗病机制研究中取得进展植物在长期的进化过程中,形成了多个层次的免疫反应,包括细胞表面受体激活的免疫反应和胞内免疫受体激活的免疫反应。最近研究表明植物囊泡运输,如内吞和胞吐在植物先天免疫反应中发挥重要作用。尽管研究发现植物表面免疫受体的激活需要内吞作用,然而,植物如何调控内吞和胞吐过程并不清楚。中国科学院遗传与发育生物学研究所唐定中课题组利用拟南芥与白粉菌互作的研究体系,通过生理、生化及遗传学的手段,解析了胞吐复合体成员     

抗稻瘟病新基因被克隆

<正>近日,《细胞研究》在线发表中国工程院院士万建民团队有关水稻抗稻瘟病分子机制的最新进展。他们克隆了调控水稻先天免疫的新基因Os CNGC9,并对其影响水稻苗期稻瘟病抗性的分子机制进行了深入研究。植物主要依靠自身的免疫系统抵御病原的入侵。在模式触发的免疫反应(PTI)中,植物通过定位于细胞膜上的模式识别受体(PRRs)识别病原相关分子模式(PAMP),从而激活PTI反应。细胞质中钙离子浓度的瞬时上升一直     

植物天然免疫控制机理研究获进展

<正>病原微生物效应蛋白引发的免疫(effector triggered immunity ETI)是植物天然免疫的重要组成部分,在ETI反应中,植物通过胞内免疫受体特异性地识别病原物分泌的效应蛋白进而激活下游的抗性反应,但免疫受体的活性调控机理仍不清楚。拟南芥的抗性蛋白RPM1是重要的细胞内免疫受体,RPM1特异性地介导对效应蛋白Avr B的识别,这种识别是通过对RPM1-互作蛋白RIN4的Thr166磷酸化介导的。目前的模型认为,该位点磷酸化直接被RPM1所识别,触发免     

科学家研究发现植物免疫新机制

<正>植物通过细胞表面免疫受体识别来自于病原微生物的分子,激活天然免疫;而病原微生物通过向植物细胞分泌效应蛋白,这些蛋白往往通过翻译后修饰宿主蛋白,抑制天然免疫反应;植物通过进化,利用动植物中保守的、定位于胞质的NLR类型的免疫受体识别效应蛋白,重新激活免疫反应。研究胞内免疫受体识别病原微生物效应蛋白的分子机制不仅有助于理解植物与病原微生物间的进化关系,还能为研究动物     

植物天然免疫性研究进展及其对作物抗病育种的可能影响

植物定植在充满各种病原菌的环境中却能健康生长,显示其拥有一套免疫系统以应对病原物的侵染。最近,人们发现植物免疫系统至少包括2个层次：第一层为病原相关分子模式(PAMP)激发的免疫性(PTI),即植物通过细胞表面模式识别受体(PRRs)对病原菌的PAMPs进行分子识别,从而启动植物的防卫反应;第二层为病原菌效应子激发的免疫性(ETI),即有些毒性强的病原菌通过产生效应子(effectors)来抑制PTI,从而突破植物的第一道防线,而植物又进化出新的分子受体(例如R基因编码的NBS-LRR蛋白质)以侦察病原菌效应子并启动第二道防卫反应。数亿年来,病原菌的侵染和植物的防卫交替进行,促进了病原菌和植物基因组的共进化。最新的研究还发现,黄单胞杆菌TAL effectors和寄主植物DNA 的相互识别中,利用了精准的分子密码。TAL effector类蛋白识别植物靶基因的启动子序列,识别模式是2个氨基酸识别一个核苷酸。通过这种识别,TAL effector操控植物靶基因的表达,引起寄主植物的感病或抗病反应。上述抗病分子机理研究的突破,将对植物抗病育种产生重要影响。     

科技与产品

<正>中国科学院合作研究揭示植物小肽-受体激活机制小肽信号作为细胞间互作的重要介质,其与受体作用的分子机制是近年植物科学研究的热点和前沿。植物磺肽素(Phytosulfokine,PSK)是近些年发现的一种小肽类植物内源激素,由一个五肽和两个磺酸基团组成,它广泛存在于大多数植物中,通过促进细胞增大和分裂调控植物生长,并参与花粉萌发和花粉管导向以及植物抗性等多种重要     

