过量表达URO基因抑制拟南芥次生细胞壁开关基因表达

植物次生细胞壁的发育受到一系列转录调控因子的调节.但关于这一过程如何与植物整体发育相整合,一直少有报道.拟南芥URO(UP-RIGHT ROSETTE)基因过量表达导致在相应突变体uro中自由态生长素浓度明显升高,并导致该突变体中次生细胞壁发育减弱.本研究利用突变体uro及其杂合子uro/+,通过定量PCR的方法,检测了一系列调控植物次生细胞壁分化相关基因的表达情况.结果表明,在uro/uro和uro/+中,植物次生细胞壁发育开关基因的表达受到明显抑制,而对于木质部导管细胞分化的开关基因没有明显影响.因此,URO基因是介导植物细胞壁次生加厚与植物生长发育状态关联的基因,URO基因通过抑制次生细胞壁发育达到维持细胞的生长状态的效果.     

植物细胞高尔基体的研究进展

随着研究的深入,对于高尔基体在植物细胞中的作用,已有了一定的认识。普遍认为植物细胞高尔基体的功能主要有：１）高尔基体与植物细胞多糖类分泌物形成有关;２）植物细胞中高尔基体不参与糖蛋白的合成与运输;３）植物细胞中,高尔基体与胞内运输有一定联系;４）在植物细胞壁的形成过程中,高尔基体发挥重要作用。     

黑莓果实发育过程中蔗糖磷酸合成酶基因的表达分析

【目的】蔗糖磷酸合成酶(sucrose phosphate synthase, SPS)是调控植物蔗糖代谢合成的关键酶,在植物光合产物的积累与分配方面有重要作用。本研究旨在探讨黑莓3个SPS基因的系统发育关系、编码的蛋白特性、在不同发育时期、不同组织中的时空表达特性,并分析其与黑莓发育的关系。【方法】以黑莓栽培品种‘宝森’(‘Boysenberry’)为试材,从中克隆和鉴定了3个 SPS 基因家族成员,利用生物信息学和荧光定量聚合酶链式反应(qRT-PCR)等方法对3个黑莓SPS 基因RuSPS1、RuSPS2和RuSPS3的氨基酸序列、保守作用元件、编码的蛋白特性、蛋白结构及进化关系进行分析,并对这3个基因在黑莓中的时空表达情况与酶活性进行了相关性分析。【结果】多重氨基酸序列比对显示,黑莓SPS蛋白具有植物SPS家族特有的2个保守蛋白结构域及2个相对保守的蛋白磷酸位点;系统进化分析表明,RuSPS基因分为A、B两个亚族,其中RuSPS1和RuSPS3为A亚族成员,RuSPS2为B亚族成员;保守作用元件分析表明, 除RuSPS2含基本的蛋白保守元件外, RuSPS1和RuSPS3都存在不同程度的片段缺失;序列分析和比较揭示了黑莓SPS基因与其他家族的不同特征。qRT-PCR分析显示,3个RuSPS基因在黑莓各个组织器官中均有表达,其中RuSPS1在叶片和果实中表达量较高,在花中的表达量较低;RuSPS2在发育成熟的果实中有大量的表达,在其他器官中表达量较低;RuSPS3在各器官中的表达均较高,说明 SPS基因表达具有明显的组织特异性,3个RuSPS基因都随着果实发育进程在果实和叶片中表现了表达增加的趋势。果实和叶片中SPS酶活性的变化与RuSPS基因表达水平一致。相关分析表明,叶片中SPS活性与RuSPS2显著正相关(P<0.05),果实中SPS活性与RuSPS1显著负相关(P<0.05)。【结论】3个RuSPS基因与黑莓果实发育过程中的蔗糖合成与代谢关系密切,均参与了黑莓的生长发育调控,其中叶片中SPS活性的变化一定程度上是由RuSPS2调控,果实中SPS活性的变化则是由RuSPS1调控。     

