植物盐碱胁迫信号传导及分子机制研究进展

胚胎晚期富集蛋白耐盐碱分子机制研究进展
Y Liu, et al. Plant Cell Physiol, 2013 I Amara, et al. J Plant Physiol, 2013 S C Park, et al. Planta, 2011 Y Olvera-Carrilloet al. Plant Physiol, 2010
盐碱胁迫信号传导通路中的蛋白激酶
蛋白激酶在植物对盐碱胁迫的应答过程中主要负责外界盐碱胁迫信号的感应 和胞内信号的传递，位于信号通路的上游位置，通过磷酸化调控下游转录因子 和功能蛋白的活性，如SOS3-SOS2-SOS1和SCaBP1-PKS5/24-AHA2通路中的 SOS2和PKS蛋白激酶。研究较多的是类受体蛋白激酶（Receptor Like Protein Kinases, RLKs）、钙依赖蛋白激酶（Ca2+-Dependent Protein Kinases, CDPKs）
E Chatelain, et al. Proc Natl Acad Sci USA, 2013
甲硫氨酸亚砜还原酶耐盐碱分子机制研究进展
C Dai, et al. Mol Biol Rep. 2012 X Guo, et al.Planta, 2009 S J Kwon, et al. Plant Cell Physiol, 2007
甲硫氨酸是蛋白质合成过程 中新生肽链的第一个氨基酸， 也是植物体内重要的含硫氨基
酸。近期研究发现，甲硫氨酸
的氧化是逆境胁迫与信号传导 之间的关键纽带。在植物遭受 外界逆境胁迫后，体内产生大 量的活性氧，致使甲硫氨酸氧 化为甲硫氨酸-R, S-亚砜（MetR, S-SO），导致蛋白生物学活 性降低或丧失，无法正常发挥 功能。
EXPERIMENTAL SUMMARY
MANUFACTED by MZ SUN
THANKS FOR YOUR ATTENTION 2015.05| PBEL
SNARE转运蛋白耐盐碱分子机制研究进展
SNARE蛋白通过囊泡运输调控蛋白在植物细胞中的定位，而蛋白在细胞中 的正确定位是其正确发挥生理功能的前提。
X Zhang, et al. Mol Cell, 2011
C Grefen, et al. Plant Cell, 2010
甲硫氨酸亚砜还原酶耐盐碱分子机制研究进展
14-3-3蛋白耐盐碱分子机制研究进展
S Campo, et al. J Exp Bot, 2011
14-3-3蛋白耐盐碱分子机制研究进展
A T Fuglsang, et al. Plant Cell, 2007
14-3-3蛋白耐盐碱分子机制研究进展
T S Tseng, et al. Plant Cell, 2012
X Yang, W Wang, et al. Plant J, 2009
X Li, et al., Plant Signal Behav, 2012
胚胎晚期富集蛋白耐盐碱分子机制研究进展
胚胎晚期富集蛋白（Late embryogenesis abundant protein, LEA） 最初是由Galau等人在棉花(Gossypium hirsutum L.) 子叶中发现，因其 在种胚发育晚期的高表达量而得名。已有大量研究表明，LEA蛋白在植 物对高盐、干旱等逆境胁迫的响应过程中发挥重要作用。
盐碱胁迫信号传导通路中的蛋白激酶
A K Sinha, et al. Plant Signal Behav, 2011 N J Darling, et al. Biochim Biophys Acta, 2014
盐碱胁迫信号传导通路中的蛋白激酶
Y Zhao, et al. Cell Res, 2013
目前研究表明LEA蛋白发挥作用的机制如下：LEA 蛋白在正常环境 中多处于无序状态，但干旱胁迫后，折叠成具两亲性的α-螺旋结构，与 细胞膜互作，稳定磷脂双分子层，从而稳定细胞膜结构，防止水分流失； LEA蛋白通过结合胞质中过多的离子，降低渗透压，阻止细胞脱水； LEA蛋白通过清除活性氧，防止细胞膜脂过氧化，保护细胞膜的稳定性。
7. 14-3-3蛋白耐盐碱分子机制研究进展
8. 胚胎晚期富集蛋白耐盐碱分子机制研究进展
盐碱胁迫信号传导及基因调控网络
当植物遭受盐碱胁 迫后，由细胞膜上的
受体感应外界胁迫信
号，使细胞产生第二 信使，启动蛋白磷酸 化反应，级联放大信
号；蛋白激酶激活下
游的转录因子，使其 调控功能基因的表达， 最终使植物做出一系 列的生理反应。
SOS信号与根系发育