转fla基因水稻的育成及抗病谱分析

植物在长期抵御病原物侵染的进化过程中,通过识别病原相关分子模式(pathogen-associated molecular pattern,PAMPs)激活植物的防卫反应是一个重要的抗病机制。细菌鞭毛蛋白保守的分子特征属于PAMPs,植物可通过识别鞭毛蛋白来感知细菌,从而启动植物自身的免疫系统。这一特性提示鞭毛蛋白在植物抗病育种具有较大的应用前景。本研究利用转基因载体p CAMBIA1300将来源于枯草芽胞杆菌的鞭毛蛋白基因转入水稻,通过转基因植株的分子鉴定和抗性鉴定,筛选到3株苗期高抗稻瘟病的转基因植株。转基因植株不产生类似过敏反应的褪绿斑点。这一结果提示枯草芽胞杆菌鞭毛蛋白在水稻稻瘟病抗性育种中具有一定的应用潜力,获得的转基因抗性植株对不同抗性机制的研究具有一定的意义。     

LRR-RLKs信号调控维管组织发育的研究进展

典型的受体激酶(receptor-like kinases, RLKs)具单次跨膜,由胞外配体结构域、跨膜区和胞内激酶结构域构成。RLKs将胞外配体信号通过底物磷酸化的方式传递至胞内,在细胞与细胞间以及细胞与环境间的交流中起作用。富含亮氨酸重复类受体激酶(leucine-rich repeat receptor-like kinases, LRR-RLKs)是其最大的亚家族,包含至少223个成员,可与激素、多肽等配体识别以调控植物生长发育过程。本研究就植物维管组织发育中起重要调控作用的五条受体激酶信号途径进行综述,并对未来的研究趋势作出展望,为相关研究提供参考。     

中科院微生物所受体类激酶介导植物先天免疫研究获系列进展

正植物对病菌的识别主要存在于两个层面,对病菌表面保守的分子特征物质(PAMP)的识别(PTI,PAMPs triggered immunity)和对致病因子(effector)的识别(ETI,Effector triggered immunity)。这两个层面上的识别都可以激活下游的抗病基因,而这些基因的激活很多是通过蛋白磷酸化修饰实现的。中国科学院微生物研究所刘俊课     

转拟南芥NPR1基因可增强棉花对真菌病害和肾形线虫的抗性

<正>NPR1(non-expressor of pathogenesis-related genes1)基因是从拟南芥中克隆得到的控制系统获得性抗性(SAR)的重要调节基因。过表达NPR1基因可提高拟南芥等多种植物的抗病性,但对植物生长无不良影响。棉     

王逍冬研究组在系统获得抗性提高小麦广谱抗病研究方面获得进展

<正>笔者从河北农业大学植物保护学院获悉,12月10日,分子植物病理学权威期刊Molecular Plant-Microbe Interactions (影响因子4.02)在线发表了该院王逍冬副教授研究小组的学术论文,报道了利用麦类作物系统获得抗性提高小麦广谱抗病水平的研究。系统获得抗性(Systemic Acquired Resistance, SAR)是一种可诱导的植物抗病模式,具有对次生病原物的广谱抗性特征。在拟南芥中,受     

植物光调蛋白激酶PPKs作用机制的研究进展

蛋白激酶(Protein kinases)又称蛋白质磷酸化酶,能够催化蛋白质分子中丝氨酸(Ser)、苏氨酸(Thr)及酪氨酸(Tyr)残基的磷酸化反应。Ⅰ型酪蛋白激酶(casein kinaseⅠ,CK1)是一类Ser/Thr蛋白激酶,从酵母到哺乳动物中都非常保守。近期研究发现,拟南芥中存在一类蛋白激酶能够在光下特异催化重要光受体及光信号蛋白的磷酸化,故将其命名为光调蛋白激酶(photoregulatory protein kinases,PPKs)。通过序列分析发现,PPKs与Ⅰ型酪蛋白激酶同源,但在功能和结构上都有别于Ⅰ型酪蛋白激酶。拟南芥中,PPK家族主要由4个成员组成:PPK1、PPK2、PPK3和PPK4。PPKs广泛参与多种植物生理过程,在调节植物生长发育中发挥重要作用。本研究对拟南芥蛋白激酶PPKs信号转导途径的相关研究进行探讨,旨在总结目前关于PPKs调控植物生长发育分子机制的认识。     

