植物凝集素的研究进展
植物凝集素在植物保护中的研究进展

研究报告收稿日期植物凝集素在植物保护中的研究进展陈达嵩郑月琼福建泉州农业学校,泉州中图分类号: S4 文献标识码:A 文章编号植物凝集素最早发现于1888年, Stillmark在蓖麻(Ricinus communisL·)籽萃取物中发现了一种细胞凝集因子,它具有凝集红细胞的作用。
它是一类具有特异糖结合活性的蛋白,具有一个或多个可以与单糖或寡糖特异可逆结合的非催化结构域。
根据植物凝集素亚基的结构特征,植物凝集素分成4种类型:部分凝集素、全凝集素、嵌合凝集素、超凝集素;根据氨基酸序列的同源性及其在进化上的相互关系,植物凝集素分为7个家族:豆科凝集素、几丁质结合凝集素、单子叶甘露糖结合凝集素、2型核糖体失活蛋白、木菠萝素家族、葫芦科韧皮部凝集素和苋科凝集素。
植物凝集素可识别并结合入侵者的糖结构域从而干扰该入侵者对植物产生的可能影响;植物凝集素的糖结合活性是针对外源寡糖,参与植物的防御反应。
许多植物凝集素可结合到诸如Glc、或Gal 的单糖上,尤其对植物中不常见外来的寡糖具有更高的亲和性。
/dxddfllw/例如:结合几丁质植物凝集素识别真菌细胞壁及无脊椎动物的外骨骼成分中的碳水化合物。
另外,许多凝集素在较高PH范围内稳定、抗热、抗动物及昆虫蛋白酶等等。
有些凝集素甚至是完全稳定的蛋白质,如从刺荀麻茎中分离出的凝集素在三氯乙酸中保持稳定,沸煮也不会失活。
等(1998)认为大多数植物凝集素存在于储藏器官中,它们既可能作为一种氮源,也可以在植物受到危害作为一种防御蛋白发挥功能[1]。
因此植物凝集素是植物防御系统重要的组成部分,在植物保护上起着重要作用。
笔者就植物凝集素在植物保护上的研究进展作一综述。
对植物病原菌的作用植物凝集素作为微生物与植物的共生介质,可防止植物病原菌对植物的危害。
Mishkid等研究发现,植物凝集素常积累于病原菌易侵染的部位,预示着凝集素可能参与对病原菌的防御[2]。
·1 对植物病原真菌的作用已有实验证明,植物凝集素能结合真菌细胞、抑制孢子萌发和菌丝体生长。
植物凝集素类受体激酶参与非生物胁迫响应的研究进展

植物凝集素类受体激酶参与非生物胁迫响应的研究进展作者:王梦龙骆素微李晓诗彭小群来源:《广西植物》2023年第11期摘要:植物在生長发育过程中会受到各种胁迫因子的影响,非生物胁迫是其中极其重要的一类。
类受体激酶(receptor-like kinases, RLKs)是植物中广泛存在的一类蛋白,能够快速有效地对胁迫因子作出响应,最终引起一系列生物效应。
凝集素类受体激酶(lectin receptor-like kinases, LecRLKs)是RLKs的一个亚族,其具有细胞外凝集素结构域、跨膜结构域和细胞内激酶结构域三个结构域。
根据细胞外凝集素结构域的不同可分为L、G和C三种不同类型。
近年来,大量的研究表明植物凝集素类受体激酶在非生物胁迫响应中发挥重要作用。
LecRLKs通过识别非生物胁迫相关的信号分子,激活下游的信号通路,如MAPK通路、ROS 通路、钙信号通路等,调节基因表达和蛋白质翻译以增强植物的抗逆性。
该文概述了植物凝集素类受体激酶的结构特征及其分类,并系统综述了LecRLKs在盐胁迫、低温胁迫、干旱胁迫、机械损伤和植物激素等非生物胁迫响应中的功能和作用机制,同时也对LecRLKs的未来研究方向作出了展望。
该文不仅为深入了解植物凝集素类受体激酶参与非生物胁迫响应的功能提供了参考,而且为利用LecRLKs进行作物抗逆育种改良提供了理论依据。
关键词:植物,类受体激酶,凝集素类受体激酶,非生物胁迫,信号响应,作用机制中图分类号: Q943 文献标识码: A 文章编号: 1000-3142(2023)11-2159-11Research advances on plant lectin receptor-like kinases in abiotic stress responseWANG Menglong, LUO Suwei, LI Xiaoshi, PENG Xiaoqun*( School of Life Sciences, Huizhou University, Huizhou 516007, Guangdong, China )Abstract: Plants are exposed to various stress during their growth and development, and abiotic stress is one