Plant Journal
Công bố khoa học tiêu biểu
* Dữ liệu chỉ mang tính chất tham khảo
Sắp xếp:
Sinh tổng hợp sắc tố thực vật: anthocyanin, betalain và carotenoid Tóm tắt Các hợp chất thực vật mà con người cảm nhận được qua màu sắc thường được gọi là 'sắc tố'. Các cấu trúc và màu sắc đa dạng của chúng từ lâu đã khiến các nhà hóa học và sinh học say mê, những người đã nghiên cứu các đặc tính hóa học và vật lý của chúng, cách thức tổng hợp cũng như vai trò sinh lý học và sinh thái học của chúng. Sắc tố thực vật cũng có một lịch sử dài trong việc con người sử dụng. Các lớp chính của sắc tố thực vật, ngoại trừ chlorophyll, được xem xét ở đây. Anthocyanin, một lớp flavonoid có nguồn gốc cuối cùng từ phenylalanine, là chất hòa tan trong nước, được tổng hợp trong bào tương và nằm trong không bào. Chúng cung cấp một loạt các màu sắc từ cam/đỏ tới tím/xanh dương. Ngoài các biến đổi khác nhau trong cấu trúc của chúng, màu sắc cụ thể của chúng cũng phụ thuộc vào các sắc tố đồng hành, ion kim loại và pH. Chúng được phân bố rộng rãi trong giới thực vật. Carotenoid tan trong lipid, có màu từ vàng đến đỏ, là một phân lớp của terpenoid, cũng được phân bố ở khắp mọi nơi trong thực vật. Chúng được tổng hợp trong lục lạp và thiết yếu cho sự toàn vẹn của bộ máy quang hợp. Betalain, cũng tạo sắc màu từ vàng đến đỏ, là hợp chất chứa nitơ hòa tan trong nước có nguồn gốc từ tyrosin chỉ xuất hiện ở một số dòng thực vật nhất định. Khác với anthocyanin và carotenoid, con đường sinh tổng hợp của betalain chỉ được hiểu một phần. Cả ba lớp sắc tố này hoạt động như các tín hiệu hiển thị để thu hút côn trùng, chim và động vật trong việc thụ phấn và phát tán hạt. Chúng cũng bảo vệ thực vật khỏi tổn thương do tia UV và ánh sáng nhìn thấy gây ra.
Plant Journal - Tập 54 Số 4 - Trang 733-749 - 2008
#sắc tố thực vật #anthocyanin #betalain #carotenoid #sinh tổng hợp #vai trò sinh thái
Vai trò của sự chuyển hóa β‐sitosterol thành stigmasterol trong tương tác thực vật - mầm bệnh Tóm tắt Khi bị lây nhiễm với các vi sinh vật gây bệnh, thực vật sẽ khởi động một loạt các thay đổi về chuyển hóa mà có thể đóng góp vào khả năng kháng hoặc thậm chí làm tăng độ nhạy cảm với bệnh. Khi phân tích thành phần lipid của lá trong quá trình tương tác giữa Arabidopsis thaliana và Pseudomonas syringae , chúng tôi đã phát hiện rằng sự tích lũy phytosterol stigmasterol là một quá trình chuyển hóa thực vật quan trọng xảy ra khi lá bị nhiễm vi khuẩn. Stigmasterol được tổng hợp từ β‐sitosterol bởi cytochrome P450 CYP710A1 thông qua quá trình không bão hòa C22. Các dòng đột biến cyp710A1 ở Arabidopsis, bị suy giảm khả năng biểu hiện protein không bão hòa C22 khi có sự xâm nhập của mầm bệnh và tích lũy stigmasterol đồng thời, có khả năng chống lại cả hai dòng P. syringae có virulent và avirulent cao hơn so với thực vật kiểu hoang dại, và ứng dụng ngoại sinh stigmasterol làm giảm nhẹ kiểu hình kháng bệnh này. Dữ liệu này chỉ ra rằng sự không bão hòa steroid cảm ứng trong thực vật kiểu hoang dại ủng hộ sự nhân lên của mầm bệnh và sự nhạy cảm của thực vật. Sự hình thành stigmasterol được kích hoạt thông qua sự nhận biết các mẫu phân tử liên quan đến mầm bệnh như flagellin và lipopolysaccharides, và thông qua sự sản xuất các dạng phản ứng của oxy, nhưng không phụ thuộc vào các con đường bảo vệ của axit salicylic, axit jasmonic hoặc ethylene. Việc chuẩn bị màng vi thể và màng plasma đã cho thấy sự gia tăng tương tự về tỷ lệ stigmasterol/β‐sitosterol như chiết xuất toàn bộ lá sau khi tiêm nhiễm lá với P. syringae , cho thấy stigmasterol được sản xuất đã được kết hợp vào màng thực vật. Sự gia tăng hàm lượng stigmasterol trong lá sau khi tấn công của mầm bệnh không ảnh hưởng đến tín hiệu bảo vệ do axit salicylic trung gian, nhưng làm giảm sự biểu hiện do mầm bệnh kích hoạt của chất điều hòa bảo vệ flavin‐dependent monooxygenase 1. Do đó, P. syringae thúc đẩy khả năng dễ mắc bệnh của thực vật thông qua việc kích thích không bão hòa steroid C22 trong lá, làm tăng tỷ lệ stigmasterol so với β‐sitosterol trong màng thực vật.
