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植物M/MLD类受体蛋白激酶及其生物学功能的研究进展

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西北植物学报 2022年第5期42卷 892-900页

作者：孙嘉琪姜晶沈阳农业大学园艺学院设施园艺省部共建教育部重点实验室沈阳110866

植物受体蛋白激酶通过与胞外信号结合感知和接收外部信号传递,在植物各个生理过程及生物代谢中发挥着重大的作用。其中M/MLD类受体蛋白激酶是一类植物特有的具有Malectin-like结构域的受体蛋白激酶。研究表明,M/MLD-RLKs亚家族参与植物... 详细信息

植物受体蛋白激酶通过与胞外信号结合感知和接收外部信号传递,在植物各个生理过程及生物代谢中发挥着重大的作用。其中M/MLD类受体蛋白激酶是一类植物特有的具有Malectin-like结构域的受体蛋白激酶。研究表明,M/MLD-RLKs亚家族参与植物发育过程及生物/非生物胁迫调控。该研究对近年来国内外有关植物M/MLD-RLKs的发现、结构特点以及生物学功能等方面的研究进展进行综述,并重点阐述其在调控植物根系、叶片、花发育及响应多种胁迫过程中的作用,为深入研究M/MLD-RLKs在植物生长发育过程中的生理功能提供参考。

关键词：类受体蛋白激酶 M/MLD-RLKs 生理功能

类受体蛋白激酶PBL28参与N-癸酰基高丝氨酸内酯对拟南芥根生长的调控

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植物生理学报 2021年第6期57卷 1271-1280页

作者：孙雅娜何子玮曹向宇赵芊刘方贾振华宋水山张利平河北大学生命科学学院生命科学与绿色发展研究院河北保定071002 河北省科学院生物研究所石家庄050051 河北省主要农作物微生物病害控制工程技术研究中心石家庄050051

N-酰基高丝氨酸内酯(N-acyl-homoserine lactones,AHLs)是一种细菌群体感应信号分子,由其介导的群体感应(quorum sensing,QS)参与革兰氏阴性菌多种生物学功能的调控。N-癸酰基高丝氨酸内酯(N-decanoyl-homoserine lactone,C10-HSL)是一种中长链的AHLs。前期研究表明,C10-HSL处理可以显著改变植物的根系结构,并且NO和H2O2参与C10-HSL影响植物根系结构的过程。但对于植物如何感知C10-HSL知之甚少。植物中存在大量类受体蛋白激酶,在植物感应外界环境信息调节其自身生长发育过程中发挥重要作用。但植物类受体蛋白激酶是否参与植物感应细菌QS信号分子,进而调控植物生理过程尚不清楚。该研究筛选出了对C10-HSL处理抑制根长表型不敏感的拟南芥类受体蛋白激酶缺失突变体pbl28,发现C10-HSL对突变体pbl28主根生长的抑制、侧根形成的促进效应与野生型拟南芥Col-0相比明显减弱。进一步分析表明,突变体pbl28中C10-HSL诱导产生的NO和H2O2的浓度显著低于Col-0。研究结果初步表明,植物类受体蛋白激酶PBL28可能参与植物对C10-HSL的感知,并且通过调控NO和H2O2的产生影响C10-HSL对拟南芥根系结构的调控。

关键词： N-癸酰基高丝氨酸内酯拟南芥 pbl28 类受体蛋白激酶

类受体蛋白激酶NtFERL对烟草质体色素含量的影响

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烟草科技 2019年第1期52卷 8-14页

作者：徐国云翟妞刘萍萍张慧陈千思郑庆霞金立锋陈霞曹培健周会娜中国烟草总公司郑州烟草研究院

为明确烟草NtFERL(FER-like gene)的生物学功能,同源克隆NtFERL基因并进行序列分析,同时采用病毒诱导的基因沉默(Virus induced gene silence, VIGS)方法在本氏烟草中对该基因进行功能分析。结果表明:NtFERL基因位于烟草第7号染色体上,... 详细信息