of the most significant factors. Receptor-like kinases (RLKs) are widely present in plants that can quickly and effectively respond to stress, ultimately leading to a series of biological effects. Lectin receptor-like kinases (LecRLKs) belongs to a subfamily of RLKs,which consisting of three structural domains: extracellular lectin domain, transmembrane domain, and intracellular kinase domain. Based on the different types of extracellular lectin domains, LecRLKs can be classified into three subclasses: L, G and C types. In recent years,numerous studies have shown that plant lectin receptor-like kinases play a vital role in responses to abiotic stress. By recognizing abiotic stress-related signal molecules, LecRLKs can activate downstream signaling pathways, such as the MAPK pathway, the ROS pathway, the calcium signaling pathway, as well as to regulate gene expression and protein translation to enhance plant stress resistance. In this review, we summarize the structural characteristics and classification of LecRLKs. Meanwhile, the functions and mechanisms of LecRLKs in response to abiotic stress such as salt stress, low temperature stress, drought stress, mechanical damage and plant hormones are systematically reviewed. Furthermore, prospects are made for the future research directions of LecRLKs. This review not only provides new insights into the functions and mechanisms of LecRLKs in abiotic stress responses, but also provides a theoretical basis for using LecRLKs to improve crop resistance breeding.Key words: plants, receptor-like kinase, lectin receptor-like kinase, abiotic stress, signal response, mechanism of action自然界植物会受到因各种环境因素影响而引起的胁迫,为了应对多种多样的生物或非生物胁迫,植物在进化的过程中演变出许多有效机制来抵御外界环境胁迫。
细胞生物学实验报告——凝血

图1. 凝集素介导的细胞与分子或细胞间相互作用模型(引自Chapman and Hall 1989)。
A. 同种细胞间相互作用。
B. 不同种细胞间相互作用。
在本实验中,土豆块茎凝集素介导的红细胞凝集属于A 类中由上至下数第二种类型,即凝集素可溶,可以同时与两个红细胞表面的糖蛋白寡糖链结合,在两个红细胞之间形成连接。