Plant Journal - Tập 63 Số 2 - Trang 254-268 - 2010
#Stigmasterol #β‐sitosterol #cytochrome P450 #pathogen interactions #Arabidopsis thaliana #Pseudomonas syringae #plant metabolism #defence pathways #sterol desaturation #flavin‐dependent monooxygenase #plant immunity
Gene duplication and transposition of mobile elements drive evolution of the Rpv3 resistance locus in grapevine Summary A wild grape haplotype (Rpv3‐1) confers resistance to Plasmopara viticola . We mapped the causal factor for resistance to an interval containing a TIR‐NB‐LRR (TNL ) gene pair that originated 1.6–2.6 million years ago by a tandem segmental duplication. Transient coexpression of the TNL pair in Vitis vinifera leaves activated pathogen‐induced necrosis and reduced sporulation compared with control leaves. Even though transcripts of the TNL pair from the wild haplotype appear to be partially subject to nonsense‐mediated mRNA decay, mature mRNA levels in a homozygous resistant genotype were individually higher than the mRNA trace levels observed for the orthologous single‐copy TNL in sensitive genotypes. Allelic expression imbalance in a resistant heterozygote confirmed that cis ‐acting regulatory variation promotes expression in the wild haplotype. The movement of transposable elements had a major impact on the generation of haplotype diversity, altering the DNA context around similar TNL coding sequences and the GC‐content in their proximal 5′‐intergenic regions. The wild and domesticated haplotypes also diverged in conserved single‐copy intergenic DNA, but the highest divergence was observed in intraspecific and not in interspecific comparisons. In this case, introgression breeding did not transgress the genetic boundaries of the domesticated species, because haplotypes present in modern varieties sometimes predate speciation events between wild and cultivated species.
Plant Journal - Tập 101 Số 3 - Trang 529-542 - 2020
Molecular analysis of herbivore‐induced condensed tannin synthesis: cloning and expression of dihydroflavonol reductase from trembling aspen (<i>Populus tremuloides</i>) Summary In order to study condensed tannin synthesis and its induction by herbivory, a dihydroflavonol reductase (DFR) cDNA was isolated from trembling aspen (Populus tremuloides) . Bacterial overexpression demonstrated that this cDNA encodes a functional DFR enzyme, and Southern analysis revealed that DFR likely is a single‐copy gene in the aspen genome. Aspen plants that were mechanically wounded showed a dramatic increase in DFR expression after 24 h in both wounded leaves and unwounded leaves on wounded trees. Feeding by forest tent caterpillar (Malacosoma disstria ) and satin moth (Leucoma salicis ) larvae, and treatment with methyl jasmonate, all strongly induced DFR expression. DFR enzyme activity was also induced in wounded aspen leaves, and phytochemical assays revealed that condensed tannin concentrations significantly increased in wounded and systemic leaves. The expression of other genes involved in the phenylpropanoid pathway were also induced by wounding. Our findings suggest that the induction of condensed tannins, compounds known to be important for defense against herbivores, is mediated by increased expression of DFR and other phenylpropanoid genes.
