-
根系生长与环境的真实对话:根-土互作研究进展与挑战
根系生长与环境的真实对话DYNAMIC INTERACTIONS AT THE ROOT–SOIL INTERFACE根际区域作为土壤与根系相互作用的动态界面,其形成始于根系对土壤结构的改造。研究表明,根系生长会改变周边土壤孔隙度——在缺乏大孔隙的土壤中,根系会导致根际区域压实;而在多孔土壤中则可能增加孔隙连通性。这种结构变化通过X射线显微断层扫描(X-ray μCT)清晰可见:当根系穿过土壤时,会在根鞘周围形成明显的孔隙度梯度,这些孔隙变化直接影响水分和气体的传输特性。根际交换的核心在于物质双向流动。根系持续向土壤释放粘液(mucilage)、有机酸等根际沉积物(rhizodeposits)
来源:Annual Review of Plant Biology
时间:2025-09-09
-
被子植物精妙雌雄互作机制确保双受精成功的研究进展
POLLEN/POLLEN TUBE–STIGMA INTERACTION被子植物通过RALF-CrRLK1L模块精确调控花粉-柱头互作。干燥花粉接触柱头后,柱头乳突细胞中的FER/ANJ受体复合物与自体肽RALF23/RALF33结合形成"门控锁",而花粉 coat蛋白PCP-Bs作为"钥匙"竞争性解除锁定,通过调控活性氧(ROS)水平促进花粉水合。穿透阶段涉及7种花粉RALFs(RALF10/11/12等)与4种柱头RALFs的竞争,形成"锁钥模型",该机制可解释植物杂交中"导师花粉效应"现象。POLLEN TUBE GUIDANCE花粉管导向分为预胚珠引导和胚珠引导两个阶段。在拟南芥中,
来源:Annual Review of Plant Biology
时间:2025-09-09
-
绿色革命基因DELLA蛋白的功能解析与调控机制:植物生长调控的分子枢纽
DELLA蛋白的功能分析与调控机制DELLA蛋白与绿色革命DELLA蛋白因其在绿色革命半矮秆作物育种中的关键作用而闻名。这些核定位的转录调控因子不仅作为赤霉素(GA)信号通路的抑制因子,更是植物协调多种信号通路的中心枢纽。通过遗传学、基因组学、生物化学和结构生物学研究,科学家们已经揭示了DELLA蛋白功能域及其分子作用机制的重要进展。GA-GID1-DELLA调控模块2.1 DELLA蛋白作为赤霉素信号抑制因子的历史发现正向遗传学筛选发现了GA信号组分,其中DELLA功能获得性突变体表现出典型的深绿色矮化表型。拟南芥基因组包含五个DELLA基因:RGA、GAI、RGL1、RGL2和RGL3,它
来源:Annual Review of Plant Biology
时间:2025-09-09
-
植物雷帕霉素靶蛋白(TOR)信号通路的分子机制及其在生长-胁迫平衡中的核心调控作用
植物雷帕霉素靶蛋白(TOR)作为真核生物中高度保守的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,属于磷脂酰肌醇3-激酶相关激酶(PIKK)家族,在植物生长、发育和胁迫响应中扮演着"指挥中心"的角色。这篇综述从分子结构到生理功能,全面解析了植物TOR信号网络的独特调控机制。分子架构:保守与特异并存植物TOR复合体(TORC)的核心组分TOR、RAPTOR和LST8在绿藻到被子植物中高度保守,但缺乏TORC2特有的亚基。结构预测显示,植物TORC1单体具有典型的HEAT、FAT、FRB、激酶和FATC结构域,形成类似动物的菱形二聚体结构。有趣的是,某些蕨类植物可能存在C端截短的TOR蛋白,而玉米等作物则缺失FATC结
