OsNAC2通过ABA依赖途径负调控水稻的多种非生物胁迫反应

在植物感受外界环境变化和对各种胁迫产生应答反应的过程中,转录因子是必不可少的一个环节,但是其中很多重要的成员和功能还不清楚.OsNAC2是NAC转录因子家族的一个成员,它的表达受到ABA和几种非生物胁迫的强烈诱导,如干旱和高盐.通过构建OsNAC2的过表达和RNAi株系,连同野生型共同评价OsNAC2的生物学功能.在营养生长时期,与野生型相比,过表达株系对干旱和高盐更加敏感.相反地,RNAi株系则表现更好的干旱和高盐抗性.通过芯片数据分析,发现在OsNAC2过表达植株中,许多胁迫相关基因的表达量均下调.这些结果说明OsNAC2负调控水稻的非生物胁迫反应,并且可能是ABA依赖通路中的一个重要因子.     

转录因子OsNAC2对逆境下水稻产量性状的影响

以水稻OsNAC2过表达、RNAi转基因株系和野生型（日本晴）为材料,分别在苗期和生殖期进行干旱和盐胁迫处理,探索逆境条件下OsNAC2对水稻产量性状的影响。结果表明,不论是在苗期还是生殖期,OsNAC2-RNAi株系的叶相对含水量均比野生型更高,对干旱胁迫具有更强的适应能力;而OsNAC2过表达株系则相反。虽然苗期和生殖期遭遇盐胁迫的OsNAC2-RNAi株系相比野生型具有更高的叶相对含水量,但是OsNAC2的过量表达与RNAi株系的产量性状跟野生型相比并没有明显不同。生殖期干旱和盐胁迫下转基因株系的产量性状分析显示：干旱胁迫下,OsNAC2-RNAi株系的结实率与野生型相比显著提高了20.8%~29.2%,千粒重则无明显差异;而OsNAC2过表达株系每株粒数和千粒重相比野生型株系均显著降低。虽然盐胁迫下OsNAC2-RNAi株系的分蘖数和有效穗数明显比野生型高,但单株粒数和千粒重则无明显差异。上述结果表明,OsNAC2-RNAi株系具有更强的耐旱性,对于干旱胁迫下水稻的产量有显著的提高作用。     

茉莉酸对水稻根系生长素合成及运输的调控

以水稻中花11和DR5∷GUS转基因植株为实验材料,观察茉莉酸(Jasmonic acid,JA)对水稻根系中生长素积累和分布的影响.结果表明,JA负调控水稻主根、冠根和侧根的生长,抑制DR5∷GUS在水稻根系形态学下端的表达.实时定量PCR结果显示,在JA处理的水稻根系中,7个水稻生长素合成基因OsYUCCAs(OsYUCCA1～7)全部显著下调表达,4个生长素输入载体基因OsAUX1,OsAUX3～5显著上调表达,4个生长素输出载体基因OsPIN1b、OsPIN1c、OsPIN2、OsPIN9显著下调表达.     

拟南芥器官大小调控基因AtKIX8启动子的克隆和表达分析

为研究拟南芥器官大小调控基因AtKIX8的表达模式,以期进一步研究其功能机制,克隆了该基因启动子序列,获取了启动子-GUS转基因报告植株.利用GUS组织化学染色检测了该启动子作用位置,利用荧光定量PCR分析了启动子对外源激素及冷胁迫的响应.结果表明该启动子诱导GUS基因在幼苗茎尖分生区,成株茎、叶主脉中特异性表达,生长素和低温处理显著提高GUS基因的表达量.说明拟南芥AtKIX8基因启动子具备组织特异性表达模式,且能受到外源生长素和低温的诱导.     

对氨基苯甲酸在拟南芥根生长发育中对生长素运输的调控

为探究对氨基苯甲酸(PABA)影响拟南芥(Arabidopsis thaliana)根部生长发育的作用机制,以野生型和DR5∷GUS转基因拟南芥为实验材料,研究了PABA外源处理对根系形态结构和生长素运输的影响.结果表明:200μmol/L PABA可以明显抑制拟南芥幼苗主根生长并促进侧根和根毛的发育.PABA可增强生长素类似物2,4-D对幼苗主根生长的抑制作用和对根毛伸长的促进作用;相反,PABA可在一定程度上减弱生长素运输抑制剂NPA对幼苗主根和根毛生长发育的抑制作用.此外,PABA可诱导拟南芥根尖生长素的积累以及生长素极性运输相关基因PIN1、PIN3和AUX1的表达.综上所述,PABA可调节根部生长素运输和分布,在拟南芥根生长发育过程中起重要作用.     

脱落酸对水稻根系生长素合成与运输的调控

利用一系列不同浓度的脱落酸(ABA)处理水稻幼苗根系,观察水稻初生根根长、冠根数目、侧根数目及长度、DR5::GUS转基因材料GUS活性、生长素的合成及运输相关基因表达水平等变化.结果表明,ABA可以抑制水稻初生根的伸长、冠根和侧根的发生和伸长,并且抑制效应呈现剂量效应.DR5::GUS活性在整个根系中随ABA处理浓度升高而减弱,但根尖部位的DR5::GUS活性经过ABA处理后表现增强;生长素合成相关基因YUCCA2、YUCCA4、YUCCA7,生长素运输载体基因AUX3、AUX5、PiN1b、PiN2、PiN5a、PiN9、PiN10a均显著下降表达.     