山东大学细胞生物学实验报告植物凝集素介导的红细胞凝集反应姜政 2012/10/6实验目的:观察凝血的过程和凝血后红细胞的聚集状态,理解细胞间凝集反应与细胞膜表面结构的关系,了解植物凝集素使红细胞凝集的基本原理和凝集素的应用领域。
实验原理:凝集素(Lectins )是一种能与细胞膜表面糖蛋白寡糖链特异性结合的蛋白质,多数含糖,广泛存在于植物提取物、动物组织、各种微生物包括病毒中,其中以植物凝集素(Phytohemagglutinin ,PHA )分离到的种类最多。
植物凝集素在植物体内主要参与防卫机制[1],识别入侵微生物和愈合伤口,在豆类植物中,凝集素还与植物与特定固氮菌形成共生有关[2];在体外,凝集素最典型的效应是引起细胞凝集。
通常认为,凝集素介导细胞凝集的基本原理是:可溶性凝集素分子能与细胞膜表面的糖蛋白寡糖链特异性结合,使不同细胞的糖蛋白通过凝集素分子彼此连结,进而引起细胞间凝集(图1)。
红细胞膜表面有大量糖蛋白,其中一些糖蛋白具有特异性,比如人类A 型红细胞表面的α-N -乙酰-D-半乳糖胺和O 型红细胞表面的α-L-海藻糖就分别决定了人类的A 血型和O 血型[3]。
本实验就是利用植物凝集素与红细胞表面糖蛋白受体的特异性结合实现红细胞凝集。
土豆块茎凝集素(potato tuber lectin )是一种能结合几丁质的富含羟脯氨酸的糖蛋白,单体分子量约50, 000,包含至少三个不同的结构域,其中富含胱氨酸的区域与麦胚凝集素(wheat germ agglutinin ,WGA )等几丁质结合蛋白具有同源性[1, 4]。
凝集素的研究历程

凝集素的研究历程
凝集素是一类由蛋白质组成的膜表面受体,它们对血液凝块的形成以
及细胞间黏附有重要作用。
在凝集素的研究历程中,人们一直在探索
它们的生物学功能及其在疾病发展过程中的作用。
以下是凝集素研究
历程的几个重要阶段。
第一个阶段是发现凝集素。
1887年,研究人员发现了高地脐白血病细胞(一种癌细胞)中的一种粘附剂,这是凝集素的第一次发现。
此后,人们逐渐发现了其他类型的凝集素,这些凝集素具有不同的生物学功能。
第二个阶段是研究凝集素的生物学作用。
科学家们发现凝集素在血栓
形成和血管生物学中起着非常重要的作用。
凝集素可以识别并与其他
细胞表面的蛋白质结合,使细胞间连接更稳固。
此外,凝集素还可引
导白细胞到达感染区域,从而加速感染部位的愈合。
第三个阶段是研究凝集素与疾病之间的关系。
早期的研究表明,某些
凝集素与肿瘤发展有关。
科学家们发现,一些癌细胞通过凝集素识别
其他细胞表面的蛋白质,从而散播到其他部位。
此外,凝集素还可以
加速正在进行的炎症反应。
最近的研究表明,凝集素还可能与一些神经退行性疾病有关。
一些疾
病如阿尔茨海默病、帕金森病和亨廷顿病的形成与凝集素的累积有关。
这些研究揭示了凝集素在疾病过程中的作用,以及未来可能的治疗方案。
综上所述,凝集素的研究历程展示了科学家们对生物学和疾病发展的
了解和探索。
随着技术的进步和对凝集素作用机制的深入研究,未来
的研究将拓展我们对这些蛋白质的认识,为人类健康开辟新的治疗途径。
植物凝集素在病虫害防治中的研究进展_潘科

植物凝集素在病虫害防治中的研究进展潘 科, 黄炳球, 侯学文(华南农业大学昆虫毒理研究室,广州 510642)摘要: 植物凝集素是一种含有非催化结构域并能可逆结合到特异单糖或寡糖上的植物(糖)蛋白。
植物凝集素的抗病虫作用与它最重要的性质糖结合专一性有关。
由于其特定的作用机理,人们愈来愈多地把它用于病虫害防治。
本文综述了植物凝集素的生理作用、抗性机理以及它在病虫害防治中的研究进展。
关键词: 植物凝集素; 病虫害; 抗性机理中图分类号: S432 2; S423 1 文献标识码: A 文章编号: 0529-1542(2002)04-0042-03转基因抗病虫作物的出现为人们防治植物病虫害开拓了新的思路,但随着人们长期单一地在作物中导入某个基因,如Bt基因,又出现了新的问题。
一是应用这类基因不能有效防治有些害虫,如引起同翅目蚜虫在转Bt棉上的再猖獗现象;二是某些害虫已对这类长期使用的基因产生了抗性,如鳞翅目的棉铃虫和小菜蛾已对Bt基因产生了不同程度的抗性。
因此,解决这一问题的有效方法是筛选出新的抗病虫(特别是抗同翅目害虫)基因。
植物凝集素具有对鳞翅目、特别是对同翅目蚜虫、飞虱、叶蝉等刺吸式口器害虫及一些微生物有防效,对环境无污染,稳定性好及对高等动物相对安全等优点,成为防治病虫害的又一重要研究对象。
