植物激素的信号转导培训课件
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PlantHormoneSignaltransductionpathway植物激素信号转导通路-PPT精品文档
Analogy view of cell signaling transduction pathway
Input (command)
Signal perception
Keyboard
CPU (Central Processing Unit)
Signal Transduction
Network Compiling, Integration, processing Chip
Plant Hormone Signal transduction pathway
Talk Outline
1.
2.
3.
4. 5. 5.
General introduction to cell signaling transduction pathways in plant. Different plant hormones and their physiological function in plants. Comparison between plant hormones and animal hormones action. Ways or approaches in studying plant hormone signaling transduction pathways. Molecular mechanism of various plant hormone signal transduction pathways
Definition of plant hormone
1.
2.
3.
The word hormone is derived from the Greek verb meaning to excite. hormones are organic substances synthesized in one tissue and transported out where their presence results in physiological responses ( not always true; may act at or close to synthesis site). They are required in minute amounts (10-6 to 10 -8M). Each hormone may result in multiple effects -- the particular effect depending on a number of factors: (a) the presence of other hormones and the presence of activator molecules ( calcium, sugars) (b) the amount of the hormone (dosage or concentration) (c) the sensitivity of that tissue to the hormone. (d) the condition of the plant itself is critical: what is the condition of the plant? its age?
高等植物生理学-各种植物激素及其信号转导
3）打破休眠，促进萌发
4）促进雄花分化
5）其它生理效应 GA还可加强IAA对养分 的动员效应，促进某些 植物坐果和单性结实、 延缓叶片衰老等。
赤霉素诱导的Thompson无籽葡萄的 生长。左边的一串是未处理的。而 右边的一串则是在果实发育期间用 赤霉素喷施过的
2.赤霉素作用机理 (1)诱导a-淀粉酶活化（信号转导）
泛素连接酶的活化
晚期基 因的表 达（转 录因子 的合成）
生长素早期响应基因转录活化的生长素调节模式（原生转录因子的活化）
生长素受体是生长素结合蛋白，根据在细胞中的存在位置 不同，有三种： 内质网：ABP1；质膜： ABP2；液泡膜上：ABP3
二、赤霉素（GA）
1. 赤霉素的生理效应
1）促进茎的伸长生长
2.细胞分裂素作用机理—拟南芥中的信号转导途径模式
近年来的研究表明, 在植物体内细胞分裂素是利用了一种类似 于细菌中双元组分系统的途径将信号传递至下游元件的。 在拟南芥中,首先是作为细胞分裂素受体的组氨酸激酶 (Arabidopsis histidine kinases, AHKs)与细胞分裂素结合后自磷酸 化, 并将磷酸基团由激酶区的组氨酸转移至信号接收区的天冬氨酸 残基; 天冬氨酸上的磷酸基团被传递到胞质中的磷酸转运蛋白 (Arabidopsis histidine-phosphotransfer proteins, AHPs), 磷酸化的 AHPs进入细胞核并将磷酸团转移到A 型和B 型反应调节因子 (Arabidopsis response regulators, ARRs)上, 进而调节下游的细胞 分裂素反应。B 型ARR 是一类转录因子, 作为细胞分裂素的正调 控因子起作用, 可激活A型ARR基因的转录。A型ARR作为细胞分 裂素的负调控因子可以抑制B 型ARR 的活性, 从而形成了一个负 反馈循环。