来源:Annual Review of Plant Biology
时间:2025-09-09
-
荧光生物传感器:解码植物生物学多尺度动态的定量利器
荧光生物传感器照亮植物生物学研究DISCOVERIES IN ENERGETICS, SIGNALING, AND METABOLISM植物作为自养生物,其能量代谢网络具有独特的区室化特征。ATeam AT1.03-nD/nA传感器首次在拟南芥中可视化ATP动态,揭示成熟叶绿体基质ATP水平随发育下降的规律。配合iNAP和SoNar传感器,研究者捕捉到光合作用中还原当量通过苹果酸-草酰乙酸穿梭从叶绿体向线粒体转移的精确路径,证实了跨区室能量耦合机制。在氧化应激响应中,核靶向HyPer2传感器发现高光诱导的H2O2通过质体-核直接接触传递信号,颠覆了传统氧化还原信号转导认知。DISCOVERIE
来源:Annual Review of Plant Biology
时间:2025-09-09
-
植物与病原体界面的亚细胞壁动力学:宿主-入侵者细胞壁互作机制与防御策略
1. 引言植物与微生物的互作是生命进化的基础,而细胞壁(CW)作为两者接触的首道屏障,其动态修饰直接影响互作结局。不同于传统研究聚焦器官症状或分子互作,本文从亚细胞尺度解析植物与病原体CW在界面处的重构过程,揭示其如何通过化学修饰与力学调控参与攻防博弈。2. 细胞壁结构2.1 植物细胞壁植物CW由纤维素微纤丝、半纤维素和果胶构成多糖网络,兼具强度与延展性。初生CW富含果胶和木葡聚糖,次生CW则通过木质素/栓质化增强机械支撑。局部微域(如凯氏带)通过精确的果胶去甲基化或胼胝质沉积实现功能特化。2.2 微生物细胞壁•真菌:以几丁质和β-葡聚糖为核心,侵染菌丝通过几丁质脱乙酰化为壳聚糖逃避宿主识别。
来源:Annual Review of Plant Biology
时间:2025-09-09
-
植物肽配体作为时空调控因子的分子机制与生理功能研究
1. 肽配体的分类与加工机制植物肽配体根据翻译后修饰分为三类:富含半胱氨酸(Cys)的肽(如CLV3)、含羟脯氨酸(Hyp)或酪氨酸硫酸化(Tyr-sulfation)修饰的肽(如PSK、CIF),以及无修饰肽(如PEP1)。酪氨酸硫酸转移酶(TPST)介导的硫酸化修饰对CIF家族肽的活性至关重要,其突变体tpst因无法硫酸化RGF、PSK等多肽而呈现多效性表型。蛋白酶加工是肽活化的关键步骤,枯草杆菌蛋白酶(SBTs)家族通过特异性切割前体肽(如SBT1.8切割TWS1的C端抑制域)释放成熟肽。有趣的是,TWS1的硫酸化酪氨酸残基与SBT1.8的精氨酸(Arg)互作,首次证实翻译后修饰可决定蛋
来源:Annual Review of Plant Biology
时间:2025-09-09
-
植物自噬在健康与疾病中的分子机制及调控网络研究进展
自噬机制与核心机器植物自噬通过形成双层膜结构的自噬体(autophagosome)降解受损细胞组分,其核心机器包含约40个自噬相关基因(ATG)。ATG1激酶复合体(含ATG1/ATG13/ATG11/ATG101)响应TORC1和SnRK1信号启动自噬,而PI3K复合体(VPS34-ATG6)介导吞噬泡(phagophore)的成核。ATG9囊泡作为膜种子,与ATG2-ATG18脂质转移复合体协作完成膜延伸,最终通过ATG8-PE脂化(需ATG4/ATG7/ATG3/ATG12-ATG5-ATG16级联反应)实现自噬体成熟。选择性自噬的分子逻辑植物选择性自噬通过受体-适配器模块靶向特定货物:
来源:Annual Review of Plant Biology
时间:2025-09-09
-
植物褪黑素(Phytomelatonin)的生物合成、信号转导与功能:平衡植物生长与逆境应答的关键调控机制
植物褪黑素的普遍存在与浓度特征植物褪黑素(PMT)作为与动物褪黑素(MT)结构相同的吲哚胺类物质,在藻类、苔藓到高等植物中广泛存在,浓度范围相对较低(0.41-27.1 ng/g鲜重)。特别值得注意的是,缺乏典型气孔的苔藓含有最高浓度的PMT,暗示其可能在早期植物陆地化过程中发挥关键作用。复杂而灵活的生物合成途径PMT合成比动物更为复杂,其前体色氨酸通过两条主要路线转化:1.NAS路线:色氨酸→色胺→5-羟色胺→N-乙酰血清素(NAS)→PMT,主导正常生长条件下的合成2.5-MT路线:色氨酸→色胺→5-羟色胺→5-甲氧基色胺(5-MT)→PMT,在胁迫条件下显著增强关键限速酶包括内质网定位的
来源:Annual Review of Plant Biology
时间:2025-09-09
-
植物DNA甲基化的分子机制:建立、维持与去除的生化与结构视角
植物DNA甲基化的建立机制植物通过独特的RNA导向DNA甲基化(RdDM)途径建立甲基化标记。该过程由RNA聚合酶IV(Pol IV)和Pol V协同完成:Pol IV转录生成30 nt左右的单链RNA,经RNA依赖的RNA聚合酶2(RDR2)转化为双链RNA前体,再由Dicer-like 3(DCL3)切割为24-nt siRNA。冷冻电镜(cryo-EM)结构显示,Pol IV通过回溯机制将RNA产物传递给RDR2,而DCL3通过其PAZ结构域特异性识别5′单磷酸化腺苷(5′pA)和3′单核苷酸悬垂,确保精确切割。Pol V则通过其独特的NRPE2亚基减缓转录速率并增强回溯,在甲基化区域产
来源:Annual Review of Plant Biology
时间:2025-09-09
-
植物核苷酸糖转运蛋白:调控内腔糖基化的关键枢纽
1. 引言与背景:内膜系统中的糖基化真核细胞的糖生物学围绕核苷酸糖转运蛋白(NSTs)展开,这些膜蛋白负责将胞质中合成的核苷酸糖(如UDP-Glc、GDP-Man)转运至高尔基体和内质网(ER)腔室,为糖基转移酶(GTs)提供底物。植物细胞壁的复杂性源于30余种核苷酸糖的多样性,其中14种是陆生植物糖基化的主要供体(图1)。与动物不同,植物糖基化需应对阿拉伯糖(Ara)的呋喃(Araf)和吡喃(Arap)构型互变等独特挑战,而NSTs通过精确的底物识别(如URGT家族对UDP-Rha和UDP-Gal的双重选择性)保障了多糖合成的准确性。2. NST/TPT超家族的系统特征NSTs与叶绿体三磷酸
来源:Annual Review of Plant Biology
时间:2025-09-09
-
植物硝酸盐感知与信号转导的分子机制及营养互作研究进展
硝酸盐感知与信号转导的核心机制植物通过初级硝酸盐响应(PNR)和氮饥饿响应(NSR)动态调控氮素吸收。PNR由硝酸盐转运体NRT1.1(又称CHL1/NPF6.3)和转录因子NLP7协同触发:NRT1.1感知胞外硝酸盐后激活钙信号(如CPK10/30/32),促使NLP7磷酸化并滞留细胞核,快速诱导硝酸盐代谢基因(如NIA1、NIR1)。NLP7的GAF结构域可直接结合硝酸盐,其"命中-逃逸"(hit-and-run)转录调控模式能在数分钟内启动靶基因表达。而NSR在缺氮条件下激活,通过上调超高亲和力转运体NRT2.4/2.5和GDH3实现氮素回收,其核心抑制因子HRS1/HHO(NIGT家族
