光信号途径组分HEMERA调控拟南芥的花药发育

雄蕊是植物的雄性生殖器官,对植物繁衍及作物的产量至关重要.光信号影响拟南芥生殖发育过程,但作用机制知之甚少.HEMERA(HMR)是拟南芥光敏色素途径的主要成员之一,通过介导光敏色素B(PhyB)的定位及光信号途径重要转录因子PIF的降解而在植物光形态建成过程中发挥重要作用,但其在生殖发育中的功能尚不清楚.本研究利用hmr突变体及转基因恢复植物进行研究发现:HMR功能缺失导致花药变小、花粉数目减少、花粉萌发率显著降低,绒毡层部分空泡化并提前降解;并且,其转基因功能互补能恢复这些育性问题,说明HMR可能通过参与绒毡层降解过程而调节植物雄性育性.     

珙桐AP2/ERF家族相关基因的克隆及功能鉴定

为探究AP2/ERF类转录因子在珙桐开花调控及花器官发育中的作用,本研究通过从实验室珙桐不同发育时期苞片和叶片的转录组数据中筛选出调控珙桐苞片发育相关AP2/ERF家族基因DiAP2-1、DiDREB-1和DiRAV-1,经过生物信息学分析、基因克隆及功能鉴定初步研究了目的基因在珙桐苞片发育过程中的调控机制.亚细胞定位实验显示DiAP2-1主要定位于细胞质,DiDREB-1和DiRAV-1主要定位于细胞核.对目的基因在珙桐中的表达模式分析发现DiAP2-1和DiRAV-1在苞片发育过程中表达量逐渐降低,DiDREB-1只在苞片第三时期高表达,推测DiDREB-1、DiRAV-1属于A类基因,DiAP2-1属于B类基因.表型实验显示DiDREB-1和DiRAV-1转基因拟南芥株系较野生型表现为明显的早花,DiAP2-1同源基因对应的拟南芥突变体与同一时期野生型拟南芥对比表现为花瓣减少且萼片大,角果呈短粗状且败育.对关键开花调控基因表达模式分析发现DiDREB-1和DiRAV-1异源表达后使其他促花因子表达量上调进而使拟南芥花期提前.以上结果表明,AP2/ERF类转录因子DiAP2-1、D...     

赤霉素关键蛋白DELLA对植物雄蕊发育研究进展

在植物生长发育过程中,DELLA蛋白作为响应赤霉素（GA）信号通路负调控因子,其家族成员在植物雄蕊组织中均有表达,对植物生长发育起着重要作用.通过近几年研究发现,无论是拟南芥还是水稻,DELLA基因的突变都会导致植株的雄性不育.该文综述了DELLA蛋白基本特征、参与赤霉素信号通路的调控,以及在雄蕊发育中的作用,为今后的研究提供一定的理论基础.     

转录因子TDF1对拟南芥雄性不育突变体atms1的温敏调控机制研究

TDF1作为MYB家族的转录因子,参与了胼胝质的降解过程,并控制绒毡层的分化从而影响着花粉粒的正常发育.以一株通过甲基磺酸乙酯(EMS)诱变Col-0野生型拟南芥获得的温敏雄性不育突变体atms1(ambient temperature-sensory male sterility1)对温度敏感机制进行了研究.通过构建TDF1反义RNA表达载体,在atms1突变体背景下抑制TDF1的表达来观察突变体花粉育性的变化,发现在27℃时的atms1突变体花粉的育性得以恢复.这一结果表明在花粉发育的过程中TDF1对ATMS1m具有一定的调控作用.     

CONSTANS-LIKE 7基因对拟南芥开花的调控分析

为研究CONSTANS-LIKE 7(COL7)在调控植物开花方面的功能,以定量PCR,GUS染色等方法,研究光及生物钟对COL7表达的影响,以及COL7对拟南芥开花的影响.实验结果显示:光及生物钟参与调控COL7的表达;过表达COL7在长日照条件下抑制CONSTANS(CO)以及FLOWERING LOCUS T(FT)的表达,进而抑制拟南芥开花;col7突变体不论是在长日照下还是短日照下都没有明显的开花表型,说明COL7在调控拟南芥开化方面可能与其家族基因中的其它成员存在功能冗余.     

十字花科植物花粉发育相关基因的研究

花粉发育是一个极其复杂的过程,众多基因参与其中,这些基因的行为控制着花粉发育的各个关键步骤,从而调控花粉发育的正常进行.从分析以拟南芥为代表的十字花科植物花粉发育基因的行为入手,介绍了十字花科植物花粉发育研究的最新进展,包括目前人们在花粉发育的起始、减数分裂、花粉有丝分裂、生殖细胞有丝分裂,以及绒毡层在花粉发育过程中的作用等方面的认识和理解.     

