Fibrillins突变体对拟南芥开花时间影响

植物的开花受到多条途径的控制,包括春化途径、赤霉素途径、自主途径和光周期途径。以拟南芥Columbia（Col.）生态型和拟南芥Fibrillins突变体(本研究所使用突变体为fbn8和fbn1a)为研究对象,以杂交的方法获得fbn1a /fbn8双重突变体。文章对Fibrillins突变体在不同的环境下FBN1a、 FBN8对开花时间调节的可能机制进行初步探究。本研究发现,Fibrillins突变体在长日照、短日照条件下均为早花,并且fbn1a /fbn8双重突变体早花现象更为明显。说明FBN1a、FBN8有可能共同在开花途径中起到作用。通过连续对突变体开花基因的检测发现,和单突变体相比,fbn1a /fbn8双重突变体中的FT、SOC1、CO的基因表达量都大幅度增加,其中FT增加的更为明显,FLC减少也更为明显。而与野生型相比较,这种现象单突变体fbn1a又要比fbn8更为明显。最后,通过检测了植株体内H2O2含量的变化发现,与野生型比较fbn8、fbn1a和 fbn1a /fbn8体内H2O2含量升高程度为20%、30%、50%。由实验结果推测Fibrillins可能通过影响体内H2O2含量变化来参与开花时间的改变。     

镉胁迫对Fibrillins突变体的生理影响

以拟南芥Columbia(Col.)生态型和Fibrillins突变体(fib8和fib1a)为研究对象,对镉胁迫条件下植株的萌发、根长生长以及植物体内H2O2和MDA含量及CAT活性的变化进行了测定.本研究发现,30μmol/L Cd2+浓度胁迫条件下,Col、fib8和fib1a的萌发未受到抑制,但根长生长都受到了抑制,fib8和fib1a的抑制程度比Col更为明显,表明突变体比野生型对镉胁迫更敏感.进一步测定镉胁迫前后Col、fib8和fib1a体内的H2O2和MDA含量及CAT活性的变化,结果显示Col、fib8和fib1a体内的H2O2含量增加量分别为处理前的1倍、10倍、8倍,Col、fib8和fib1a体内的MDA含量增加量分别为处理之前的2倍、14倍、12倍,Col、fib8和fib1a体内的CAT活性下降程度相似约为20%.由实验结果推测Fibrillins可能通过影响植物体内H2O2和MDA含量的变化参与植物响应重金属镉胁迫.     

缺铁调控植物开花时间机制的初步研究

为揭示缺铁与开花时间二者之间的作用机制,对野生型拟南芥进行缺铁培养,结果发现0.25μM Fe³⁺营养条件下野生型拟南芥与正常营养条件下相比,开花时间提前.进一步研究发现,0.25μM Fe³⁺营养条件下的拟南芥FT基因表达量上升,SVP基因表达量下降,且ft-10、svp-41突变体在缺铁条件下不早花.这一结果表明,FT、SVP可能参与调控缺铁诱导的植物早花.本研究为揭示缺铁调控植物开花时间的机制提供新的研究方向,为提升农作物产量与品质提供重要的理论基础.     

拟南芥中一个新的constans等位基因及特性

植物开花是由内外信号途径共同调控的,CONSTANS是长日照途径上控制开花的基因.在筛选拟南芥滞绿突变体的过程中筛选到一个晚花突变体,工作名称为fnc25.后来证实为一个新的constans突变体co-9.在长日照条件下该突变体植株高大,叶片呈深绿色,莲座叶数目增多,开花延迟,寿限显著延长;春化处理和外源施加赤霉素对其开花时间几乎没有响应,在短日照条件下开花时间几乎不变.测序发现co-9中CO基因编码区中有10个碱基的缺失导致了CO蛋白C末端92个氨基酸没有被合成,这其中包含一个CCT结构域.CO基因的功能缺失很可能是导致co-9晚花的原因.RT-PCR实验表明co-9中CO直接调控的基因FT的mRNA水平显著下调,而另一个调控的基因SOC1的mRNA水平和野生型相比没有改变.说明CO通过不同的结构域作用于下游目的基因,一个结构域的改变只影响下游一个目的基因的表达,导致co-9的晚花表型.     

