寡糖在植物防卫反应中的作用及其信号传导

寡糖是动植物生长发育过程中一类重要的信号，可以调节多种反应。寡糖可以影响豌豆茎切段的伸长及烟草外植体的形态发生，还可诱导乙烯产生和果实成熟。在植物抗病防卫反应中，寡糖可以诱导植保素的合成及蛋白酶抑制剂的合成，并可诱导对病毒的抗性。植物和真菌细胞壁降解时产生的寡糖片断均可作为信号诱导植物的抗病防卫反应。庚－β－葡聚糖和寡聚几丁质的结合蛋白已经得到鉴定。寡糖信号转导过程中有磷酸化和去磷酸化的发生，膜的过氧化，并涉及到离子流和活性氧的产生等。

钙与叶锈菌侵染诱导小麦防卫反应的关系

采用活体注射法将不同浓度的钙信使阻断及激活药物注入小麦叶片,其中阻断药物注射后立即接种叶锈菌,研究了钙信使与小麦受叶锈菌侵染诱导的防卫反应的关系。结果表明,用Ca2+螯合剂EGTA除去或降低胞外Ca2+浓度,用Ca2+通道阻断剂Verapamil或La3+阻断胞外Ca2+进入胞质,都能部分地抑制叶锈菌诱导的防卫反应,即PAL,POD的活性升高和过敏性反应(HR)的发生。抑制程度随药物浓度升高而增高。注射Ca2+载体A23187能部分模拟叶锈菌侵染诱导的这3种防卫反应。说明叶锈菌侵染诱导的PAL,POD活性升高和HR的发生,需要胞外Ca2+进入胞内,Ca2+参与了叶锈菌侵染激活防卫反应的信号转导过程。

核黄素对烟草悬浮细胞活性氧和防卫反应的激活作用

【目的】研究核黄素处理烟草悬浮细胞后,激活的氧迸发和防卫反应,以及钙信号和蛋白激酶对这些事件的影响。【方法】1mmol·L-1核黄素处理烟草悬浮细胞,用半定量RT-PCR(reverse transcriptase-polymerase chain reaction)和高效液相色谱(high performance liquid chromatography,HPLC)等方法测定一系列防卫反应,并用钙离子通道抑制剂LaCl3、钙离子螯合剂EGTA和一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶抑制剂staurosporine处理细胞,测定防卫反应的变化。【结果】1mmol·L-1核黄素处理悬浮细胞后,产生了氧迸发、导致培养基质碱性化、增强4种防卫基因PR(pathogenesis-related)-1a、PR-1b、PAL(phenylalanine ammonia lyase)和LPO(lignin peroxidase)表达以及scopoletin的积累;LaCl3、EGTA和staurosporine可以不同程度地抑制这些防卫反应。【结论】核黄素能够激活烟草悬浮细胞的氧迸发和防卫反应,在信号转导中钙信号和蛋白质磷酸化参与了这些过程。

ERF转录因子及其在植物防卫反应中的作用

植物防卫反应基因的表达调控是植物防卫反应中的重要环节 ,而转录因子在转录调控中起着重要的作用。本综述论述了 ERF转录因子的结构特征及其功能特性 ,并结合我们的研究进展重点讨论了它们在植物防卫反应中的调控作用。

寡糖激发子对植物防卫反应的诱导

现已发现的生物激发子中除少数是蛋白质或多肽外 ,大多是糖蛋白和寡糖分子。文章对寡糖激发子的种类。

用cDNA微阵列分析水稻防卫反应及信号传导相关基因

应用cDNA微阵列技术分析了水稻受白叶枯菌侵染后一对近等基因系(中早14R、9S)的防卫信号传导途径.在mRNA水平,对检测到的相关基因(如病程相关蛋白、信号传导、转录因子等)间相互作用及信号传导途径的分析结果表明:白叶枯菌侵染下,乙烯(ET)介导的信号传导途径在防卫反应中可能起着重要作用.核基因接受信号后改变了一些防卫反应相关基因的表达水平,来应答病原物的侵入.实验结果还提示,水稻的一些基因通过表达丰度的改变对乙烯信号途径产生反馈调节.

