细胞分裂素:代谢、信号转导、交叉反应与农艺性状改良

在高等植物中,细胞分裂素通过对细胞分裂与分化的调节而广泛参与了对植物生长发育的调控。在过去的10余年,利用模式植物拟南芥的研究,在阐明细胞分裂素的代谢、转运与信号转导等方面取得了重要的进展。同时,关于细胞分裂素与其它信号途径之间存在的广泛交叉反应也受到了人们的注意。根据我们现有的知识,细胞分裂素信号转导是通过磷酸基团在一个双元组分系统之间的系列传递而完成的,该过程被称之为“磷酸接力传递”(phosphorelay)。细胞分裂素与其它信号途径的互作可能也主要是通过双元组分系统链接的。双元组分系统中目前已知的主要信号元件不仅表现出功能冗余性,同时在调控特定的植物生长发育过程时也具有特异性。本文在对细胞分裂素的代谢与转运过程简要评述的基础上,对其信号转导以及与其它信号途径间交叉反应的研究进展进行重点讨论,并展望细胞分裂素研究对重要农业性状改良的意义。

细胞分裂素的信号转导机制

细胞分裂素的信号转导是一个"磷酸接力传递"(phosphorelay)过程。细胞分裂素结合受体组氨酸激酶(Arabidopsis histidine kina-ses,AHK)使其磷酸化,并将磷酸基团转移给胞质中的磷酸转运蛋白(Arabidopsis histidine-phosphotransfer proteins,AHPs),磷酸化的AHPs进入细胞核并将磷酸基团转移到A型和B型反应调节因子(Arabidopsis response regulators,ARRs)上。B型ARR是一类转录因子,可激活A型ARR基因的转录,在众多参加细胞分裂素信号传导的转录因子中起主要作用。文中综述了近年来关于细胞分裂素信号转导机制的研究进展,并进行了展望。

细胞分裂素信号转导:已知的简单性与未知的复杂性

在植物的生长发育过程中,细胞分裂素通过调节细胞分裂与分化起着非常重要的作用.最近几年的研究表明,细胞分裂素信号可能采用一种类似于细菌和真菌中的双元组分系统,通过在不同的组氨酸磷酸蛋白激酶和效应分子之间连续传递磷酸基团而完成其转导过程.细胞分裂素信号转导途径与其他信号转导途径之间存在异常活跃的相互交叉反应,同时细胞分裂素受体及其下游众多关键组分明显存在功能冗余的现象.因此,这些问题的解决成为阐明细胞分裂素信号转导网络的关键.

利用人工控制细胞死亡策略培育抗稻瘟病水稻

利用细菌编码RNase的barnase基因及其特异抑制剂编码基因barstar构成的双元组分系统,把本实验室构建的具有稻瘟菌(Magnarorth rrisea)诱导活性的嵌合启动子与 barnase基因融合,再与由CaMV 355启动子驱动的barstar的构件融合,构建植物表达载体pWBNBS和pPBNBS,转化水稻,并对转基因水稻进行了抗稻瘟病和白叶枯病的检测.结果表明,接种稻瘟菌后,转基因水稻植株中barnase基因受诱导表达;在稻瘟菌侵染诱导下,barnase的表达超过barstar的抑制,导致转基因水稻叶片出现类似过敏感应,表现出对稻瘟病的抗性;转基因水稻对白叶枯病表现出一定的抗性.这些结果说明,通过该双元组分系统策略获得的转基因水稻具有明显的抗致病性真菌和一定程度的抗细菌危害的较广谱抗性。