LF通过抑制FLC促进拟南芥开花的初步研究

花芽分化的起始会促使高等植物经历营养生长向生殖生长的转变,该过程受到外部环境和内在调控因子的双重影响.目前,通过对拟南芥花期突变体中一些关键开花整合基因表达量的分析,可为高等植物开花调控研究提供有效参考.实验以拟南芥晚花突变体lf及其超表达材料35S::LF为研究对象,针对长短日照光周期及春化处理的植株花期变化,采用Q-PCR技术分析FLC基因转录水平.结果显示:相比于野生型,lf突变体开花延迟,FLC表达量上调,其超表达材料35S::LF花期提前,FLC表达量明显降低. 3周春化处理后,lf突变体花期提前,FLC下调40%.基于以上结果可初步确定LF作为正调控基因通过抑制FLC且偶联春化途径参与了拟南芥开花.     

GPX3参与了H2O2对保卫细胞质膜钾通道的调控

通过表皮条生物分析、失水率测定及膜片钳实验研究谷氨酸过氧化物酶3(GPX3)能够调节保卫细胞质膜钾通道活性,并因此来介导H2O2诱导的拟南芥气孔关闭过程.与野生型Col-0相比,gpx3缺失突变在气孔开度和细胞失水方面均有较大差异.全细胞膜片钳模式下,1mmol/L的H2O2处理使野生型保卫细胞质膜钾离子通道外向电流从50pA左右激增到240pA左右,而gpx3的电流则变化不大.单通道电流的进一步分析表明gpx3不能像野生型一样对1mmol/L的H2O2处理产生明显反应,野生型与突变体的单通道电流差距高达10倍以上.据此推断GPX3是通过特异地调节外向钾通道来介导H2O2的信号传递.     

水稻成花素基因Hd3a在ABA调控种子萌发中的功能研究

Hd3a(Heading date 3a)是拟南芥成花素基因FT(Flowering Locus T)的同源基因，作为水稻开花的强诱导因子，对短日照条件下水稻的开花具有重要的促进作用。Hd3a在水稻发育中是否具有其他功能，目前的认识仍非常有限。在我们的研究中，通过对Hd3a基因组序列进行生物信息学分析，发现Hd3a的启动子序列包含响应脱落酸(Abscisic Acid, ABA)信号的ABRE(ABA-Responsive Element)元件。荧光素酶发光反应和RT-qPCR分析都证实了Hd3a的转录表达随外源ABA增加而减少。通过不同浓度的ABA处理水稻野生型和hd3a缺失突变体种子，结果表明hd3a缺失突变体种子萌发明显被抑制，暗示了Hd3a缺失导致种子萌发中对ABA敏感性增强，同时hd3a突变体中ABA信号途径响应基因ABI5(ABA Insensitive 5)、ABL1(ABI5-Like1)的表达量升高，表明Hd3a可负调控ABA信号。综上所述，Hd3a可以响应ABA信号调控水稻种子萌发，这些研究结果对于深入理解水稻Hd3a基因的生物学功能具有重要意义。     

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...     

叶绿体信号参与了拟南芥干旱胁迫响应

研究了50 μmol/L除草剂norflurazon (NF) 对自然干旱胁迫下拟南芥野生型植株和叶绿体信号突变体gun1和gun5的生理参数和一些抗性基因转录水平的影响.干旱胁迫与除草剂协同处理10 d时,叶片出现白化和萎蔫;叶片含水量明显下降;丙二醛含量大幅度升高;活性氧积累明显加重;Lhcb基因表达下调;POD,APX,GPX和Rd29a基因的转录水平显著上调.突变体gun1和gun5叶片白化比野生型严重;突变体生理指标的变化幅度比野生型大;突变体基因表达的变化幅度很小（甚至没有变化）,远小于野生型.这些结果表明,叶绿体信号的关键分子GUN1和GUN5蛋白可能参与了干旱信号传导和适应机制,尤其是GUN1蛋白的作用更为明显,暗示叶绿体信号转导途径可能与植物抗逆过程有交叉.     

水稻spl5突变体类病变受光诱导的机理分析

为了研究光诱导植物类病变发生的机理,以水稻spl5突变体及野生型对照为材料,进行遮光和滤光处理,观察其类病变的发生情况.透射电镜观察叶绿体亚显微结构,分光光度法测定叶绿素含量,DAB染色法分析光照和遮光条件下叶片中H2O2的积累情况.结果表明:2种光合作用的主要光源(蓝光与红光)及紫外光能诱发spl5突变体产生类病变;在spl5突变体未出现类病斑的叶片中,其叶绿体发育异常、叶绿素含量显著降低; spl5突变体叶片经光照后大量积累H2O2,遮光后则无H2O2积累.推测spl5突变体在光照下叶绿体不能进行正常的光能转化,产生大量的活性氧,从而引发细胞坏死.     

