油菜种子萌发过程中DNA甲基化的MSAP分析

DNA甲基化对于植物的生长发育和组织分化具有十分重要的调控作用. 用MSAP (methylation- sensitive amplified polymorphism)和HPLC两种方法分析了油菜种子萌发过程中DNA甲基化的动态变化过程, 并且比较了不同器官组织的甲基化水平差异. MSAP的分析结果表明, 油菜种子基因组中大约有15.7%的CCGG位点发生了胞嘧啶甲基化, 发生甲基化的方式以C^5mCGG双链甲基化为主; 种子萌发过程中同时发生甲基化和去甲基化事件, 其中去甲基化占据主导地位; 不同器官组织的甲基化水平存在一定差异, 胚根的甲基化水平最低, 下胚轴次之, 子叶最高, HPLC分析结果与此一致. 最后, 对11个甲基化多态性片段进行了序列分析, 发现基因编码区和非编码区发生DNA甲基化的频率基本相等. 由此可见, 种子萌发过程中DNA的甲基化变化是一个十分复杂的过程, 油菜可能通过甲基化和去甲基化的方式调控基因的表达, 并最终决定植株的生长发育和器官分化.     

荔枝种子成熟后的萌发与超微结构观察研究

荔枝是亚热带名果,但荔枝种子发育时不经历成熟脱水,在贮藏过程中对干燥和低温敏感,只有几天的生活力,其种质资源的保存非常困难,是典型的顽拗性种子.关于种子顽拗性的生理机制,一些研究者认为这类种子成熟脱落前后已经不同程度的萌发,因而不耐脱水.这种反应如同正常性种子发育至一定阶段吸水萌发一样.本文以荔枝种子为材料,研究它们萌发时的吸水动态、自由水和束缚水含量及胚轴细胞超微结构的变化,以探索荔枝种子容易萌发的特性及代谢水平.     

在拟南芥中OsRAA1异位表达促进开花及下胚轴伸长

OsRAA1 (Oryza sativa root architecture associated 1)是拟南芥AtFPF1在水稻中的同源基因, 参与水稻根发育的调控. 将OsRAA1在拟南芥中异源超表达, 发现转基因拟南芥的开花时间提前, 同时发现在光照条件下转基因拟南芥的下胚轴长度增加. 进一步分析表明, 在蓝光、远红光和黑暗条件下转OsRAA1拟南芥下胚轴长度和野生型没有明显区别, 但在红光条件下, 转基因拟南芥的下胚轴长度是野生型的两倍. 转AtFPF1拟南芥也表现出类似的表型, 说明OsRAA1/AtFPF1蛋白不但可以调控拟南芥开花时间, 而且参与红光对下胚轴的光抑制过程, 它们在进化过程中保留了这两方面的功能.     

光敏色素B介导光信号影响水稻的脱落酸途径

研究表明,拟南芥中光敏色素介导的光信号与植物激素脱落酸(abscisic acid,ABA)途径相互作用.但水稻光敏色素与ABA途径之间是否相互影响仍不清楚.利用野生型和phyB突变体水稻作为研究材料,分析phyB介导的光信号对ABA生物代谢和ABA反应的影响.结果表明,ABA合成代谢相关基因OsNCED1,OsNCED2,OsNCED3和OsNCED4在phyB突变体中的表达水平明显高于野生型,而ABA降解代谢基因OsABAOX1则相反,这可能解释了phyB突变体积累较多内源ABA的原因.外源ABA处理明显抑制黑暗和光照下生长的水稻种子的萌发,但光照条件下ABA对phyB突变体种子萌发的抑制效果更明显.据此推测,phyB感受的光信号消弱了ABA对种子萌发的抑制效果.通过分析部分已报道的种子萌发相关基因在正常或ABA处理的野生型和phyB突变体中的表达水平,结果表明,phyB介导的光信号对水稻种子萌发的调控作用可能与这些基因无关.此外,在红光条件下,ABA处理能够抑制水稻幼苗地上部分的生长,野生型和phyB突变体对ABA处理的反应基本相同;但是ABA对phyB突变体主根生长的抑制效果显著高于野生型,这个结果表明phyB介导的光信号不影响ABA对水稻幼苗地上部分生长的抑制效果,但负调控ABA对主根生长的抑制效果.上述研究结果表明,phyB介导的光信号负调控水稻ABA的积累和ABA反应.本研究揭示了水稻光敏色素对ABA途径的影响,为深入研究光信号途径和ABA途径之间协同调控水稻发育的分子机制奠定了基础.     