团花树NcIRX9基因在木聚糖生物合成中的功能保守性

【目的】木聚糖是双子叶植物中次生壁半纤维素的主要成分,在维持植物次生壁的完整性和植物生长方面有重要作用。在木本植物中,木聚糖对木材性质和生物质能源的利用有重要影响。本研究探索我国南方速生树种团花树NcIRX9基因及其在木聚糖合成中的功能。【方法】结合生物信息学方法,分析团花树NcIRX9亲缘关系和蛋白质结构;构建 YFP( 黄色荧光蛋白) 融合蛋白,观察其亚细胞定位;通过qRT-PCR分析团花树NcIRX9基因的表达特性及组织特异性;通过切片显微观察、化学免疫、单糖分析及H¹-NMR分析团花树NcIRX9基因在拟南芥突变体irx9体内的功能。【结果】团花树NcIRX9在进化上保守,其N端存在一个信号肽,定位于高尔基体内,与拟南芥AtIRX9密切相关。NcIRX9基因在根、茎、叶、木质部、韧皮部均有表达,且在木质部中的表达量较高。互补分析表明NcIRX9能部分互补拟南芥突变体irx9表型,是AtIRX9的直系同源基因。此外,本研究还表明在拟南芥突变体irx9过度表达NcIRX9木糖含量升高,侧链信号增强,与此同时还原末端侧链信号增强。【结论】团花树NcIRX9基因行使与拟南芥AtIRX9相似的生物学功能,与木聚糖的合成密切相关。     

小麦atpC基因植物超量表达载体的构建

线粒体ATP合成酶是氧化磷酸化过程中ATP合成起关键作用的多亚基复合体,但近来发现它们在植物应对非生物胁迫反应中起着十分重要的作用。因此,对ATP合成酶的各亚基基因功能的研究有助于阐释其在植物逆境条件下的调节机制,并为研究植物抗逆和防卫反应提供新的途径。线粒体ATP合成酶是能量代谢的关键酶,参与氧化磷酸化反应。atpC基因所编码的线粒体ATP合成酶γ亚基是线粒体ATP合成酶的功能亚基。为了进一步研究它在胁迫反应中的功能,以小麦cDNA为模板,通过RT-PCR方法扩增出atpC基因。将该基因的cDNA编码序列连接到pCAMBIA1301中,成功构建了小麦pCAMBIA-atpC植物超量表达载体,为后续的转基因研究奠定了基础。     

几种植物分生组织细胞高尔基体的超微结构

应用电镜观察石刁柏胚芽、水仙幼叶、根尖和甜菊愈伤组织等分生细胞高尔基体、液泡以及内质网和细胞壁之间的联系,在高尔基体的形成面,由内质网芽生的运输小泡,分布于高尔基潴泡周围,高尔基潴泡末端扩大发展形成高尔基液泡,在分生细胞的大小液泡,是由高尔基潴泡末端扩大形成的,这些液泡合并形成中央液泡.在细胞壁的形成过程中,高尔基小泡沿着细胞壁边缘转移,并且与质膜融合。     

病原体胁迫下植物细胞壁的变化

植物细胞壁是阻止病原体侵入的第一道结构屏障.植物在受病原体胁迫时,细胞壁的结构和组分变化是一种早期的防御反应,这种变化往往伴随胼胝质、富含羟脯氨酸糖蛋白和木质素的合成.植物受病原体感染时,胼胝质于乳突和胞间连丝等处大量积累.胁迫信号通过影响胼胝质合成酶和β-1,3-葡聚糖酶基因的转录表达,最终调节细胞壁中胼胝质的量.另外,病原体胁迫可诱导植物细胞内抗病性相关的木质素合成酶活性增强和细胞壁木质化.木质素和胼胝质在细胞壁的积累,加强了细胞壁的机械强度和堵塞病原体在细胞间扩散的通道,从而限制病原体进一步侵入原生质和在组织中的繁衍.植物细胞壁中富含羟脯氨酸糖蛋白(HRGP)的积累也可由病原体和一些非病原体激发子诱导,并作为结构屏障和凝集素起到抗病作用.     

水分胁迫下植物脯氨酸累积的分子机理

脯氨酸作为一种重要的渗透保护物质,在植物的抗性生理中发挥着重要的作用。水分胁迫条件下,脯氨酸的累积通过3种不同的途径进行：效应细胞的从头合成;脯氨酸降解的减少以及脯氨酸转运系统的参与。Δ^1-吡咯啉－5－羧酸合成酶（P5CS）和脯氨酸脱氢酶（ProDH)在脯氨酸合成和降解的过程中起着关键的调节作用。总之,植物的脯氨酸合成、累积和代谢是一个受非生物胁迫和细胞内脯氨酸浓度高度调控的生理生化过程。P5CS基因启动子分析表明,ABA可能参与了该基因的表达。     

NCED3基因雌二醇诱导表达对ABA合成酶基因和代谢酶基因表达的影响

胞内ABA信号系统是否存在正反馈调节,一直存在争论.借助于雌二醇诱导的基因表达体系,对ABA合成关键酶基因NCED3超表达,结果发现,由于NCED3限速酶基因的高表达提高了内源ABA信号水平,进而上调了ABA合成酶基因ZEP、AA03等的表达水平,-gitt~了代谢酶基因CYPT07A3的表达.研究显示内源ABA信号水平存在正负两种反馈调节机制,植物特定生理过程中ABA信号池的高低是两种调节的协同结果.     