根据Pumans,W J.和Els Van Danme,J.M 植物凝集素定义为含有至少一个非催化结构域并能可逆结合到特异单糖或寡糖上的所有植物蛋白质[1]。
植物凝集素分布很广泛,高等植物中约有14%的植物含有植物凝集素,在蝶形花科中比例高达43%,禾本科中比例达12%[2],目前已从豆科、茄科、大戟科、禾本科、百合科、石蒜科等植物中发现1000多种植物凝集素,其中豆科植物凝集素达600多种,其种子内的植物凝集素含量最高,达种子蛋白质总含量的10%左右。
早期,人们多研究其外源作用,如促使细胞凝集和细胞有丝分裂等[3]。
植物凝集素报告

植物凝集素报告引言植物凝集素是一类存在于植物中的天然蛋白质,在植物的种子、根、茎、叶等部位广泛存在。
它们具有一定的毒性,并且具备凝集红细胞、抗菌和抗病毒等作用。
本报告将介绍植物凝集素的分类、作用机制以及潜在的应用领域。
分类根据抗原决定糖基的特异性,植物凝集素可以分为四种类型:血凝集素(L)、10株L(L-10)、抗体凝集素(PNA)和特异性其他凝集素(SNA)。
它们均可以通过特定的糖基与糖蛋白或糖类配体相互结合,从而发挥其生物学功能。
•血凝集素(L):L型凝集素主要具有血凝集活性,能够识别A、B、O血型抗原,有助于血型鉴定和血液凝结的研究。
•10株L(L-10):L-10型凝集素能够与糖蛋白GlcNAc和Galβ1-3GlcNAc、GalNAc结合,被广泛应用于癌细胞的识别和分离。
•抗体凝集素(PNA):PNA型凝集素主要特异地与非还原内酰胺型的N-乙酰半乳糖胺(Galβ1-3GalNAc)结合,广泛存在于植物籽粒中,可用作免疫学和糖生物学领域的研究工具。
•特异性其他凝集素(SNA):SNA型凝集素特异地与Neu5Ac(α2-6)GalNAc或Neu5Gc(α2-6)GalNAc结合,参与多种生理和病理过程,如细胞凋亡和肿瘤细胞的增殖等。
作用机制植物凝集素通过与其配体特异性结合,并介导细胞表面糖基的识别、粘附和聚集。
这些凝集素通常由两个或多个亚单位组成,通过非共价或共价相互作用形成多聚体。
因其特异性与糖类结合,植物凝集素可以抑制病原体的侵入,保护植物免受外界的伤害。
另外,植物凝集素还参与调控细胞生长、分化和凋亡等生理过程。
它们可以与细胞膜上的糖基结合,并通过信号转导途径影响细胞内的活动。
一些植物凝集素还具有抗菌和抗病毒的功能,能够诱导病毒颗粒的聚集和沉淀,从而抑制病毒的复制和传播。
潜在的应用领域由于植物凝集素具有广泛的生物学功能,因此在多个研究领域具有潜在的应用前景。
1.生物医学研究:植物凝集素可以作为分子探针用于细胞表面糖基的定位和检测。
植物凝集素在抗刺吸式害虫中的研究进展

pressing Pinellia ternata agglutinin confers enhanced resistance toaphids[J].Transgenic Research,2003,12(6):715-722. [20]Liu Z H,Zhang Z,Guo H,et al.Expression of two plant agglutinin genes in transgenic tobacco plants[J].Joumal of Genetics in China,2005,32(7):758-763.
食特点,不仅造成植物产量和品质的损失,还是植物 病毒的传播媒介[14]。寻求有效的抗刺吸式昆虫的基因
而转半夏凝集素基因Pta的烟草则比转Gna基因的 烟草具有更强的抗蚜活性[19]。含双价Aca/Gna抗虫基 因的烟草比相应的转单价基因烟草的抗虫性更好[20]。 文章对植物凝集素的种类、杀虫作用机理进行阐述,
植物凝集素具有抗同翅目、鞘翅目、双翅目和鳞翅目 发现的植物凝集素具有凝集红细胞的特性,而称其 昆虫的活性,这使得利用凝集素抗虫具有巨大潜力[16]。 为血凝素。它广泛分布于植物的组织中,尤以种子和
事实上,目前许多抗刺吸式昆虫的转基因作物导入 储藏器官中最为丰富,是重要的植物蛋白。
基金项目:河南省棉花产业技术体系(Z2013-07-02)。 作者简介:周晓静,女,河南巩义人,硕士,专业:农业昆虫与害虫防治。E-mail:51107067@
进展[J].2002,28(4):42-44.
安全,而且对刺吸式害虫具有控制效果。筛选植物本 身含量较高的凝集素品种或将筛选出的控虫效果好 的凝集素基因利用转基因技术导入植物中,是目前
[17]常团结,朱祯.植物凝集素及其在抗虫植物基因工程中的 应用[J].2002,24(4):493-500.
