过氧化氢对拟南芥生长素信号转导相关蛋白的影响

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,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,添加抗氧化物质后发现植株表型有明显恢复,GUS染色也表明相关蛋白的表达量均增加;另外,0.1 nmol/L的外源IAA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.     

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。     

拟南芥BLI基因调控植物衰老的研究

BLISTER(BLI)蛋白是多种应激反应的调节因子,可以促进植物对环境的适应性. BLI蛋白通过抑制IRE1蛋白以维持植物的正常生长,缺失BLI蛋白的拟南芥植株出现多种发育缺陷表型. 文章以拟南芥bli突变体为实验材料,通过细胞生物学及遗传学方法检测其衰老相关表征,发现bli突变体植株早期出现叶片黄化、叶绿素含量下降、离子渗透率升高等一系列衰老表型;与此同时,bli突变体体内衰老相关基因表达上调,光合作用相关基因表达下调,表明BLI蛋白参与植物衰老过程;外源施加ROS导致野生型Col-0植株中BLI基因表达量减少; GUS显色结果表明BLI在植株各组织器官中均有表达,为进一步解析BLI调控衰老的分子网络提供了思路.     

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.     

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.     

生长素调控极性运输载体PIN2质膜丰度与降解

主要观察了外源生长素长时间(8 h)处理对拟南芥生长素极性输出载体PIN2-GFP质膜丰度的影响,低温、KCN处理和生长素受体突变对生长素调控质膜PIN2-GFP丰度的影响,以及液泡H+-ATPase抑制剂ConA对野生型和生长素受体四突变体tir1afb1,2,3液泡中PIN2-GFP积累的影响.结果表明:外源生长素通过其受体TIR1/AFB介导的信号途径下调质膜PIN2-GFP的丰度,促进PIN2-GFP的内吞、胞内运输和液泡降解.暗示生长素通过TIR1/AFB介导的信号途径反馈调控质膜PIN2-GFP的水平,从而阻止了胞内生长素的过多输出.     

过表达转录因子AhAREB1对拟南芥生长素分布的影响

本课题组前期研究表明,过表达AhAREB1(花生AREB转录因子基因)植株矮小,叶片卷曲,抗旱能力增强,体内IAA含量升高,推测AhAREB1可能影响植株体内IAA分布.该文采用携带3个重复IAA化学诱导启动子元件的pDR5::GUS植株与AhAREB1过表达拟南芥植株的杂交纯合后代,通过GUS组织化学染色方法,探讨AhAREB1转录因子对植株体内IAA分布的影响.结果表明,过表达AhAREB1植株体内IAA增加,主要分布在幼苗的根尖和成苗的叶片边缘;在过表达植株IAA响应基因IAA29和IAA运输蛋白基因LAX3表达均显著下调,而IAA响应蛋白基因ARF2和ARF9显著上调.过表达AhAREB1植株体内IAA分布不均衡是引起表型变化的原因之一.     

YUCCA基因家族在拟南芥胚胎发育过程中的表达模式研究

生长素作为重要的植物激素,在植物胚胎的形态建成和生长发育过程中起到关键的调控作用.依赖色氨酸的IPA途径是模式植物拟南芥中生长素合成的主要途径.以色氨酸为前体合成的IPA在YUCCA(YUC)的催化下生成IAA,这一过程也是生长素生物合成的限速步骤.拟南芥有11个YUC编码基因,目前对这11个YUC基因在植物胚胎发育过程中的表达模式还没有系统的研究.本文以Pro YUC:GUS(YUC1:GUS、YUC2:GUS、YUC4:GUS、YUC6:GUS、YUC8:GUS和YUC9:GUS)转基因植株为实验材料,观察在胚胎发育不同时期YUC基因的表达情况.结果表明:YUC1、YUC2和YUC4基因在拟南芥胚胎发育的后期(鱼雷期、拐杖期和成熟期)有极其微弱的表达;YUC6基因在拟南芥胚胎发育过程中没有表达;YUC8和YUC9在胚发育过程中有非常强的表达,其中YUC8主要在胚胎发育的三角胚时期、心形期和鱼雷期表达,而且在整个胚中表达,在拐杖期胚和成熟胚中YUC8特异在下胚轴和胚根中表达;YUC9在胚胎发育的球形期、三角胚时期和心形期有较强的表达,在胚发育的后期则在胚根有微弱的表达.这些结果表明拟南芥胚胎发育过程中存在生长素的本地合成,而且YUC8和YUC9是胚胎中参与生长素合成的主要基因.     