植物八氢番茄红素合成酶基因研究进展

类胡萝卜素与植物的生长发育和光合作用密切相关,对作物品质贡献显著.八氢番茄红素合成酶(phytoene synthase, PSY)是植物体内类胡萝卜素合成通路的端口酶和限速酶,其表达丰度和活性高低直接调控植物体内类胡萝卜素的含量.植物PSY基因的功能受到其自身遗传学、类胡萝卜素合成通路基因及代谢物、各种外界非生物环境等等各种因素的调控.充分认识PSY基因的功能特性和调控机制,并对其进行合理的设计改造可能是未来提高植物体内类胡萝卜素含量的重要途径.作者对不同植物中PSY基因的功能及调控机制的相关研究进展做以综述,以期为植物体内类胡萝卜素积累的遗传调控研究提供理论依据.     

对NaOH/尿素法制备纤维素膜的孔结构的控制

为达到采用环境友好的工艺制备孔结构可控的纤维素膜的目的,以wNaOH=6%和w尿素=4%的水溶液为纤维素溶剂,采用浸渍沉淀相分离法制备了纤维素膜,考察了纤维素浓度、凝固浴种类、不溶性致孔剂添加量对纤维素膜微观形貌、平均孔径和孔隙率的影响规律。结果表明,使用wHCl=3%的水溶液做凝固浴,通过向制膜液中添加微量ZnO粉体,可制得孔隙率0.90左右、平均孔径成倍可调的纤维素膜。使用醇类做凝固浴可显著降低纤维素膜的孔隙率。上述因子的组合为制备具有灵活的孔隙率和平均孔径的纤维素膜提供了可能。     

对NaOH/尿素法制备纤维素膜的孔结构的控制

为达到采用环境友好的工艺制备孔结构可控的纤维素膜的目的,以wNaOH=6%和w尿素=4%的水溶液为纤维素溶剂,采用浸渍沉淀相分离法制备了纤维素膜,考察了纤维素浓度、凝固浴种类、不溶性致孔剂添加量对纤维素膜微观形貌、平均孔径和孔隙率的影响规律。结果表明:使用wHCl=3%的水溶液做凝固浴,通过向制膜液中添加微量ZnO粉体,可制得孔隙率0.90左右、平均孔径成倍可调的纤维素膜。使用醇类做凝固浴可显著降低纤维素膜的孔隙率。上述因子的组合为制备具有灵活的孔隙率和平均孔径的纤维素膜提供了可能。     

植物纤维纳米化拆解分离与高值利用

 为进一步阐述机械剪切对植物纤维纳米化拆解分离的作用机制,采用超微细磨-微射流纳米均质化联合的方法制备纤维素纳米纤丝,对其微观形貌、晶体结构、分子聚合度等特性进行综合表征,并探讨了其新型功能材料的主要性能与应用前景。结果表明,微射流纳米均质化特有的剪切方式能拆解分离超微细磨产生的大径级“顽固”微纤丝束（团）,提高纤维整体性能。纤维素纳米纤丝直径8~40 nm,长约数微米,在溶液中高度网状交联;保持原料纤维的晶型,结晶度降至44%,分子聚合度降低32%。其自组装薄膜力学性能好、透光性强,是新型集成电路、显示器材、光学材料的良好基材。纤维经过功能化修饰后,获得的新型功能材料质轻多孔、绿色环保、性能可裁剪设计,在污水（空气）净化处理、高效催化、智能控制等领域具有巨大的应用潜力。     

Solubility Behaviour of Cellulose in a Sodium Hydrate/Urea/Thiourea Aqueous Solvent

Cellulose pulps were directly dissolved in a green solvent of sodium hydrate/urea/thiourea/water with different composition for the purpose to prepare new regenerated cellulose fibers or films. The results showed that the highest solubility of cellulose in the solvent with the composition of 8/8/6.5/77.5. The results revealed that the pulp feeding sequence, stirring rate, pre-treatment of pulp and pulp size affected the cellulose concentration in the green solvent. Accordingly, the more effective dissolution method was proposed in order to get higher concentration of cellulose. Furthermore, the properties of solution prepared by different kinds of pulps in the solvent were investigated by ARES rheometer. Rheologieal analyses indicated that all cellulose aqueous solutions in their high concentration were pseudoplastic fluids and sensitive to temperature and tended to transform to gel when temperature increased.     