拟南芥G蛋白α亚基GPA1互作蛋白铜离子结合蛋白AtBCB的鉴定及功能分析

拟南芥G蛋白复合体(异源三聚体包括α、β、γ亚基)参与植物多个信号转导途径,G蛋白复合体通过膜上的G蛋白偶联受体(GPCR)接受胞外信号后通过3个亚基将信号传递给下游效应器。目前,有关植物G蛋白复合体的效应器及其信号传递途径的报道较少,寻找新的G蛋白的效应器有助于阐明G蛋白复合体相关的信号传导途径。本研究以拟南芥G蛋白α亚基GPA1为诱饵蛋白,利用泛素分离系统筛选拟南芥cDNA文库,获得一个与GPA1互作的铜离子结合蛋白AtBCB。荧光双分子杂交(BiFC)试验证明,GPA1与AtBCB的互作发生在细胞膜上。基因表达特性分析结果显示,GPA1和AtBCB受金属铝胁迫的诱导表达。进一步以野生型拟南芥(WT)、GPA1拟南芥突变体gpa1-4和AtBCB拟南芥突变体bcb为材料,研究该基因对植物耐金属铝胁迫的功能,结果显示,在无胁迫情况下,2个突变体和WT根部的丙二醛含量无显著差异;在100 µmol L^–1 Al³⁺处理下,gpa1-4突变体根部丙二醛含量显著(P<0.05)低于WT低;bcb根部丙二醛含量极显著(P<0.01)高于WT。对3个铝胁迫响应基因(苹果酸转运体基因AtALMT1、半类型ABC转运蛋白基因ALS1和ABC转运蛋白基因ALS3)的表达进行Real-time PCR分析,比较它们在突变体和野生型之间的表达差异,发现在有铝和无铝处理情况下,ALS1和ALS3的表达水平在突变体和WT间均无显著差异;在铝处理下,gpa1-4中AtALMT1的表达量极显著高于WT;在bcb中的表达量显著低于WT。以上结果表明,植物通过细胞膜上的G蛋白α亚基GPA1和铜离子结合蛋白AtBCB的相互作用调控下游基因AtALMT1的表达,参与植物对铝胁迫的响应,其中GPA1对铝胁迫耐受起负向作用,AtBCB对铝胁迫耐受起正向作用。     

干旱诱导AtGSTF14基因DNA去甲基化

DNA甲基化在调控植物基因表达方面起重要作用。干旱、低温和盐胁迫严重地影响了植物的生长发育。然而,DNA甲基化是否在干旱诱导的AtGSTF14基因表达过程中起作用还不清楚。本研究揭示了干旱诱导AtGSTF14基因启动子重复序列的DNA去甲基化,并激活了AtGSTF14基因的表达。本研究采用实时荧光定量PCR技术(quantitative real-time PCR, qRT-PCR)检测目的基因的表达,结果表明干旱处理的拟南芥植物中AtGSTF14基因表达水平显著增加,野生型拟南芥(Col-0)被作为对照。亚硫酸盐测序分析表明与野生型拟南芥中AtGSTF14基因DNA甲基化水平相比,干旱处理的拟南芥植物中AtGSTF14启动子区重复序列的DNA甲基化水平显著降低。本研究为进一步探索非生物胁迫诱导植物基因表达的分子机制奠定了基础。     