MYB家族转录因子OsMYB84通过ABA信号通路参与盐胁迫响应

MYB家族是植物中最大的转录因子家族之一,功能广泛,这类蛋白在植物器官形态建成、次生代谢、激素代谢和信号途径起关键调控作用.从水稻中克隆R2R3-MYB家族转录因子OsMYB84,聚类分析结果表明OsMYB84为拟南芥MYB84同源基因,洋葱表皮亚细胞定位研究显示OsMYB84为核定位蛋白.器官表达谱和原位杂交分析实验显示OsMYB84在水稻叶枕、茎以及根中高表达.构建OsMYB84过表达体系,筛选出纯合株系.与野生型相比,OsMYB84转基因水稻的株高明显矮化,因此推测OsMYB84可能通过影响茎和叶枕处侧生分生组织进而改变株高.另一方面,激素和胁迫表达谱分析结果表明,OsMYB84受到ABA、高盐的显著诱导.同时,OsMYB84显著提高了转基因水稻的耐盐特性,减少细胞损伤并且也提高了转基因水稻种子对ABA的敏感性,这暗示着OsMYB84基因可能通过依赖ABA信号通路参与水稻盐胁迫应答反应.     

水稻bHLH转录因子Os11g39000的功能研究

水稻Os11g39000为非典型的bHLH家族成员,其功能尚不清楚.酵母双杂交实验表明,转录因子Os11g39000可以形成同源蛋白聚合体.随机结合位点筛选实验表明,转录因子Os11g39000可以与DNA结合,并且其结合位点初步确定为TT/CG/CACC/GT/C.Os11g39000基因的组织表达模式分析发现,Os11g39000基因主要在叶片和根中表达,推测该基因可能在叶和根的发育调控中发挥作用.水培实验发现,该基因功能缺陷型转基因株系的根长显著短于野生型,表现出明显的根部发育缺陷,表明Os11g39000在水稻根的发育中起调控作用.Q-PCR分析进一步证明,功能缺陷型转基因植株体内生长素合成和信号转导相关基因表达量显著上升,表明转录因子Os11g39000参与了水稻生长素的合成和信号转导的调控.     

拟南芥PIN2介导的生长素极性运输调控植物根向地性

主要观察了拟南芥生长素输出载体PIN2及其介导的极性运输、生长素诱导合成对根尖生长素不对称分布和根向地性反应的影响.结果表明:拟南芥PIN2基因突变、诱导内源生长素IAA及用抑制剂NPA或TIBA抑制生长素极性运输都严重影响了根尖生长素不对称分布的形成,最终抑制植物根向地性反应,暗示PIN2介导的生长素极性运输和生长素不对称分布在根向地性反应中起着关键性调控作用.从这些研究结果可进一步理解生长素调控植物根向地性的分子机理.     

F-box基因FOF2在拟南芥盐和冷胁迫响应中的功能分析

FOF2为F-box蛋白家族成员,其生物学功能尚不清楚.采用实时荧光定量PCR和生理学实验相结合的方法,对FOF2基因的表达模式及其在拟南芥抗盐和冷胁迫响应中的作用进行了分析.研究发现,FOF2在拟南芥根、茎生叶和果荚中表达较高,并且其表达受盐和冷胁迫诱导.FOF2过表达株系对盐胁迫敏感,与野生型相比种子萌发率低、幼苗主根较短;相反,fof2突变体对盐胁迫的敏感性则减弱.FOF2过表达和缺失突变体种子萌发对冷胁迫无响应,但其主根在冷处理中分别比野生型短或者长.盐处理下,FOF2过表达株系中盐胁迫反应相关基因的表达量显著降低,fof2突变体中则升高;冷处理下,FOF2过表达株系中冷胁迫反应相关基因的表达量显著升高,fof2突变体中则降低.结果表明,FOF2在植物抗盐胁迫响应中起负调控作用,在抗冷胁迫响应中则可能起正调控作用.     

拟南芥CARK11参与ABA介导的生理功能研究

为了探究CARK11在ABA介导的生理进程中的具体作用,本研究以拟南芥哥伦比亚生态型(WT)、CARK11功能缺失突变体cark11和回补激酶丧失CARK11^N203A(com-CARK11m)以及过表达转基因株系(OE-CARK11)为研究对象,探究CARK11在种子萌发、幼苗形态构建、主根生长与干旱响应中发挥的作用.结果显示：相比WT,ABA促进了cark11和com-CARK11m的种子萌发、子叶变绿和主根伸长,而OE-CARK11被抑制. qRT-PCR检测RAB18和RD29a的表达量,发现过表达CARK11促进RAB18和RD29a表达;ABA处理后,这种促进作用更强.干旱实验发现,OE-CARK11耐旱性增加,而cark11和com-CARK11m耐旱性弱于WT.这些结果表明：CARK11作为ABA信号通路的正调控因子抑制拟南芥的种子萌发、子叶变绿和主根生长;同时在干旱胁迫中具有积极作用;另外CARK11在ABA信号途径中的功能依赖激酶活性.     