植物凝集素的结构与功能研究

植物凝集素的结构与功能研究植物凝集素是一种生物大分子,其在植物中扮演重要角色。
它们主要负责植物细胞间的黏合和囊泡粘合作用,使植物组织和器官长期维持形态结构。
植物凝集素的结构和功能对于理解植物生长、发育、免疫和响应于周围环境的变化都有重要意义。
一、植物凝集素的分类和结构对于植物凝集素的分类,目前具备一定的共识。
植物凝集素主要可以分为Chimerolectins、Galactoside-binding lectins和Jacalin-like lectins等几种。
Chimerolectins属于植物多肽系列的凝集素,其分子量可以从小几千到超过50万不等。
Chimerolectins的分类根据其结构、特异性,以及糖所在的位置。
例如,Arabinogalactan-protein就属于一类较为普遍的Chimerolectins。
Galactoside-binding lectins(通常称为Gal-lectins),以其特异的结构识别和结合Gal-相应的糖衍生物为特点。
这类凝集素最常见的结构都是一个或多个包含4元素重复的结构域。
它在植物分子生物学里通常称为L-type lectin。
Jacalin-like lectins属于一类意义更为深远的植物凝集素,它们能够识别和结合多种糖类。
它是一种经典的二级结构域三元体,由一个特征的Jacalin区域和一个叫做ラβ的片状区域组成。
植物凝集素的功能无非就是一次专向的糖分子识别。
由于它们不是在识别和绑定好各种糖的同时将其耗尽,而是允许绑定它们的结构并拆卸它们的最终状态,因此发现引关注和研究。
二、植物凝集素的生物学功能植物凝集素在植物生理学中所扮演的角色十分重要,它们发挥的生物功能有以下几个方面:1. 促进植物显微细胞间的黏着力和伸展性植物凝集素参与了植物细胞间的黏附和形态稳定,这样在植物整体结构的维持和发展中发挥了重要的作用。
研究表明,植物细胞膜上有多种不同的植物凝集素,如纤维素加氧酶、切替酶等等。
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植物凝集素的研究进展作者:韩红艳,杜俊杰来源:《果树资源学报》2022年第06期摘要:凝集素(lectin)是一类普遍存在的蛋白质,能与特定的碳水化合物可逆结合,从而作为糖编码的阅读器。
概述了植物凝集素的研究起源与分类,结合课题组对欧李凝集素的研究,阐述了凝集素的基本属性及功能,介绍了几种典型植物凝集素的生物学功能与应用,并在此基础上对植物凝集素在医学和农业领域的研究前景进行了展望。
关键词:植物凝集素;糖结合特异性;生物学功能文章编号:2096-8108(2022)06-0001-06中图分类号:S432.23文献标识码:AResearch Progress of Plant LectinsHAN Hongyan1,DU Junjie2*(1.Jinzhong University,Yuci 030019,China;2.Shanxi Agricultural University,Taigu 030801,China)Abstract:Lectins are ubiquitous proteins that bind reversibly to specific carbohydrates,thereby acting as sugar-encoded readers. In this paper, the research origin and classification of plant lectins were summarized, and the basic properties and functions of lectins were described based on the research of Cerasus humilis lectin in our group, and the biological functions and applications of several typical plant lectins were introduced. On this basis, the research prospects of plant lectins in the fields of medicine and agriculture were prospected.Keywords:plant lectin; carbohydrate-binding specificity; biological function凝集素的本質是至少含有一个无催化活性域的蛋白或糖蛋白,能与特殊的单糖或寡聚糖结合,具有无酶活性或免疫活性,广泛存在于从病毒到哺乳动物的各生物体中。
