半胱氨酸蛋白酶在植物细胞程序性死亡中的作用

介绍了参与执行与控制植物细胞程序性死亡(PCD)的半胱氨酸蛋白酶的研究进展。

植物细胞程序化死亡的研究进展

细胞程序化死亡是普遍发生于植物生长发育的各个阶段的1种现象。本文对植物器官发生了细胞程序化死亡现象、植物细胞程序化死亡相关的基因、研究方法以及其与育种的关系等方面进行了简要概述。

植物细胞程序化死亡的形态学和生理生化特征

植物细胞程序化死亡(PCD)是一种由基因控制的、主动的细胞死亡过程,它在植物正常生长发育过程中起着重要作用。发生程序化死亡的植物细胞在形态、生理生化方面表现出一些共性特点和个性特点,该文对这些特点进行了综述。

大白菜叶柄黑点症细胞显微结构观察

通过光学和电子显微镜技术对大白菜叶柄黑点症细胞显微结构进行观察研究。光学显微镜观测结果表明,大白菜叶柄上的黑点少则由2~3个细胞、多则由20~30个细胞组成;电子显微镜观测发现,发生黑点症的细胞细胞壁扭曲变形、叶泡和线粒体等细胞器降解破坏、多泡体形成、细胞核形状发生改变、质壁分离等典型的植物细胞程序化死亡的基本特征,由此推测,大白菜叶柄黑点症是大白菜在受到过量氮肥等逆境条件下发生植物细胞程序性死亡的结果。

在本氏烟中瞬时表达效应因子PsCRN127基因提高其对寄生疫霉的抗性

[目的]本研究对一个具有植物细胞死亡抑制活性的大豆疫霉效应因子Ps CRN127进行功能分析,为认识疫霉菌的致病机制和利用效应因子来提高植物抗病性提供参考。[方法]利用农杆菌介导的瞬时表达技术,分析Ps CRN127的细胞死亡调控活性;利用寄生疫霉游动孢子接种本氏烟离体叶片评估Ps CRN127对植物防卫反应的影响;利用实时定量RT-PCR检测本氏烟中激素抗病信号途径标记基因的表达;利用DAB染色检测本氏烟接种叶片中过氧化氢的积累;利用与GFP融合的方法观察Ps CRN127的亚细胞定位。[结果]在本氏烟中表达Ps CRN127可以抑制由INF1、Psoj NIP、Ps CRN63、Bax和Avh241诱导的植物细胞死亡,并且可以提高其对寄生疫霉的抗性;Ps CRN127可能通过提高激素抗性信号途径相关基因的表达和过氧化氢的积累来提高植物抗病性;Ps CRN127定位于植物的细胞质和细胞核中。[结论]大豆疫霉可能通过分泌具有广泛细胞死亡抑制活性的CRN效应因子Ps CRN27来调控植物的细胞死亡和防卫反应;可以直接应用这些疫霉菌效应因子提高植物的抗病性。

拟南芥抗凋亡突变体fbr136的分离鉴定与分析

植物细胞程序性死亡(programmed cell death,PCD)在植物的生长发育进程以及防御生物与非生物胁迫的过程中具有重要的作用.Fumonisin B1(FB1)是一种真菌毒素,是鞘脂生物合成途径中关键酶神经酰胺合酶(ceramide synthase)的竞争性抑制剂.FB1在动植物细胞中均能够诱导PCD.为了探索植物PCD的机制,通过筛选拟南芥抗FB1的突变体,分离鉴定了11个fumonisin B1resistant(fbr)突变体.遗传分析表明,这些突变体分别是由9个相同或者不同的遗传座位突变造成的.对其中一个代表性的突变体fbr136进行了详细的表型分析和初步遗传定位.fbr136对其他PCD诱导剂,例如H2O2或paraquat也表现出一定的抗性或耐受性,而且在fbr136突变体中FB1不能正常诱导PR1基因的表达,说明fbr136突变体PCD的发生可能受到阻碍.硝基四唑(Nitroblue tetrazolium,NBT)染色表明,FB1处理fbr136突变体后产生和积累活性氧(reactive oxygenspecies)比野生型植物显著降低,暗示其抗凋亡表型可能与活性氧的产生有关.推测FBR136可能是FB1在诱导PCD过程中,从鞘脂含量变化到活性氧积累变化这一途径的一个重要的调控因子.fbr136被定位于染色体Ⅲ上,与以往鉴定的抗FB1突变基因的定位都不同,因此,FBR136可能是FB1诱导PCD信号途径中的一个新基因.