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植物生理群文献分享（原starseacow文献分享 2015年6月 总第28期） 已有6人参与
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植物生理群文献分享（原starseacow文献分享 2015年6月 总第28期） 楼主周末计划休假，正好可以整理一下6月份群里大家分享的文献。植物生理群文献分享以及过去我所做的文献分享，都已经收集在一个陶贴中，欢迎订阅： 淘贴链接：https://muchong.com/bbs/taotie.php?action=view&ttid=67219 Plant developmental transitions: the role of microRNAs and sugars Sha Yu, Heng Lian and Jia-Wei Wang Current Opinion in Plant Biology 2015, 27:1–7 来自Ruby1的分享，COIP上的一篇综述，主要讨论了植物中microRNA156 (miR156) 以及糖介导的植物生长发育调控。 The Apoplastic Copper AMINE OXIDASE1 Mediates Jasmonic Acid-Induced Protoxylem Differentiation in Arabidopsis Roots. Sandip A. Ghuge, Andrea Carucci, Renato A. Rodrigues-Pousada, Alessandra Tisi, Stefano Franchi, Paraskevi Tavladoraki, Riccardo Angelini and Alessandra Cona Plant Physiol. 2015 Jun;168(2):690-707. 来自Walnut1的分享，H2O2 在根尖组织的protoxylem differentiation作用已早有报道，本文提出一个H2O2的来源，即含铜的胺氧化酶催化二胺产生的H2O2，也将二胺在植物生长发育中的作用进行了扩展。 Expression of endoxyloglucan transferase genes in acaulis mutants of Arabidopsis. Akamatsu T, Hanzawa Y, Ohtake Y, Takahashi T, Nishitani K, Komeda Y. Plant Physiol. 1999 Nov;121(3):715-22. ACAULIS5, an Arabidopsis gene required for stem elongation, encodes a spermine synthase. Hanzawa Y, Takahashi T, Michael AJ, Burtin D, Long D, Pineiro M, Coupland G, Komeda Y. EMBO J. 2000 Aug 15;19(16):4248-56. A semi-dominant mutation in the ribosomal protein L10 gene suppresses the dwarf phenotype of the acl5 mutant in Arabidopsis thaliana. Imai A, Komura M, Kawano E, Kuwashiro Y, Takahashi T. Plant J. 2008 Dec;56(6):881-90. The dwarf phenotype of the Arabidopsis acl5 mutant is suppressed by a mutation in an upstream ORF of a bHLH gene. Imai A, Hanzawa Y, Komura M, Yamamoto KT, Komeda Y, Takahashi T. Development. 2006 Sep;133(18):3575-85. Thermospermine catabolism increases Arabidopsis thaliana resistance to Pseudomonas viridiflava. Marina M, Sirera FV, Rambla JL, Gonzalez ME, Blázquez MA, Carbonell J, Pieckenstain FL, Ruiz OA J Exp Bot. 2013 Mar;64(5):1393-402. 以上依旧是来自Walnut1的分享，介绍的是关于拟南芥矮化突变与acl5（ACAULIS5）基因及该基因所调控的T-Spm含量变化的文献。几篇报道可向前追溯到1999年（Expression of Endoxyloglucan Transferase Genes in acaulis Mutants of Arabidopsis）发现的ACL5突变体with reduced internodal cell length，到2000年（ACAULIS5, an Arabidopsis gene required for stem elongation, encodes a spermine synthase.）