不同紫花苜蓿栽培品种生物能源性状评价

选取了54个苜蓿品种,采用温室盆栽方法进行两次刈割,对产草量、细胞壁成分(纤维素、半纤维素和木质素)质量分数、株高、分枝数和叶茎比等生物学性状进行了方差分析和聚类分析.结果表明:苜蓿品种间产草量和细胞壁各成分质量分数存在显著差异(P＜0.01),且品种内变异大于品种间变异;产草量和细胞壁成分变异系数由大到小的顺序为:产草量(42.42％)＞木质素质量分数(17.22％)＞纤维素质量分数(12.74％)＞半纤维素质量分数(10.04％);刈割处理显著降低了半纤维素质量分数(P ＜0.01),但产草量、纤维素和木质素没有显著变化;根据产量、株高、细胞壁成分等性状将供试苜蓿品种分为五个大类,其中第Ⅱ类群和第V类群生产性能最高,且第Ⅴ类群表现出良好的再生性能;综合评价提出甘农3号、黄羊镇、和阗、WL903、三得利、大郁山、平凉和意大利作为进一步开展生物质能源性状选育的优良种质材料.     

用辐射处理浆粕制造粘胶纤维的研究

主要研究用高能辐射处理浆粕前后材料性能的变化：纤维素聚合度（ＤＰ）随着辐射剂量的增加而减小；辐射对浆粕的主要成份α－纤维素和半纤维素含量影响很小；在氢氧化钠溶液中，处理后浆粕材料吸收碱量增加且膨胀度变大，并从辐射引起纤维素结晶度降低角度解释了导致这种变化的原因，也讨论了经辐射处理的浆粕为原材料给粘胶纤维工业和环境带来的好处。     

羟乙基羧甲基纤维素与金属离子交联作用机理

纤维素作为丰富的可再生资源,在储层改造领域具有广阔的应用前景。纤维素压裂液近两年在气井压裂上的先导试验也取得了较好的增产效果。通过实验,对其稠化剂羟乙基羧甲基纤维素与高价金属离子的交联作用机理进行了研究。结果表明,该纤维素交联凝胶点的时间与频率无关,与交联剂浓度关系密切。在优化压裂液配方时,可根据需要调节交联时间;羟乙基羧甲基纤维素与高价金属离子交联即存在化学交联,同时也存在物理交联,纤维素分子链上的羟基同交联剂配位体中的羟基或有机锆中的离子产生强烈的氢键作用,形成物理交联点;纤维素分子链上的羧酸根同交联剂中的金属离子形成化学交联点。     

多糖水基压裂液添加剂

本文分析了国内外多糖水基压裂液添加剂的发展现状,指出植物胶和纤维素衍生物等多糖被广泛应用于配制水基压裂液。国外普遍使用瓜尔胶作胶凝剂。通过对瓜尔胶进行化学改性和使用新型交联剂,可以改善压裂液的耐温性,降低残渣量,并进一步发展延缓交联等新技术.文章还建议我国应努力开发适合我国条件的多糖压裂液新品种。     

调控植物类黄酮生物合成的转录因子研究进展

植物色泽表型的差异取决于体内色素种类、含量、色素分布及表皮细胞形态等多方面的内在因素。笔者从调控类黄酮色素合成途径的转录因子入手,结合国外该研究领域中取得的成果,对调控类黄酮生物合成的转录因子的类型、表达特性、功能和进化研究进行总结和分析,探讨其在花色选育中的应用前景。     

Regulation of cellulose synthesis in Acetobacter xylinum by cyclic diguanylic acid

Cellulose is the most abundant renewable carbon resource on earth and is an indispensable raw material for the wood, paper, and textile industries. A model system to study the mechanism of cellulose biogenesis is the bacterium Acetobacter xylinum which produces pure cellulose as an extracellular product. It was from this organism that in vitro preparations which possessed high levels of cellulose synthase activity were first obtained in both membranous and soluble forms. We recently demonstrated that this activity is subject to a complex multi-component regulatory system, in which the synthase is directly affected by an unusual cyclic nucleotide activator enzymatically formed from GTP, and indirectly by a Ca (2+) -sensitive phosphodiesterase which degrades the activator. The cellulose synthase activator (CSA) has now been identified as bis-(3' 5')-cyclic diguanylic acid (5'G3'p5'G3'p) on the basis of mass spectroscopic data, nuclear magnetic resonance analysis and comparison with chemically synthesized material. We also report here on intermediary steps in the synthesis and degradation of this novel circular dinucleotide, which have been integrated into a model for the regulation of cellulose synthesis.