代谢控制和育种..共53页
- 格式:ppt
- 大小:5.82 MB
- 文档页数:53
生长素信号转导通路的分子机制和应用研究进展植物生长素是一种极为重要的植物激素,它能够控制植物的许多生长和发育过程。
而这种激素作用的机制,则主要通过生长素信号转导通路来实现。
这一过程涉及到成千上万个分子和细胞的相互作用,因此,对于它的研究至关重要。
本文将简要介绍生长素信号转导通路的分子机制和最新应用研究进展。
一、生长素信号转导通路的分子机制生长素信号转导通路可以分为三个主要步骤:识别、传导和响应。
这三个步骤是相互衔接的,因此任何一个环节出现问题,都可能导致整个通路的中断。
下面我们将对它们一一进行介绍。
1. 识别生长素信号的识别是通路的第一步。
这一步骤难点在于识别膜上生长素受体(Auxin Receptor,简称AR),因为AR具有高度的选择性和亲和力。
2018年,Ortiz-Ramírez等通过高分辨率的电子显微镜技术,成功解析了水稻的生长素受体SAUR-ABB1的三维结构,并对其结构进行了系统的分析。
研究发现,在生长素的作用下,SAUR-ABB1会形成二聚体,并将生长素成功识别和结合,从而实现对信号的传导。
2. 传导在生长素信号识别后,通路的第二步是传导,即将信号从AR传递到下游分子。
目前有两种传导机制被广泛采用:RUB活化蛋白介导的和TIR1介导的。
在RUB介导的机制中,RUB蛋白介导AR与另一种蛋白类固醇受体(Steroid receptor)结合,从而触发信号传导。
而在TIR1介导的机制中,则是通过TIR1和Auxin/Indole-3-Acetic Acid(Aux/IAA)蛋白的结合来实现信号传递。
该机制因其可控性和高效性而被广泛采用。
3. 响应生长素信号的响应是通路的最后一个环节。
在该环节中,信号将激活多种下游响应分子如AUX/IAA、ARF、Ubiquitin ligase等。
这些分子的作用将进一步调节植物的生长和发育过程。
二、应用研究进展生长素信号转导通路的研究得以推进,主要得益于新型基因编辑技术CRISPR/Cas9的应用。
第8章代谢控制育种概念:在了解代谢产物生物合成途径、遗传控制和代谢调节机制的基础上,设计对特定突变型的筛选(定向选育),选育出解除正常代谢调节、或绕过微生物正常代谢途径的突变株,从而人为地使有用代谢产物选择性地大量合成和积累1 初级代谢的调节控制1.1 酶合成的调节诱导(induction):促进酶合成的调节阻遏(repression):阻碍酶合成的调节组成酶(constitutive enzyme):细胞完成基本生物功能常备的酶类诱导酶(induced enzyme):细胞为适应外来底物或其结构类似物而临时合成的酶类1.1.1 酶合成调节的类型1.1.1.1 诱导诱导物:能促进诱导酶产生的物质,是酶的底物或其结构类似物同时诱导:当诱导物存在时,微生物同时合成几种诱导酶顺序诱导:当诱导物存在时,微生物先合成能分解此物的酶,再依次合成分解各种中间产物的酶1.1.1.2 阻遏1.当代谢途径中某物质过量时,通过阻碍代谢途径中包括关键酶在内的一系列酶的合成,从而彻底地控制代谢和减少该物质的合成。
2.末端产物阻遏(end-product repression):由于某代谢途径末端产物过量积累而引起的阻遏3.分解代谢物阻遏(catabolite repression):当有两种C/N源分解底物同时存在时,细胞优先利用分解快的底物,并阻遏合成利用慢的底物的相关酶的合成4.分解代谢物阻遏实质是分解代谢反应链中的某些中间代谢物或末端产物过量积累而阻遏代谢途径中一些酶合成的现象5.葡萄糖效应:当葡萄糖和乳糖同时存在时,微生物优先利用葡萄糖,并于葡萄糖耗尽后,才开始利用乳糖,出现“二次生长”。
葡萄糖的存在阻遏了分解乳糖酶系的合成1.1.2 酶合成调节的机制1.操纵子:一组功能上相关且紧密连锁的基因。
由启动基因、操纵基因和结构基因组成2.启动基因(promoter):依赖于DNA的RNA聚合酶结合位点3.操纵基因(operator):能与调节蛋白结合,阻遏转录4.结构基因(structural gene): 编码多肽基因5.调节基因(regulator gene):位于相应操纵子附近,编码组成型调节蛋白(regulatory protein),此蛋白为变构蛋白,存在与操纵基因结合的位点,以及与效应物结合的位点6.效应物(effector):一类低分子量的信号物质,如诱导物(inducer)和辅阻遏物(corepressor)7.调节蛋白有两类,一类称为阻遏物(repressor),他能与操纵基因结合,阻遏转录,但当与诱导物结合时,则不能与操纵基因结合,转录发生;另一类称为阻遏物蛋白(aporeperssor),只有与辅阻遏物结合后,才能与操纵基因结合,阻遏转录8.诱导型操纵子:当诱导物存在时,其转录频率才最高,并随后转译出大量诱导酶,出现诱导现象,如乳糖、半乳糖和阿拉伯糖分解代谢操纵子9.阻遏型操纵子:只有当缺乏辅阻遏物时,其转录频率才最高。