来源:Annual Review of Plant Biology
时间:2025-09-09
-
综述:细胞色素P450 (CYP) 1酶在急性肺损伤中的作用:从分子机制到治疗启示
引言细胞色素P450(CYP)超家族作为含血红素的单加氧酶,催化超过95%的氧化还原反应。其中CYP1家族包含CYP1A1、CYP1A2和CYP1B1三个成员,其转录受芳香烃受体(AhR)严格调控。近年研究发现,这些酶在急性肺损伤中呈现亚型特异性作用:CYP1A1/1A2通过代谢脂质过氧化物发挥保护作用,而CYP1B1则通过产生活性氧加重损伤。CYP1酶的代谢功能氧化还原反应CYP1酶催化典型单加氧反应:RH + 2H+ + O2 + 2e- → ROH + H2O。这种反应在清除有害物质和维持氧化平衡中至关重要。激素代谢CYP1A2主导肝脏中雌二醇的2-羟基化,而CYP1B1特异性催化4-羟
来源:Redox Report
时间:2025-09-09
-
综述:Toll样受体激动剂作为癌症治疗剂的专利综述(2014-2024)
ABSTRACTIntroductionToll样受体(TLRs)作为先天免疫系统的关键传感器,在癌症免疫治疗中展现出独特价值。研究表明,TLR3、TLR4、TLR7/8和TLR9等亚型能通过识别病原相关分子模式(PAMPs),触发核因子-κB(NF-κB)和干扰素调节因子(IRF)信号通路,诱导干扰素-γ(IFN-γ)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-12(IL-12)等促炎因子的释放。这些细胞因子如同免疫系统的"烽火台",既能直接促进肿瘤细胞凋亡,又能通过激活细胞毒性T细胞(CTLs)和树突状细胞(DCs)的交叉呈递功能,形成持久的抗肿瘤免疫记忆。Areas covered20
来源:Expert Opinion on Therapeutic Targets
时间:2025-09-09
-
果蝇生殖道转录组研究揭示性拮抗协同进化缺失的证据
在进化生物学领域,性冲突理论长期主导着对生殖相关性状快速进化的解释。该理论认为雄性通过精液蛋白(Seminal Fluid Proteins, SFPs)操纵雌性生理以提升自身繁殖成功率,而雌性则会发展出抵抗机制,这种"军备竞赛"导致相关基因的快速进化。果蝇作为模式生物,其精液蛋白的进化速率显著高于基因组平均水平,被视为性冲突理论的经典例证。然而,这一理论的核心预测——即雄性精液组成变化会驱动雌性基因表达的反向适应——始终缺乏直接的实验证据。为验证这一假说,加州大学戴维斯分校的Rachel C. Thayer团队在《Molecular Biology and Evolution》发表了创新性研
来源:Molecular Biology and Evolution
时间:2025-09-09
-
PKR缺失挽救ADAR1/MAVS双突变小鼠脑部小胶质细胞增生与异常干扰素反应
人类ADAR基因编码的RNA腺苷脱氨酶(ADAR1)突变会导致Aicardi-Goutières综合征6型(AGS6),这是一种伴随异常干扰素(IFN)诱导的严重自身炎症性脑病。缺乏ADAR1蛋白的AdarΔ2-13纯合突变小鼠胚胎因高水平的干扰素刺激基因(ISG)转录本而死亡。有趣的是,当同时缺失线粒体抗病毒信号蛋白(MAVS)适配体时,这种异常IFN诱导被阻止,使得Adar Mavs双突变小鼠能够存活两周,为研究ADAR1功能提供了窗口。研究发现,通过删除编码抗病毒双链RNA传感器蛋白激酶R(PKR)的Eif2ak2基因,可以挽救Adar Mavs突变体的早期死亡。研究人员收集出生后第8天