拟南芥中离子转运蛋白载体构建及烟草转化

植物修复是利用植物富集重金属离子及其化合物，并通过组织代谢去除环境污染物的环境修复技术．克隆了拟南芥中的两个金属离子转运蛋白基因ZAT1和IRT1并转化烟草，经PCR及GUS组织化学染色鉴定，ZAT1和ITRT1基因都已整合进表达载体，并获得了GUS染色阳性植株．这些工作为获得富集重全属离子的转基因烟草奠定了基础，将有效地促进植物修复技术的发展和应用。     

NAC1启动子驱动GFP表达的组织特征及对生长素和赤霉素的反应

将拟南芥中转录因子基因NAC1上游调控区1kb克隆到pRD420质粒，构建由NAC1启动子驱动绿色荧光蛋白基因（GFP）表达的植物表达载体，并以此载体转化烟草，对阳性转基因植株研究表明，GFP在根部有较高水平的表达.进一步用生长素、生长素拮抗剂NPA和赤霉素处理，荧光强度的变化表明：该调控区受生长素作用的同时也受赤霉素诱导.初步说明NAC1基因不仅是一个生长素反应基因，同时可能也是一个赤霉素反应基因.     

NACl启动子驱动GFP表达的组织特征及对生长素和赤霉素的反应

将拟南芥中转录因子基因NACl上游调控区1kb克隆到pRD420质粒，构建由NACl启动子驱动绿色荧光蛋白基因（GFP）表达的植物表达载体，并以此载体转化烟草，对阳性转基因植株研究表明，GFP在根部有较高水平的表达．进一步用生长素、生长素拮抗剂NPA和赤霉素处理，荧光强度的变化表明：该调控区受生长素作用的同时也受赤霉素诱导．初步说明NACl基因不仅是一个生长素反应基因，同时可能也是一个赤霉素反应基因．     

AGO1基因对拟南芥叶边缘锯齿状发育的影响

在拟南芥和水稻中Argonaute(AGO)蛋白是RNA介导的沉默复合体(RISC)的核心组分,在植物叶极性的分化方面具有重要的调节作用。实验根据AGO1基因序列设计一对特异引物,提取野生型拟南芥RNA作为模板,采用反转录PCR方法扩增出AGO1基因,并插入到克隆载体pGEM-T中。筛选鉴定后将AGO1连接到植物表达载体pBI121上,构建起植物表达载体pBI121-AGO1。并且利用农杆菌介导的方法转化拟南芥,通过抗性筛选,获得转基因植株。然后对转基因植株进行表型分析及AGO1蛋白的RT-PCR检测。通过对转基因拟南芥表达分析发现,与野生型拟南芥相比超表达AGO1蛋白的转基因拟南芥叶片明显呈锯齿状,说明AGO1基因影响拟南芥叶片发育。     

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。     

拟南芥网格蛋白重链突变体的遗传分析

利用PCR方法分离筛选了拟南芥网格蛋白重链T-DNA插入突变体chc1和chc2,并观察了CHC功能缺失后对植株发育的影响.结果表明：拟南芥网格蛋白重链CHC1或CHC2功能缺失引起部分植株发育异常,表现出生长素相关的发育表型,如幼苗子叶出现棒状、喇叭状和扇形等各种异常表型;通过人工杂交未能获得chc1chc2纯合双突变体,表明CHC1和CHC2功能同时缺失可能引起花粉致死或胚胎致死.这些遗传分析结果表明CHC在植物发育过程中具有重要的生物学功能.     