拟南芥种子萌发过程中差异表达基因的识别和pre-mRNA可变剪接图谱的构建

种子的萌发是植物新生命的开始,也是决定植物种群更新、物种延续的关键环节和影响粮食作物产量的重要因素.种子萌发事件是一个极其复杂的过程,其调控机制至今仍未完全知晓.本文基于拟南芥种子不同萌发过程的RNA-seq测序数据,分别从基因表达和pre-m RNA可变剪接层面系统地剖析了种子萌发过程中的组学特征和调控机制.首先,通过组学数据分析方法得到拟南芥的基因表达矩阵,系统地识别了种子不同萌发阶段间的差异表达基因,并解析了其生物学功能.结果显示,随着种子的萌发,一方面大量与糖酵解、DNA合成等代谢过程密切相关的基因被激活,保证了种子新陈代谢和基本的细胞活性的重新激活;另一方面,与氧化应激胁迫响应、有毒物质响应、热响应、水响应等相关的基因活性被抑制,保证了种子能够从休眠态顺利活化.其次,使用r MATS系统描绘了种子萌发过程中各阶段的pre-m RNA可变剪接图谱,鉴定了不同萌发阶段间的差异可变剪接事件,并分析了种子萌发过程中的可变剪接特征及差异可变剪接事件的生物学功能.该工作的开展将进一步促进种子萌发过程中的调控机制的阐明,并为相关实验工作的开展提供一定的帮助.     

胡萝卜lea基因cDNA片段的克隆及其表达特性分析

在MS培养基中加入高浓度的蔗糖 ,可使胡萝卜体细胞胚的发育静止于子叶胚阶段 ,而当蔗糖浓度恢复到正常水平时 ,静止的体细胞胚便转入胚后发育 .采用RT_PCR的方法 ,从调控状态的胡萝卜体细胞胚中获得lea基因Dc3家族一个新成员的cDNA片段 .Northern杂交结果表明 ,该基因在调控状态的胡萝卜体细胞胚中具有强表达活性 ;在解调控 1 2h的胡萝卜体细胞胚中 ,表达活性明显降低 ;解调控 2 4h之后 ,其表达活性则基本消失 .由此及相关结果推测 ,通过改变培养基中的蔗糖浓度 ,可以使悬浮培养的胡萝卜体细胞胚胎重现类似于天然种子休眠与萌发的发育过程 .     

拟南芥动蛋白基因AtKP1的克隆、表达及生物化学特性分析

动蛋白(kinesin)种类很多, 在真核细胞中行使多种功能. 利用3′-RACE 技术从拟南芥中克隆了动蛋白-14B 亚家族中的一个成员, 命名为AtKP1 (拟南芥动蛋白1). 其最大可读框为3.3 kb, 编码1087个氨基酸. 结构域分析表明,AtKP1多肽链中部有一个马达结构域, 氨基端有一个CH结构域, 羧基端一个含有202个氨基酸残基的序列表现出很强的特异性. Northern印迹表明, AtKP1基因在各种器官中广泛表达, 但在幼苗中表达量最大. 将克隆的长度为2808 bp的AtKP1启动子区域与GUS 基因进行了融合, 转基因分析显示, AtKP1主要在幼嫩器官维管束和幼叶表皮毛中表达, 表明AtKP1可能参与了维管束和叶表皮毛的分化或发育. 对AtKP1的马达结构域进行了原核表达和亲和纯化, 生物化学特性研究表明这个马达结构域可以核苷酸依赖的方式与微管结合, 且具有微管激活的ATP酶活性.     

