赤霉素是一类调控植物全生命周期生长与发育的植物激素。其上游调控和下游响应在不同细胞、组织、发育阶段、环境条件和物种间存在差异。赤霉素的时空分布由生物合成、降解和转运等多种活动共同决定，这些活动均可被靶向以影响赤霉素在空间和时间上的水平。近年来，赤霉素分布研究受益于能够导入赤霉素的转运蛋白的发现，以及具有高分辨率时空检测能力的新方法。...
硼是植物必需微量元素，植物通过水通道蛋白 NIP 亚家族中的硼酸通道和 BOR 硼酸盐外排蛋白维持组织硼浓度。为在活体植物组织中实时监测硼的空间分布与时间动态，本文开发了基于 NIP5;1 5'UTR 功能的细胞质硼酸遗传编码生物传感器。NIP5;1 5'UTR 可在细胞质硼酸升高时促进 mRNA 降解。将该 5'UTR 与 Ven...
水杨酸（SA）是植物发育和诱导防御中重要的激素。在拟南芥中，SA 主要经 chorismate 由异 chorismate 合酶（ICS）和推测的异 chorismate 丙酮酸裂解酶（IPL）介导生成，但迄今尚未鉴定出具有 IPL 活性的植物酶。本研究构建了一种基于大肠杆菌的 SA 全细胞生物传感器 XL1-LUX，将来自 Aci...
赤霉素（GA）是调控植物生长发育的关键植物激素，但其在活体细胞中的时空分布仍不清楚。作者利用酵母组合筛选平台，工程化了一种基于 Förster 共振能量转移（FRET）的光遗传生物传感器 GPS1，可感知纳摩尔水平的活性赤霉素。将核定位 GPS1（nlsGPS1）稳定表达于拟南芥后，可在细胞水平报告 GA 浓度。结果显示，在快速伸长...
钙离子是植物生物互作中的关键信号分子，钙信号是植物对微生物诱导物及咀嚼昆虫损伤防御反应的组成部分，但其在活体生物胁迫中的作用仍不清楚。本文描述了一种利用遗传编码钙传感器检测半翅目害虫取食过程中植物钙信号的方法。蚜虫等半翅目昆虫用特化口器刺穿少量细胞，是研究植物面对生物胁迫时钙动态的理想模型，且其作用不同于机械损伤反应。荧光生物传感器...
植物生长和发育最终由光合作用捕获的光能驱动。ATP 作为通用细胞能量辅因子，驱动基因表达、代谢和运输等所有生命过程。尽管对 ATP 生物化学已有机制性理解，但活体植物中 ATP 动态仍难以解析。本文利用荧光蛋白生物传感器 ATeam1.03-nD/nA 建立活体植物中 MgATP2- 的测量方法。作者构建拟南芥传感器株系，并在适合植...
细胞质钙离子浓度的瞬时升高是植物感知环境的主要信号之一。钙在非生物胁迫检测中的作用已有充分记录，但在生物互作中的作用仍不清楚。本文使用荧光钙生物传感器（GCaMP3）并以桃蚜（Myzus persicae）为工具，在活体和实时条件下研究拟南芥（Arabidopsis thaliana）在活体生物互作过程中的钙动态。我们证明，在桃蚜取...
营养信号整合并协调基因表达、代谢与生长，但其初级分子机制在植物和动物中仍不清楚。本文利用超灵敏钙离子生物传感器 GCaMP6 对拟南芥叶片和根部进行活细胞成像，发现硝酸盐可触发独特的胞质与细胞核 Ca2+ 动态信号。通过硝酸盐敏化的靶向功能基因组筛选，鉴定出 III 亚基钙依赖蛋白激酶（CPK）作为协调初级硝酸盐响应的主调控因子。作...
二酰甘油（DAG）是脂质合成与细胞信号转导的重要中间物，但传统生化分离会改变DAG池且浓度低，难以区分不同DAG池。本研究验证了一种遗传编码DAG生物传感器在活植物细胞中的应用。该传感器由黄色荧光蛋白（YFP）与蛋白激酶C的C1a结构域（C1aPKC）融合而成，可特异性结合DAG，并稳定表达于烟草BY-2细胞和拟南芥植株。共聚焦成像...
ΔpH 依赖/Tat 途径仅利用质子动力势驱动蛋白质跨叶绿体类囊体膜运输。9-氨基吖啶荧光淬灭法常用于监测光照下类囊体膜两侧 ΔpH，但对低 ΔpH 值敏感性有限，且膜结合会产生虚假荧光信号。为开发更敏感、能监测类囊体腔真实 pH 的方法，作者将比率型 pH 敏感 GFP 变体 pHluorin 与 prOE17 转运肽融合，转入拟...
