植物激素调控籽粒大小的研究进展

植物种子的大小和品质是影响农作物产量的主要因素之一,研究控制种子籽粒大小发育的相关因素,对提高农作物产量具有重要意义.近年通过分析种子发育缺陷突变体或QTL等分子遗传学的方法,发现许多控制种子发育的重要基因影响着种子的大小和产量.对模式植物拟南芥和水稻的研究发现,许多调控种子发育的功能基因通过整合到植物激素的代谢或信号转导途径起作用,说明植物激素在调控籽粒发育中发挥重要作用,但有关作用的分子机理及其遗传调控网络待阐明.该文以模式植物拟南芥和水稻种子发育研究为例,着重介绍植物激素调控种子籽粒大小调控的研究进展.     

一株拟南芥晚花突变体的分子分析

植物的开花时间直接控制植物营养生长期和生育期的长短,在相当程度上决定着繁育的成功与否,也与植物的产量和质量性状密切相关.拟南芥花期改变突变体是植物开花调控机制研究重要的植物材料.研究利用前期研究中获得的一株稳定遗传的、晚花表型的T-DNA插入拟南芥突变体pex2为材料,对其进行开花相关表型分析、T-DNA插入位点鉴定及插入位点基因转录分析等研究,结果表明:pex2突变体中存在单一的T-DNA插入,该插入位点位于PEX2基因下游约1 800 bp处,且该位点的插入引起了PEX2全长转录产物的缺失.该研究为进一步探索pex2突变体晚花机制及拟南芥PEX2基因与晚花表型之间的相关性研究,提供了研究材料.     

甘蓝型油菜SHR蛋白基因鉴定与结构分析

植物SHR蛋白属于GRAS蛋白转录因子家族,保守羧基端含有VHIID结构域,氨基端不保守,参与调控植物物质合成和生长发育.参照拟南芥At SHR基因的CDS序列,采用生物信息学的方法在甘蓝型油菜数据库中鉴定出3个Bn SHR基因,进而分析其基因结构、生化特性、进化关系和蛋白结构.研究结果显示3个Bn SHR基因中有2个位于C基因组(来源于甘蓝)上,1个位于A基因组(来源于白菜);3个Bn SHR基因的氨基酸序列一致性为88.25%,与At SHR基因在进化上也高度同源,SHR基因在结构和功能上保守;亚细胞定位预测显示Bn SHR蛋白可能定位于过氧化物酶体,参与种子萌发过程中脂肪转变为糖分的过程;PHYRE2预测了Bn SHR蛋白的三级结构,由于序列的差异性导致了氨基末端处结构相差较大,但VHIID保守区结构类似,为β-折叠.     

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.     

油菜素甾醇信号通路中BKI1互作蛋白ERD7的筛选与鉴定

油菜素甾醇(Brassinosteroid,BR)是一类重要的调控植物生长发育的激素,BKI1在BR信号转导通路中具有正负调控的双重功能.为了深入研究BK11正/负调控BR信号通路的分子机制,本研究使用BKI1作为诱饵蛋白对拟南芥cDNA文库进行酵母双杂交筛选,获得了一段新的与BR信号通路组分BKI1相互作用的肽段,BLAST搜索显示该肽段与拟南芥ERD7的N端序列一致.生物信息学分析表明ERD7是一个植物特异表达基因,在单子叶、双子叶、以及低等植物中保持很高的一致性.酵母双杂交方法证实全长ERD7与BKI1能够相互作用,Pull-down分析证实这两个基因在植物体内直接相互作用,烟草细胞瞬时表达显示ERD7和BKI1能够共定位于细胞质和细胞膜.BKI1和ERD7相互作用的发现为进一步研究BKI1的调控机制奠定了基础.     

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.     

蓖麻生长素外输载体PIN蛋白家族的生物信息学分析

PIN蛋白家族是植物重要的生长素外输载体,通过介导细胞间的生长素极性运输来调控生长素在植物组织间的差异分布,从而调控植物的生长发育.目的:分离鉴定出蓖麻中PIN蛋白家族成员,为蓖麻生长素极性运输机制的研究奠定基础.方法:利用生物信息学分析软件,以拟南芥PIN基因家族序列为模板,在蓖麻基因组数据库中进行PIN基因鉴定,并...     