两个水稻叶片反向卷曲突变体的表型及遗传分析

为了揭示水稻叶片卷曲的形态建成,分析了水稻Ac/Ds转座子插入突变体库中的2个叶片反向卷曲突变体的表型及组织形态.研究发现,与野生型平展叶片相比,内卷突变体和外卷突变体叶片中泡状细胞数目明显减少,这可能是造成水稻叶片卷曲的重要原因.另外,内卷突变体叶片主脉薄壁细胞少,薄壁细胞崩裂形成的气腔面积较大.对2个卷叶突变体的纤维素含量进行测定发现,内卷突变体叶片及茎杆中纤维素含量明显减少,而外卷突变体叶片及茎杆的纤维素含量与野生型没有显著差异,说明2个卷叶突变体叶片的卷曲可能由不同基因突变造成.分析了2个水稻卷叶突变体的遗传规律,结果表明,二者均由隐性单基因控制.     

拟南芥开花基因FT对根毛生长的影响研究

为进一步研究成花素(FLOWERING LOCUS T,FT)基因对植物营养生长的影响,通过结合qRT-PCR和生理学实验的方式对FT过表达及突变体植株进行比对分析.研究发现,FT过表达植株与野生型相比,其根毛短且稀疏,且具有分叉型、膨大型、波浪型等极性生长缺陷表型;相反,突变体ft-10的根毛相对长且密集,略优于野生型,无极性生长缺陷表型.通过实时定量PCR分析与根毛起始伸长过程相关基因KOAJK、SCN1、RHD2、LRL3、RSL4、RHD6的表达量,FT过表达植株显著低于野生型,而突变体ft-10略高于野生型.结果表明,FT基因在根毛起始伸长过程中起负调控作用,影响根毛的极性生长及数量分布.本研究增加了对FT基因在营养生长过程中功能的认识,同时也为深入研究根系发育的分子机理奠定了基础.     

硫化氢对拟南芥在干旱胁迫条件下的生理影响

以拟南芥野生型(WT)和H2S体内生成的关键酶编码基因LCD敲除突变体为实验材料,研究了内源H2S在干旱胁迫下对种子萌发和幼苗生长过程中抗氧化能力的影响.结果表明:lcd突变体与WT相比,干旱胁迫下种子的萌发受到显著抑制,萌发率下降约40％;幼苗体内的MDA含量显著增加,达到WT的1.56倍,差异极显著;同时幼苗体内的H2O2明显增加.正常条件下,lcd与WT相比各抗氧化酶活性均没有显著差异;干旱胁迫后,lcd的POD、CAT、SOD和APX的活性分别升高2.11、1.48、2.22和1.37倍,差异极显著;且与胁迫后的WT相比,这些指标也表现出显著性增高.以上结果表明内源H2S作为信号分子通过对抗氧化系统的调节,影响拟南芥种子萌发和幼苗生长发育.     

一株晚花和镉敏感拟南芥突变体的分离与鉴定

为了进一步挖掘拟南芥响应Cd胁迫的分子机制,从化学诱导型拟南芥突变体库(约6 000株系)中筛选获得Cd敏感突变体,通过测量经Cd处理后拟南芥植株的根长变化获得Cd响应突株系,然后单株收种并鉴定,最终获得一株对Cd胁迫敏感的突变体。Thermal asymmetric interlaced-PCR(TAIL-PCR)发现这株突变体T-DNA的插入定位于基因At1g35820和At1g35830之间。进一步分析表明这个突变体也是FLC(Flowering locus C)依赖的晚花突变体,将这株突变体命名为fcr(flowering and cadmium related gene)。FLC在拟南芥开花调控网络中起枢纽作用,并且是开花正调控基因Suppressor of overexpression of co 1 (SOCI)的抑制因子。在该突变体中FLC的表达明显高于野生型植株,而FLC下游基因SOCI的表达明显低于野生型植株,但FLC上游基因的表达变化不明显。进一步实验发现,突变体fcr中调节环境因素和春化作用的基因High expression of osmotically responsive gene 1(HOS1)表达量显著增加。通过以上结果我们推测,突变体fcr中的晚开花和Cd敏感表型可能是HOS1基因过量表达所致。     

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.     