光在植物组织培养中的调控作用

光是地球上一切生命的能量来源,它是世界上一切生物赖以生存的环境中最重要的因素之一.生命的起源和进化离不开光,生物结构和功能也受到光的强烈影响.珊已发现,植物正常的发育过程,是一个光形态建成的过程、一个需光调控的过程.从种子萌发、幼苗生长、叶片展开和叶绿体发育一直到开花、衰老和对光环境的各种适应,都离不开光参与调节.随着研究工作的深入,导致产生了“光生物学”.它是一门正在发展的生气勃勃的学科,美国等正从“光形态建成”等十四个领域展开着深入的研究.在农业生态上,不同波长的彩色光已被作为一项新的技术措施,取     

退火时间对二维DNA晶体自组装的影响

DNA自组装的过程,不仅需要合适的缓冲液,还需要适当的退火时间.本文利用DNA自组装技术,以反向平行双交叉(double-crossover,DX)DNA分子瓦(DNAtile)作为建筑模块,带有互补黏性末端(sticky-ends)的分子瓦依据Watson-Crick碱基互补配对原则配对连接,成功制备出二维晶体结构.比较不同退火时间下形成的DNA分子瓦结构,采用非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳(non-denaturing PAGE)表征.结果表明,退火时间为2.5h时形成的分子瓦的结构较稳定.等量混合此条件下形成的不同分子瓦,分别从50,37和25℃退火至室温,利用原子力显微镜(AFM)对退火后的结构进行表征,结果表明,起始退火温度为37℃时得到的DNA二维晶体较平整.     

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.     

生长素代谢与信号转导及其调控种子休眠与萌发的分子机制

种子萌发是一个由遗传和环境因子共同调控的复杂过程,其中植物激素调节可能是种子植物萌发过程中的一种高度保守的机制.生长素是植物中的一种最重要的信号分子,调控植物生长发育的各个方面,包括形态发生和对环境变化的响应等.生长素通过多条平行的途径被生物合成和失活,也通过典型和非典型途径被感受和转导.生长素在种子休眠和萌发中的作用主要受其生物合成与分解代谢以及信号转导途径的调控.本文主要综述了生长素的生物合成与代谢、生长素的信号转导以及它们对种子休眠与萌发的调控的研究进展.此外,我们也提出了在本领域需要进一步研究的科学问题,试图为解释生长素调控种子休眠与萌发的分子机理提供参考.     

植物生存的非凡本领

世间万物,各有其性.植物王国,无奇不有.请看-- 找"寄主"寄居生活很自在 对于寄居的动物,大家都比较熟悉.那么,植物也有寄居现象吗? 当然有.豆科植物上的菟丝子菟丝子的种子在土里萌发后,依靠种子的养分长成幼苗.待到物色好"寄主"后,菟丝子细长的枝蔓便会抓着"寄主"不放.     

HIV-1跨膜蛋白gp41的生物学功能——潜在的gp41细胞受体的研究

几年来 ,HIV 1跨膜蛋白 gp41的生物学功能研究又取得了重大进展 .几个研究小组提供的实验证据证实gp41有一个潜在的细胞受体 .一个重组的gp41胞外区多肽 (aa5 39～ 6 84)以及gp41的免疫抑制多肽 (aa5 83～ 5 99)能够连接人B淋巴细胞和单核细胞 ,仅能较弱的连接T淋巴细胞 .我们发现gp41有 2个细胞结合位点 (aa5 83～ 5 99和aa6 4 1～ 6 75 ) .gp41能够选择性地抑制人T ,B淋巴细胞和单核细胞的增殖 ,选择性地增强人MHCⅠ和Ⅱ类分子以及ICAM Ⅰ分子在细胞表面的表达 .针对第一结合位点的单克隆抗体和 gp41结合蛋白能抑制这种调节作用 .gp41和Ⅰ型干扰素之间存在氨基酸序列的同源性 ,同源区正位于gp41的第一结合位点和Ⅰ型干扰素的受体结合位点 .一些研究结果表明 ,gp41的 2个结合位点与HIV病毒感染细胞相关联 .含有 2个结合位点的多肽分别能够抑制HIV病毒感染细胞 .一个识别第二位点的单抗能广泛中和HIV_1的实验室病毒株和最新分离的病毒株 .此外 ,针对猴免疫缺陷病毒 (SIV)跨膜蛋白 gp32分子上 2个同源区的抗体能保护猴免受SIV的感染 .这些研究结果提示 :gp41细胞结合位点和细胞受体的研究定会对HIV病毒感染机理的研究和疫苗以及抗感染药物的研制产生重大影响 .     