植物生理专题 2015 激素信号转导 (2)
ABA 可能在转录、转录后、翻译等水平上调节着特异基因的 表达。
第五节、乙烯 the gaseous hormone
一、发现: • 中国熏烟和烧香对果实催熟； • 德国19世纪照明气从管中泄露造
成边道树落叶；
• 俄国1901年发现照明气中含有乙 烯，并且证明乙烯引起豌豆幼苗
的三重反应：抑制茎伸长，促进 茎加粗和水平生长。
第四节、脱落酸(ABA)
一、发现和分布:
种子成熟和抗胁迫信号
1963年，Addicott等(美)从4-7d未成熟将要脱落的棉铃中分离出 纯化具有高度活性的物质，它抑制由生长素诱导的燕麦胚芽 鞘的弯曲和生长, 促进器官脱落，称为脱落素。
大约在同一时间，英国P.F.Wareing等从槭树将要脱落的叶子
CKI１基因编码的蛋白与细菌二元组分的组氨酸蛋白激酶(HPK)
序列相似。后来发现了细胞分裂素受体1（cytokinin receptor 1， CRE1）基因，它与CKI 1一样，编码HPK类似蛋白，它们都是
细胞分裂素的受体。
细菌双组份调控系统介导很多环境刺激反应
感受信号的组氨酸（His）激酶感受器：是膜结合蛋白，又可分 为信号感受结构域和组氨酸激酶（或信号传递结构域）； 下游反应调节因子，其活性由His激酶感受器通过磷酸化调控。
与果糖或氨基酸结合形成没有活性的形式，被运输或储存。
细胞分裂素可以被不可逆的氧化降解
三、细胞分裂素的信号转导过程
细胞分裂素对于植物生长发育的作用是多效的，它们的作用
机制在不同的组织中可能是不一样的。
细胞分裂素在靶细胞中首先与受体蛋白结合引起一个原初反 应，然后根据靶细胞的生理状况，引起一系列的次级反应， 把原初反应的信号放大，最后导致一系列的生理生化变化。
植物激素的信号转导课件
植物激素脱落酸的信号转导
一、信号转导的概况 二、植物激素落酸(ABA) 的特性 三、ABA的信号转导机制 四、展望
1.1信号转导的概念
生物体对环境(包括外环境和内环境)信号变 化有极高的反应性。细胞对外界刺激的感 受和反应都是通过信号转导系统(signal transduction system)的介导实现的。该系 统由受体、酶、通道和调节蛋白等构成。 通过信号转导系统、细胞能感受、放大和 整合各种外界信号。
谢谢！
2.4ABA调节的基因表达
ABA调节的基因对ABA的依赖与否将其分为两类： 一类为ABA依赖型，其表达依赖于内源ABA的积
累或外源ABA的供给，如种子贮藏蛋白基因和一 些逆境胁迫诱导基因RD28，RD29等。 另一类为ABA非依赖型，其基因表达除了受ABA 影响外，还受其它环境因子(如干旱和低温等)的 影响。在没有ABA存在时，对其它因子照常起反 应，即ABA并不是其表达的必要条件，如小麦 Em，玉米RAB17，RAB28等。
研究表明，所有ABA应答基因均具有真核生物基因的特征： 启动子区域有TATAbox、CAAT box和poly A端 含有1个或多个内含子等 在基因上游存在激素调控表达所需要的敏感区，即顺式作用元件
四、展望
ABA在种子的胚成熟、休眠到萌发，及营 养体对环境胁迫的反应中都起着重要的调 节作用。它的功能已引起人们极大的兴趣 但目前人们对ABA信号转导途径的认识还 不全面，许多结果尚处于互相厢裂无联系 的状态。因此及时地总结和描绘出ABA信 号转导的网络系统，使之日趋完善，将有 助于鉴定多种ABA信号转导中间组分，不 断发现未(cADPR)的抑制剂(8NH2一cADPR) 阻断GUS基因表达。
蛋白激酶抑制剂K252a阻断ABA、cADPR或 Ca2 对GUS基因的诱导表达。 IP3促进基因表达,也为IP3受体专一抑制剂 (heparin)所抑制,但herparin不能阻断ABA或 cADPR对启动子的激活作用,说明IP3可能参 与ABA信号转导。
一、信号转导的概况 二、植物激素落酸(ABA) 的特性 三、ABA的信号转导机制 四、展望
1.1信号转导的概念
生物体对环境(包括外环境和内环境)信号变 化有极高的反应性。细胞对外界刺激的感 受和反应都是通过信号转导系统(signal transduction system)的介导实现的。该系 统由受体、酶、通道和调节蛋白等构成。 通过信号转导系统、细胞能感受、放大和 整合各种外界信号。
谢谢！
2.4ABA调节的基因表达
ABA调节的基因对ABA的依赖与否将其分为两类： 一类为ABA依赖型，其表达依赖于内源ABA的积
累或外源ABA的供给，如种子贮藏蛋白基因和一 些逆境胁迫诱导基因RD28，RD29等。 另一类为ABA非依赖型，其基因表达除了受ABA 影响外，还受其它环境因子(如干旱和低温等)的 影响。在没有ABA存在时，对其它因子照常起反 应，即ABA并不是其表达的必要条件，如小麦 Em，玉米RAB17，RAB28等。
研究表明，所有ABA应答基因均具有真核生物基因的特征： 启动子区域有TATAbox、CAAT box和poly A端 含有1个或多个内含子等 在基因上游存在激素调控表达所需要的敏感区，即顺式作用元件