Plant Journal - Tập 32 Số 5 - Trang 701-712 - 2002
TT2, TT8, and TTG1 synergistically specify the expression of <i>BANYULS</i> and proanthocyanidin biosynthesis in <i>Arabidopsis thaliana</i> Summary Genetic analyses have demonstrated that together with TTG1, a WD‐repeat (WDR) protein, TT2 (MYB), and TT8 (bHLH) are necessary for the correct expression of BANYULS (BAN ). This gene codes for the core enzyme of proanthocyanidin biosynthesis in Arabidopsis thaliana seed coat. The interplays of TT2, TT8, and their closest MYB/bHLH relatives, with TTG1 and the BAN promoter have been investigated using a combination of genetic and molecular approaches, both in yeast and in planta . The results obtained using glucocorticoid receptor fusion proteins in planta strongly suggest that TT2, TT8, and TTG1 can directly activate BAN expression. Experiments using yeast two‐ and three‐hybrid clearly demonstrated that TT2, TT8, and TTG1 can form a stable ternary complex. Furthermore, although TT2 and TT8 were able to bind to the BAN promoter when simultaneously expressed in yeast, the activity of the complex correlated with the level of TTG1 expression in A. thaliana protoplasts. In addition, transient expression experiments revealed that TTG1 acts mainly through the bHLH partner (i.e. TT8 or related proteins) and that TT2 cannot be replaced by any other related A. thaliana MYB proteins to activate BAN . Finally and consistent with these results, the ectopic expression of TT2 was sufficient to trigger BAN activation in vegetative parts, but only where TTG1 was expressed. Taken together, these results indicate that TT2, TT8, and TTG1 can form a ternary complex directly regulating BAN expression in planta .
Plant Journal - Tập 39 Số 3 - Trang 366-380 - 2004
Reactive electrophile species activate defense gene expression in <i>Arabidopsis</i> Summary Compounds containing α,β‐unsaturated carbonyl groups are increasingly implicated as potent regulators of gene expression; some are powerful cytotoxins known to accumulate at the site of lesion formation in host–pathogen interactions. We used a robust measurement of photosynthetic efficiency to quantify the toxicity of a variety of lipid derivatives in Arabidopsis leaves. Small α,β‐unsaturated carbonyl compounds (e.g. acrolein and methyl vinyl ketone) were highly active and proved to be potent stimulators of expression of the pathogenesis‐related gene HEL (PR4 ). These small volatile electrophiles were far more active than larger alkenal homologs like 2(E)‐hexenal, and activated HEL expression in a manner independent of salicylate, ethylene, and jasmonate production/perception. Electrophile treatment massively increased the levels of unesterified cyclopentenone jasmonates, which themselves are electrophiles. Patterns of gene expression in response to electrophile treatment and in response to avirulent bacteria were compared, which revealed strikingly similar transcript profiles. The results broaden the range of known biologic effects of reactive electrophile species to include the activation of a pathogenesis‐related gene (HEL ) and genes involved in metabolism. Electrophiles can act as mediators of both genetic and biochemical effects on core defense signal transduction.
Plant Journal - Tập 34 Số 2 - Trang 205-216 - 2003
Selective and powerful stress gene expression in <i>Arabidopsis</i> in response to malondialdehyde Summary The provenance, half‐life and biological activity of malondialdehyde (MDA) were investigated in Arabidopsis thaliana. We provide genetic confirmation of the hypothesis that MDA originates from fatty acids containing more than two methylene‐linked double bonds, showing that tri‐unsaturated fatty acids are the in vivo source of up to 75% of MDA. The abundance of the combined pool of free and reversibly bound MDA did not change dramatically in stress, although a significant increase in the free MDA pool under oxidative conditions was observed. The half‐life of infiltrated MDA indicated rapid metabolic turnover/sequestration. Exposure of plants to low levels of MDA using a recently developed protocol powerfully upregulated many genes on a cDNA microarray with a bias towards those implicated in abiotic/environmental stress (e.g. ROF1 and XERO2 ). Remarkably, and in contrast to the activities of other reactive electrophile species (i.e. small vinyl ketones), none of the pathogenesis‐related (PR) genes tested responded to MDA. The use of structural mimics of MDA isomers suggested that the propensity of the molecule to act as a cross‐linking/modifying reagent might contribute to the activation of gene expression. Changes in the concentration/localisation of unbound MDA in vivo could strongly affect stress‐related transcription.