植物激素调控籽粒大小的研究进展

植物种子的大小和品质是影响农作物产量的主要因素之一,研究控制种子籽粒大小发育的相关因素,对提高农作物产量具有重要意义.近年通过分析种子发育缺陷突变体或QTL等分子遗传学的方法,发现许多控制种子发育的重要基因影响着种子的大小和产量.对模式植物拟南芥和水稻的研究发现,许多调控种子发育的功能基因通过整合到植物激素的代谢或信号转导途径起作用,说明植物激素在调控籽粒发育中发挥重要作用,但有关作用的分子机理及其遗传调控网络待阐明.该文以模式植物拟南芥和水稻种子发育研究为例,着重介绍植物激素调控种子籽粒大小调控的研究进展.     

SPL转录因子调控植物花发育及其分子机制研究进展

SPL(squamosa promoter-binding protein-like)转录因子是植物所特有的一类基因家族,广泛存在于绿色植物中,在植物生长发育中具有重要作用。花发育是植物生殖发育中最为重要的一个过程,涉及不同发育方式的转变,即开花决定、花的发端和花器官发生与发育。简要综述了SPL基因的结构与功能并着重阐述了SPL基因在植物花发育过程中的分子机制及生物学功能。最后总结出: SPL转录因子可直接或间接通过参与光周期途径,赤霉素途径及年龄途径来调控植物的开花时间; SPL基因可通过直接激活下游花分生组织特异基因,如LEAFY(LFY),从而调控植物的成花转变; SPL基因可通过与下游花器官特征基因相互作用来调控花器官及其育性的发育,如调控花序、花柄的长度与外形及花器官的大小; SPL基因可调控植物大小孢子发生及雌雄配子体发育。据拟南芥的相关研究结果,初步构绘出拟南芥开花调控中的分子机制。     

拟南芥花药和花粉发育的分子调控机制

开花植物的花药和花粉发育是一个极其复杂的过程,包含了一系列生物学事件,众多基因参与其中,这些基因控制着花药细胞分裂和分化、小孢子母细胞减数分裂、花粉壁形成、花药开裂释放花粉粒等各个关键步骤,从而调控花药发育的正常进行。本文综述了近年来以拟南芥为主要研究对象进行的有关花药发育分子机制的研究进展,着重介绍小孢子发生起始、成熟花粉粒形成以及花药开裂释放花粉粒等过程的基因调控。     

拟南芥At5g58100基因T-DNA纯合插入突变体PCR鉴定及表型观察

以拟南芥SPOT1功能缺失突变体spot1和野生型(WT)植株为材料,比较研究了它们在花粉发育和结实率方面的差异.spot1-1,spot1-2和spot1-3突变体都能形成可育的三核花粉,但用扫描电子显微镜(SEM)观察发现其花粉粒皱缩,花粉外壁存在纹理缺陷.用荧光显微镜观察了这些花粉粒的树脂半薄切片,发现花粉内壁无纤维素的自发荧光,spot1突变体成熟果荚中的种子数量显著少于野生型.对spot1-3突变体花药发育过程进行观察后发现,从花粉母细胞时期开始,突变体细胞壁组成与野生型已出现差异.10μmol·L~(-1)(物质的量浓度)茉莉酮酸既不能抑制黄化spot1幼苗的顶钩反应,又不能抑制1×10~(-6)(质量分数)乙烯利引起的夸张顶钩反应.上述结果提示SPOT1基因的功能与小孢子初生外壁、花粉内壁的发育,以及花丝伸长(长度)有密切关系,SPOT1可能与茉莉酮酸信号传导通路相关联.     

过表达OsPGIP基因对甘蓝型油菜生长发育影响

本实验旨在探究在油菜中过表达OsPGIP基因对其生长发育的影响.实验包括种子品质指标及幼苗生长状况测定,利用Nikon SMZ18荧光体式显微镜观察花器官形态,RT-PCR鉴定OsPGIP基因表达量,POD, SOD, CAT等抗氧化酶酶活测定,角果数、有效分枝数及初花天数等重要农艺性状统计.结果显示:与野生型相比,各转基因家系T_1代种子千粒重、发芽率及幼苗生长无明显缺陷,柱头及花药器官发育正常,初花天数缩短约8天.本文研究发现过表达PGIP基因能够显著缩短油菜的初花天数,但对其正常生长、结实无明显影响.     

拟南芥温敏雄性不育突变体atms1的获得及表型分析

从甲基磺酸乙酯（ethylmethane sulfonate,EMS）化学诱变建立的野生型拟南芥（Col-0）突变体文库中筛选到1株突变体.在低温16 ℃时,该突变体的雄性育性与野生型没有显著差异,花粉染色呈现100%可育.随着培养环境温度的升高,突变体花粉育性逐渐下降,因此,该突变体为一温敏雄性不育突变体,并被命名为atms1（ambient temperature-sensory male sterility 1,即环境温度敏感雄性不育1）.花药切片结果显示,在23 ℃以下,该突变体花药各个发育时期的形态与野生型花药没有显著的差异;而27 ℃处理1周后的突变体花药呈现多种表型：同一朵花中各个花药的发育时期出现显著分化,花粉母细胞胼胝体单薄,绒毡层发育滞后于同时期的野生型花药.遗传分析确定,atms1的不育表型是由单个隐性核基因控制的.     