四、展望
ABA在种子的胚成熟、休眠到萌发，及营 养体对环境胁迫的反应中都起着重要的调 节作用。它的功能已引起人们极大的兴趣 但目前人们对ABA信号转导途径的认识还 不全面，许多结果尚处于互相厢裂无联系 的状态。因此及时地总结和描绘出ABA信 号转导的网络系统，使之日趋完善，将有 助于鉴定多种ABA信号转导中间组分，不 断发现未(cADPR)的抑制剂(8NH2一cADPR) 阻断GUS基因表达。
蛋白激酶抑制剂K252a阻断ABA、cADPR或 Ca2 对GUS基因的诱导表达。 IP3促进基因表达,也为IP3受体专一抑制剂 (heparin)所抑制,但herparin不能阻断ABA或 cADPR对启动子的激活作用,说明IP3可能参 与ABA信号转导。
植物生理学标准课件8(植物体内的细胞信号转导)
2）肌醇磷脂信号系统 肌醇磷脂(inositol phospholipid)是一类 由磷脂酸与肌醇结合的脂质化合物，分子 中含有甘油、脂酸磷酸和肌醇等基因，其 总量约占膜脂总量的1/1O左右。 主要以三种形式存在于植物质膜中： 磷脂酰肌醇(phosphatidylinositol,PI) 脂酰肌醇-4-磷酸(PIP) 磷脂酰肌醇4,5-二磷酸(PIP2)。
磷脂酰肌 醇
磷脂酰肌 醇-4-磷酸
磷脂酰-4,5二磷酸
磷酸脂酶C
二酰甘油
肌醇 胞质
肌醇单磷 酸
肌醇-1,4-二磷 酸 钙调素-C a 2+ （有活性 ）
肌醇-1,4,5 -三磷酸 钙调素 （无 活性）
反应 肌醇-1,4,5 三磷酸受 体 内质网或 液泡 液泡
由磷酸脂酶C的活化到引起胞质钙增加的传导顺序。与质膜结合的磷酸脂酶C由 G蛋白活化，磷脂酰-4,5-二磷酸由磷酸脂酶C水解产生第二信使肌醇-1,4,5 -三磷 酸和二酰甘油，肌醇-1,4,5 -三磷酸活化与内质网或液泡连结的肌醇-1,4,5 -三磷 酸受体，而开始释放Ca2+。磷脂化合物磷脂酰肌醇、磷脂酰肌醇-4-磷酸、肌醇1,4-二磷酸和肌醇单磷酸循环使用。
作用方式
1）直接与靶酶结合，诱导靶酶的活性构象，从
而调节酶活性； 2）与Ca2+结合，形成活化的Ca2+ . CaM复合体， 然后再与靶酶结合将靶酶激活。 目前已知有十多种酶受Ca2+-CaM的调控，如 蛋白激酶、NAD激酶、H+-ATPase等。在以光 敏色素为受体的光信号传导过程中Ca2+-CaM 胞内信号起了重要的调节作用。
18.31 异源三体G蛋白的活动循环
G蛋白位于膜内 侧，并与质膜紧密结 合。 1. 某种刺激信号与其 膜上的特异受体结合 后，激活的受体将信 号传递给G蛋白， 2. G蛋白的α亚基与 GTP结合而被活化。活 化的α亚基与β和γ 亚基复合体分离而呈 游离状态， 3. 活化的α亚基继而 触发效应器(如磷酸脂 酶C) 把胞外信号转换 成胞内信号。 4. 而当α亚基所具有 的GTP酶活性将与α亚 基相结合的GTP水解为 GDP后，α亚基恢复到 去活化状态并与β和 γ亚基相结合为复合 体。 这样完成一次循 环。
植物细胞的信号转导-PPT课件
受体具有高度特异性、高亲和力和可逆性等特征。
细胞内受体（intra cellular receptor)：存在于亚细胞 组分（如细胞核等）的受体。
细胞表面受体(cell surface receptor)：位于细胞质膜上 的受体。
细胞表面受体
➢酶联受体 (enzyme-linked receptor)
细胞的信号转导过程是一个级联放大的过程。
细 胞 信 号 传 导 的 主 要 分 子 途 径
?思考题
1、名词解释： 受体，G蛋白，CaM
2、问答题 植物细胞信号转导的大致途径是怎样的?
双信号系统
ABA引起气孔关闭机理的模 型
在这个模型中， ABA与受 体（R）结合,导致了Ca2+ 的输入或Ca2+从胞内钙库 中的释放，
(1.ABA使胞外Ca2+通过 Ca2+通道进入保卫细胞 ;2.IP3激活液泡和内质网膜 上的Ca2+通道开放,向胞质 释放Ca2+)
从而使细胞质中的Ca2+浓 度升高，促进了质膜上阴离 子与K+Out通道的开放，并 抑制了K+in通道的开放。当 离开细胞的离子比进入细胞 的多时，细胞就会失水，从 而使得气孔关闭。
➢钙调素（CaM）
一种钙受体蛋白，是耐热、酸性的小分子球蛋白，具有148 个氨基酸的单链多肽。其上有四个Ca2+结合位点。
作用方式：
直接与靶酶结合,诱导靶酶的活性构象,而调节靶酶的活性。 与Ca2+结合，形成活化态的Ca2+ CaM复合体，然后再与靶 酶结合将靶酶激活。CaM与Ca2+有很高的亲和力，一个CaM 分子可与4个Ca2+结合。
• 离子通道连接受体(ion－channel-linked receptor)
细胞内受体（intra cellular receptor)：存在于亚细胞 组分（如细胞核等）的受体。
细胞表面受体(cell surface receptor)：位于细胞质膜上 的受体。
细胞表面受体
➢酶联受体 (enzyme-linked receptor)
细胞的信号转导过程是一个级联放大的过程。
细 胞 信 号 传 导 的 主 要 分 子 途 径
?思考题
1、名词解释： 受体，G蛋白，CaM
2、问答题 植物细胞信号转导的大致途径是怎样的?