研究发现在植物的不同组织和器官中大多数都含有凝集素,它们显示着各自的结构、功能和糖结合特异性,在细胞凝集、抑菌、抗病虫害、抑制肿瘤等方面发挥重要的作用,同时在植物自身抵抗生物和非生物胁迫方面也发挥着重要的作用,因此对植物凝集素的研究是一项非常重要的工作。
1植物凝集素研究起源1888年,Stillmark从蓖麻籽中提取出一种能够凝集人和其他动物血红细胞的蛋白,从此开启了植物凝集素的研究工作。
随后,Landsteine提出“本质类似抗体”是植物凝集素的作用;1936年,Sumner和Howell提出凝集素具有糖结合专一性;Boyol和Renkonen确定凝集素具有凝集血细胞的专一性和特异性;随后多数学者的研究证明大多数凝集素具有区分不同人类血型的特异性。
Becker对伴刀豆凝集素(ConA)分子的三级结构的分析,开启了植物凝集素结构和功能的研究,人类在植物凝集素的分类、提取、纯化、结构、性质、功能和基因表达等方面的研究取得了很大进展。
2017年,拟南芥凝集素结构域完成了全基因组的筛选[1];到目前为止已完成100多种植物凝集素全基因组测序,并证明了许多含有凝集素结构域或与一种、多种其他类型的保守结构域结合的蛋白质比只含有凝集素结构域的蛋白质更为丰富,其在解读生命的糖密码中发挥着重要作用[2];通过对个体基因、家族基因和功能基因组学研究的分析发现,凝集素与植物生长、发育、繁殖、防御和非生物胁迫耐受性息息相关。
2植物凝集素的分类凝集素是一组具有碳水化合物结合域(CRD)的结构多样的蛋白质,它能可逆地结合特定的碳水化合物,其分为25个亚家族。
[3]植物凝集素根据其CRD特性、结合糖的种类与结合糖的来源及氨基酸序列的同源性及其进化的相互关系可分为以下几类(表1):3植物凝集素的糖结合特性植物凝集素广泛存在于植物果实、种子等各组织和器官中,多数为具有高度糖结合特异性的糖蛋白,蛋白质和糖缀合物之间可相互作用,一些特殊的氨基酸残基对维持凝集素和糖的结合起着至关重要的作用。
由于凝集素具有糖结合特性,已被广泛应用于糖缀合物的纯化,可区别正常和病变细胞,作为药物包裹层以提高胃肠道系统对药物的吸收能力,利用糖在细胞与细胞、细胞与胞外基、细胞与外界环境之间的信息传递中起到重要作用的功能,有利于研究凝集素参与有机体的信号转导途径的机制。
聚糖通过与蛋白质和脂类的结合在真核细胞中发挥着重要作用。
聚糖分为线性糖和多糖,多糖由重复的吡喃糖单糖环和支链糖组成,它们与凝集素非共价结合,而是通过参与各种生物学过程来控制生化反应,如:发育、凝血和对细菌、病毒感染的反应。
传统的检测糖蛋白相互作用的方法有核磁共振波普、血凝抑制试验、酶联凝集素测定、表面等离子体共振、X-射线晶体学和等温热滴定等,这些方法虽然成功的阐明了聚糖和蛋白质之间的相互作用,但需要大量的聚糖样本。
现在人们利用高通量的技术来分析聚糖和蛋白质之间的相互作用及其作用的分子基础。
通常细胞糖原的大小被认为在100 000~500 000个聚糖的范围内,这种大的糖基含量可归因于寡糖链呈线性或支链形式的组合,单糖可通过其糖基中的各种碳原子连接。
糖链的复杂性促使细胞编码大量生物信息,而这些编码所隐藏的信息对人类了解凝集素和聚糖之间相互作用的生物学特性是一个巨大的挑战。
近年来,聚糖微阵列技术作为一种合适的科学方法被用来研究蛋白质和聚糖之间的相互作用。
通过功能糖组学微阵列(CFG)分析,为研究不同的凝集素和聚糖结合抑制剂提供了大量的聚糖微阵列数据,充分利用这些数据了解糖结合特异性需要一个系统的计算机方法协助,基序分离法和离群基序分析法(OMA)应运而生。
目前基于计算机网络的基础,利用聚糖阵列数据研究蛋白与聚糖的相互作用将植物凝集素分为4类糖结合凝集素。
