小肽GLV2参与调控拟南芥叶片形态建成

在植物中,小肽激素在调控植株生长发育及环境适应等过程中发挥着不可替代的作用,其中,GLVs家族被证明参与根尖分生组织发育与维持、根向地性、侧根发生及植物抗病等过程,而该家族成员是否参与调控地上部分的生长发育尚不清楚。本研究从分析GLVs小肽基因家族的组织表达出发,发现部分GLVs在叶中有表达,其中,GLV2表达丰度最高。利用CRISPR-Cas9基因编辑技术,本研究获得了glv2突变体并对其表型进行了分析。结果显示,相较于野生型,glv2突变体莲座叶展现出叶片尖端及两侧边缘下卷、叶片狭长的表型。组织切片和扫描电镜观察表明,glv2叶片卷曲主要由海绵组织细胞发育异常造成。现有研究认为,小肽GLVs家族主要作为受体激酶RGIs家族的配体发挥功能。本研究通过表达模式分析发现,大部分RGIs家族成员在叶中有表达,并且RGIs家族五重缺失突变体展现glv2类似的叶片形态表型。进一步的qRT-PCR分析显示,glv2叶片中生长素相关基因出现上调表达,暗示着glv2中生长素信号被一定程度地激活,进而造成叶片形态变化。综上,本研究证明GLV2可能被RGIs感知后,通过调控生长素信号影响植物叶肉细胞发育,进而调控叶片形态建成。

不同光质对黍子(Panicum miliaceum)叶绿体光系统发育及psbA基因转录物稳态含量的影响

本文以一种C4植物——黍子(Panicum miliaceum)为材料,在白光、红光、蓝光、远红光和黑暗5种不同条件下培养黍子幼苗,叶片采收后用于叶绿素积累、叶绿体吸收光谱、叶绿体低温荧光发射光谱和高分子量cpRNA积累的测定以及psbA基因的Northern Blot分析。结果表明:白光、红光和蓝光下生长的黍子,它们的叶绿体都有功能完善的光合系统;而远红光下生长的黍子,已有光系统Ⅱ的发射峰,只是强度和波长都与白光、红光和蓝光下的有所不同;不同光质促进叶绿素积累和高分子量cpRNA积累的效率是平行的,其中红光较蓝光和远红光有效,而复合光(白光)的作用效果最好。当以白光诱导的积累量为100％时,可以分别求出不同光质诱导叶绿素积累和高分子量cpRNA积累的相对量,结果表明,高分子量cpRNA的积累对光的依赖性要比叶绿素积累对光的依赖性大得多。psbA基因的Northern Blot分析表明,不同光质下psbA转录物的积累与高分子量cpRNA的积累是一致的。据此我们推测,在黍子叶绿体的光诱导发育过程中,psbA的转录过程可能不受光信号的直接调控,而是受叶绿体整体发育状态的控制。

油菜素甾醇的稳态与信号转导调控研究进展

油菜素甾醇(brassinosteroids,BRs)是公认的第六大类植物激素,在调控植物生长、发育和适应外界复杂多变的环境时发挥重要功能。经过半个多世纪的努力,人们对BR的合成、代谢和信号转导有了较深入的了解,取得了很多研究进展。本综述增加了近10年特别是近5年的最新研究进展,重点概括了参与BR合成与代谢的一些关键酶以及调控BR信号途径一些重要组分的作用机制,并对单子叶植物和双子叶植物BR信号通路的差别及BR信号途径中尚未解决的重要问题进行了展望。

新中国成立70年来植物激素研究进展

植物激素是指植物通过自身代谢产生的,在很低浓度下就能产生明显生理效应的一些有机信号分子,在植物生长发育及环境响应过程中具有至关重要的作用.中国科学家利用植物组织离体培养、以突变体为主导的分子遗传学手段及以水稻农艺性状为核心的植物激素研究策略,在植物激素的生理功能、生物合成及代谢、信号感知及传导等方面均取得了较大的成就,较好地推动了植物激素的理论研究及生产应用.本文主要总结了我国科学家在生长素、细胞分裂素、油菜素甾醇、赤霉素、乙烯、脱落酸、茉莉素、水杨酸、独脚金内酯及多肽激素研究中取得的重要进展,以此来启发并激励我国年轻一代植物学家能在植物激素研究中取得更多具有原始创新性的研究成果.

