植物生理群文獻分享（原starseacow文獻分享 2015年6月 總第28期）

樓主周末計劃休假，正好可以整理一下6月份群里大家分享的文獻。植物生理群文獻分享以及過去我所做的文獻分享，都已經(jīng)收集在一個陶貼中，歡迎訂閱：

淘貼鏈接：http://www.gaoyang168.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

來自Ruby1的分享，COIP上的一篇綜述，主要討論了植物中microRNA156 (miR156) 以及糖介導(dǎo)的植物生長發(fā)育調(diào)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.

來自Walnut1的分享，H2O2 在根尖組織的protoxylem differentiation作用已早有報道，本文提出一個H2O2的來源，即含銅的胺氧化酶催化二胺產(chǎn)生的H2O2，也將二胺在植物生長發(fā)育中的作用進行了擴展。

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.

以上依舊是來自Walnut1的分享，介紹的是關(guān)于擬南芥矮化突變與acl5（ACAULIS5）基因及該基因所調(diào)控的T-Spm含量變化的文獻。幾篇報道可向前追溯到1999年（Expression of Endoxyloglucan Transferase Genes in acaulis Mutants of Arabidopsis）發(fā)現(xiàn)的ACL5突變體with reduced internodal cell length，到2000年（ACAULIS5, an Arabidopsis gene required for stem elongation, encodes a spermine synthase.）的ACL5編碼SPMS，與GA無關(guān)，并位于GA調(diào)控的下游，利用一個熱啟動子能在溫度誘導(dǎo)下恢復(fù)矮化表型，但本文提出外源spm并不能恢復(fù)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）關(guān)于擬南芥上矮化突變的研究，直到2007年的研究報道ACL5編碼T-Spm合成酶（群文件名：擬南芥dwarf-acl5基因-2007），以及后續(xù)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，終于揭開了擬南芥上ACL5突變所致矮化表型的調(diào)控因素及關(guān)聯(lián)的T-Spm變化。群里有研究擬南芥矮化突變的小伙伴可以翻閱我提供的文獻喲，有很多報道的矮化突變最后都定位到了ACL5區(qū)間，文獻有點老，但有幾篇還是很經(jīng)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.

來自脆卷旺的分享
主要結(jié)果：該文研究施氮量和氮肥的定位施用在甘薯不定根向塊根分化建成的初始階段對側(cè)根的生長發(fā)育特性的影響。主要包括3個試驗：施氮量試驗、分根培養(yǎng)試驗和氮肥定位施用試驗。其中施氮量試驗設(shè)置了0，50，100 and 200 kg N/ha的施氮量梯度，其中，從50 kg N/ha的施氮量開始，一、二級側(cè)根長度和數(shù)量顯著增加，從100 kg N/ha的施氮量開始，不定根數(shù)量顯著增加；在明確了50 kg N/ha為該品種的最宜施氮量前提下進行分根培養(yǎng)試驗，利用差異明顯的0和50兩種施氮量，設(shè)置了0 : 50、 0 : 0和50 : 50三個處理。其中在50 kg N/ha處理的一側(cè)具最大的不定根根系數(shù)目，培養(yǎng)室兩側(cè)有顯著的不定根數(shù)目的差異。氮肥定位施用試驗設(shè)置3個處理，分別是裝盆之前將氮肥與基質(zhì)混勻，施氮于距表土4cm的土層和盆底部三個處理，同時，設(shè)置不施氮對照。其中混施和表層施氮肥具有最大不定根數(shù)目。
  該論文從優(yōu)化根系構(gòu)型發(fā)育的角度進行試驗處理，充分證明了施氮量和定位施氮通過影響甘薯塊根分化建成時側(cè)根、不定根的生長發(fā)育，優(yōu)化塊根產(chǎn)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

來自Walnut1的分享，我推薦這篇文獻是因為它是關(guān)于植物抗性的。講的是擬南芥上的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)

