液泡定位的β-葡萄糖苷酶增强拟南芥的耐旱性

植物激素脱落酸(abscisic acid, ABA)在植物生长发育及适应多种胁迫环境过程中发挥重要作用, 植物在应对这些不断变化的生理需求及环境条件时细胞内ABA 水平也发生相应的变化. 迄今为止, 人们还未完全了解植物体内ABA 水平的精细调控机制. 本文中, 我们的研究表明拟南芥中β-葡萄糖苷酶家族成员之一BGLU10 参与了植物的耐旱性反应. T-DNA 插入纯合突变体bglu10 表现出干旱敏感的表型, 包括快速的水分丧失, 叶片表面温度较野生型低,ABA 含量、β-葡萄糖苷酶活性及ABA 和干旱响应基因的表达量均低于野生型. 与bglu10 突变体相比, BGLU10 的超表达转基因植物比野生型耐旱性更强, 表现为较低的失水速率, 较野生型更高的ABA 含量、β-葡萄糖苷酶活性及ABA 和干旱响应基因的表达水平. 拟南芥叶肉细胞原生质体瞬时表达结果证明BGLU10 蛋白定位于液泡中. 另外, BGLU10 基因在植物多种组织中均有表达, 且受多种非生物胁迫诱导表达, 这些结果暗示了BGLU10 可能在多种胁迫条件下水解ABA-葡萄糖苷(ABA-GE)释放自由ABA, 参与植物对这些胁迫的应答反应.     

玉米核基因的图位克隆方法

玉米是主要的粮食和饲料作物,经济地位十分重要,玉米杂种优势的利用是农作物杂种优势利用最成功的例证之一.图位克隆是鉴定突变体突变基因的重要方法之一.随着不同植物基因组数据的释放和新的技术出现,图位克隆将得到更为广泛的应用.本文概述了图位克隆的基本原理及其在玉米基因克隆中的常用操作方法,包括遗传特征的分析、作图群体的构建、多态性分子标记的筛选、目的基因的粗定位和精细定位、候选基因的评估和验证等,最后讨论图位克隆在玉米核基因克隆的应用中可能出现的问题和解决措施.本文所描述的应用于玉米突变体的图位克隆的常规策略在植物里是相通的,也适用于其他植物.     

利用TAIL-PCR方法克隆拟南芥干旱主效基因NCED3

利用远红外成像技术筛选得到一株T-DNA插入的干旱敏感突变体,并成功利用TAII,PCR技术克隆到该突变基因为NCED3,该基因编码植物体内ABA合成的关键限速酶,突变体在干旱胁迫下不能合成ABA而表现出不耐干旱的特性.最后通过PCR及RT PCR方法验证了TAIL-PCR结果的的靠性.     

多种胁迫下拟南芥气孔“开”和“闭”突变体鉴定及遗传初步分析

保卫细胞可以整合和处理多种复杂的环境信号刺激, 从而使气孔处在合适的开闭状态以适应外界环境的变化. 但是保卫细胞对多种刺激反应过程中许多中间成分及其信号转导的细节知之甚少. 利用远红外成像仪, 建立起气孔反应的筛选体系, 在不伤害植物的前提下, 对经化学诱变的拟南芥幼苗进行多种胁迫信号(干旱、H₂O₂及CO₂等)单独或复合处理, 以幼苗叶片温度高于或低于正常植株0.5℃以上为筛选指标, 通过对大约6万株诱变后的拟南芥M2代幼苗进行筛选, 得到了40多株拟南芥气孔突变体. 经过对这些突变体后代进行生理和杂交遗传分析, 发现所得突变体为隐性单基因突变所致, 并且突变体对气孔关闭的调节上都与野生型有明显的差异. 这些突变体的获得为探索保卫细胞内复杂的信号转导网络提供了良好的遗传材料.     

MAP激酶调节蚕豆保卫细胞中ABA诱导的H2O2产生

已知许多蛋白激酶及蛋白磷酸酶参与了ABA诱导的气孔关闭信号转导过程, 而H2O2是ABA信号转导链的下游信号成分.运用表皮条生物学分析和激光共聚焦扫描技术, 研究促细胞分裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase, MAPK)对蚕豆保卫细胞中ABA诱导H2O2产生的调节作用.用MEK1/2专一抑制剂(PD98059)处理蚕豆叶片的下表皮, 抑制了ABA诱导保卫细胞内H2O2的产生和气孔关闭.ABA和H2O2诱导气孔关闭后, 再用PD98059处理, 可以使关闭的气孔重新开放, 与之相对应的是PD98059使ABA诱导的、已增强了的H2O2探针荧光强度降低.而且PD98059不能阻断水杨酸诱导的H2O2的产生及其气孔的关闭, 因此, MEH1/2调节ABA诱导保卫细胞中H2O2产生和积累具有专一性.总之, PD98059通过抑制ABA诱导的H2O2的产生并清除其积累而阻断了ABA诱导的气孔关闭.因此, MAPK的激活在保卫细胞H2O2信号的产生、放大及其专一性应答信号刺激的反应中有着重要的调节作用.     

肌醇磷脂信使系统参与甲基紫精诱导蚕豆气孔运动

用产生超氧阴离子(O-·)2,活性氧的一种)的甲基紫精处理,采用传统的叶片气孔表皮分析技术,通过影响肌醇磷脂代谢的一系列抑制剂(新霉素,肝素和LiCl)和激活剂(Mastoparan)处理,证实了醇磷脂信使系统参与了甲基紫精诱导蚕豆气孔运动的过程,进一步揭示气孔保卫细胞对活性氧反应的信号转导机制.