基于cDNA微阵列技术对激活蛋白处理水稻后信号传导及防卫反应相关基因的研究

为探讨激活蛋白对植物抗病防虫作用的机理，应用水稻10368条非冗余序列标签（ESTs）所制备的cDNA微阵列及荧光信号Cy3、Cy5杂交体系，对激活蛋白处理水稻后信号传导及防卫反应相关基因进行了研究，并利用半定量RT-PCR方法验证了相关基因的表达。结果表明：激活蛋白处理水稻后1～5d内，诱导了NPR1和bZIP等信号传导相关基因的上调表达，同时对APX、GST、CHS及PR1α等防卫基因的表达也有促进作用。激活蛋白诱导水稻启动了水杨酸介导的系统获得抗性（systemic acquired resistance，SAR）反应。

BTH处理诱导葡萄悬浮细胞防卫反应对其蔗糖代谢的影响

【目的】为研究BTH处理诱导的葡萄悬浮细胞防卫反应对细胞蔗糖代谢的影响。【方法】以‘巨峰’葡萄(Vitis vinifera L.×V.labrusca L.‘Kyoho’)悬浮细胞为试材,将悬浮细胞继代培养一次后在其B5液体培养基中添加BTH,使培养液中BTH浓度达到0.3 mmol·L-1,随后振荡培养15 d。培养期间每隔3 d测定细胞生长量、蔗糖代谢酶活性以及H2O2、植保素单体、尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG)和可溶性糖组分含量。【结果】0.3 mmol·L-1BTH处理对葡萄悬浮细胞生长无明显促进作用,但可诱导细胞内信号分子H2O2的迸发以及促进细胞中植保素白藜芦醇和白藜芦醇脱氢二聚体的积累,从而有效提高细胞防卫能力;同时,BTH处理可有限抑制葡萄细胞悬浮培养期间SPS和SS1(蔗糖合酶合成方向)活性的上升并提高SS2(蔗糖合酶分解方向)活性,从而使经BTH处理的葡萄悬浮细胞内蔗糖含量明显低于而果糖和UDPG含量却显著高于对照水平。【结论】BTH诱导的葡萄悬浮细胞的SAR反应可明显影响细胞中蔗糖代谢酶活性的平衡,减慢蔗糖合成速率并降解蔗糖以为植保素的合成提供底物UDPG,从而引起细胞中可溶性糖含量的变化。

水杨酸对拟南芥防卫反应酶系的诱导

系统研究了水杨酸对拟南芥苯丙氨酸解氨酶、过氧化物酶、多酚氧化酶和脂氧合酶活性的影响。用10 μg/ mL SA喷雾处理生长28 d的拟南芥植株,结果发现,经SA处理后,拟南芥叶片中PAL,POD,PPO和LOX活性都迅 速增强,PAL活性在处理后12 h达到高峰,较高的PAL活性可维持到48 h。POD,PPO和LOX活性在SA处理后48 h达到高峰,而在24-96 h内都可保持较高的POD和PPO活性。这些生理指标的变化与SA诱导拟南芥植物的抗病 性相吻合。

葡聚糖酶及其在植物中的发育调节和防卫反应

葡聚糖酶又称昆布多糖酶，胼胝质酶。它的底物葡聚糖在植物中广泛分布，葡聚糖酶的作用即与此类物质的分布相关，且常与植物许多发育过程有联系。从六十年代起，就对葡聚糖酶及其作用进了研究，时至九十年代，对它的研究已涉及到分类、生理、抗病、分子生物学、基因工程等方面。目前主要集中在它的分子生物学、抗病基因工程及雄性不育基因工程的实际应用。以下就这些方面的研究进展做一综述。

高等植物防卫反应的信号传导

高等植物对病原微生物的防卫反应包括植物细胞对病原菌的识别，胞内信号的转换与传导，防卫反应的开启与ＳＡＲ抗性的形成等。本文对高等植物防卫反应信号传导的研究进展进行了综述。

茉莉酸类化合物在植物防卫反应中的作用

茉莉酸类化合物(jasmonate,JA)是诱导植物防卫反应的重要信号分子。JA不仅是系统素信号转导途径的重要组分,而且在植物长距离伤信号转导中发挥重要作用。JA还能单独或与其他激素相互作用调节与植物防卫反应相关的次生代谢物质芥子油苷的生物合成,从而影响植物的防卫反应。现对JA在植物防卫反应中的作用进行综述,并对今后这一领域的研究进行了展望。