双信号系统
ABA引起气孔关闭机理的模 型
在这个模型中， ABA与受 体（R）结合,导致了Ca2+ 的输入或Ca2+从胞内钙库 中的释放，
(1.ABA使胞外Ca2+通过 Ca2+通道进入保卫细胞 ;2.IP3激活液泡和内质网膜 上的Ca2+通道开放,向胞质 释放Ca2+)
从而使细胞质中的Ca2+浓 度升高，促进了质膜上阴离 子与K+Out通道的开放，并 抑制了K+in通道的开放。当 离开细胞的离子比进入细胞 的多时，细胞就会失水，从 而使得气孔关闭。
➢钙调素（CaM）
一种钙受体蛋白，是耐热、酸性的小分子球蛋白，具有148 个氨基酸的单链多肽。其上有四个Ca2+结合位点。
作用方式：
直接与靶酶结合,诱导靶酶的活性构象,而调节靶酶的活性。 与Ca2+结合，形成活化态的Ca2+ CaM复合体，然后再与靶 酶结合将靶酶激活。CaM与Ca2+有很高的亲和力，一个CaM 分子可与4个Ca2+结合。
• 离子通道连接受体(ion－channel-linked receptor)
高等植物生理学-植物信号转导PPT课件
脱落酸的合成
脱落酸在植物体内的运输方式与生长素、赤霉素和细胞分裂素类似，也是通过质流和扩散两种方式。
脱落酸的运输
脱落酸的主要生理作用是抑制细胞分裂、促进叶和果实的衰老和脱落、促进休眠等。
脱落酸的生理作用
脱落酸的信号转导
乙烯的运输
乙烯在植物体内的运输方式与生长素、赤霉素、细胞分裂素和脱落酸类似，也是通过质流和扩散两种方式。
盆栽与园艺疗法
03
通过研究植物与人类之间的生理和心理互动，开发具有舒缓压力、放松心情的盆栽和园艺疗法产品。
在园艺上的应用
生态恢复与重建
利用植物信号转导机制，促进受损生态系统的恢复和重建，提高生态系统的稳定性和可持续性。
生物多样性保护
通过研究植物与环境之间的相互作用和信号转导过程，保护和利用生物多样性资源，维护生态平衡。
植物信号转导的重要性
外在刺激信号转导
指植物通过感受外界物理、化学和生物刺激，将信号传递到效应部位的过程。
内分泌信号转导
指植物通过分泌化学物质来传递信号的过程。
细胞间信号转导
指植物细胞之间通过胞间连丝或细胞壁接触传递信号的过程。
植物信号转导的分类
02
CHAPTER
植物激素信号转导
生长素主要在幼嫩的芽、叶和发育中的种子中合成。色氨酸经过一系列的生化反应成为生长素。
高温胁迫反应
详细描述
总结词
总结词
光信号转导是指植物对光环境作出的反应。
详细描述
植物通过光感受器感知光信号，如光照强度、光质和光周期等，进而调节生长发育和生理代谢。这种反应有助于植物适应不同的光照环境，如光合作用、开花等。
光信号转导
总结词
氧化胁迫反应是指植物对氧化损伤作出的反应。
脱落酸在植物体内的运输方式与生长素、赤霉素和细胞分裂素类似，也是通过质流和扩散两种方式。
脱落酸的运输
脱落酸的主要生理作用是抑制细胞分裂、促进叶和果实的衰老和脱落、促进休眠等。
脱落酸的生理作用
脱落酸的信号转导
乙烯的运输
乙烯在植物体内的运输方式与生长素、赤霉素、细胞分裂素和脱落酸类似，也是通过质流和扩散两种方式。
盆栽与园艺疗法
03
通过研究植物与人类之间的生理和心理互动，开发具有舒缓压力、放松心情的盆栽和园艺疗法产品。
在园艺上的应用
生态恢复与重建
利用植物信号转导机制，促进受损生态系统的恢复和重建，提高生态系统的稳定性和可持续性。
生物多样性保护
通过研究植物与环境之间的相互作用和信号转导过程，保护和利用生物多样性资源，维护生态平衡。
植物信号转导的重要性
外在刺激信号转导
指植物通过感受外界物理、化学和生物刺激，将信号传递到效应部位的过程。
内分泌信号转导
指植物通过分泌化学物质来传递信号的过程。
细胞间信号转导
指植物细胞之间通过胞间连丝或细胞壁接触传递信号的过程。
植物信号转导的分类
02
CHAPTER
植物激素信号转导
生长素主要在幼嫩的芽、叶和发育中的种子中合成。色氨酸经过一系列的生化反应成为生长素。
高温胁迫反应
详细描述
总结词
总结词
光信号转导是指植物对光环境作出的反应。
详细描述
植物通过光感受器感知光信号，如光照强度、光质和光周期等，进而调节生长发育和生理代谢。这种反应有助于植物适应不同的光照环境，如光合作用、开花等。
光信号转导
总结词
氧化胁迫反应是指植物对氧化损伤作出的反应。
植物生理专题--2015-激素信号转导课件
IAA
SCFTIR1 IAA
1. Auxin binds to SCFTIR1 and Aux/IAA
ARF
3. Degradation of repressor permits transcriptional activation by ARF transcription factors
生长素解除AUX/IAA蛋白抑制，转录因子活化
二、生长素生物合成与降解途径及水平调节
生长素生物合成： 色氨酸途径：包括：吲哚丙酮酸（IPA）途径、色胺（TAM）
途径和吲哚乙腈（IAN）途径； 非色氨酸途径：由吲哚直接转化而来。