OsNAC2转录因子介导生长素代谢通路调节水稻早期根的发育

NAC家族是植物特有的一类转录因子,在植物的生长发育和逆境胁迫等方面具有重要的功能.研究发现,OsNAC2基因的过表达(ON11)和RNAi(RNAi31)转基因株系,早期主根的长度有显著变化的特征.与野生型日本晴水稻(WT)相比,ON11植株的主根变短,而RNAi31的主根变长.通过对早期OsNAC2pro∶∶GUS株系根尖染色结果表明OsNAC2在根尖具有时序性表达.不同激素诱导OsNAC2表达谱和OsNAC2pro∶∶GUS株系对激素响应结果显示OsNAC2受生长素显著性诱导.结合芯片数据和qRT-PCR分析,OsNAC2转基因株系中生长素合成代谢及信号通路相关基因表达量变化较为明显.同时,ON11根尖淀粉粒发育及其向重力性受到抑制.因此,推测OsNAC2可能通过抑制生长素的合成代谢及信号通路相关基因的表达,降低生长素含量,并参与生长素响应通路,最终影响水稻根的生长.     

AhHDA1异源表达影响拟南芥植株干旱性

将花生组蛋白去乙酰化酶1基因(Arachis hygogaea histone deacetylase 1,AhHDA1)转化拟南芥野生型Col-0和突变体had6,对获得的纯合转基因植株进行抗旱性分析,并对ABA合成及相关响应基因表达进行检测.结果表明:AhHDA1蛋白定位于细胞核,在干旱条件下,与hda6突变体比较,p35S%HDA1/hda6拟南芥植株的叶片相对含水量降低,气孔开度增大,干旱存活率降低,基本回复了Col的表型;体内ABA合成关键酶基因At NCED3和ABA信号途径重要转录因子At ABF3基因的表达降低,但RD29A基因表达提高.而p35S%HDA1/Col较p35S%HDA1/hda6和Col的抗旱性关键生理指标降低更加显著.说明hda6突变体表型回复确实由于外源AhHDA1的表达引起的,推测AhHDA1影响植物抗旱性与ABA的合成与信号通路相关.     

Cre/Loxp系统在转基因拟南芥杂交后代中的删除效率分析

在位点特异性重组酶系统Cre/Loxp中,重组酶Cre可以识别两个同向Loxp位点,并删除Loxp位点之间的所有外源基因,最终只留下一个识别位点.基于这一原理,以拟南芥为材料,构建带有同向Loxp位点的植物双元表达载体pCA-Loxp以及携带Cre基因的植物载体pCXSN-nlsCre,利用花序浸染法将二者分别转化野生型拟南芥.经逐步筛选得到各自的单拷贝纯合植株,分别以转基因纯合pCXSN-nlsCre和pCA-Loxp为父本或母本进行杂交,收集杂交后代种子.经萌发后对幼苗进行GUS组织化学染色、DNA检测以及测序分析等,最终证实该系统能成功删除拟南芥杂交子代中的外源基因,其基因删除效率高达82.2%.     

一个水稻花发育特异性启动子的克隆与活性分析

用PCR方法从水稻中克隆了EXPANSIN家族基因OsEXPB1的启动子,利用PLACE软件在线分析其上游2.7kb的序列,发现存在2种与花粉特异性表达有关的顺式作用元件.将该启动子与GUS报告基因融合,构建重组表达载体并转移到水稻中,对水稻各组织进行GUS染色.结果显示:水稻幼嫩组织中均有GUS染色信号;进入生殖生长期后,在营养组织中均没有检测到GUS的表达;只在花器官中检测到GUS信号,在花发育晚期,GUS信号则主要出现在花粉粒中.荧光实时定量PCR进一步验证了GUS染色的结果.综上所述,在水稻成熟植株中,OsEXPB1启动子是一个花发育特异性启动子,可为利用水稻生殖生长期的花特异性表达启动子来进行转基因实验提供备选.     

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.     

乙烯调控水稻根系生长素合成及运输研究

用乙烯的前体物质乙烯利处理水稻根系,观察根系表型、DR5∷GUS转基因材料GUS活性、生长素的合成基因和生长素运输载体基因表达水平的变化。结果表明:低浓度乙烯利促进侧根伸长;高浓度乙烯利抑制初生根和侧根的伸长以及侧根的起始;乙烯利处理表现出促进根毛的伸长;DR5∷GUS活性在根系中随乙烯利浓度升高而增强;生长素合成相关基因OsYUCCA1、OsYUCCA3、OsYUCCA4、OsYUCCA6上调表达;生长素输入载体基因OsAUX1、OsAUX2、OsAUX4、OsAUX5下调表达;生长素输出载体基因OsPIN5a、OsPIN5b、OsPIN8、OsPIN9显著下降表达。