利用RNA干扰技术敲减rlpk2基因的表达可以延缓大豆叶片衰老

叶片衰老是受细胞内部遗传程序控制的、植物叶片发育过程的最后一个阶段, 对启动和调控这一过程的分子机制及衰老信号的传递途径的研究具有重要意义. 从人工诱导衰老的大豆叶片中克隆到一个新的LRR型类受体蛋白激酶基因rlpk2 (GenBank登录号: AY687391), 无论在前期人工诱导衰老系统还是叶片自然发育过程中, 该基因在大豆叶片中的表达水平都表现出明显的衰老上调趋势. 利用RNA干扰技术(RNA interference, RNAi)“敲减”(knock-down)该基因的表达, 可以明显延缓转基因大豆叶片无论自然发育还是营养缺乏胁迫引起的衰老进程, 转基因植株叶片具有比较致密的表面结构及较高的叶绿素含量.     

澳洲野生棉种子叶色素腺体延缓形成性状的遗传研究

以具有子叶色素腺体延缓形成性状的5个澳洲野生棉种为材料,与亚洲棉（G.arboreum)和戴维逊氏棉（G.davidsonii)以及陆地棉（G.hirsutum)的4种不同色素腺体基因型（Gl2Gl2Gl3Gl3,Gl2Gl2gl3gl3,gl2gl2Gl3Gl3和gl2gl2gl3gl3)进行杂交,共得到10个种间杂种。根据杂种种子和植株的色素腺体表现,初步明确（1）5个澳洲野生棉种所具有的子叶色素腺体延缓形成性状的遗传 特点相同,控制该性状的基因可能位于同一基因位点;（2）澳洲野生棉种的子叶色素腺体延缓形成性状对A染色体组的亚洲棉的种子有色素腺体性为显性,其F1种子无色素腺体,而植株具有色素腺体;对于D染色体组的戴维逊氏棉的种子有色素腺体性状为隐性,其F1为典型的有色素腺体类型;（3）澳洲野生棉种的种子无色素腺体性状对于陆地棉的种子有色素腺体性状为隐性或不完全显性;对陆地棉的无色素腺体基因（gl2gl2gl3gl3)为显性上位,但无色素腺体基因对于澳洲野生棉种的植株色素腺体有较强的削弱作用。对于控制陆地棉色素腺体性状的两个基因来讲,澳洲野生棉种的子叶色素腺体延缓形成性状对Gl2为显性上位,对Gl3为隐性上位。因此,在该性状的杂交转育研究中应采用陆地棉单节显性系1（Gl2Gl2gl3gl3)作为栽培棉种的亲本进行杂交和回交。     

卵泡生长、分化和闭锁的调控

研究卵泡生长启动和分化对于了解雌性生殖机制至关重要. 哺乳动物卵细胞在胚胎发育过程中已经形成, 并且在生殖嵴每个卵原细胞都与若干原始卵泡细胞组合分化成一个原始卵泡. 出生后原始卵泡数不再增加. 原始卵泡生长启动的分子机制至今还不清楚. 相关研究的最新进展表明: (ⅰ) 原始卵泡的生长启动可能主要受卵泡内外产生的生长因子、激活素和孤儿受体等调节, 而可能不受FSH调节; (ⅱ) 在颗粒细胞上一旦分化出现FSH受体, FSH即与雌激素以及激活素/抑制素、卵泡抑素一起成为决定卵泡分化倾向的主要因素; (ⅲ) 卵泡闭锁可起始于颗粒细胞或卵母细胞凋亡两种形式, 卵母细胞中组织型纤溶酶激活因子(tPA)蛋白活性的提前表达将引发卵母细胞凋亡.     