生长素生物降解： 通过IAA过氧化物酶脱羧氧化降解； 芳香环的C2和C3被氧化，但不脱羧； 光氧化，产生吲哚醛和亚甲基羟吲哚。
TIR 1
ARF是指能与生长素早期反应基因启 动子中的生长素应答元件(AuxRE)特 异结合，并可调节生长素反应基因表 达的转录激活或抑制因子。
生长素受体TIR1的发现
2005年用放射性标记证明：[3H]IAA结合于SCFTIR1复合体(泛 素连接酶3)上，即生长素受体存在于SCFTIR1复合体上。
一、发现：
Charles Darwin studied the way seedlings bend towards light, a direct effect of auxin action
Site of signal perception
Siteawing from Darwin, C., and Darwin, F. (1881) The power of movement in plants. Available online.
ABP1是最早被认为最可能是生长素受体候选者(Batt et al.1976)。 几十年来无数实验证明：单、双子叶植物中都发现ABP1同系物；
植物内源激素信号转导途径
反 应 调 节 组 分
3．乙烯受体与双组分调节系统
3.2 乙烯受体ETR1蛋白： 胞外传入区 传感器 C端组氨酸激酶 结构域同源序列 接受区 反应调 节组分 ？
•ETR1蛋白在同一 多肽上含有传感 器和反应调节组 分两种结构域。
ETR1蛋白
输出区
•其传感器的C端包含了与 组氨酸激酶结构域同源的 序列，有自身磷酸化的能 力，但是没有找到与原核 生物传入区同源的结构。
RGA蛋白是一类转录抑制因子，抑制GA的信号转导， GAI和RGA基因有82%的序列相同，它们都属于植物特 异性GRAS调节蛋白基因家族。GRAS基因具有很高的 保守性，无论在单子叶还是双子叶植物中，目前已知的 与GA信号转导有关的GRAS基因在N－端都含有DELLA 区域，该区域中17个氨基酸的缺失即能产生矮化的表型 。小麦的Rht-B1、Rht-D1和玉米的d8基因都属于 RCA/GAI同源基因。N－端缺失DELLA区域的Rht和D8 蛋白可以导致小麦和玉米的半矮秆，表明赤霉素信号反 应中DELLA区域的完整性对于RGA/GAI蛋白的活性是 必要的。拟南芥SPY基因是最先揭示的GA信号转导组 分，SPY基因在植物中呈组成型表达，是GA信号转导 的抑制因子，赤霉素信号能够通过抑制SPY基因来激活 RGA/GAI基因。
2.3 根源ABA在叶片中的分布
通常情况下，根源ABA运输到地上部会引起气孔关闭。但有时 木质部汁液和叶片中ABA浓度很高，气孔导性变化不大。这可 能与ABA的分布以及植物对ABA的敏感性有关。 植物对ABA（感受）的敏感性由以下几个方面决定：
（1）作用位点ABA的量；
（2）ABA受体的数量； （3）ABA与受体的亲和力； （4）ABA与受体发生识别后，后面各级信息传递体的 活化状态等等。 其中作用位点ABA的量是关键。
植物生理学信号转导培训课件
5
1/25/2021
受伤西红柿植 株蛋白激酶特 制物生物合成 快速诱导信导 途径的假定模 式图
植物生理学信号转导
6
➢ 指细胞感受到刺激后产生的能够起传递信 息作用的电信号和水力学信号。
➢ 动作电波(action potential,AP)，也叫动 作电位，它是指细胞和组织中发生的相对 于空间和时间的快速变化的一类生物电位。
3. 活化的α亚基继而 触发效应器(如磷酸脂 酶C) 把胞外信号转换 成胞内信号。
4. 而当α亚基所具有 的GTP酶活性将与α亚 基相结合的GTP水解为 GDP后，α亚基恢复到 去活化状态并与β和 γ亚基相结合为复合 体。
这样完成一次循 环。
14
细胞内的G蛋白一般分为两大类：
一类是由三种亚基(α、β、γ)构成的异源 三体G蛋白，它参与细胞分裂、气孔运动、 花粉管生长等生理反应的信号转导。
一、信号(signals)
化学信号 (chemical signals )： 细胞感受刺激后合成并传递 到作用部位引起生理反应的化 学物质。 激素、病原因子等，化学信 号也叫做配体（ligand）
1/25/2021
植物生理学信号转导
ABA 正化学信号
干旱
CT 负化学信号
K
4
➢当植物的一张叶片被虫咬伤后，会诱导
1/25/2021
植物生理学信号转导
10
G蛋白连接 受体的分子 模型
1/25/2021
植物生理学信号转导
11
• 蛋白激酶（receptor-like protein kinase)
受体本身是一种酶蛋白，
具有胞外感受信号区域、
跨膜区域和胞内的激酶区
域。当细胞外区域与信号
1/25/2021
受伤西红柿植 株蛋白激酶特 制物生物合成 快速诱导信导 途径的假定模 式图
植物生理学信号转导
6
➢ 指细胞感受到刺激后产生的能够起传递信 息作用的电信号和水力学信号。