细胞自噬在植物应答盐胁迫中的作用研究

本研究以模式植物拟南芥为材料,利用生理学和遗传学手段分析了盐胁迫下细胞自噬基因和活性氧(ROS)变化的相关性.结果表明野生型拟南芥Col-0在遭受盐胁迫处理3d表现了叶片漂白的症状并且会诱导ROS的产生和积累了大量的细胞死亡.荧光定量PCR实验表明盐胁迫会诱导细胞自噬相关基因的表达,细胞自噬参与了调控植物的防御机制来响应盐胁迫.进一步的实验表明拟南芥细胞自噬突变体atg2和atg5在遭受盐胁迫处理3d表现了更加严重的叶片漂白症状并且积累大量的细胞死亡和ROS.初步表明细胞自噬主要是通过调控ROS的产生来应答盐胁迫.     

SPL转录因子调控植物花发育及其分子机制研究进展

SPL(squamosa promoter-binding protein-like)转录因子是植物所特有的一类基因家族,广泛存在于绿色植物中,在植物生长发育中具有重要作用。花发育是植物生殖发育中最为重要的一个过程,涉及不同发育方式的转变,即开花决定、花的发端和花器官发生与发育。简要综述了SPL基因的结构与功能并着重阐述了SPL基因在植物花发育过程中的分子机制及生物学功能。最后总结出: SPL转录因子可直接或间接通过参与光周期途径,赤霉素途径及年龄途径来调控植物的开花时间; SPL基因可通过直接激活下游花分生组织特异基因,如LEAFY(LFY),从而调控植物的成花转变; SPL基因可通过与下游花器官特征基因相互作用来调控花器官及其育性的发育,如调控花序、花柄的长度与外形及花器官的大小; SPL基因可调控植物大小孢子发生及雌雄配子体发育。据拟南芥的相关研究结果,初步构绘出拟南芥开花调控中的分子机制。     

环境应力与拟南芥TCH基因表达

综述了拟南芥TCH基因响应环境应力的表达方式、表达特性和环境应力对拟南芥TCH基因表达的影响,以及环境应力和TCH蛋白与植物生长的关系.     

Adaptation of photoperiodic control pathways produces short-day flowering in rice

The photoperiodic control of flowering is one of the important developmental processes of plants because it is directly related to successful reproduction. Although the molecular genetic analysis of Arabidopsis thaliana, a long-day (LD) plant, has provided models to explain the control of flowering time in this species, very little is known about its molecular mechanisms for short-day (SD) plants. Here we show how the photoperiodic control of flowering is regulated in rice, a SD plant. Overexpression of OsGI, an orthologue of the Arabidopsis GIGANTEA (GI) gene in transgenic rice, caused late flowering under both SD and LD conditions. Expression of the rice orthologue of the Arabidopsis CONSTANS (CO) gene was increased in the transgenic rice, whereas expression of the rice orthologue of FLOWERING LOCUS T (FT) was suppressed. Our results indicate that three key regulatory genes for the photoperiodic control of flowering are conserved between Arabidopsis, a LD plant, and rice, a SD plant, but regulation of the FT gene by CO was reversed, resulting in the suppression of flowering in rice under LD conditions.     

Identification of AtSM34, a novel tonoplast intrinsic protein-interacting polypeptide expressed in response to osmotic stress in germinating seedlings

Aquaporins are implicated in a wide variety of plant physiological processes, although the mechanisms involved in their regulation are not fully understood. To gain further insight into the regulatory factors involved in this process, we used a yeast two-hybrid system to screen for potential binding partners to the Arabidopsis tonoplast intrinsic protein (TIP) AtTIP1;1. This was the first protein identified to be associated with high water permeability in vacuolar membranes from Arabidopsis thaliana. Using ...     

Advances in Arabidopsis research in China from 2006 to 2007

Arabidopsis thaliana, a model plant species, has a number of advantages over other plant species as an experimental organism due to many of its genetic and genomic features. The Chinese Arabidopsis community has made significant contributions to plant biology research in recent years[1,2]. In 2006, studies of plant biology in China received more attention than ever before, especially those pertaining to Arabidopsis research. Here we briefly summarize recent advances in Arabidopsis re-search in China.     