为明确烟草NtFERL(FER-like gene)的生物学功能,同源克隆NtFERL基因并进行序列分析,同时采用病毒诱导的基因沉默(Virus induced gene silence, VIGS)方法在本氏烟草中对该基因进行功能分析。结果表明:NtFERL基因位于烟草第7号染色体上,无内含子,编码序列长2 670 bp,编码889个氨基酸。NtFERL与拟南芥FERONIA基因同源性较高,在核苷酸和氨基酸水平上的一致性分别为68.8%和71.1%。沉默NtFERL后,烟草叶色泛黄。质体色素含量分析显示,除新黄质外,叶绿素a、叶绿素b、β-胡萝卜素、叶黄素均显著降低,表明NtFERL可能对烟草色素含量起着正调控的作用。

关键词：烟草类受体蛋白激酶 NtFERL 质体色素病毒诱导的基因沉默

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类受体蛋白激酶在植物中的研究进展

基因组学与应用生物学 2018年第1期37卷 451-458页

作者：朱巍巍马天意张梅娟沙伟齐齐哈尔大学生命科学与农林学院

植物体在接收外界信号分子时,这些细胞外信号被细胞膜上受体特异性相结合,通过体内一系列信号转导途径将生物信号进行放大或传递,引起相应的生物效应,从而完成植物体需要进行的生命活动。类受体蛋白激酶（receptor-like protein kinases... 详细信息

植物体在接收外界信号分子时,这些细胞外信号被细胞膜上受体特异性相结合,通过体内一系列信号转导途径将生物信号进行放大或传递,引起相应的生物效应,从而完成植物体需要进行的生命活动。类受体蛋白激酶（receptor-like protein kinases,RLKs）定位在细胞质膜上,由胞内区、跨膜区和胞外区3部分构成。RLKs的工作机理主要是通过胞外信号分子与其胞外区结构域特异结合,结合后激活胞内激酶域而完成跨膜信号的转导。在植物体内能够参与信号转导、抗逆反应和病原反应等途径,对植物体具有重要意义。本综述将对植物RLKs的结构、分类及生理功能方面进行分析,为深入研究RLKs提供理论基础。

关键词：植物类受体蛋白激酶生理功能研究进展

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类受体蛋白激酶与植物非生物胁迫应答

中国生物化学与分子生物学报 2014年第3期30卷 241-247页

作者：曹玉婷丁艳菲朱诚中国计量学院生命科学学院杭州310018

类受体蛋白激酶(receptor-like protein kinase,RLK)是植物信号转导网络中的重要成员,参与介导生长、发育以及逆境胁迫应答等多种细胞代谢过程.在植物细胞中已发现和克隆了富含亮氨酸重复区型(LRR)、凝集素型(lectin-like)和细胞壁相联... 详细信息

类受体蛋白激酶(receptor-like protein kinase,RLK)是植物信号转导网络中的重要成员,参与介导生长、发育以及逆境胁迫应答等多种细胞代谢过程.在植物细胞中已发现和克隆了富含亮氨酸重复区型(LRR)、凝集素型(lectin-like)和细胞壁相联型(WAK)等不同的RLK亚家族.这些RLK能够感受多种发育和外界环境胁迫信号,并在植物对非生物胁迫的响应过程中发挥重要的调控作用.本文结合当今国内外研究进展,简述植物RLK的典型结构域特征,详细介绍多种RLK在植物逆境信号识别与转导中发挥的作用,同时对RLK在非生物胁迫应答中的具体作用机制进行了探讨.

关键词：非生物胁迫类受体蛋白激酶信号传导调控

类受体蛋白激酶PBL28参与N-癸酰基高丝氨酸内酯调控植物根系生长的研究

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类受体蛋白激酶PBL28参与N-癸酰基高丝氨酸内酯调控植物根系生长...