➢ 动作电波(action potential,AP)，也叫动 作电位，它是指细胞和组织中发生的相对 于空间和时间的快速变化的一类生物电位。
3. 活化的α亚基继而 触发效应器(如磷酸脂 酶C) 把胞外信号转换 成胞内信号。
4. 而当α亚基所具有 的GTP酶活性将与α亚 基相结合的GTP水解为 GDP后，α亚基恢复到 去活化状态并与β和 γ亚基相结合为复合 体。
这样完成一次循 环。
14
细胞内的G蛋白一般分为两大类：
一类是由三种亚基(α、β、γ)构成的异源 三体G蛋白，它参与细胞分裂、气孔运动、 花粉管生长等生理反应的信号转导。
一、信号(signals)
化学信号 (chemical signals )： 细胞感受刺激后合成并传递 到作用部位引起生理反应的化 学物质。 激素、病原因子等，化学信 号也叫做配体（ligand）
1/25/2021
植物生理学信号转导
ABA 正化学信号
干旱
CT 负化学信号
K
4
➢当植物的一张叶片被虫咬伤后，会诱导
1/25/2021
植物生理学信号转导
10
G蛋白连接 受体的分子 模型
1/25/2021
植物生理学信号转导
11
• 蛋白激酶（receptor-like protein kinase)
受体本身是一种酶蛋白，
具有胞外感受信号区域、
跨膜区域和胞内的激酶区
域。当细胞外区域与信号
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目前已发现PLD存在αβγ3种类型，它们分别由不同的基因编码，并且受不同 的P使L第调Dβ二节依信细赖使胞P调增IP节殖2，。、它P膜受L的DCα运a不2输+依浓、赖度有P和丝IP胞分2，质裂其因和最子对大的外活调界性节刺需。激要各的有种响微类应摩型等尔的功的P能LC。Da共2+ 同。行
另外在大麦糊粉层中发现蛋白磷酸酶(PP2C)也参与ABA的信号转导途径。它 是作为一个负调节因子，与一类蛋白激酶CDPK起拮抗作用。Grill等已经克隆 了ABIl和ABI2基因，并证实其产物是丝氨酸／苏氨酸类磷酸酶，它们与PP2C 具有高度的同源性，可以诱导转录因子的活化而起正调控作用。
离子通道偶联受体 G蛋白偶联受体 酶偶联受体
1/25/2021
植物激素的信号转导
5
2.1 ABA信号转导的组分：
ABA结合蛋白 相关的第二信使 受ABA调节的基因表达及可能存在的信号 转导途径
1/25/2021
植物激素的信号转导
6
2.2ABA和(ABA-BP)
脱落酸（ABA）是一种生长抑制物质，对 种子(果实)的发育和成熟、逆境胁迫的适 应、气孔的运动，以及基因表达的调控等 在诸多方面均具有重要的调节功能。
1/25/20BA-BP) 具有特异结合ABA的性质。 在蚕豆、玉米等材料中分离得到多种ABA结合蛋白，经
电泳分析表明其Mr为94 000、72 000、47 000、44 200、 24 300、20 200、19 300。这说明不同的植物种类、器 官和细胞类型可能存在不同的ABA结合蛋白，它们分别 行使不同的功能。 有关报道指出 ABA-BP具有维持其功能所必须的二硫键， 与 ABA结合的最适PH为6.0～6.8，结合反应对温度不太 敏感(在0 和25 无明显差 异)，反应介质中低浓度的KCI、 Ca2++和Mg2+有利于结合反应。 利用经过盐胁迫、渗透胁迫或热激处理的玉米幼苗制备 微粒体，发现其ABA结台活性均高于对照约l5％～35％， 而微粒体经胰蛋白酶、蛋白还原剂 rr、冻融处理后， ABA结合活性明显下降约70％～100％。说明在逆境胁 迫下，ABA—BP与ABA结合活性的提高可能是感知和传 递环境信号的重要环节。
植物激素的信号转导
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分泌性信号分子作用途径 ：
• 旁分泌(paracrine) • 突触(synapses) • 内分泌 （internal secretion） • 自分泌(autocrine) • 间隙连接(gap junction)
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细胞膜受体的类型 ：
一、信号转导的概况 二、植物激素落酸(ABA) 的特性 三、ABA的信号转导机制 四、展望
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1.1信号转导的概念
生物体对环境(包括外环境和内环境)信号变 化有极高的反应性。细胞对外界刺激的感 受和反应都是通过信号转导系统(signal transduction system)的介导实现的。该系 统由受体、酶、通道和调节蛋白等构成。 通过信号转导系统、细胞能感受、放大和 整合各种外界信号。
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大麦糊粉层