植物应对盐胁迫的机制之一是减少根毛的密度 和长度，从而减小根毛与Na+接触的面积。
Y Wang, et al. J Plant Physiol, 2009
Y Wang, et al. Plant Signal Behav, 2008
SOS3/ScaBP8-SOS2-SOS1盐胁迫信号传导通路
SOS信号与细胞骨架动态变化
C Wang, et al. Plant Cell Physiol, 2007
SOS3/ScaBP8-SOS2-SOS1盐胁迫信号传导通路
SOS信号与细胞骨架动态变化
J Ye, et al. Plant Cell Rep, 2013
SOS3/ScaBP8-SOS2-SOS1盐胁迫信号传导通路
SOS信号与根系发育
Y Zhao, et al. New Phytol, 2011
SCaBP1-PKS5/24-AHA2碱胁迫信号传导通路
Y Yang, et al. Plant Cell, 2010
SCaBP1-PKS5/24-AHA2碱胁迫信号传导通路
W Xu, et al. Plant Physiol, 2013
SNARE转运蛋白耐盐碱分子机制研究进展
作为一个多功能的蛋白家族，SNARE蛋白通过参与囊泡运输途径，调控胞内 蛋白的正确定位和胞外蛋白的分泌等，从而调节植物对外界逆境胁迫的响应。
J Zhu. Plant Cell, 2002 Y Leshem, et al. Proc Natl Acad Sci USA, 2006 Y Leshem, et al. J Exp Bot, 2010
分为两类：Na+转运蛋白和Na+-K+转运蛋白。
F J Quintero, et al. Proc Natl Acad Sci USA, 2011
SOS3/ScaBP8-SOS2-SOS1盐胁迫信号传导通路
SOS信号介导胞内Na+外排
R Quan, et al. Plant Cell, 2007
SOS3/ScaBP8-SOS2-SOS1盐胁迫信号传导通路
和促丝裂原活化蛋白激酶（Mitogen-Activated Protein Kinases, MAPKs）。
类受体蛋白激酶作为细胞表面受体，在植物病原免疫过程发挥重要作用。然 而，迄今科学家仍无直接证据证明质膜定位的RLKs是盐碱胁迫信号的受体，但 毫无疑问，RLKs在植物对盐碱胁迫信号的感应中发挥重要的作用。
植物盐碱胁迫信号传导及分子机制研究进展
May. 28th, 2015
About us: Our lab focus on using the bioengineering strategies to improve stress tolerance in crops. The main research directions include high salinity, drought and low temperature, which are the major environmental factors that limit plant growth, development, geographical distribution and adversely affect crop production in the world. Key Laboratory of Agricultural Biological Functional Genes Key Laboratories of Universities of Heilongjiang Province PLANT BIOENGINEERING LAB NORTHEAST AGRICULTURAL UNIVERSITY
S Mahajan, et al. Arch Biochem Biophys, 2008
SOS3/ScaBP8-SOS2-SOS1盐胁迫信号传导通路
在正常条件下，HKT（High-affinity K+ Transporter）离子转运蛋白家族负责Na+的吸收，
SOS信号介导胞内Na+外排Hale Waihona Puke Baidu
供给植物营养。HKT蛋白按转运的离子特异性
植物生物工程研究室 东北农业大学
目录
1. 盐碱胁迫信号传导及基因调控网络 2. SOS3/ScaBP8-SOS2-SOS1盐胁迫信号传导通路 3. SCaBP1-PKS5/24-AHA2碱胁迫信号传导通路 4. 盐碱胁迫信号传导通路中的蛋白激酶 5. SNARE转运蛋白耐盐碱分子机制研究进展 6. 甲硫氨酸亚砜还原酶耐盐碱分子机制研究进展