作者：孙雅娜河北大学

学位级别：硕士

N-酰基高丝氨酸内酯(N-acyl-homoserine lactones,AHLs)是一种可以调控细菌群体行为的信号分子,该信号分子通过群体感应(Quorum sensing,QS)影响革兰氏阴性菌的生理活动,并由此在菌体发挥自身功能的过程中做出调控。N-癸酰基高丝氨酸内... 详细信息

N-酰基高丝氨酸内酯(N-acyl-homoserine lactones,AHLs)是一种可以调控细菌群体行为的信号分子,该信号分子通过群体感应(Quorum sensing,QS)影响革兰氏阴性菌的生理活动,并由此在菌体发挥自身功能的过程中做出调控。N-癸酰基高丝氨酸内酯(N-decanoyl-homoserine lactone,C10-HSL)是一种中长链的AHLs。近年的研究发现,C10-HSL处理可以显著改变植物的根系结构,可以抑制主根生长,促进侧根和根毛的形成。但对于植物是如何感知C10-HSL知之甚少。植物体内含有许多类受体蛋白激酶(Receptor like-kinases,RLKs),这些RLKs的存在,不仅利于植物对机体内部变化的获取,而且可以接收生存环境的信息。由此可见,RLKs在植物的整个生命进程中发挥着重要作用。但RLKs是否参与植物感应细菌QS信号分子,进而调控植物生理过程尚不清楚。本研究以信号分子C10-HSL及RLKs缺失突变体为实验材料,探究类受体蛋白激酶PBL28在C10-HSL调控植物根系生长中的作用。主要研究结果如下:1.首先分析了C10-HSL对拟南芥野生型Col-0根系结构的改变,确定了影响根系变化的C10-HSL的最适浓度为30μM。采用特异性荧光探针染料DAF-2DA和DCFH-DA分析C10-HSL处理后拟南芥中NO和HO含量与分布的变化,发现C10-HSL可以促使植物体内NO和HO的产生。利用NO和HO合成相关酶的缺失突变体noa1和rboh D/F进一步研究发现,这两个突变体对C10-HSL处理的敏感性显著降低,主根受抑制程度明显减小。结果初步表明C10-HSL通过调控NO和HO的合成进而影响植物根系的建成。2.为研究RLKs在C10-HSL调控植物根系结构中的作用,实验室前期观察分析Col-0和RLKs突变体库中各个突变体根系结构对C10-HSL处理的响应,初筛结果发现,五个RLKs缺失突变体pbl28、rgi5、rkf1、lecrk-ix.1、crrlk1-l表现出不同程度的不敏感表型。本研究针对五个突变体进行了复筛实验,发现C10-HSL处理后,五个RLKs缺失突变体pbl28、rgi5、rkf1、lecrk-ix.1、crrlk1-l敏感性显著降低,其中突变体pbl28对C10-HSL极为不敏感。为了进一步研究类受体蛋白激酶PBL28在C10-HSL调控植物根生长的作用,检测了C10-HSL处理前后Col-0和pbl28中NO和HO水平的变化,发现PBL28的缺失严重阻碍了C10-HSL诱导的NO和HO的产生。结果初步表明PBL28可能通过调控C10-HSL诱导产生的NO和HO的水平参与其对植物根系生长的调控。3.为进一步从遗传学上研究PBL28在C10-HSL调控植物根系结构的功能和作用机制,构建了植物双元表达载体p BI121-PBL28-GFP,是以农杆菌作为媒介,采用浸花法将表达载体转入拟南芥中,经过抗性筛选一共得到8株单拷贝的转基因植株。此外构建了类受体蛋白激酶PBL28的原核表达载体p ET-28a-PBL28,并利用IPTG诱导法进行诱导表达,获得了PBL28的可溶性表达。采用Western blot检测蛋白的特异性,结果表明特异性良好。以上研究结果为进一步验证PBL28参与C10-HSL对根系的调控奠定了实验基础,也为RLKs参与AHLs信号转导的研究开辟了新的路径。

关键词：类受体蛋白激酶拟南芥 N-癸酰基高丝氨酸内酯 NO H2O2 PBL28

类受体蛋白激酶在水稻抽穗期的表达及作用机制研究

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类受体蛋白激酶在水稻抽穗期的表达及作用机制研究

作者：李颖秀山东师范大学

学位级别：硕士

类受体蛋白激酶(RLKs)通过磷酸化与去磷酸化反应,将胞外信号传递至胞内,在植物体生长发育、抗病、防御等方面作用重大。前期研究中,在水稻数据库中检索获得多个与水稻发育相关的RLKs,进一步结合Rice eFP Browser网站中基因数字表达谱数... 详细信息