在大麦的糊粉层细胞中ABA能够抑制α-淀粉酶的活性，并发现 ABA信号由磷 脂酶D(PLD)传递。外源ABA可增加PLD 的活性 PLD的产物磷脂酸 (phosphatidie acid，PA)也相应增加。如果不加ABA而加PLD的抑制剂，则受 ABA调节 的α-淀粉酶因解除了抑制，活性增加，再加入PA时，又能够抑制淀 粉酶活性。如果在糊粉层的原生质体外只加PA，也可诱导产生ABA响应蛋白， 这说明ABA激活PLD产生PA抑制 淀粉酶的过程是糊粉层细胞中ABA抑制种子 萌发的信号途径的组成部分。
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番茄
加入环腺苷二磷酸核糖(cADPR)的抑制剂(8NH2一cADPR) 阻断GUS基因表达。
蛋白激酶抑制剂K252a阻断ABA、cADPR或 Ca2 对GUS基因的诱导表达。 IP3促进基因表达,也为IP3受体专一抑制剂 (heparin)所抑制,但herparin不能阻断ABA或 cADPR对启动子的激活作用,说明IP3可能参 与ABA信号转导。
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研究表明，所有ABA应答基因均具有真核生物基因的特征： 启动子区域有TATAbox、CAAT box和poly A端 含有1个或多个内含子等 在基因上游存在激素调控表达所需要的敏感区，即顺式作用元件
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2.3 三种不同实验体系中与ABA相关的第 二信使
气孔保卫细胞
ABA与质膜上受体结合，激活G蛋白，G蛋白再活化磷脂酶C而导致 IP3的释放。 一方面促使Ca2+ 从胞内钙库一液泡释放进人胞质，另一 方面促进胞外Ca2+ 通过阳离子通道进入胞质，引起胞质中Ca2+ 浓度 升高。 Ca2+ (或H + )激活外向K+ 通道和阴离子通道，关闭内向K+ 通 道，调节阴阳离子流动，降低细胞膨压，最终诱导气孔关闭或抑制气 孔开放。
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2.4ABA调节的基因表达
ABA调节的基因对ABA的依赖与否将其分为两类： 一类为ABA依赖型，其表达依赖于内源ABA的积
累或外源ABA的供给，如种子贮藏蛋白基因和一 些逆境胁迫诱导基因RD28，RD29等。 另一类为ABA非依赖型，其基因表达除了受ABA 影响外，还受其它环境因子(如干旱和低温等)的 影响。在没有ABA存在时，对其它因子照常起反 应，即ABA并不是其表达的必要条件，如小麦 Em，玉米RAB17，RAB28等。
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1.2信号转导基本作用机制
信号分子类型：
信号分子包括蛋白质、肽、氨基酸、核苷酸、类 固醇、脂肪酸衍生物和一些溶于水的气体分子， 如一氧化碳、一氧化氮等。
信号分子对靶细胞的作用都是通过一类特 异的蛋白质——受体实现的，受体能特异 地识别信号分子。
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另外在大麦糊粉层中发现蛋白磷酸酶(PP2C)也参与ABA的信号转导途径。它 是作为一个负调节因子，与一类蛋白激酶CDPK起拮抗作用。Grill等已经克隆 了ABIl和ABI2基因，并证实其产物是丝氨酸／苏氨酸类磷酸酶，它们与PP2C 具有高度的同源性，可以诱导转录因子的活化而起正调控作用。
离子通道偶联受体 G蛋白偶联受体 酶偶联受体
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2.1 ABA信号转导的组分：
ABA结合蛋白 相关的第二信使 受ABA调节的基因表达及可能存在的信号 转导途径
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2.2ABA和(ABA-BP)
脱落酸（ABA）是一种生长抑制物质，对 种子(果实)的发育和成熟、逆境胁迫的适 应、气孔的运动，以及基因表达的调控等 在诸多方面均具有重要的调节功能。
1/25/20BA-BP) 具有特异结合ABA的性质。 在蚕豆、玉米等材料中分离得到多种ABA结合蛋白，经
电泳分析表明其Mr为94 000、72 000、47 000、44 200、 24 300、20 200、19 300。这说明不同的植物种类、器 官和细胞类型可能存在不同的ABA结合蛋白，它们分别 行使不同的功能。 有关报道指出 ABA-BP具有维持其功能所必须的二硫键， 与 ABA结合的最适PH为6.0～6.8，结合反应对温度不太 敏感(在0 和25 无明显差 异)，反应介质中低浓度的KCI、 Ca2++和Mg2+有利于结合反应。 利用经过盐胁迫、渗透胁迫或热激处理的玉米幼苗制备 微粒体，发现其ABA结台活性均高于对照约l5％～35％， 而微粒体经胰蛋白酶、蛋白还原剂 rr、冻融处理后， ABA结合活性明显下降约70％～100％。说明在逆境胁 迫下，ABA—BP与ABA结合活性的提高可能是感知和传 递环境信号的重要环节。
