PYR/PYL/RCAR蛋白介导植物ABA的信号转导

脱落酸(ABA)在各个植物生长发育阶段以及植物对生物与非生物胁迫的响应过程中都发挥着重要的作用。最近研究表明,在ABA信号转导途径中有3种核心组份:ABA受体PYR/PYL/RCAR蛋白、负调控因子2C类蛋白磷酸酶(PP2C)和正调控因子SNF1相关的蛋白激酶2(SnRK2),它们共同组成了一个双重负调控系统——PYR/PYL/RCAR—|PP2C—|SnRK2来调控ABA信号转导及其下游反应,且3种核心组份在植物体内的结合方式受时空和生化等因素的影响,通过特定组合形成的ABA信号转导复合体介导特定的ABA信号反应。文章就PYR/PYL/RCAR蛋白介导的植物ABA信号识别与转导途径的分子基础及其调控机制,以及PYR/PYL/RCAR—PP2C—SnRK2参与的ABA信号调控网络等研究进展做一概述,并对该领域今后的研究进行了展望。

植物脱落酸受体PYR/PYL/RCAR的研究进展

脱落酸(Abscisic acid,ABA)是一种重要的植物抗胁迫激素,其受体的筛选和鉴定为植物中ABA信号转导通路的阐明奠定了重要基础。目前发现了几种ABA受体,大多数都受到质疑,但PYR/PYL/RCAR被普遍认为是真正的ABA受体蛋白。简略介绍了发现PYR/PYL/RCAR之前ABA受体的研究概况,重点介绍了目前国内外对于PYR/PYL/RCAR蛋白的研究进展。

葡萄PYL基因家族的鉴定与表达分析

【目的】通过分析葡萄(Vitis vinifera L.)PYL基因在非生物胁迫条件下的响应情况,丰富PYR/PYL/RCAR(Pyrabactin Resistance/Pyr1-Like/Regulatory Components of ABA Receptor)在ABA信号和启动信号转导中的功能。【方法】利用生物信息学方法,筛选葡萄中的PYL基因,并对其进行生物信息学及非生物胁迫下的响应分析。【结果】从葡萄基因组中共鉴定出6个PYL基因,Vv PYL家族无染色体偏好性,Vv PYL5无内含子结构;除Vv PYL4外均富含酸性氨基酸,该家族成员主要定位于细胞质中,并有多个保守位点。10%(ω)PEG和100μmol·L^(-1)ABA处理6 h后,Vv PYL1和Vv PYL2表达水平与对照相比差异显著,分别为对照的1.3~1.8倍。50μmol·L^(-1)ABA处理6 h后,Vv PYL1表达水平与对照差异显著,为对照的1.5倍;400 mmol·L^(-1)Na Cl、10%PEG、50μmol·L^(-1)ABA和100μmol·L^(-1)ABA处理24 h后,Vv PYL1和Vv PYL2的表达水平显著高于对照,为对照的1.2~2.2倍,400 mmol·L^(-1)Na Cl处理24 h后,Vv PYL6的表达水平显著高于对照,为对照的1.6倍。【结论】克隆得到葡萄的6个PYL基因,高度保守,分为3个亚组;能够响应不同非生物胁迫。本研究为葡萄PYL基因在逆境应答中的功能研究提供了基础。

木薯PYL13基因克隆及表达分析

【目的】解析木薯脱落酸(ABA)受体PYR/PYL/RCARs家族基因(MePYL13)在木薯块根采后生理性变质(PPD)过程中的功能作用,为后续探索ABA信号通路在木薯PPD中的功能及作物抗逆育种打下基础。【方法】从木薯品种SC8中克隆MePYL13基因,应用生物信息学分析方法对其编码蛋白的理化性质、亲疏水性、保守结构域及二、三级结构等进行预测,对基因上游启动子进行元件分析,通过亚细胞定位观察MePYL13蛋白在植物细胞中的定位情况,并利用实时荧光定量PCR检测MePYL13基因在木薯PPD过程中的相对表达量。【结果】克隆获得的MePYL13基因编码区(CDS)长度663 bp,编码220个氨基酸,蛋白分子量23.957 kD,理论等电点(Ip)为6.74。MePYL13蛋白与巴西橡胶树(XP021654464.1)PYL家族蛋白的氨基酸序列同源性最高,为91.55%,表明MePYL13蛋白氨基酸序列具有高度保守性。从MePYL13基因启动子鉴定获得与非生物胁迫逆境相关的响应元件,包括厌氧诱导元件(ARE,AAACCA)、光响应元件(ATCT-motif,AATCTAATCC)、干旱MYB元件(MBS,TAACTG)及ABA应答元件(ABRE,AAACAGA)和分生组织表达相关元件(CAT-box,GCCACT)等;MePYL13蛋白在木薯细胞的细胞核和细胞质上均有表达。随着PPD进程的推移,MePYL13基因相对表达量整体上呈上升趋势,至PPD后期(48 h)其相对表达量是0 h时(PPD前)的16倍,即MePYL13基因受木薯块根PPD的显著诱导。【结论】MePYL13基因是PYR/PYL/RCARs家族成员,可能在木薯块根PPD过程中发挥正向调控作用,为培育木薯PPD改良品种提供了潜在基因资源。