拟南芥隐花色素CRY光信号通路的研究进展

隐花色素又称蓝光/紫外光A受体,是调控植物光形态发育以及动植物生物钟的一类光裂解酶。隐花色素最早在拟南芥中发现,后来广泛地发现于其他植物、微生物和动物中。拟南芥隐花色素CRY1(Cryptochrome1)和CRY2(Cryptochrome2)作为植物感受外界光信号的光受体,主要参与调控了植物光形态建成和光周期开花过程。目前对于拟南芥隐花色素的遗传学功能、光化学特性及其相关蓝光信号转导的分子机制已有较为深入的研究。最近,随着隐花色素光敏原初反应相关分子机制的解析,如:CRY2蓝光特异的二聚化和磷酸化等,为最终揭示蓝光信号传递机制提供了重要的理论基础,并借此有望在将来的研究中进一步解析隐花色素调控植物生物钟等重要生物进程的相关分子机制。     

科技与产品

<正>张凤兰课题组揭示钙网蛋白Br CRT2在大白菜干烧心抗性中的作用新机制近日,北京市农林科学院蔬菜中心张凤兰课题组(十字花科作物遗传进化与育种)在Plant, CellEnvironment(影响因子5.624)在线发表了研究论文。该研究分析了钙网蛋白BrCRT2(Calreticulin2)在大白菜干烧心抗性中的作用,阐述了Br CRT2参与植物胞质Ca2+浓度调控的新机制。     

油菜素内酯信号转导的研究进展

油菜素内酯(Brassinosteroids)是植物生长发育所必需的一类植物激素,在植物的生长、发育过程中起着非常重要的调节作用。在拟南芥中,广泛的分子遗传和生化研究使得BR信号转导途径从细胞表面受体的识别到核内基因的表达基本清晰,很多信号转导组分也已被鉴定,但已知的BR信号转导组分还不能组成一个完整的信号转导途径,还有一些问题尚待阐明。     

运用噬菌体随机七肽库筛选与CRN特异结合的多肽

CORYNE（CRN）对拟南芥(Arabidopsis thaliana)茎尖分生组织干细胞的分裂分化的调控具有重要作用。为了研究与CRN胞内激酶区相互作用的肽,探讨与CRN胞内激酶区相互作用的关键位点,本实验采用了亲和淘选噬菌体随机七肽库的方法。通过四轮亲和淘选后随机挑取10个克隆进行DNA测序,经ELISA鉴定后,得到1个与CRN胞内激酶区特异结合的七肽,其序列为TLTELVR。研究结果表明,利用噬菌体展示技术成功淘选到了与CRN胞内激酶区特异结合的七肽,为进一步研究与CRN胞内激酶区相互作用的分子奠定了基础。     

植物的向光性研究进展

植物的向光性对优化地上部分的光捕获能力以及根中水和营养物质的摄取具有重要的意义。近年来,植物的向光性在分子、生物化学和细胞基础的研究方面取得了巨大进展。在模式植物拟南芥中已经确定了向光性的主要光受体是向光素、隐花色素以及光敏色素,其中向光素是最重要的光受体。向光素的激酶活性和其激酶结构域的激活环中氨基酸残基的磷酸化对向光性反应是必不可少的。激活的光受体调节生长素运输载体的磷酸化,激活或抑制其运输活性,改变PIN的定位,引起生长素梯度的形成,导致植物器官的不对称生长。此外,还有多种因素包括微管排列、激素刺激等也参与到向光性响应过程。本研究综述了国内外近年来关于向光性研究的分子机制,重点阐述从光受体激活到最终导致向光性生长的研究进展。     

拟南芥ERECTA基因的研究进展

ERECTA是从拟南芥La-0(Landsberg)中分离出来的一个类受体激酶,它可以与多种基因相互协作控制植物器官的形态建成。其拟南芥突变体Ler(Landsberg erecta)被广泛应用于分子遗传学研究。目前已有文章报道该基因在花序结构,叶片形态,气孔发育,抗病性等方面具有重要的作用。随着分子生物学与遗传学的发展,ERECTA基因新的功能被逐渐发现。本文综述了ERECTA基因在拟南芥的分生组织,叶,花以及生物与非生物胁迫等方面的功能。