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分泌性信号分子作用途径 ：
• 旁分泌(paracrine) • 突触(synapses) • 内分泌 （internal secretion） • 自分泌(autocrine) • 间隙连接(gap junction)
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一、信号转导的概况 二、植物激素落酸(ABA) 的特性 三、ABA的信号转导机制 四、展望
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1.1信号转导的概念
生物体对环境(包括外环境和内环境)信号变 化有极高的反应性。细胞对外界刺激的感 受和反应都是通过信号转导系统(signal transduction system)的介导实现的。该系 统由受体、酶、通道和调节蛋白等构成。 通过信号转导系统、细胞能感受、放大和 整合各种外界信号。
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大麦糊粉层
在大麦的糊粉层细胞中ABA能够抑制α-淀粉酶的活性，并发现 ABA信号由磷 脂酶D(PLD)传递。外源ABA可增加PLD 的活性 PLD的产物磷脂酸 (phosphatidie acid，PA)也相应增加。如果不加ABA而加PLD的抑制剂，则受 ABA调节 的α-淀粉酶因解除了抑制，活性增加，再加入PA时，又能够抑制淀 粉酶活性。如果在糊粉层的原生质体外只加PA，也可诱导产生ABA响应蛋白， 这说明ABA激活PLD产生PA抑制 淀粉酶的过程是糊粉层细胞中ABA抑制种子 萌发的信号途径的组成部分。
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加入环腺苷二磷酸核糖(cADPR)的抑制剂(8NH2一cADPR) 阻断GUS基因表达。
蛋白激酶抑制剂K252a阻断ABA、cADPR或 Ca2 对GUS基因的诱导表达。 IP3促进基因表达,也为IP3受体专一抑制剂 (heparin)所抑制,但herparin不能阻断ABA或 cADPR对启动子的激活作用,说明IP3可能参 与ABA信号转导。
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研究表明，所有ABA应答基因均具有真核生物基因的特征： 启动子区域有TATAbox、CAAT box和poly A端 含有1个或多个内含子等 在基因上游存在激素调控表达所需要的敏感区，即顺式作用元件
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2.3 三种不同实验体系中与ABA相关的第 二信使
气孔保卫细胞
ABA与质膜上受体结合，激活G蛋白，G蛋白再活化磷脂酶C而导致 IP3的释放。 一方面促使Ca2+ 从胞内钙库一液泡释放进人胞质，另一 方面促进胞外Ca2+ 通过阳离子通道进入胞质，引起胞质中Ca2+ 浓度 升高。 Ca2+ (或H + )激活外向K+ 通道和阴离子通道，关闭内向K+ 通 道，调节阴阳离子流动，降低细胞膨压，最终诱导气孔关闭或抑制气 孔开放。
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2.4ABA调节的基因表达
ABA调节的基因对ABA的依赖与否将其分为两类： 一类为ABA依赖型，其表达依赖于内源ABA的积
累或外源ABA的供给，如种子贮藏蛋白基因和一 些逆境胁迫诱导基因RD28，RD29等。 另一类为ABA非依赖型，其基因表达除了受ABA 影响外，还受其它环境因子(如干旱和低温等)的 影响。在没有ABA存在时，对其它因子照常起反 应，即ABA并不是其表达的必要条件，如小麦 Em，玉米RAB17，RAB28等。
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1.2信号转导基本作用机制
信号分子类型：
信号分子包括蛋白质、肽、氨基酸、核苷酸、类 固醇、脂肪酸衍生物和一些溶于水的气体分子， 如一氧化碳、一氧化氮等。
信号分子对靶细胞的作用都是通过一类特 异的蛋白质——受体实现的，受体能特异 地识别信号分子。
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