油棕脱落酸受体PYL基因家族的全基因组鉴定及表达分析

【目的】鉴定油棕(Elaeis guineensis)脱落酸(ABA)受体PYR/PYL/RCARs(PYL)基因家族成员,分析其表达特性,为探究ABA信号通路在油棕果肉成熟过程中的功能研究提供理论依据。【方法】以拟南芥和水稻的PYL蛋白氨基酸序列作为参考序列,通过BLASTp比对及保守结构域预测分析从油棕基因组中鉴定出PYL基因家族成员,利用生物信息学软件对其染色体定位、基因结构、启动子顺式作用元件及编码蛋白的理化性质、保守结构域、进化关系进行分析,并采用实时荧光定量PCR对PYL家族基因在不同组织、不同发育期果实及外源ABA处理下的表达特性进行检测。【结果】从油棕基因组中共鉴定出12个油棕PYL基因家族成员(EgPYL1~EgPYL112),分布在8条染色体和1个Scaffolds上,含有1~3个外显子,开放阅读框(ORF)为564~765 bp,编码187~254个氨基酸,蛋白分子量为20.95~28.33 kD,等电点(pI)为5.26~7.95,不稳定指数为32.67~52.87,脂溶指数为73.87~87.60,总平均亲水性为-0.68~-0.17。12个PYL家族蛋白均含有特征结构域PYR/PYL/RCAR,分为3个亚族。Eg PYL1和EgPYL6基因具有共线性,EgPYL4、Eg PYL5、EgPYL9和EgPYL11基因具有共线性。EgPYLs基因的启动子上含有大量植物激素响应元件、逆境胁迫响应元件和光响应元件。EgPYLs基因在根、茎尖、叶、花和果肉中均有表达,但表达量差异较明显。EgPYL7、EgPYL8和EgPYL9基因的表达量随果肉成熟度增加逐渐升高,在23周达峰值。11个Eg PYLs基因均受外源ABA诱导表达。【结论】大多数PYL基因家族成员参与油棕对ABA的响应,且部分成员(如EgPYL7、EgPYL8和EgPYL9)在油棕果实发育中发挥重要的调控作用。

小麦ABA受体基因TaPYL9的克隆和表达分析

为了了解小麦ABA受体基因TaPYL9(Pyrabactin resistance like 9)在非生物胁迫下的功能,通过同源克隆法获得小麦TaPYL9基因,对其进行生物信息学分析,并采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术检测该基因在ABA、NaCl和PEG处理下的表达情况。结果表明,TaPYL9 cDNA全长1173 bp,开放阅读框618 bp,编码1个包含205个氨基酸残基的不稳定的亲水蛋白,该蛋白以α-螺旋为主,含有1个由2个α-螺旋和7个β-折叠组成的PYL螺旋手柄结构;TaPYL9蛋白与山羊草AsPYL9-like蛋白亲缘关系最近,与拟南芥AtPYL9蛋白属于同一亚族;TaPYL9蛋白和AsPYL9-like蛋白保守基序相同,与拟南芥13个PYL中的AtPYL9蛋白的保守基序相似性最高;TaPYL9在ABA、NaCl和PEG处理下总体上表达量上升。综上,TaPYL9为小麦ABA受体蛋白,对ABA敏感,可能参与小麦高盐和干旱胁迫应答的调控。

植物脱落酸PYR/PYL/RCAR受体

脱落酸(abscisic acid,ABA)对植物生长发育、生物与非生物胁迫的应答具有重要作用。近年研究发现ABA在植物体中引起的信号通路源于其受体的参与,以ABA受体及ABA信号通路为基础的研究成为新的研究热点。本文简略介绍了ABA受体的研究进展概况,重点介绍细胞内ABA受体PYR/PYL/RCAR蛋白对ABA信号感知和下游转导的研究进展,最后总结了PYR/PYL/RCAR介导的ABA信号通路。

植物激素脱落酸受体及其信号转导途径研究进展

脱落酸是广泛存在于植物体的多功能激素,通过与体内受体及随后的复杂信号网络互作进而调节植物生长发育、抵御环境胁迫。脱落酸受体的筛选和鉴定一直备受关注,并已取得较大突破,其信号转导机制也再次成为人们研究的热点。对脱落酸受体的鉴定以及介导的信号转导途径方面最新进展进行了综述并展望,以期对相关研究领域提供参考。

植物激素脱落酸信号转导研究进展

植物激素脱落酸(ABA)是一种类异戊二烯,其合成和代谢过程都是在环境因素的严格控制之下完成的。ABA不仅在植物适应环境改变中发挥了核心作用,而且也调节植物生长发育的各个阶段,例如种子的休眠和幼苗发育的早期。近年来,在鉴定ABA信号转导通路方面的研究取得了重大的进展,尤其是在鉴定ABA受体和ABA信号感知传导的分子生化机制方面取得了众多的突破性进展。介绍了ABA受体鉴定以及ABA信号转导的最新研究进展。

植物激素——脱落酸(ABA)的细胞信号转导机制

植物激素脱落酸(ABA)参与从种子萌发到植物开花、结果和衰老等多个生长发育过程。研究ABA细胞信号转导的分子机制对进一步阐明其功能具有重要的意义。通过介绍FCA(Flowering Control Locus A)、Mg离子螯合酶H亚基(ABAR/CHLH)、G蛋白偶联受体(GCR2)、GTG1/GTG2(GPCR-type G-Proteins1/2)和PYR1/PYL/RCAR在ABA信号传导途径中的作用模式,阐述了其能够接受ABA信号并激活相关下游组分,从而完成其生理功能。