类受体蛋白激酶(RLKs)通过磷酸化与去磷酸化反应,将胞外信号传递至胞内,在植物体生长发育、抗病、防御等方面作用重大。前期研究中,在水稻数据库中检索获得多个与水稻发育相关的RLKs,进一步结合Rice eFP Browser网站中基因数字表达谱数据,筛选到六个在穗发育时期特异表达的RLKs,分别将其命名为FTPK1(Flower Time Protein Kinase1,OsRLK800)、OsRLK890、OsRLK940、OsRLK040、OsRLK100、OsRLK320。应用荧光定量对RLKs组织表达模式分析显示,六个RLKs在水稻茎顶端分生组织过渡到穗发育及分化的过程中表达量均显著升高,且变化趋势与数字表达谱的结果一致,尤其是FTPK1和Os RLK940在抽穗中期和灌浆后期的相对表达量达到营养生长期的8倍和14倍左右;OSRLK890在穗发育各个时期的表达量虽略有升高,但各时期差异不明显。生物信息学分析显示,以上六个RLKs基因的启动子区均包含数个与发育相关的顺式作用元件,且FTPK1的启动子序列中,含有调控PAL基因的表达及参与植物抗病抗逆调节的GTGANTG10元件高达12个;含有与植物抗病及生长调控有关的W BOX元件7个;预测该类启动子所调控的基因可能参与水稻穗发育过程。六个RLKs的蛋白结构域预测显示,大部分蛋白结构中均包含一个B lectin保守结构域和两个跨膜结构域,推测它们具有相似的生物学功能。为深入研究RLKs基因在植物体内的功能,本研究构建了pCAMBIA1301P-FTPK1、pCAMBIA1301P-OsRLK940、pCAMBIA1301P-OsRLK890植物双元表达载体,借助农杆菌侵染转化水稻愈伤组织。经GUS组织化学染色及PCR分子检测,获得FTPK1正义表达株系12株,OsRLK940正义表达株系2株,OsRLK890正义表达株系1株,并将收获的种子进行南繁,进一步筛选转基因植株纯系材料,并拟以“中花11”为对照,对转基因株系进行高通量测序及基因表达谱分析,为解析该类激酶作用途径、构建基因调控网络提供线索。为解析RLKs在植物发育中的作用机制,文中重点对FTPK1的理化特性进行研究。构建了pET28a-FTPK1原核表达载体,并对其诱导表达的融合蛋白的磷酸激酶活性进行了体外鉴定。为明确FTPK1在细胞内的定位情况,构建了带有GFP报告基因的pCAMBIA2300GFP-FTPK1亚细胞定位载体,用拟南芥原生质体瞬时表达系统进行研究,结果显示该基因定位于细胞质和细胞核,推测FTPK1可能在胞外信号向胞质及细胞核的传输过程中发挥功能。同时应用酵母双杂交系统对FTPK1的互作蛋白进行了筛选,以水稻抽穗前期和中期幼穗为材料构建酵母双杂交cDNA文库,构建FTPK1酵母双杂交诱饵载体,在3-AT浓度为0mM的四缺平板上筛库,经过LacZ显色反应初步获得166个菌落,经PCR检测及测序后得到25个可能与FTPK1互作的蛋白。挑选其中4个与发育相关的蛋白构建文库载体,对其与FTPK1蛋白互作情况进行验证,得到两个可能与FTPK1蛋白发生互作的蛋白,为完善FTPK1基因上下游信号通路、分析FTPK1在水稻穗发育时期的作用机制提供线索。本研究对解析RLKs在植物发育过程中的功能,完善并构建RLKs的调控网络奠定了基础。

关键词：水稻类受体蛋白激酶启动子穗发育表达模式蛋白表达及纯化激酶活力测定亚细胞定位酵母双杂交

菘蓝中富含亮氨酸重复序列型类受体蛋白激酶基因IiLTK的克隆与表达分析

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植物生理学报 2021年第9期57卷 1715-1726页

