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第1章 植物无机氮转运系统和缺氮诱导的信号转导1

引言1

1 植物氮素吸收与同化代谢途径2

1.1 植物氮素营养概述2

1.2 根细胞中氮素吸收与同化2

1.3 叶肉细胞中氮素吸收与同化3

2 高等植物NO？吸收转运系统3

2.1 低亲和NO？吸收转运系统5

2.2 高亲和NO？吸收转运系统9

2.3 双亲和NO？吸收转运系统及对生长素信号的应答21

3 高等植物NH？吸收转运系统26

3.1 NH？的吸收27

3.2 高等植物NH？转运体基因AMT及其表达调控28

4 NO？的信号作用31

4.1 NO？信号调节途径的研究系统32

4.2 NO？信号诱导氮碳代谢转录本的变化33

4.3 NO？作为信号诱导侧根发育34

5 植物信号转导的双组分体系37

5.1 植物双组分体系的组成37

5.2 双组分信号体系的调控模式39

5.3 双组分系统的复杂性44

6 硝态氮调控植物根部分枝的双重途径45

6.1 NO？的局部刺激效应47

6.2 NO？的系统抑制效应48

7 硝态氮调节信号转导的双途径49

7.1 依赖于NO？的局部信号转导途径50

7.2 依赖于NO？的远程信号转导途径52

主要参考文献54

1.1 磷的生理作用58

1 植物磷素营养的生理功能58

引言58

第2章 植物应答低磷胁迫的机制及信号转导58

1.2 植物磷效率的概念60

1.3 低磷胁迫对磷效率的影响61

1.4 菌根与非菌根植物提高根际磷利用率的策略62

1.5 植物耐低磷胁迫性状的遗传特征64

2 植物体内磷的稳定机制67

2.1 细胞质中磷的稳定机制68

2.2 叶片中磷的稳定机制69

2.3 质外体中磷的稳定机制69

2.4 缺磷植物通气组织的形成保证根尖的生长69

3.1 低磷胁迫可增加植物的根冠比70

3 植物缺磷响应机制70

3.2 低磷胁迫可激活质膜磷酸转运体71

3.3 磷的循环利用80

3.4 低磷胁迫对光合作用及能量代谢的影响86

3.5 低磷胁迫对呼吸作用的影响89

3.6 低磷胁迫对氮代谢和次生物代谢的影响93

3.7 低磷胁迫对内源激素的影响94

4 缺磷信号的传递与调控95

4.1 单细胞生物的磷胁迫反应95

4.2 低磷胁迫下高等植物基因表达的调控96

4.4 低磷胁迫信号转导相关的研究100

4.3 蛋白质磷酸化作用对磷缺乏反应的调控100

4.5 杀真菌剂亚磷酸盐101

主要参考文献107

第3章 植物钾营养吸收转运机制及信号转导110

引言110

1 钾的生理生化功能110

1.1 钾与酶110

1.2 钾与细胞伸长111

1.3 钾与离子平衡112

1.4 钾与内源激素113

2.1 K＋通道电压门控机制114

2 钾离子通道114

2.2 植物内向整流K＋通道（K？）118

2.3 植物外向整流K＋通道（K？）124

2.4 其他钾通道蛋白129

3 钾离子转运体132

3.1 K＋转运体家族133

3.2 低亲和钾离子转运体135

3.3 高亲和钾离子转运体136

4 植物钾营养高效利用与钾转运系统145

4.1 HKT1转运体与高亲和性的钾积累145

4.2 HKT1转运体与K＋／Na＋交换146

4.3 K＋通道在水稻中的过表达147

5 多胺与钾离子147

5.1 多胺与环境胁迫的关系147

5.2 多胺与K＋通道149

5.3 多胺与信号转导150

6 钾离子转运过程中的信号转导150

6.1 ABA诱导的K＋流与气孔关闭151

6.2 AtPP2CA与AKT2K＋通道的相互作用152

6.3 酪氨酸磷酸化与Ca2＋依赖的K＋通道154

主要参考文献157

引言161

第4章 植物对铁元素的吸收转运调控及其信号转导161

1 植物应答缺铁胁迫的两种适应性机制162

1.1 机制Ⅰ植物应答缺铁胁迫的适应性机制163

1.2 机制Ⅱ植物应答缺铁胁迫的适应性机制171