近期研究主要在拟南芥中鉴定并表征了负责两类最重要且丰度最高的植物细胞壁蛋白——伸展蛋白（EXTs）和阿拉伯半乳聚糖蛋白（AGPs）糖基化的糖基转移酶。EXT 糖基化包括 O-α-丝氨酸半乳糖基转移酶对丝氨酸残基的单半乳糖基化，以及一组特异性阿拉伯糖基转移酶将 1–5 个阿拉伯糖组成的寡阿拉伯糖苷添加到连续羟脯氨酸残基上，包括羟脯氨酸...
基因编码的Förster共振能量转移（FRET）生物传感器可用于报告离子和小分子相对浓度、蛋白构象变化、翻译后修饰及蛋白相互作用，通常通过荧光强度比率分析定量。本文以拟南芥中检测无机磷酸盐（Pi）的FRET生物传感器cpFLIPPi-6.4m为例，建立了基于共聚焦显微镜的比率成像定量方法。作者对供体eCFP、受体cpVenus及FR...
本文是对《A fluorescent hormone biosensor reveals the dynamics of jasmonate signalling in plants》的勘误。原文报道了一种用于监测植物茉莉酸信号动态的荧光激素生物传感器 Jas9-VENUS。勘误指出，文中作为对照的 mJas9-VENUS 构建体由...
本研究提出一种基于便携式荧光计的实时、连续、非破坏性检测方法，用于监测遗传工程生物传感器植物的应激响应。作者构建了表达黄色荧光蛋白（YFP）生物报告器的拟南芥（Arabidopsis thaliana）植株，其中 YFP 受温度感应启动子 DREB2A（pDREB2A）控制。通过光纤夹固定叶片并用 GFP 荧光计测量荧光，可在热应激...
水杨酸（SA）是植物抵御生物营养型和半生物营养型病原菌的关键防御信号分子，但植物细胞中 SA 如何合成仍不清楚。为鉴定参与病原诱导 SA 积累的新组分，作者利用基于细菌生物传感器 Acinetobacter sp. ADPWH_lux 的 SA 定量方法，在拟南芥中开展大规模遗传筛选，检测病原菌 Pseudomonas syring...
微小RNA（miRNA）与植物激素均调控植物生长发育，且 miRNA 是参与植物激素信号的新型生长调节因子。为研究植物激素对 miRNA 表达的影响，本文开发了一种基于模拟酶催化信号放大的无标记 microRNA 电化学生物传感方法。合成羧基石墨烯–血红素杂化纳米片，利用血红素的类过氧化物酶活性在 H2O2 存在下催化对苯二酚氧化，...
异源三聚体 GTP 结合蛋白（G 蛋白）及其受体是真核生物信号转导的关键组分。在植物中，G 蛋白参与种子萌发、花粉萌发、气孔关闭和微生物激发子响应等过程，其中部分效应通过细胞质游离钙离子浓度（[Ca2+]cyt）变化实现。目前测量 [Ca2+]cyt 的方法包括钙敏感微电极、化学荧光染料以及基于发光或荧光指示剂的生物传感器。本章介绍...
加拿大阿尔伯塔省阿萨巴斯卡地区油砂开采产生大量油砂过程水（OSPW）。本研究评估了 OSPW、OSPW 的酸可萃取有机质（AEO）以及单个萘烯酸（NA）对模式植物拟南芥（Arabidopsis thaliana）种子萌发和幼苗发育的影响。所选替代 NA 为既往毒理学研究中使用的石油 NA，可能不能代表 OSPW 中的 NA；近期鉴定...
本研究利用表达细胞质定位（c-roGFP1）和线粒体定位（m-roGFP1）氧化还原敏感绿色荧光蛋白的拟南芥 Col-0 野生型及抗坏血酸缺乏突变体 vtc2，研究渐进性水分胁迫与复水对细胞质和线粒体氧化还原状态的影响。结果表明，水分胁迫对两个细胞区室的氧化还原状态影响不同，且受植株表型和叶片年龄影响。作者认为抗坏血酸在维持氧化还原...
高等植物是支持人类在太空长期驻留策略的重要组成部分。太空温室有望实现氧气、水和食物的闭环再生。能够在这些系统内实时远程监测作物状态的植物监测系统，可帮助操作人员及时干预，确保系统产量与可靠性。一种植物健康监测技术是利用报告基因驱动荧光蛋白，作为植物胁迫的生物传感器。2006年，首个绿色荧光蛋白（GFP）成像原型系统部署于加拿大高北极...