蛋白质翻译后修饰(PTMs)是调控蛋白质生物学功能的重要机制, 在水稻(Oryza sativa)种子发育和胚乳淀粉生物合成中起重要作用。随着蛋白质组学的发展, 已在水稻胚乳中鉴定到大量淀粉合成相关酶(SSREs)发生蛋白质PTMs。该文总结了水稻胚乳SSREs的磷酸化、赖氨酸乙酰化、琥珀酰化、2-羟基异丁酰化、丙二酰化及泛素化6种PTMs的蛋白质组学分析、修饰位点和途径及生物学功能。其中, 蛋白质磷酸化修饰的研究最多, 其在调节植物生长发育和淀粉合成代谢过程中起关键作用。此外, 还讨论了PTMs对籽粒灌浆、稻米淀粉品质及外观的潜在作用。该文综述了PTMs在水稻胚乳淀粉合成相关蛋白中的调控机制, 为培育高产优质水稻品种提供了有价值的参考。

轮藻门(Charophyta)植物与陆生植物组成单系的链形植物门, 化石证据和分子证据支持陆生植物起源于轮藻门植物。该文总结了已完成全基因组测序的10种轮藻门植物的14个全基因组信息, 综述了植物陆地化的分子机制, 表明调控植物激素信号转导和编码关键转录因子的基因家族扩张和基因水平转移是轮藻产生预适应的潜在原因。文中阐述了轮藻门植物全基因组数据在转录组学和基因功能研究中的作用, 提出端粒到端粒的基因组和泛基因组对于深入理解植物陆地化的重要性, 以及整合基因组信息和生物学实验在解析轮藻门植物基因功能和起源方面的必要性。

生物小分子是指生物体内分子量较小的单体物质, 植物小分子种类繁多, 包括离子、植物激素和代谢物等。了解植物体内这些小分子的动态变化, 有助于解析相关的生理功能和调控网络, 并为植物细胞学的精确观察创造新的机遇。基于Förster共振能量转移(Förster resonance energy transfer, FRET)原理设计的基因编码荧光生物传感器/探针, 为活体内观察这些小分子的动态变化提供了强有力的工具。通过FRET传感器/探针, 能够可视化细胞内特定小分子化合物的浓度, 并实时获取高分辨率图像。这一技术因其独特的优势而被广泛应用于植物生理学、发育生物学和环境科学等研究领域。该文总结了近年来植物学研究中使用的FRET传感器/探针, 概述了它们的主要设计思路, 并阐述了其在检测离子、植物激素及代谢物方面的应用与研究进展, 旨在为植物中生物小分子的功能研究提供实用的技术手段和可能的研究方向。

环核苷酸门控通道(cyclic nucleotide-gated channels, CNGCs)是植物体内重要的阳离子通道, 在调控植物生长发育以及应对冷、热、盐和病原菌等胁迫中发挥重要作用。该文简要概述了植物CNGCs的分类、结构及表达定位, 并重点对其离子选择特征、调控机制以及生物学功能的最新研究进展进行综述, 以期增进对植物CNGCs蛋白的全面认识, 并为后续深入研究提供参考。

单细胞转录组学将时空分辨率从多细胞水平转移到单细胞水平, 该技术的快速发展能够更好地揭示新的稀有细胞类型、挖掘细胞间异质性并绘制细胞发育轨迹图。目前, 单细胞转录组学已广泛应用于植物生长发育、应激反应和环境适应等不同研究方向, 有助于更精确、全面地揭示植物生命过程中的分子调控机制。然而, 单细胞转录组学在不同植物中的研究及应用仍面临诸多挑战。该文比较和评估了不同类型的单细胞转录组技术及其流程, 总结了近年来单细胞转录组学在多种植物中的相关研究进展, 并探索了新型单细胞分析工具, 可为以高精度和高动态探究植物生物学的研究人员提供技术支持。最后, 提出了使用单细胞转录组学技术解决植物研究和育种中的一些关键问题、面临的挑战以及未来的发展方向。

烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD⁺)和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP⁺)是植物核心能量代谢、生长发育以及胁迫应答的整合者, 可直接或间接影响多种关键的细胞功能。作为细胞代谢的基石, 胞内NAD(P)⁺稳态对于维持植物正常能量代谢、生长发育和胁迫应答至关重要。NAD(P)⁺的合成受损或缺乏将引发植物细胞代谢紊乱和一系列缺陷表型, 严重时甚至导致植物死亡。目前, 植物中NAD(P)⁺的合成途径及其关键酶已比较明确, 但其在植物体内的稳态调控以及协调植物生长与胁迫应答的机制尚不清楚。因此, 研究植物细胞内NAD(P)⁺稳态的调节机制及其平衡植物生长与胁迫应答的分子机理具有重要意义。该文综述了植物NAD(P)⁺的生物合成代谢途径, 重点阐述了NAD(P)⁺参与调节植物生长发育和胁迫应答过程, 并展望了植物NAD(P)⁺的研究前景。