甘蓝型油菜BnbHLH122基因的克隆、表达模式及胁迫响应分析

为了进一步探究甘蓝型油菜bHLH转录因子的生物学功能,本实验采用同源克隆技术从甘蓝型油菜中克隆了2个bHLH122转录因子基因全长cDNA序列,分别命名为:BnbHLH122-1(GenBank登录号为MT795160)和BnbHLH122-2(GenBank登录号为MT795161).生物信息学分析表明,BnbHLH122-1和BnbHLH122-2蛋白为不稳定的亲水性蛋白,都含有bHLH保守结构域,分别与白菜和甘蓝中预测的bHLH122蛋白的亲缘关系最近.亚细胞定位和转录激活活性验证实验结果表明两个BnbHLH122蛋白均定位在细胞核且具备转录激活活性.qRT-PCR实验结果表明BnbHLH122-1基因主要在花期的根中表达,BnbHLH122-2基因主要在苗期的根和花期的花中表达.此外,高温、低温、干旱、高盐、渗透、核盘菌胁迫以及ABA、SA、MeJA激素处理均能显著影响BnbHLH122基因的表达,由此说明甘蓝型油菜BnbHLH122基因可能在维持植株正常的生长发育和抵御逆境胁迫过程中发挥重要调节作用.     

转EPSPS基因抗草苷膦油菜基因漂移的初步研究

草苷膦是一种广谱内吸传导型除草剂[1].草苷膦通过竞争性抑制植物莽草酸代谢过程中磷酸烯醇式丙酮酸莽草酸-3-磷酸合酶(简称为EPSPS)活性,阻断芳香族氨基酸的生物合成导致植物死亡[2].因此,转EPSPS基因(来自微生物的基因)作物对草苷膦类型的除草剂具有抗性.在1996~2004年的9年间,抗除草剂生物技术产品一直占市场的主导地位.2004年,全球种植的抗除草剂的转基因作物有油菜、大豆、玉米及棉花等,种植面积共计有5,860万公顷,占全球转基因作物总种植面积(8,100万公顷)的72%.抗除草剂油菜品种在国外已广泛种植,据国际农业生物技术应用服务组…     

Isolation and characterization of 4 gametophytic male sterile mutants in Arabidopsis thaliana

In flowering plants, male fertility depends on the formation and development of normal male gametophytes or pollen grains. However, little is known about the molecular mechanisms that regulate the processes. Here, we report the identification of four novel independent Arabidopsis gametophytic male sterile mutants, apam1, apam2, apam3 and apam4 (Arabidopsis pollen abortion mutant). The four mutants that were generated by the insertions of geneand enhancer-trap Ds transposon elements were defective in pollen development. Genetic analysis results showed that all four mutations resulted in the loss of male gametophytic function, but did not affect female gametophytic function, and the Ds elements were linked to the mutations tightly in all four mutants. Localization of the Ds insertion sites by thermal asymmetric interlaced PCR (TAIL-PCR) showed that the Ds elements were inserted in four different loci distributed on three chromosomes, chromosomes II, III and V. In summary, the apam4 is allelic to AHA3, while the other three were located in places where there are no genes that have been known to be involved in pollen development, suggesting that they are novel mutations involved in pollen development.     

紫菜苔Ogura细胞质雄性不育系花药发育的细胞形态学研究

通过甘蓝型油菜Ogura细胞质雄性不育材料与紫菜苔的种间杂交和连续回交,获得了稳定的紫菜苔Ogura细胞质雄性不育系,细胞形态学研究表明,该不育系的花药发育兼有无花粉囊型和单核败育型的特征,由于没有造孢细胞的形成或造孢细胞退化,不育系最多只有1－2个花粉囊,而可育系都是4个花粉囊,发育起来的不育系花粉囊里面的小孢子到单核期后不再向前继续发育,而是迅速退化以至解体,开花前彻底败育,在减数分裂前期,不育系绒毡层细胞中已经出现液泡,有肥大趋势,在单核小孢子退化以后绒毡层还很发达,而正常花药绒毡层的发育在减数分裂过程中达到高峰,四分体时出现退化迹象,开花前已完全解体。     

大白菜的自交和杂交亲和性

大白菜（ＢｒａｓｉｃａｃａｍｐｅｓｔｒｉｓｓｓｐｐｅｋｉｎｅｎｓｉｓＯｌｓｓｏｎ）冠－２９１花期自交授粉后，花粉管在柱头乳突细胞表面盘曲，乳突细胞中出现胼胝质反应。蕾期自交授粉能克服自交不亲和性，但受精作用，胚胎发育较冠－２９１×石－８５１迟缓，单果鲜重及种子数仅为后者的一半。电助授粉未见明显效果。     

甘蓝型黄籽油菜育种研究进展

介绍了国内外甘蓝型黄籽油菜育种的理论及方法,概述近年来取得的成果,指明今后研究的重点和方向,并指出黄籽育种必须与生物技术相结合,才能适应育种科技发展的需要