乙烯和水杨酸信号转导在拟南芥对聚乙二醇胁迫应答中的相互作用

前期研究显示,乙烯缺失或信号转导阻断促进植物对干旱胁迫的耐受性。发现拟南芥乙烯信号转导阻断突变体对聚乙二醇模拟的干旱胁迫耐受性与水杨酸信号转导相关。在6%及以上浓度的聚乙二醇胁迫下,拟南芥乙烯不敏感突变体ein2-1植株表现出较野生型植株更强的耐受性,但乙烯和水杨酸信号转导阻断双突变体ein2-1/npr1-1植株表现出较野生型植株更加敏感的特性。在聚乙二醇胁迫下,与野生型植株相比,ein2-1植株的相对含水量、光合作用相关参数、脯氨酸含量以及抗氧化酶活性更高,而过氧化氢含量和脂质过氧化水平更低。然而,上述参数在ein2-1/npr1-1植株中的表现较野生型植株更差。这些数据表明,乙烯不敏感突变介导的聚乙二醇耐受性需要水杨酸信号转导递体NPR1的生物学作用。     

拟南芥RING finger结构域AtHHR1基因的功能初步研究

为了研究拟南芥基因AtHHR1(编码一个含有RING finger结构域的E3连接酶)是否参与热胁迫响应,构建了athhr1/AtHHR1互补转基因株系.对突变体、互补株系及野生型进行热胁迫处理,发现突变体的萌发率、叶绿素及脯氨酸含量高于野生型,而互补株系均低于野生型.通过real-time PCR定量检测发现,热诱导后拟南芥热信号通路中相关热激蛋白基因在突变体中表达比野生型中高.研究结果初步表明AtHHR1基因在拟南芥的热胁迫响应中起负调控作用.     

拟南芥低光效突变体lpe1的筛选和特性分析

利用叶绿素荧光仪对化学诱变剂乙酰甲基磺酸(EMS)诱变的野生型拟南芥(Col-0生态型)F2代幼苗进行叶绿素荧光突变体筛选,获得了一株低光合效率突变体lpe1(low photosynthetic efficiency 1).遗传分析结果表明,lpe1是一个单基因隐性突变体.在生长发育的各个时期,lpe1叶片的叶绿素荧光值、叶绿素含量、淀粉含量和总蛋白含量明显低于野生型.     

棉花硫氧还蛋白基因GhWCRKC2-5参与开花调控的功能研究

目的 FLOWERING LOCUS T (FT)位于开花调控网络的中心,编码成花激素,不仅调控植物开花转变,还参与调控植物多方面的生长发育。硫氧还蛋白(thioredoxin,Trx)在植物的逆境胁迫中发挥着重要的生物学功能。方法我们前期克隆了一个棉花FT同源基因Gh FT1,利用酵母双杂技术筛选到一个与Gh FT1蛋白互作的硫氧还蛋白Gh WCRKC2-5。本研究采用RT-PCR技术从陆地棉中扩增了Gh WCRKC2-5基因的开放阅读框c DNA。该基因编码一个203个氨基酸的短肽,含有WCRKC保守氨基酸基序,为非典型的Trx。全基因组分析表明棉花中含有46个非典型的Trxs,系统进化分析显示Gh WCRKC2-5与Theobroma cacao的Tc WCRKC亲缘关系最近。q RT-PCR分析表明Gh WCRKC2-5基因在棉花根和花中表达较高,在茎、叶和顶端分生组织中表达较低;在纤维不同发育时期,Gh WCRKC2-5基因表达呈现出降低-升高-降低的趋势,在棉花开花后25 d时的纤维表达最高。结果在拟南芥中过量表达Gh WCRKC2-5基因,转基因拟南芥明显比野生型早花,并且转基因拟南芥的FT及开花通路中关键基因SUPPESSOR OF OVER EXPRESSION OF CONSTANS1 (SOC1)明显上调表达。利用病毒介导的基因沉默技术干扰Gh WCRKC2-5基因的表达,Gh WCRKC2-5沉默的植株比对照植株开花时间晚。结论 Gh WCRKC2-5基因在棉花的开花转变中起着重要作用,本研究为深入分析棉花开花调控机理奠定基础。     

受体缺乏改变小鼠脑内组胺含量及昼夜节律

在乙谜麻醉下,分别于明时(8:00 a.m.)及暗时(8:00 p.m.)断头处死野生型及组胺H1R基因敲除型小鼠,迅速取出脑组织并分离出皮层、纹状体、海马、下丘脑、丘脑、中脑及脑干等脑区.这些脑组织被制成匀浆并用HPLC荧光检测法测量其组胺含量.结果显示暗时处死时,H1R基因敲除型小鼠海马、丘脑、中脑及脑干中的组胺含量明显低于野生型小鼠.明时处死时,野生型小鼠各脑区组胺含量均较暗时处死显著降低,但这一变化在H1R基因敲除型小鼠中并未观察到.这些表明作为组胺的功能靶,H1R不仅介导组胺的功能,而且调节大脑中组胺含量与释放的昼夜节律.