的ACL5编码SPMS，与GA无关，并位于GA调控的下游，利用一个热启动子能在温度诱导下恢复矮化表型，但本文提出外源spm并不能恢复矮化表型，后面有一系列（2006，The dwarf phenotype of the Arabidopsis acl5 mutant is suppressed by a mutation in an upstream ORF of a bHLH gene）关于拟南芥上矮化突变的研究，直到2007年的研究报道ACL5编码T-Spm合成酶（群文件名：拟南芥dwarf-acl5基因-2007），以及后续2008年（A semi-dominant mutation in the ribosomal protein L10 gene suppresses the dwarf phenotype of the acl5 mutant in Arabidopsis thaliana.）、2013年（Thermospermine catabolism increases Arabidopsis thaliana resistance to Pseudomonas viridiflava）的研究，终于揭开了拟南芥上ACL5突变所致矮化表型的调控因素及关联的T-Spm变化。群里有研究拟南芥矮化突变的小伙伴可以翻阅我提供的文献哟，有很多报道的矮化突变最后都定位到了ACL5区间，文献有点老，但有几篇还是很经典的。 Variation in Nitrogen Rate and Local Availability Alter Root Architecture Attributes at the Onset of Storage Root Initiation in ‘Beauregard’ Sweet potato. Villordon A, LaBonte D, Firon N, et al. Hort Science, 2013, 48(6): 808-815. 来自脆卷旺的分享 主要结果：该文研究施氮量和氮肥的定位施用在甘薯不定根向块根分化建成的初始阶段对侧根的生长发育特性的影响。主要包括3个试验：施氮量试验、分根培养试验和氮肥定位施用试验。其中施氮量试验设置了0，50，100 and 200 kg N/ha的施氮量梯度，其中，从50 kg N/ha的施氮量开始，一、二级侧根长度和数量显著增加，从100 kg N/ha的施氮量开始，不定根数量显著增加；在明确了50 kg N/ha为该品种的最宜施氮量前提下进行分根培养试验，利用差异明显的0和50两种施氮量，设置了0 : 50、 0 : 0和50 : 50三个处理。其中在50 kg N/ha处理的一侧具最大的不定根根系数目，培养室两侧有显著的不定根数目的差异。氮肥定位施用试验设置3个处理，分别是装盆之前将氮肥与基质混匀，施氮于距表土4cm的土层和盆底部三个处理，同时，设置不施氮对照。其中混施和表层施氮肥具有最大不定根数目。 该论文从优化根系构型发育的角度进行试验处理，充分证明了施氮量和定位施氮通过影响甘薯块根分化建成时侧根、不定根的生长发育，优化块根产量的形成。 The Arabidopsis ceramidase AtACER functions in disease resistance and salt tolerance Jian-Xin Wu, Jian Li, Zhe Liu, Jian Yin, Zhen-Yi Chang, Chan Rong, Jia-Li Wu, Fang-Cheng Bi and Nan Yao The Plant Journal (2015) 81, 767–780 来自Walnut1的分享，我推荐这篇文献是因为它是关于植物抗性的。讲的是拟南芥上的ceramidase AtACER。 NRT/PTR transporters are essential for translocation of glucosinolate defence compounds to seeds Hussam Hassan Nour-Eldin et al. Nature 488, 531–534 (23 August 2012) 来自lianfeng1107的分享。作者构建了一个拟南芥的转运蛋白文库，用来筛选相应的转运蛋白，作者用此方法成功筛选并鉴定了一类拟南芥的硫代葡萄糖苷转运蛋白并发表在nature中。 Calcium sensor kinase activates potassium uptake systems in gland cells of Venus flytraps Sönke Scherzer et al. PNAS 2015 112 (23) 7309-7314; published ahead of print May 21, 2015, 分享一篇来自PNAS的电生理研究文章。主题很有意思，是研究捕蝇草上的钾吸收系统的。 钾是一种对植物来说很重要的元素，在拟南芥中，钾吸收是依靠根中的钾离子通道AKT1与钾转运蛋白HAK5，其中前者负责中高浓度钾吸收，选择性较高，后者负责在低浓度下吸收钾，选择性较低。这篇文章则把研究目光投向了一种很有意思的植物——捕蝇草（Venus Flytrap：Dionaea muscipula），这种植物可以在极为贫瘠的土地上生长，它们可以依靠关闭叶片，捕捉消化昆虫获得必要的元素。之前的研究发现，昆虫被捕捉后，在叶片形成的消化器官内，钾浓度会很快下降，这提示捕猎器官上有一些高效的钾吸收系统。 本文中，作者通过对捕蝇草EST进行分析，获得了两个潜在的参与钾吸收的蛋白，DmKT1以及DmHAK5，并将其表达在爪蟾卵中进行电生理研究。实验结果表明，和拟南芥根吸收钾类似，捕蝇草中DmKT1是一个高选择性但低亲和的钾通道，而DmHAK5则是一个CBL9-CIPK23激酶依赖的，高亲和低选择性钾转运蛋白。他们共同作用，保证捕蝇草可以在不同浓度范围下高效吸收钾。另外值得注意的是，DmHAK5的钾吸收与环境pH有关，在同样的膜电压下，pH越低钾电流越大。