水稻(Oryza sativa)是全球重要的粮食作物。合理施肥是保障水稻持续稳产的必要农艺措施。磷是水稻生长必需的营养元素之一, 主要通过水稻根系吸收。而水稻长期生长在淹水环境中, 其根系表层形成富含铁氧化物的胶膜, 并在水稻根际磷的迁移和转化过程中扮演关键角色。该文综述了生物和非生物因素对水稻铁膜形成和转化的影响, 探讨了铁膜对磷吸收及转运的影响, 并对后续研究提出建议, 旨在为阐明水稻根际铁磷互作机制提供理论依据。

我国高大禾草资源丰富, 自然分布广, 人工种植广泛。该文综述了高大禾草常见种类的特性、栽培技术和主要用途研究进展, 并展望了高大禾草优良品种培育、制繁种与栽培技术、收储运技术体系及其应用领域, 旨在促进高大禾草的产业化应用。

淫羊藿(Herba Epimedii)是一种历史悠久的中草药(TCM), 药用价值高, 国内淫羊藿相关研究备受关注。黄酮醇苷类(PFGs)成分是淫羊藿的主要活性物质, 其含量决定了药用品质。了解淫羊藿类黄酮生物合成途径, 挖掘与淫羊藿黄酮醇苷类含量相关的基因, 阐明其生物合成途径的调控机制对于提高淫羊藿品质至关重要。该文系统综述了淫羊藿类黄酮生物合成相关结构基因和转录因子基因研究进展, 为揭示黄酮含量的分子调控机制, 进而为淫羊藿分子育种和黄酮醇苷的合成生物学研究奠定理论基础。

干旱、极端温度、盐和重金属等非生物胁迫导致植物产量和品质下降。miRNA是一类长约20-24个核苷酸的内源性非编码小分子RNA, 通过形成miRNA介导的沉默复合物(RISC)剪切靶mRNA并抑制靶基因的翻译, 在转录后水平负调控真核生物基因表达。高通量测序技术的快速发展使得植物物种中大量响应非生物胁迫的miRNA得到鉴定和表征。非生物胁迫下植物miRNA与其靶基因结合, 构成了控制各种生命活动的大型基因调控网络, 包括生长发育、营养吸收与分配、信号转导与氧化应激, 从而提高植物的抗逆性。深入理解miRNA的功能及其调控机制对于通过基因工程进行作物改良和抗逆育种至关重要。该文综述了近年来miRNA的生物合成及其作用机制研究进展, 重点探讨了参与调控植物响应非生物胁迫miRNA的鉴定及功能, 并展望了该领域可能的研究方向。

当前全球变暖趋势不可逆转, 异常气候导致的温度胁迫频繁发生, 给农业高产及稳产带来了巨大挑战。生物钟作为内源性且可遗传的计时机制, 赋予了植物预测和快速响应环境因子周期性变化的能力, 以确保诸多生理生化途径与环境同步, 极大增强了植物的生存和繁衍能力。温度响应和补偿现象不仅涉及生物钟与环境信号“同步化”, 而且涉及农业生产中作物适应温度胁迫的实际应用。生物钟温度补偿是指在较宽范围的生理温度内, 通过转录和转录后机制, 生物钟可基本维持近日节律周期的长度不变, 确保计时机制准确运行。自然环境中, 光照、温度和湿度紧密耦联, 作为授时因子将环境信号经过输入途径传递给生物钟核心振荡器, 影响植物生长发育的全过程。该文回顾了植物生物钟温度响应和补偿机制的研究历史, 详述了最新研究进展, 展望了其在作物遗传育种和田间管理等方面的应用前景, 为解决农作物温度胁迫适应性问题提供了全新的思路和方案。

植物激素生长素调控植物生长发育及环境适应的多个过程, 包括胚胎发育、器官发生和向性生长等。生长素发挥生物学功能主要依赖于经典的TIR1/AFB-auxin-Aux/IAA-ARF信号转导途径。其中, 由4个保守结构域组成的典型Aux/IAA蛋白作为TIR1/AFB的共受体在生长素信号转导过程中发挥关键作用。然而, 近年来发现缺乏保守结构域的非典型Aux/IAA蛋白也参与生长素的应答与调控作用。该文从蛋白结构、生物学功能及参与生长素信号转导等方面综述了非典型Aux/IAA蛋白的研究进展, 探讨和展望了非典型Aux/IAA蛋白的研究方向。

重金属相关异戊二烯化植物蛋白HIPP是一类含有金属结合结构域(HMA)和C端异戊二烯化基序的金属伴侣蛋白。该文总结了模式植物中HIPP蛋白的结构特征, 阐述了植物HIPP蛋白家族参与的重金属稳态和解毒机制, 揭示了其在植物生长发育和应对环境变化(生物和非生物胁迫)中的潜在意义, 以期为HIPP蛋白家族的后续研究提供启示。

在与病原菌的长期斗争过程中, 植物进化出复杂而精细的免疫防御系统。抗病(resistant, R)基因的克隆和功能研究极大地促进了人们对植物免疫防御系统的理解。执行者(executor, E)基因作为一类新的植物抗病基因, 具有独特的抗病特点, 同时也是重要的抗病基因资源, 因此成为植物免疫领域的研究热点。近年来, E基因的克隆和功能机制研究取得了一系列重要进展, 但尚未见相关中文综述。该文全面总结了E基因的蛋白序列特征、与病原菌的互作机制、生物学功能及育种应用, 以期为深入理解植物-病原菌互作机制和作物抗病育种提供重要参考。