來自lianfeng1107的分享。作者構(gòu)建了一個擬南芥的轉(zhuǎn)運蛋白文庫，用來篩選相應(yīng)的轉(zhuǎn)運蛋白，作者用此方法成功篩選并鑒定了一類擬南芥的硫代葡萄糖苷轉(zhuǎn)運蛋白并發(fā)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,

分享一篇來自PNAS的電生理研究文章。主題很有意思，是研究捕蠅草上的鉀吸收系統(tǒng)的。
鉀是一種對植物來說很重要的元素，在擬南芥中，鉀吸收是依靠根中的鉀離子通道AKT1與鉀轉(zhuǎn)運蛋白HAK5，其中前者負責(zé)中高濃度鉀吸收，選擇性較高，后者負責(zé)在低濃度下吸收鉀，選擇性較低。這篇文章則把研究目光投向了一種很有意思的植物——捕蠅草（Venus Flytrap：Dionaea muscipula），這種植物可以在極為貧瘠的土地上生長，它們可以依靠關(guān)閉葉片，捕捉消化昆蟲獲得必要的元素。之前的研究發(fā)現(xiàn)，昆蟲被捕捉后，在葉片形成的消化器官內(nèi)，鉀濃度會很快下降，這提示捕獵器官上有一些高效的鉀吸收系統(tǒng)。
本文中，作者通過對捕蠅草EST進行分析，獲得了兩個潛在的參與鉀吸收的蛋白，DmKT1以及DmHAK5，并將其表達在爪蟾卵中進行電生理研究。實驗結(jié)果表明，和擬南芥根吸收鉀類似，捕蠅草中DmKT1是一個高選擇性但低親和的鉀通道，而DmHAK5則是一個CBL9-CIPK23激酶依賴的，高親和低選擇性鉀轉(zhuǎn)運蛋白。他們共同作用，保證捕蠅草可以在不同濃度范圍下高效吸收鉀。另外值得注意的是，DmHAK5的鉀吸收與環(huán)境pH有關(guān)，在同樣的膜電壓下，pH越低鉀電流越大。考慮到捕蠅草會分泌酸性物質(zhì)分解獵物，因此它們也發(fā)展出了質(zhì)子依賴的高效鉀轉(zhuǎn)運系統(tǒng)。
這篇文章是諾貝爾獎得主Erwin Neher推薦的。但其中做了很多電生理相關(guān)研究，尤其是發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子依賴的一類鉀轉(zhuǎn)運蛋白。之前有一些研究表明，植物鉀通道也受到pH影響，這一方面與質(zhì)子泵造成的膜電位變化有關(guān)，一方面，鉀通道上也可能存在直接感受pH變化的位點。我推薦并分享這篇文章，主要是基于自己的研究興趣，也歡迎做相關(guān)研究的蟲友一起探討（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

分享一篇來自Plant Journal的文章。
這篇文章主要關(guān)注了糖在植物中清除羥自由基的效應(yīng)。我們知道ROS在生物體內(nèi)起到信號作用，但同時ROS的產(chǎn)生也會對細胞產(chǎn)生毒害，因此需要一些抗氧化系統(tǒng)予以清除。而ROS本身包括H2O2，超氧，羥自由基等等。在植物中，沒有找到特定清除羥自由基的酶系統(tǒng)，因此是什么系統(tǒng)參與羥自由基清除成為很值得探討的問題。過去幾年來，一系列文章發(fā)現(xiàn)糖在植物中參與活性氧清除。譬如，果糖參與液泡內(nèi)ROS清除；而棉籽糖參與葉綠體中ROS清除。而在作者之前的研究中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)二或其他寡聚糖可以在體外通過與羥自由基的直接反應(yīng)起到清除該活性氧的作用。在這篇文章中，作者嘗試在植物中證實這樣的反應(yīng)是存在的。由于植物體內(nèi)存在復(fù)雜的代謝網(wǎng)絡(luò)，所以很難選擇已存在的某種糖來分析其抗氧化反應(yīng)。因此，作者給ROS脅迫下的植物提供人工合成的糖類甜蜜素（三氯蔗糖），利用質(zhì)譜分析，從植物中尋找到了甜蜜素與羥自由基反應(yīng)可以得到的產(chǎn)物，從而證實了植物中有這樣的反應(yīng)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