拟南芥韧皮部防卫反应转录调控与小麦抗蚜虫机制

植物在受蚜虫侵袭时,乙烯或茉莉酸信号与MYB转录因子调控韧皮部防卫反应,凝集素类韧皮部蛋白(PP)与葡聚糖合酶(GSL)催化生成的胼胝质堵塞筛管细胞壁和筛孔,妨碍蚜虫刺吸韧皮部。根据笔者在拟南芥上的研究,韧皮部防卫反应由转录因子AtMYB44与乙烯信号调控,AtMYB44直接作用于乙烯信号传导调控因子EIN2,启动EIN2基因表达,EIN2转而调控韧皮部防卫反应和对桃蚜的抗性。与拟南芥相比,普通小麦基因组容量超出120多倍,不同基因家族成员冗余程度很高,功能复杂,多种机制交叉作用,影响抗虫防卫反应。小麦编码MYB、GSL和凝集素及其受体蛋白的73、22和50种基因已有全长序列克隆,哪些基因参与小麦针对蚜虫的韧皮部防卫反应以及它们与乙烯或茉莉酸信号的功能关系等问题,目前还不清楚。通过信号传导抑制剂药理学试验与基因沉默效应,鉴定参与小麦抗蚜作用的乙烯或茉莉酸信号传导因子;使用基因沉默、过表达以及荧光蛋白激光共聚焦检测技术,鉴定受乙烯或茉莉酸调控并对小麦抗蚜有调控功能的MYB、PP和GSL种类;通过染色质免疫沉淀等试验,研究MYB对PP和GSL基因表达直接或间接的调控作用,可以阐释小麦抗蚜防卫反应转录调控与信号传导的关键环节。

几丁质酶与植物防卫反应

几丁质酶广泛存在于自然界，亦普遍存在于高等植物中，但在植物体内，至今尚未发现几丁质酶作用的底物。最近的研究不断发现植物防卫反应诱导表达的基因中包含着编码几丁质酶的基因［１］。许多研究已经表明，几丁质酶在植物体内的诱导与积累，对于增强植物防卫能力发挥着重要作用［２］，而植物自身防卫反应是目前植物分子生物学研究的热点之一。本文将着重介绍几丁质酶的特性。

植物WRKY转录因子的结构特点及其在植物防卫反应中的作用

综述了WRKY转录因子的发现、结构特点、表达特点以及WRKY转录因子在各种植物防卫反应中的调控作用,指出WRKY转录因子是一类参与多种胁迫反应的诱导型转录因子,其N-端具有WRKYGQK高度保守的氨基酸序列,能够与基因启动子中的(T)(T)TGAC(C/T)序列(W盒)发生特异性结合,从而调节基因的表达,参与植物的各种生长和发育过程。

葡聚六糖诱导植物防卫反应的信号传导

以烟草悬浮细胞和黄瓜为试材,采用常规试验方法测定防卫反应相关指标,探讨葡聚六糖诱导植物后防卫反应信号传导的途径。结果表明:葡聚六糖诱导后,烟草悬浮细胞在50min时pH值达峰值,为5.75;60min时一氧化氮(NO)含量达峰值,为38.4μmol.mL-1,80min时苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性达到峰值,为3.06U·g-1.FW-1;30min时过氧化氢(H2O2)含量达峰值,为3.8μmol·g-1.FW-1,同时过氧化氢酶(CAT)活性也达峰值为129.3U·g-1.FW-1。添加不同抑制剂EGTA、新霉素、氯化锂(LiCl)等测定发现,细胞胞内和胞外Ca2+参与调控葡聚六糖诱导的NO释放及H2O2迸发。葡聚六糖诱导黄瓜产生对霜霉病菌的系统抗性,处理叶及其上位叶和下位叶的防效分别为81.34%、52.12%、6.69%。测定黄瓜叶片PAL、H2O2及其清除酶CAT、SOD活性发现,处理叶活性达到高峰之际,其上位叶和下位叶的活性也先后达峰值,此间抗病信号发生了系统传导。