棉花[AG]复合染色体组异源四倍体的人工合成

棉籽不仅产纤维和食用油,棉仁中富含蛋白质高达45—50%,是极有开发价值的高蛋白食品和饲料资源.但棉仁中因含有毒的棉酚(棉毒素)而难以利用.因此,选育低酚棉或选育种子无棉酚(无腺体)而植株含棉酚(有腺体)的棉花,日益受到国内外棉花育种学家的重视.原产大洋洲的野生二倍体比克氏棉(Gossypium bickii)具有种子油腺延缓形成的特性,即种子不具腺体,不含棉酚,待种子萌发后才形成腺体,产生棉酚.自1980年始,我们以栽培的     

拟南芥花药表达基因调控关系的预测

模式植物拟南芥花药的发育由复杂的基因网络所调控. 至今为止, 研究人员对这一调控网络的了解非常有限. 本研究利用一种整合基因芯片数据与启动子序列分析的生物信息学方法来预测拟南芥花药表达基因之间的调控关系. 基于这种方法, 一共预测到了7710对具有调控关系的基因对, 其中80对为高可信度的调控关系. 在这80对基因中, 有3对调控关系已被之前的实验验证, 表明本研究预测的结果有一定的可靠性. 我们所预测的基因调控关系有助于拟南芥花药发育分子机理的深入研究, 提出的生物信息学研究方法也可用于其他基因调控关系的预测.     

陆地棉子叶色素腺体延缓形成种质系的育成及其遗传研究

用（亚洲棉×比克氏棉）F₁双二倍体作母本与陆地棉单节显性系1（Gl₂Gl₂gl₃gl₃）进行杂交，获得具有比克氏棉子叶色素腺延缓形成性状的[(亚洲棉×比克氏棉)F₁双二倍体×陆地棉]F₁种间三元杂种。种间三元杂种高度不育，PMC减数分裂中期I的染色体构型为2n=52= 41.45I +4.38 II+0.55 III+0.04，二价体交叉值为1.19。用Gl₂Gl₂gl₃gl₃作轮回亲本对种间三元杂种进行连续回交，在BC₈群体中发现2株带目标性状的可育植株。对其进行自交和筛选，育成具有子叶色素腺体延缓形成特性的陆地棉种质系——ABH-0318。该种质的色素腺体性状稳定，休眠种子除子叶边缘处有小量稀小的色素腺体外，基本无色素腺体，其棉酚含量为0.0175%，属于典型的低酚棉类型；种子萌发后，子叶及植株主要器官含有大量的色素腺体，棉酚含量与一般有酚棉品种相似，即植株为有酚棉类型。遗传分析结果表明，该种质的子叶色素腺体延缓形成性状受位于Gl₂和Gl₃位点的二对基因互作控制，其中位于Gl₂ 位点的基因来源于比克氏棉，对已知的陆地棉色素腺体等位基因（Gl₂和gl₂）为显性，但对Gl₃则表现为隐性上位，暂定其基因符号为Gl₂^b；位于Gl₃的基因为隐性基因，来源于陆地棉。     

稻胚凝集素内源受体的分离、纯化与性质

近年采,对植物凝集素在植物体内分布与功能的研究引起了人们很大的兴趣。关于稻胚凝集素(RGL)的分子性质,在水稻胚胎发育与萌发过程中含量,活性变化,生物合成规律,在稻胚不同组织、细胞的分布定位以及对植物细胞的生理效应进行了不少的研究。这些资料表明:RGL在稻胚发育过程中的合成、积累、分布与胚分化发育具有明显的联系,RGL与稻