考虑到捕蝇草会分泌酸性物质分解猎物，因此它们也发展出了质子依赖的高效钾转运系统。 这篇文章是诺贝尔奖得主Erwin Neher推荐的。但其中做了很多电生理相关研究，尤其是发现了质子依赖的一类钾转运蛋白。之前有一些研究表明，植物钾通道也受到pH影响，这一方面与质子泵造成的膜电位变化有关，一方面，钾通道上也可能存在直接感受pH变化的位点。我推荐并分享这篇文章，主要是基于自己的研究兴趣，也欢迎做相关研究的虫友一起探讨（starseacow）。 Sugars as hydroxyl radical scavengers: proof-of-concept by studying the fate of sucralose in Arabidopsis Andrea Matros et al. The Plant Journal (2015) 82, 822–839 分享一篇来自Plant Journal的文章。 这篇文章主要关注了糖在植物中清除羟自由基的效应。我们知道ROS在生物体内起到信号作用，但同时ROS的产生也会对细胞产生毒害，因此需要一些抗氧化系统予以清除。而ROS本身包括H2O2，超氧，羟自由基等等。在植物中，没有找到特定清除羟自由基的酶系统，因此是什么系统参与羟自由基清除成为很值得探讨的问题。过去几年来，一系列文章发现糖在植物中参与活性氧清除。譬如，果糖参与液泡内ROS清除；而棉籽糖参与叶绿体中ROS清除。而在作者之前的研究中，已经发现二或其他寡聚糖可以在体外通过与羟自由基的直接反应起到清除该活性氧的作用。在这篇文章中，作者尝试在植物中证实这样的反应是存在的。由于植物体内存在复杂的代谢网络，所以很难选择已存在的某种糖来分析其抗氧化反应。因此，作者给ROS胁迫下的植物提供人工合成的糖类甜蜜素（三氯蔗糖），利用质谱分析，从植物中寻找到了甜蜜素与羟自由基反应可以得到的产物，从而证实了植物中有这样的反应存在。(starseacow) Increasing water-use efficiency directly through genetic manipulation of stomatal density Peter J. Franks, Timothy W. Doheny-Adams, Zoe J. Britton-Harper and Julie E. Gray New Phytologist (2015) 207: 188–195 分享一篇来自New Phytologist的文章，关于气孔密度影响植物水利用效率。 气孔是植物用来和外界交流气体和水的器官，气孔及其运动决定了一个重要的指标：water-use efficiency (WUE)。WUE为植物固定二氧化碳速度与水蒸腾速度的比值。提高WUE，意味着植物可以更快的固定二氧化碳或减少蒸腾。这有助于植物在干燥环境下生存，考虑到全球暖化与温室效应，这也有助于调整温室气体循环。此外，更有效地固定二氧化碳，也有助于提高植物生长速度，在农业领域很有价值。 在气孔发育过程中，有一些蛋白如EPF起到重要作用。突变EPF1或EPF2，可以有效地提高植物叶片上的气孔密度，其中EPF1突变还会使得分散独立存在的气孔分布转为聚集成簇。反之，过表达EPF则可以降低气孔分布密度。这篇文章利用EPF敲除或过表达的拟南芥，研究了气孔分布密度与WUE的关系。作者发现降低气孔密度，可以直接提高植物无论即时还是长期的WUE，同时不影响光合作用效率。而突变EPF引起的气孔密度上升，则降低了即时WUE，但在长期实验中未见到显著影响。这样的研究表明通过调整EPF表达影响气孔密度，可以成为未来的一个农业转基因研究方向。 这是一篇很典型的围绕气孔运动展开的植物生理学研究，有计划围绕气孔做一些生理实验表型分析的虫友可以参考看看。(starseacow) Different ROS-Scavenging Properties of Flavonoids Determine Their Abilities to Extend Shelf Life of Tomato Yang Zhang et al. Plant Physiol. pp.00346.2015 doi:10.1104/pp.15.00346 分享一篇来自PP的文章，主要讨论的是在黄酮类物质在番茄果实采收后保存中的作用，文章涉及ROS信号以及植物对霉菌的抗性。考虑到其中还涉及一些关于黄酮类结构的研究，算是有一点在天然产物和植物生理之间的交叉学科研究。同时，由于其中涉及关于ROS的基本操作（譬如MDA测定，超氧测定，ROS清除等等），关于微生物侵染番茄的指标测定，黄酮类物质的提取及鉴定研究，以及在番茄中的病毒介导的基因沉默，因此推荐给大家。 对于番茄这类农作物产品，采收后的保存期限是一个很具有商业价值的指标。影响番茄果实保存期限的因素有两个，一个是果实本身的软化速度（文中称为过度成熟，这个指标与番茄本身含有的代谢产物有关，表征果实丧失营养价值与口味的速度），另一个就是番茄对某些微生物，例如灰霉菌的敏感程度。 传统研究认为，番茄的软化与ROS产生有关，而清除ROS有助于提高果实保存期限。而黄酮类物质的抗氧化能力已经在很多研究中得到证实。这篇文章，首先对具有不同黄酮类物质积累水平的番茄株系进行比较，发现不同黄酮类积累对番茄软化以及对灰霉菌抗性都具有影响，这种影响与这些黄酮类物质的ROS清除能力有关。接下来，作者利用病毒介导的基因沉默，分别沉默不同黄酮类代谢途径，研究发现推迟番茄软化，以及提高对灰霉菌抗性，需要不同的黄酮类物质参与。譬如，具有较多羟基的黄酮抗氧化活性较高，有助于推迟番茄软化，但提高对霉菌抗性，则依赖一些在B环上有取代基的黄酮类物质。(starseacow) |
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