Plant Journal - Tập 37 Số 6 - Trang 877-888 - 2004
Isolation and characterization of mutants corresponding to the <scp>MENA</scp>,<scp> MENB</scp>,<scp> MENC</scp> and <scp>MENE</scp> enzymatic steps of 5′‐monohydroxyphylloquinone biosynthesis in <i>Chlamydomonas reinhardtii</i> Summary Phylloquinone (PhQ), or vitamin K1 , is an essential electron carrier (A1 ) in photosystem I (PSI ). In the green alga Chlamydomonas reinhardtii , which is a model organism for the study of photosynthesis, a detailed characterization of the pathway is missing with only one mutant deficient for MEND having been analyzed. We took advantage of the fact that a double reduction of plastoquinone occurs in anoxia in the A1 site in the mend mutant, interrupting photosynthetic electron transfer, to isolate four new phylloquinone‐deficient mutants impaired in MENA MENB , MENC (PHYLLO MENE MENB MENE men mutants grow slowly in low light and are sensitive to high light. When grown in low light they show a reduced photosynthetic electron transfer due to a specific decrease of PSI . Upon exposure to high light for a few hours, PSI becomes almost completely inactive, which leads in turn to lack of phototrophic growth. Loss of PhQ also fully prevents reactivation of photosynthesis after dark anoxia acclimation. In silico analyses allowed us to propose a PhQ biosynthesis pathway in Chlamydomonas that involves 11 enzymatic steps from chorismate located in the chloroplast and in the peroxisome.
Plant Journal - Tập 89 Số 1 - Trang 141-154 - 2017
<scp>MSL</scp>1 is a mechanosensitive ion channel that dissipates mitochondrial membrane potential and maintains redox homeostasis in mitochondria during abiotic stress Summary Mitochondria must maintain tight control over the electrochemical gradient across their inner membrane to allow ATP synthesis while maintaining a redox‐balanced electron transport chain and avoiding excessive reactive oxygen species production. However, there is a scarcity of knowledge about the ion transporters in the inner mitochondrial membrane that contribute to control of membrane potential. We show that loss of MSL 1, a member of a family of mechanosensitive ion channels related to the bacterial channel MscS, leads to increased membrane potential of Arabidopsis mitochondria under specific bioenergetic states. We demonstrate that MSL 1 localises to the inner mitochondrial membrane. When expressed in Escherichia coli , MSL 1 forms a stretch‐activated ion channel with a slight preference for anions and provides protection against hypo‐osmotic shock. In contrast, loss of MSL 1 in Arabidopsis did not prevent swelling of isolated mitochondria in hypo‐osmotic conditions. Instead, our data suggest that ion transport by MSL 1 leads to dissipation of mitochondrial membrane potential when it becomes too high. The importance of MSL 1 function was demonstrated by the observation of a higher oxidation state of the mitochondrial glutathione pool in msl1‐1 mutants under moderate heat‐ and heavy‐metal‐stress. Furthermore, we show that MSL 1 function is not directly implicated in mitochondrial membrane potential pulsing, but is complementary and appears to be important under similar conditions.
Plant Journal - Tập 88 Số 5 - Trang 809-825 - 2016
Induction of systemic acquired resistance in cucumber by <i>Pseudomonas syringae</i> pv. <i>syringae</i> 61 HrpZ<sub>Pss</sub> protein Systemic acquired resistance (SAR) is an inducible plant defense response and is effective against a broad spectrum of pathogens. Biological induction of SAR usually follows plant cell death resulting from the plant hypersensitive response (HR) elicited by an avirulent pathogen or from disease necrosis caused by a virulent pathogen. The elicitation of the HR and disease necroses by pathogenic bacteria is controlled by hrp genes. Previously, it was shown that the Pseudomonas syringae 61 (Pss61) HrpZPss protein (formally harpinPss ) elicited the HR in plants. In this study, it is shown that HrpZPss induced SAR in cucumber to diverse pathogens, including the anthracnose fungus (Colletotrichum lagenarium ), tobacco necrosis virus and the bacterial angular leaf spot bacterium (P. s. pv. lachrymans ). A hrpH mutant of Pss61, which is defective in the secretion of HrpZPss and, possibly, other protein elicitors, failed to elicit SAR. Pathogenesis‐related (PR) proteins, including peroxidase, β‐glucanase and chitinases, were induced in cucumber plants inoculated with Pss61, C. lagenarium or HrpZPss . The induction patterns of PR proteins by HrpZPss and Pss61 were the same, but were different from that induced by C. lagenarium . Interestingly, the hrpH mutant induced two of the three identified PR proteins, despite its failure to induce SAR. These results suggest that proteinaceous elicitors, such as HrpZPss , that traverse the bacterial Hrp secretion pathway are involved in the biological induction of SAR and that at least some PR proteins can be induced by bacterial factors that are not controlled by hrp genes.
Plant Journal - Tập 9 Số 4 - Trang 431-439 - 1996
Tổng số: 318
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 10