两个水稻抗稻瘟病单基因系防卫反应相关酶的活性变化

本研究利用抗谱差异较大的两个水稻抗稻瘟病基因Pik-h和Pik-s的单基因系为材料,以不含抗性基因的普感亲本丽江新团黑谷(LTH)作对照,分别接种非亲和菌株G85和亲和菌株G64-1,研究接种后不同时点水稻叶片几丁质酶、β-1,3-葡聚糖酶、过氧化物酶、多酚氧化酶和苯丙氨酸解氨酶等5种防御酶的活性变化,以探究水稻抗稻瘟病基因的抗性水平差异与防御酶活性的关系。结果表明,接种后水稻叶片中5种防御酶活性水平均明显升高,但不同材料接种不同菌株后防御酶活性的升幅有差异。在接种G85后的大多数时点,广抗谱的Pik-h单基因系与窄抗谱的Pik-s单基因系相比,前者表达的几丁质酶、β-1,3-葡聚糖酶和苯丙氨酸解氨酶的活性水平升高或显著升高,过氧化物酶和多酚氧化酶的活性水平降低或显著降低。除了过氧化物酶外,其余4种酶的最高酶活性均以Pik-h单基因系最高。在接种G64-1后的各个时点或绝大多数时点,广抗谱的Pik-h单基因系与窄抗谱的Pik-s单基因系相比,前者表达的几丁质酶、过氧化物酶、多酚氧化酶和苯丙氨酸解氨酶的活性水平和最高酶活性升高或显著升高,只有β-1,3-葡聚糖酶活性水平显著降低或无明显差异。在接种后的大多数时点,LTH表达的防御酶活性显著低于单基因系或与单基因系无显著差异。本研究结果体现了抗性基因的抗性水平与防御酶活性水平基本呈正相关关系。

植物抗病防卫反应中的特异性钙信号

在植物细胞中,钙离子是普遍存在的第二信使,参与多种信号途径。大量研究表明,钙信使系统参与植物与病原菌互作的信号转导过程。近些年来,特异性钙信号在抗病中的作用越来越受到关注。文章综述了近年来在植物表达防卫反应过程中特异性钙信号的形式及其形成的生理机制的研究进展。

柞蚕滞育蛹的体液防卫反应

本文对柞蚕Ａｎｔｈｅｒａｅａｐｅｒｎｙｉ滞育蛹体液防卫的某些特性做了报道。结果表明：（１）经注射大肠杆菌诱导６ｈ后，体液中出现了抗菌活性物质。诱导７ｄ后，抗菌活力达到峰值，１５ｄ后活力消失。用生理盐水诱导的反应较快，４ｄ后达到峰值，１０ｄ后活力消失。（２）经大肠杆菌诱导后的体液对苏芸金杆菌、大肠杆菌、枯草杆菌及金黄葡萄球菌均有杀菌效应。在最初５ｍｉｎ内杀菌效率较高。注射生理盐水诱导的体液较大肠杆菌诱导的杀菌效果低。（３）用昆虫病原菌苏芸金杆菌及非病原菌大肠杆菌作不同的诱导源，诱导１ｄ后的体液对大肠杆菌的抗菌活力差别不显著，但对柞蚕蛹的生活力及发育有明显影响；用苏芸金杆菌诱导的柞蚕滞育蛹３ｄ后死亡，用大肠杆菌诱导的蛹能正常羽化。（４）在一定范围内用不同剂量的大肠杆菌进行诱导，其抗菌活力不受影响，但超过一定限度，既使是非病原菌也可以突破昆虫的防卫功能。

植物G蛋白与植物防卫反应

近年来,植物G蛋白(包括异三聚体G蛋白和小G蛋白)的存在及其信号调控途径已经成为人们研究细胞信号转导过程的热点问题。从多种植物细胞中相继分离克隆出多个与动物G蛋白同源的编码植物G蛋白的基因,并且植物G蛋白的种类和数量有其独特性。植物G蛋白在植物细胞跨膜信号转导中发挥重要的作用,参与多种生命活动的调控。主要综述了植物G蛋白参与植物防卫反应调节作用的研究进展。