-
皮肤神经内磷酸化α-突触核蛋白(p-α-syn):早期帕金森病的高特异性生物标志物
这项盲法多中心研究揭示了皮肤神经内磷酸化α-突触核蛋白(p-α-syn)在帕金森病(PD)诊断中的突破性价值。研究团队追踪了151名早期帕金森综合征患者(病程<18个月),通过长达46个月的随访最终确诊101例PD患者。令人振奋的是,基线皮肤活检检测神经内p-α-syn沉积物展现出惊人的诊断效能:灵敏度达81%,特异性高达100%。更关键的是,在44例随访确诊的PD患者中,有30例早在基线期就检测到p-α-syn阳性,且96%的患者两次检测结果一致,证明该方法具有极强的时间稳定性。相比之下,基线嗅觉测试虽在PD组异常更明显,但预测准确性(72%)明显逊色。这些发现意味着,皮肤神经p-α-
-
登革病毒感染重塑先天免疫基因表达基线影响疫苗应答与疾病易感性
在热带地区肆虐的登革热一直是全球公共卫生的重大挑战,这种由四种血清型登革病毒(DENV-1至DENV-4)引起的疾病,每年导致数百万感染病例。虽然多数感染无症状,但约5%会发展为威胁生命的重症登革热。令人困惑的是,所有完成3期临床试验的登革疫苗(包括已获批的TAK-003)都显示出"免疫悖论"现象——在既往感染过登革的血清阳性个体中效果显著,而在血清阴性个体中保护力却大打折扣。更奇怪的是,即便血清阴性者接种首剂疫苗后产生抗体,第二剂接种后的免疫应答仍无法达到血清阳性者单剂接种的水平。这个谜团背后,是否隐藏着病毒感染与疫苗接种对免疫系统影响的本质差异?为解开这个谜题,Eugenia Z.Ong团
-
靶向跨癌种唾液酸化Tn抗原的CAR-T疗法为实体瘤治疗开辟新途径
在肿瘤免疫治疗领域,CAR-T细胞疗法在血液系统恶性肿瘤中取得了突破性进展,但对实体瘤的治疗仍面临巨大挑战。这主要源于两个关键瓶颈:一是实体瘤微环境的免疫抑制特性,二是缺乏肿瘤特异性表面抗原。大多数上皮源性肿瘤表达的分子标记物往往也存在于正常组织中,导致治疗窗口狭窄。糖基化修饰作为细胞表面广泛存在的翻译后修饰,其异常表达模式为肿瘤靶向治疗提供了新思路。其中,唾液酸化Tn抗原(sialyl-Tn, STn)作为一种截短的O-糖链结构,在多种上皮肿瘤中特异性高表达,而在正常组织中几乎检测不到,使其成为理想的治疗靶点。既往针对STn的单克隆抗体如B72.3和CC49存在交叉反应性等问题,限制了其在C
来源:Cell Reports Medicine
时间:2025-09-09
-
单细胞解析巴雷特食管与腺癌的遗传风险细胞类型:揭示OLFM4+肠化生细胞的关键作用
食管腺癌(EAC)是一种致死率极高的消化道肿瘤,其典型前驱病变巴雷特食管(BE)患者患癌风险可增加10-50倍。尽管已知胃食管反流病(GERD)和遗传因素共同驱动BE向EAC转化,但具体哪些细胞类型通过遗传易感性参与这一过程尚不明确。这一知识缺口严重阻碍了EAC的早期干预策略开发。德国科隆大学Marten C. Wenzel团队在《Cell Genomics》发表的研究,通过单细胞转录组与遗传学的创新结合,绘制了BE/EAC发展的细胞图谱。研究者收集5例BE和4例EAC患者的病变组织及配对正常样本,利用10x Genomics单细胞测序技术构建了包含上皮、间质和免疫细胞的分子图谱。通过整合BE
来源:Cell Genomics
时间:2025-09-09