分享一篇來自New Phytologist的文章，關(guān)于氣孔密度影響植物水利用效率。
氣孔是植物用來和外界交流氣體和水的器官，氣孔及其運動決定了一個重要的指標：water-use efficiency (WUE)。WUE為植物固定二氧化碳速度與水蒸騰速度的比值。提高WUE，意味著植物可以更快的固定二氧化碳或減少蒸騰。這有助于植物在干燥環(huán)境下生存，考慮到全球暖化與溫室效應(yīng)，這也有助于調(diào)整溫室氣體循環(huán)。此外，更有效地固定二氧化碳，也有助于提高植物生長速度，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域很有價值。
在氣孔發(fā)育過程中，有一些蛋白如EPF起到重要作用。突變EPF1或EPF2，可以有效地提高植物葉片上的氣孔密度，其中EPF1突變還會使得分散獨立存在的氣孔分布轉(zhuǎn)為聚集成簇。反之，過表達EPF則可以降低氣孔分布密度。這篇文章利用EPF敲除或過表達的擬南芥，研究了氣孔分布密度與WUE的關(guān)系。作者發(fā)現(xiàn)降低氣孔密度，可以直接提高植物無論即時還是長期的WUE，同時不影響光合作用效率。而突變EPF引起的氣孔密度上升，則降低了即時WUE，但在長期實驗中未見到顯著影響。這樣的研究表明通過調(diào)整EPF表達影響氣孔密度，可以成為未來的一個農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因研究方向。
這是一篇很典型的圍繞氣孔運動展開的植物生理學(xué)研究，有計劃圍繞氣孔做一些生理實驗表型分析的蟲友可以參考看看。(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

分享一篇來自PP的文章，主要討論的是在黃酮類物質(zhì)在番茄果實采收后保存中的作用，文章涉及ROS信號以及植物對霉菌的抗性。考慮到其中還涉及一些關(guān)于黃酮類結(jié)構(gòu)的研究，算是有一點在天然產(chǎn)物和植物生理之間的交叉學(xué)科研究。同時，由于其中涉及關(guān)于ROS的基本操作（譬如MDA測定，超氧測定，ROS清除等等），關(guān)于微生物侵染番茄的指標測定，黃酮類物質(zhì)的提取及鑒定研究，以及在番茄中的病毒介導(dǎo)的基因沉默，因此推薦給大家。
對于番茄這類農(nóng)作物產(chǎn)品，采收后的保存期限是一個很具有商業(yè)價值的指標。影響番茄果實保存期限的因素有兩個，一個是果實本身的軟化速度（文中稱為過度成熟，這個指標與番茄本身含有的代謝產(chǎn)物有關(guān)，表征果實喪失營養(yǎng)價值與口味的速度），另一個就是番茄對某些微生物，例如灰霉菌的敏感程度。
傳統(tǒng)研究認為，番茄的軟化與ROS產(chǎn)生有關(guān)，而清除ROS有助于提高果實保存期限。而黃酮類物質(zhì)的抗氧化能力已經(jīng)在很多研究中得到證實。這篇文章，首先對具有不同黃酮類物質(zhì)積累水平的番茄株系進行比較，發(fā)現(xiàn)不同黃酮類積累對番茄軟化以及對灰霉菌抗性都具有影響，這種影響與這些黃酮類物質(zhì)的ROS清除能力有關(guān)。接下來，作者利用病毒介導(dǎo)的基因沉默，分別沉默不同黃酮類代謝途徑，研究發(fā)現(xiàn)推遲番茄軟化，以及提高對灰霉菌抗性，需要不同的黃酮類物質(zhì)參與。譬如，具有較多羥基的黃酮抗氧化活性較高，有助于推遲番茄軟化，但提高對霉菌抗性，則依賴一些在B環(huán)上有取代基的黃酮類物質(zhì)。(starseacow) 返回小木蟲查看更多