棉花DELLA蛋白GhGAI2b基因的克隆和功能初步分析

DELLA蛋白是赤霉素信号途径的负调节因子,在棉花纤维发育中有着重要作用。本研究采用同源克隆方法,从棉花中克隆DELLA蛋白Gh GAI2b基因,构建p BP35S:Gh GAI2b和p BP35S:Ghgai2b植物过表达载体,通过农杆菌介导的滴花法转化Col野生型拟南芥。结果表明,棉花DELLA蛋白Gh GAI2b包含了DELLA蛋白家族中所有的典型保守区域;转基因拟南芥表现出莲座叶半径变短,植株矮化,花序紧凑,花器官发育迟缓等生长发育受抑制表型。说明棉花DELLA蛋白Gh GAI2b基因可能参与GA信号途径抑制植物生长发育。     

水稻C2H2型锌指蛋白OsZAT12转化拟南芥功能的初步研究

摘要:植物C2H2型锌指蛋白是植物转录调节因子中的大家族,通过转录调控、翻译后调节和蛋白质间的相互作用在植物发育和环境胁迫中发挥关键作用. 本研究在水稻基因组中克隆到一个C2H2型锌指蛋白,命名为OsZAT12. 生物信息学分析显示OsZAT12全长597bp,其中不包含内含子,其蛋白质序列含有199个氨基酸,具有两个典型的C2H2锌指结构. OsZAT12蛋白定位于细胞核,在根中特异性表达.过表达拟南芥植株与野生型比较,其根变短,子叶的变绿率明显降低,植株矮小.初步推断OsZAT12可能影响植物生长发育尤其是根的伸长.     

小盐芥(Thellungiella salsuginea)CBF1基因的克隆

CBFs （ CRT/DRE-binding factor ）是结合DNA顺式元件CCGAC的转录因子．拟南芥中CBFs由一个小的基因家族编码,包括3个成员：CBF1、CBF2和CBF3,它们在植物抗逆性调控中起重要作用．为了获得高度耐盐耐旱的转基因植物,我们以盐生植物小盐芥为材料,依据拟南芥中CBF1的序列信息设计引物,扩增出小盐芥中CBF1的部分序列,然后使用SMART^TM RACE等方法,从小盐芥中克隆到全长的CBF1 cDNA序列,进而重组到植物表达载体中,为植物抗逆基因工程提供了有用基因．     

Programmed cell death, mitochondria and the plant hypersensitive response.

The plant response to attempted infection by microbial pathogens is often accompanied by rapid cell death in and around the initial infection site, a reaction known as the hypersensitive response. This response is associated with restricted pathogen growth and represents a form of programmed cell death (PCD). Recent pharmacological and molecular studies have provided functional evidence for the conservation of some of the basic regulatory mechanisms underlying the response to pathogens and the activation of PCD in animal and plant systems. In animals, the mitochondrion integrates diverse cellular stress signals and initiates the death execution pathway, and studies indicate a similar involvement for mitochondria in regulating PCD in plants. But many of the cell-death regulators that have been characterized in humans, worms and flies are absent from the Arabidopsis genome, indicating that plants probably use other regulators to control this process.     

人参亲环素基因表达载体构建及其在拟南芥中的抗盐活性分析

摘 要 为研究人参亲还素基因的抗盐活性,为该基因在人参抗逆育种方面的应用提供参考,通过植物转基因技术和外施不同浓度NaCl的方法获得阳性拟南芥植株,研究了不同植株类型不同盐浓度下的种子萌发率、植株生存率、植株主根长、植株分支数等相关指标。结果表明：在盐胁迫作用下转基因拟南芥种子萌发率高于野生型拟南芥;在盐胁迫作用下转基因拟南芥植株生存率显著高于野生型拟南芥;在盐胁迫作用下转基因拟南芥植株主根长大于野生型拟南芥;在盐胁迫作用下转基因拟南芥植株分支数与野生型拟南芥植株分支数没有明显差异。可见人参亲还素基因提高了转基因拟南芥抵御高盐胁迫的能力。