1)甘露糖结合凝集素。
甘露糖结合凝集素又分为以下几类:B-型凝集素超家族,这类凝集素在植物抵抗病虫害和抑制病毒方面有特殊的作用,如雪莲花凝集素家族的各成员均与HINI病毒具有很高的亲和力[3];氰菊酯-N(CV-N)凝集素,此凝集素能通过病毒表面覆盖的糖蛋白gp120和gp41介导产生抗病毒活性。
通过聚糖阵列分析,甘露糖特异性结合凝集素还包含有锦鸡儿属凝集素(CAA)、海芋属凝集素(AMA)、秋水仙属凝集素(LCA)和天南星属凝集素(AHL),目前对它们的糖结合特性鲜有报道。
2)半乳糖胺结合凝集素。
这类凝集素又分为两类:一类在细胞凝集活性中发挥着重要的作用,如曼陀罗凝集素(DSA)、蚕豆凝集素(SBA)、猪笼草凝集素(VVA)、紫荆凝集素(BPL)等;另一类属豆科凝集素家族,如豆科刺桐属凝集素(ECL),已经证明它具有凝集活性,对人类T淋巴细胞促有丝分裂。
3)岩藻糖结合凝集素。
岩藻糖凝集素较为丰富,如荆豆凝集素(AAL),具有5个岩藻糖结合位点,这类凝集素与促进细胞信号转导有关。
4)Galb1-3半乳糖胺结合凝集素。
这类凝集素富含N-酰基葡糖苷和N-乙酰半乳糖嘧啶,如小麦胚芽凝集素(WGA)。
随着糖生物学领域的发展,基于社区网络分析,利用聚糖微阵列数据研究植物凝集素蛋白—聚糖相互作用,为不同植物组织和器官来源的凝集素的分类、纯化和特性研究提供了更加科学有效的指导。
4几种典型植物凝集素的特点与应用4.1豆科凝集素目前人类对植物凝集素家族中研究最多是豆类凝集素家族,它代表了凝集素中研究最彻底的家族,其具有多种生理功能和应用。
如红豆凝集素与黄芪多糖联合应用能提高巨噬细胞吞噬活性、增强机体的免疫功能,并能提高脾脏指数;豆科凝集素通过与根瘤菌胞外多糖识别,并与根瘤菌表面的脂多糖、荚膜多糖交联,将根周围的根瘤菌聚集增加植物所需氮源[4];豆科凝集素在種子萌发和成熟过程中起到保护、存贮和运输的功能,具有促进有丝分裂[5]、抗真菌、抗病毒[6]、抗虫和抑制肿瘤的作用[7],例如将浙江苞萝黄豆叶片中克隆的Leu4基因表达蛋白的菌液涂在小麦叶片上,小麦叶片长管蚜虫数目减少50%[8],其原因是菜豆凝集素对交格链孢菌具有抑制作用[9];豆科凝集素可促进有丝分裂,如扁豆凝集素可促进胚胎的分裂和分化;豆科凝集素还可作为细胞保护因子维持和提高离体造血干细胞的存活[10];大豆凝集素在抑制肿瘤方面也有重要的作用,如黑大豆凝集素可抑制乳腺癌和肝癌细胞的增殖[11]。
4.2Jacalin类凝集素(Jacalin-related lectins,JRLs)JRLs是植物凝集素超家族新成员之一,首次从木菠萝果实的种子中分离出Jacalin蛋白[12],到目前为止植物中至少有25种JRLs被明确,其中9种属于包含有外源结构域的嵌合凝集素,它们在植物的次生代谢中发挥着重要作用[13],其余16种为小分子凝集素或全血细胞凝集素。
根据JRLs糖基结合特异性可将其分为:甘露糖或葡萄糖特异的Jacalin凝集素(mannose-specific jacalin-related lectins,mJRLs)和半乳糖特异的jacalin凝集素(galactose-specific jacalin-related lectins,gJRLs)。
mJRLs在受到生物和非生物胁迫(病原体、干旱、盐、强光、低温等)刺激时诱导高丰度表达,这类蛋白多数定位于细胞质和细胞核中,主要存在与叶、花和根等组织与器官中。
JRLs与植物受环境胁迫和病原体攻击密切相关,从基因水平分析,相当多的小麦JRLs基因存在应激诱导和组织特异性,JRL蛋白TaWC1是小麦获得抗性反应的诱导基因表达产物[14];甘露糖结合Jacalin TaHfr-1是褐飞虱幼虫侵染小麦后被转录诱导;在防卫信号分子水杨酸(SA)、茉莉酸(JA)的刺激诱导下小麦甘露糖特异性结合JRLs样基因丰度表达,SA和JA 信号通路与植物防卫反应相关,推测小麦JRLs参与了植物的防卫反应;拟南芥抵抗真菌的侵染过程中TaJRLL1表达量上调[15];大麦抵抗白粉病过程中TaJA1基因也得到了暂时性表达[16];OsJAC1在真菌侵染时表达增强了对多种水稻病毒的抗性[17-18]。