作者：李姝诺杨颖博马雪祺李元玉张国宁陈万生肖莹上海中医药大学中药研究所中药资源与生物技术中心上海201203 海军军医大学附属长征医院医学保障中心上海200003 上海中医药大学中药炮制教研室上海201203 上海图锋医药科技有限公司上海201203

富含亮氨酸重复序列型类受体蛋白激酶(LRR-RLK)在植物生长发育、病原防御以及环境适应等多个方面发挥重要作用。为了研究菘蓝(Isatis tinctoria)中LRR-RLK的表达特征,采用cDNA末端快速扩增(RACE)技术克隆菘蓝LRR-RLK编码基因IiLTK的全长... 详细信息

富含亮氨酸重复序列型类受体蛋白激酶(LRR-RLK)在植物生长发育、病原防御以及环境适应等多个方面发挥重要作用。为了研究菘蓝(Isatis tinctoria)中LRR-RLK的表达特征,采用cDNA末端快速扩增(RACE)技术克隆菘蓝LRR-RLK编码基因IiLTK的全长cDNA,并获得其基因组DNA序列。IiLTK基因全长cDNA为2477 bp(GenBank登录号DQ211577),包含1个2160 bp的开放阅读框(ORF),编码719个氨基酸残基。对应的基因组分析表明,IiLTK基因含15个内含子和16个外显子。通过qRT-PCR检测IiLTK在四倍体和二倍体菘蓝的不同器官中及受到不同胁迫条件下的表达情况:IiLTK基因在2种倍性菘蓝的根、茎和叶中均有表达,且四倍体菘蓝根和叶中的表达水平均显著高于二倍体。赤霉素(GA3)和脱落酸(ABA)处理能显著提高IiLTK的表达水平;高盐(NaCl)和茉莉酸甲酯(MeJA)处理显著降低IiLTK的表达水平;低温(4℃)和水杨酸(SA)处理对IiLTK表达水平影响不大。

关键词：菘蓝类受体蛋白激酶基因克隆生物信息学表达分析

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盐胁迫下四个水稻类受体蛋白激酶的功能分析

中国水稻科学 2021年第2期35卷 103-111页

作者：路凯陈涛姚姝梁文化魏晓东张亚东王才林江苏省农业科学院粮食作物研究所/江苏省优质水稻工程技术研究中心/国家水稻改良中心南京分中心南京210014

【目的】盐胁迫是制约水稻生长和产量主要逆境之一,研究盐胁迫响应基因对于了解植物耐盐机理和培育耐盐水稻品种具有重要意义。类受体蛋白激酶RLK(receptor-like protein kinases)广泛参与调控植物细胞信号转导和对逆境胁迫的响应过程... 详细信息

【目的】盐胁迫是制约水稻生长和产量主要逆境之一,研究盐胁迫响应基因对于了解植物耐盐机理和培育耐盐水稻品种具有重要意义。类受体蛋白激酶RLK(receptor-like protein kinases)广泛参与调控植物细胞信号转导和对逆境胁迫的响应过程。本研究的目的是分析盐胁迫下四个RLK基因的表达模式和生物学功能。【方法】通过荧光定量PCR检测4个RLK基因在NaCl处理下的表达变化以及在不同组织器官中的表达情况,同时利用CRISPR/Cas9对4个RLK基因分别进行编辑。【结果】4个RLK基因的转录均受NaCl诱导或抑制,其中Os04g0275100基因和Os07g0541900基因主要在根中表达;Os09g0353200基因主要在叶片中表达;Os01g0852100基因在根、茎、叶、叶鞘中均有表达。通过测序分别筛选到4个基因的功能缺失突变体,耐盐性实验结果表明四个基因的突变体对NaCl的敏感程度与野生型一致。【结论】鉴定的4个RLK基因的转录受NaCl调控且表达具有组织特异性,突变单个RLK基因不影响水稻的耐盐性。为进一步揭示盐胁迫下RLK基因的功能和作用机制奠定了基础。

关键词：类受体蛋白激酶盐胁迫基因编辑粳稻