硝普钠及其光解产物对日本晴水稻幼苗生长和5种激素标记基因表达的影响

以粳稻品种日本晴水稻为材料,检测硝普钠及其光解产物KNO_2、K_4Fe(CN)_6对幼苗生长的影响,并采用qRT-PCR技术检测了5种植物激素标记基因在经上述处理后在幼苗根中的表达水平.结果表明SNP能够显著抑制水稻幼苗的根长和株高;SNP对根生长的抑制主要是通过其光解产物K4Fe(CN)6实现的.SNP和K_4Fe(CN)_6处理都能够抑制生长素、细胞分裂素、脱落酸和赤霉素4种激素标志基因在水稻根中的表达,但是SNP处理可以抑制一氧化氮标志基因OsNOA1的表达,而K_4Fe(CN)_6则上调该基因的表达.     

组蛋白去乙酰化抑制剂对拟南芥根尖干细胞微环境的影响

根系发育是植物生长的重要组成部分,该过程由多种信号转导途径共同调节。组蛋白乙酰化和去乙酰化的动态变化对基因表达具有关键的调控作用,而对其在根发育中功能的研究还不深入。本研究通过组蛋白去乙酰化酶抑制剂Trichostatin A（TSA）处理拟南芥,发现其主根生长受到抑制,分生区细胞数目变少。显微观察的结果表明TSA影响了根尖干细胞微环境。根尖微环境调控相关因子SCR和SHR的表达受TSA处理的影响并不明显,而PLT1/PLT2的表达受TSA强烈抑制。我们对生长素运输途径的分析发现在TSA处理条件下,PIN1表达只受轻微影响,而PIN2表达量明显下调。pDR5:GFP的结果表明TSA可能引起生长素在根尖的积累和分布变化。综上所述,TSA影响了拟南芥根尖干细胞微环境的维持,表明组蛋白的去乙酰化在根发育过程中发挥着重要作用。     

Promoter of soybean early nodulin gene<Emphasis Type="Italic">enod2B</Emphasis> is induced by rhizobial Nod factors in transgenic rice

Nod factors, which are signaling molecules produced by Rhizobia, are the principal determinants of host specificity in Rhizobium-legume symbiosis. Nod factors can elicit a number of characteristic developmental responses in the roots of legumes, such as depolarization of the membrane potential in epidermal cells, specific expression of early nodulin genes and changes in the flux of calcium in root hairs, deformation of root hairs, cell division in the root cortex and formation of the nodule primordinm. Whether the rice plant can respond to signaling molecules (i.e. Nod factors) is an important question, as it could establish the potential for symbiotic nitrogen fixation in rice. The promoter of the soybean (Glycine max) early nodulin gene Gmenod2B fused to the β-glucuronidase (GUS) reporter gene was used as a molecular marker to explore whether Nod factors can be recognized by rice cells as signaling molecules. Transgenic rice plants harboring the chimeric gene Gmenod2BP-GUS were obtained via an Agrobacterium tumefaciens-mediated system. NodNGR factors produced by a broad-host-range Rhizobium strain NGR234(pA28) were used as probes to investigate the activity of the Gmenod2B promoter in rice. Our results showed that the early nodulin gene Gmenod2B promoter was induced by NodNGR factors in transgenic rice, and that it was specifically expressed in rice plant roots. Moreover, GUS gene expression driven by the Gmenod2B promoter in transgenic rice was regulated by nitrogen status. These findings indicated that rice possessed the ability to respond to Nod factor signals, and that this signal transduction system resulted in activation of the Gmenod2B promoter. Thus, we predict that the Nod-factor inducible nodulin expression system, which is similar to Rhizobium-legume symbiosis, may also exist in rice.     

过氧化氢对拟南芥生长素信号传导相关蛋白的影响

本论文通过添加外源过氧化氢来探究其对植物生长素信号的影响。以GUS基因作为报告基因,研究拟南芥中各生长素相关蛋白(生长素含量标志蛋白DR5、输入蛋白AUX1、输出蛋白PIN1和PIN2)对过氧化氢的响应。结果表明过氧化氢处理后拟南芥呈植株变小、根变短和不定根数目增多的表型;与对照相比,GUS染色后各生长素相关蛋白的表达下降,这表明过氧化氢对植物生长素的合成与运输起一定的抑制作用。在过氧化氢处理的基础上,添加抗氧化物质发现植株表型有明显的恢复,GUS染色也表明相关蛋白的表达量均增加;另外,0.0001 ?mol/L的外源IAA也能恢复过氧化氢处理后拟南芥的表型和生长素相关蛋白的表达。综上所述,过氧化氢主要通过抑制植物体内的生长素信号来调控植物的生长发育。