油菜素甾醇类激素的生物合成、代谢及信号转导

油菜素甾醇(brassinosteroids,BRs)是植物中的一类类固醇激素,可调控许多至关重要的生长发育过程。BR特异的生物合成由CR(campesterol)起始,经由多条途径,受DWF4、CPD、DET2、ROT3/CYP90D1、Ps DDWF1、BR6ox1/2等生物合成酶的催化最终形成生物活性最高的BR,即油菜素内酯(brassinolide,BL)。其中不依赖于CN(campestanol)的一条八步合成途径,在拟南芥中被证明是最主要的生物合成途径。BR代谢产物众多,但目前已发现相关酶的代谢方式仅包括羟基化、糖基化、磺酰化、还原反应和酰基化。BR信号由细胞质膜上的受体BRI1和共受体BAK1的胞外结构域共同感知,进而引起抑制因子BKI1从BRI1上解离,并使BRI1和BAK1的激酶结构域相互作用并相互磷酸化激活,激活的BRI1可磷酸化激活BSKs和CDGs,BSKs和CDGs再激活下游磷酸酶BSU1,BSU1可去磷酸化失活负调元件BIN2,从而解除BIN2对下游转录因子BZR1和BES1的磷酸化抑制,非磷酸化的BZR1和BES1进入细胞核正调或负调多种靶基因。

兰州大学生命科学学院专辑简介

兰州大学生命科学学院具有悠久的发展历史.早在1946年,在著名生物学家、教育学家、校长辛树帜教授和植物学家董爽秋教授等的带领下,兰州大学建立了植物学系和动物学系,1951年合并为生物学系.1999年,由原兰州大学生物系、教育部直属兰州大学细胞生物学研究室和植物生理学研究室、干旱农业生态国家重点实验室合并成立兰州大学生命科学学院.在其艰难而辉煌的办学历程中,涌现出以郑国锠、常麟定、吕忠恕、陈庆诚、赵松岭、梁厚果、张承烈、王勋陵等为代表的一批国内外著名的生物学家,

独脚金内酯信号感知揭示配体-受体作用新机制

植物激素在调控细胞与细胞及细胞与环境的相互作用中起着至关重要的作用。作为一种信号分子,植物激素如何被植物细胞感知一直是植物生物学研究的热点。与底物-酶相互作用的结果不同,激素分子与受体结合后会触发信号转导,但激素分子一般不会被受体修饰,信号转导起始后激素分子通常会从复合体中释放出来被重新利用或降解。近期,我国科学家通过对独脚金内酯及其受体复合体(AtD14-D3-ASK1)的结构学解析,发现独脚金内酯的生物活性分子CLIM(covalently linked intermediate molecule)是独脚金内酯被其受体水解后得到的中间分子。研究表明,CLIM与受体AtD14的催化中心以共价键相结合,进而激活其信号转导。该研究揭示了一种全新的"底物-酶-活性分子-受体"激素识别机制。这种配体-受体作用新机制的发现为植物激素研究开拓了新的视野。

SERKs,拟南芥中一组参与多条细胞信号传导途径的共受体

植物体细胞胚胎发生类受体激酶(SERKs)属于富含亮氨酸重复序列类受体激酶(LRR-RLK)第二亚家族,在拟南芥(Arabidopsis thaliana)中共有5个成员,是一组国际植物学界的热点研究蛋白,广受关注.近年来的研究表明,SERKs作为共受体参与包括油菜素内酯信号传导、花药绒毡层细胞分化、气孔和维管束发育及花器官脱落在内的诸多生长发育过程;还参与细胞死亡调控、植物对病原菌的先天免疫反应等过程.

受体激酶介导的油菜素内酯信号转导途径

油菜素内酯(brassinosteroids,BRs)是一类重要的类固醇激素,参与调控植物生长发育的许多过程。结合应用遗传学、生物化学以及蛋白质组学等研究手段现已基本阐明了BR信号转导的主要过程。BRI1作为受体在细胞表面感知BR,BRI1抑制子BKI1从质膜上解离下来,使BRI1与其共受体BAK1结合。BRI1和BAK1通过顺序磷酸化将BR信号完全激活。活化的BRI1将BSK磷酸化激活,BSK活化BSU1,BSU1将BIN2去磷酸化使其失活,解除BIN2对BES1/BZR1的抑制功能。PP2A可以将BES1/BZR1去磷酸化激活,又可以将受体BRI1去磷酸化促使其降解。BR信号的传递最终使去磷酸化状态的BES1/BZR1在细胞内累积,激活BR信号通路下游的转录调控。

植物根向水性反应研究进展

根的向水性生长是指植物通过根尖感知土壤中的水分梯度,向着水势较高区域生长的一种生物学特性,这一特性对植物从土壤中有效获取水分极为重要。植物向水性研究已成为当前植物学研究的热点领域,但对于调控这一生理反应的分子机制仍知之甚少。目前的研究表明,MIZ1和GNOM作为植物向水性反应的重要调节因子,正向调控植物根的向水性生长。此外,植物激素、光、ROS及钙离子也参与调节植物的向水性反应。该文将从向水性的研究历史、调控基因以及内外因素等方面进行阐述,便于读者全面了解植物向水性研究进展,以期为向水性研究提供新思路。