2 NRAMP基因家族及膜泡运输与铁的吸收转运180

2.1 内吞机制的提出与NRAMP基因家族180

2.2 缺铁胁迫诱导的膜泡运输与铁的转运185

2.3 机制Ⅰ与机制Ⅱ植物应答缺铁胁迫的“共享”机制187

3.1 尼克酰胺与铁在植物体内的分布和转运188

3 铁在植物体内的转运与再分配188

3.2 植物地上部分铁的再利用与再分配194

4 植物缺铁适应性反应的调控与信号转导195

4.1 frd3突变体的研究195

4.2 植物缺铁适应性反应的调节部位与器官间的信号传递198

4.3 植物体内的铁感应器201

4.4 植物铁吸收、转运涉及的信号转导202

4.5 植物铁吸收、转运的调控模式205

5 结语与展望208

主要参考文献209

1.1 镁在光合作用中的作用215

1 镁的分子生理功能215

引言215

第5章 植物镁元素营养的吸收转运机制与信号研究215

1.2 Mg2＋是核糖体合成的桥连成分217

1.3 镁在基因组稳定性中的作用217

1.4 镁是许多酶的组分及活性剂218

1.5 镁与氮代谢221

1.6 Mg2＋与钙调素的作用221

1.7 Mg2＋对减轻铝毒害的作用222

1.8 镁在抑制植物衰老中的作用222

2 植物缺镁症状222

2.1 缺镁的表观症状222

2.2 缺镁的形态解剖症状225

2.3 缺镁的生理生化症状226

3 镁的吸收转运特点231

4 高等植物中Mg2＋转运吸收的分子机制233

4.1 拟南芥中Mg2＋／H＋交换体的克隆和特征分析233

4.2 拟南芥中高亲和性的Mg2＋转运体AtMGT基因家族238

5 高等植物镁元素信号研究245

5.1 Mg2＋对液泡两个通道的调控作用245

5.2 Mg2＋作为高等植物叶绿体RNA稳定性调控的信号250

5.3 Mg2＋作为逆境胁迫下的第二信使254

主要参考文献255

1.1 锌的生理功能258

1 锌营养分子生理学及基因表达调控258

第6章 锌铜锰分子生理学及基因表达调控258

引言258

1.2 真核生物锌转运体家族259

1.3 酵母锌吸收转运及其调控266

1.4 植物锌转运及其调控272

2 铜营养的分子生理学及基因表达调控277

2.1 铜的生理功能277

2.2 重金属转运ATPase-CPx-ATPase278

2.3 酵母铜转运机制284

2.4 植物铜吸收转运及乙烯信号途径的参与285

2.5 衣藻的铜营养信号的遗传分析289

2.6 植物铜素毒害及其抗性机制研究进展290

3 锰的吸收机制及基因表达调控294

3.1 锰的生理功能294

3.2 锰与其他矿质元素的关系295

3.3 酵母锰吸收转运及其调控296

3.4 植物锰转运机制及其调控300

3.5 锰胁迫对植物的影响302

4 总结与展望304

主要参考文献306

1 Na＋进出细胞质膜的运输系统310

引言310

第7章 植物应答盐胁迫的调控机制及信号转导310

2 质膜Na＋／H＋逆向转运体与盐胁迫的SOS信号通路312

2.1 拟南芥质膜上的Na＋／H＋逆向转运体SOS1312

2.2 盐胁迫的SOS信号通路319

3 Na＋外排的动力P型ATPase326

3.1 质膜H+-ATPase的结构、功能和调节326

3.2 质膜H+-ATPase表达的组织特异性327

3.3 环境对质膜H+-ATPase表达的影响329

4 液泡膜上的Na＋／H＋逆向转运体NHX329

4.1 拟南芥的AtNHX331

4.2 盐生植物北滨藜的液泡膜AgNHX1339

4.3 水稻和燕麦液泡膜上的NHX1341

4.4 NHX的信号通路342

5 Na＋的区域化动力Ⅴ型ATPase348

5.1 耐盐植物松叶菊属冰叶日中花液泡内H+-ATPase的产生348

5.2 盐地碱蓬液泡膜H+-ATPase在盐胁迫下表达349

5.3 多胺对根液泡膜完整性的保护作用349

5.4 液泡内高浓度的Na＋的生理重要性349

6 总结与展望350

主要参考文献353