拟南芥赤霉素相关突变体ga3-1和ga5-1营养生长时相转变

为探究营养时相转变过程中赤霉素所起到的作用,对拟南芥赤霉素相关晚花突变体ga3-1和ga5-1生长过程中叶片的形态,大小,远轴面表皮毛,茎顶端分生组织形态以及生长周期等特征进行研究。结果表明,在拟南芥营养时期时相转变过程中,ga5-1和ga3-1突变推迟开花,且延迟了幼龄期到成熟期的营养生长时相转变。     

拟南芥生物钟双突变体lhycca1营养生长时相转变

高等植物生长发育阶段可分为营养生长和生殖生长2个阶段,其中营养生长阶段中只有通过营养生长时相转变方可进入生殖生长阶段。营养生长时相转变(vegetative phase change,VPC)是植物从幼龄期(juvenile stage)到成熟期(adult phase)的转变,受到基因表达的调控。生物钟(circadian clock)相关基因LHY和CCA1单独作用延迟VPC的发生,这2个基因的共同作用下VPC是否受到影响尚未见报道。本研究以拟南芥(Arabidopsisthaliana)为研究对象,通过形态和茎尖分生组织(shoot apical meristem,SAM)解剖结构观察及调控因子miR156和靶基因SPL3的表达变化,分析LHY和CCA12个基因在VPC过程中的作用。结果表明:双突变体lhycca1生长周期为15d,莲座叶第5片时(第10天)出现远轴面表皮毛,此时叶基角和叶长宽比增大且茎尖分生组织凸起明显,miR156和SPL3的表达水平在植物生长发育阶段呈负相关变化。而野生型生长周期为20 d,莲座叶第6片(第15天)时才出现远轴面表皮毛、叶长宽、叶基角、SAM、miR156和SPL3的变化。这些结果说明在LHY和CCA1的共同作用下,VPC提前发生,LHY和CCA1 2个基因参与VPC的调控。     

隐花色素基因CRY2延迟拟南芥营养生长时相转变

高等植物的胚后发育经历了2个重要的时相转变,即营养生长时相转变与成花转变。这2个转变都受到内源因子与外源因子的综合调控。调控这两个转变的基因网络存在共同的因子,如部分SPL家族基因。以拟南芥叶片远轴面表皮毛的出现和mi R156的表达量为形态和分子生物学标志,研究参与成花转变的光受体基因CRY2对营养时相转变的影响,结果表明CRY2影响营养生长时相转变,突变体cry2-1的营养生长时相转变推迟。     

葡萄成花分子生物学研究进展

开花是植物从营养生长向生殖生长转变的重要时期,而开花调控成为近年来植物分子生物学研究的热点。拟南芥中存在多条调控开花的信号途径如光周期途径、春化途径、赤霉素途径和自主途径等。目前,在葡萄中已经发现了许多葡萄花发育相关的重要基因,是拟南芥花发育相关基因的同源基因,并且绝大多数基因具有与拟南芥相似的功能。本文综述了开花相关基因在葡萄开花时间、花发育过程以及其他过程中的功能,以期为葡萄成花机制的深入研究提供一些参考。     

OsMAX1a,OsMAX1e通过参与独角金内酯的合成调控水稻分蘖

独角金内酯是调控水稻分蘖的重要激素,在拟南芥中AtMAX1编码细胞色素P450蛋白,是独角金内酯合成途径的重要基因。通过同源序列比对,发现在水稻中有5个MAX1同源基因,包括OsMAX1a、OsMAX1b、OsMAX1c、OsMAX1d和OsMAX1e。分析5个OsMAX1基因的转录水平,发现OsMAX1a和OsMAX1e基因能够在水稻组织中稳定高效表达。对OsMAX1a和OsMAX1e的基因功能进行了验证,在拟南芥中过量表达OsMAX1a和OsMAX1e基因能够使max1突变体多分支表型恢复正常;在水稻中干涉OsMAX1a和OsMAX1e基因的表达能够增加水稻分蘖数。进一步的研究表明,外施GR24能够抑制OsMAX1a和OsMAX1e基因的表达,磷饥饿条件能够提高两个基因的表达水平从而促进独角金内酯的合成。另外,外施生长素和激动素能够显著影响OsMAX1a和OsMAX1e的表达。因此,OsMAX1a和OsMAX1e基因参与了独角金内酯的合成,并且在水稻生长发育中响应植物激素信号的诱导,是调控水稻分蘖的重要基因。     

芒果MiNAC1基因的功能研究

NAC转录因子在植物非生物逆境胁迫应答中发挥重要作用,研究芒果MiNAC1基因的功能为芒果的抗逆性育种提供基因资源。干旱、盐和低温等非生物胁迫严重影响芒果的生长发育。前期研究中,课题组从芒果逆境胁迫转录组中获得了一个MiNAC1基因,表达模式分析发现其与芒果的逆境胁迫应答有关。本研究对芒果MiNAC1基因的功能进行了验证。将芒果MiNAC1基因构建到pBI121-MiNAC1超量表达载体中,并利用农杆菌介导的花序浸染法转化野生型拟南芥,对获得的T3代纯合株系进行表型观察分析和逆境胁迫处理。结果显示,转芒果MiNAC1基因与野生型拟南芥的表型类似,转基因不影响拟南芥的莲座叶数量、抽薹时间、开花时间以及开花时的植株高度。逆境胁迫处理：分别用0、200、300、400 mmol/L甘露醇进行干旱胁迫;用0、100、150、200 mmol/L NaCl进行盐胁迫;4℃低温胁迫处理转基因与对照拟南芥植株。结果显示：随着甘露醇处理浓度的增加,转基因株系与对照组拟南芥的根系生长发育均受到抑制,但转基因株系受到抑制的影响显著小于对照组拟南芥,比如在300 mmol/L甘露醇处理时,转基因株系的根长显著增长,OE9的根长是WT的1.51倍,侧根数量显著增加,OE7的侧根数是WT的5倍,另外根冠比分析显示,转基因植株的根冠比显著高于对照植株,OE2的根冠比是WT的1.53倍。盐胁迫和低温胁迫也取得了类似的结果。以上结果表明转芒果MiNAC1基因可以通过增加转基因植株的根长和侧根数量提高其对干旱胁迫、盐胁迫和低温胁迫的抗性。本研究初步揭示了MiNAC1基因的功能,为深入研究MiNAC1基因参与调控芒果逆境胁迫调控网络奠定基础。     

冬小麦miR398前体的克隆及其在低温条件下对靶基因CSD1表达的调控

miR398是受逆境胁迫负调控的miRNA,其靶基因CSD编码超氧化物歧化酶(SOD),使植物抵御活性氧(ROS)的毒害。为进一步了解低温胁迫下miR398的调控机制,从东农冬麦1号中克隆小麦miR398前体,构建过表达载体并转化拟南芥,用Real-time PCR检测T0代植株中小麦miR398及其靶基因CSD1在低温胁迫下的表达量。结果表明,随着低温胁迫时间的延长,miR398表达下调、CSD1基因表达上调,认为小麦miR398能响应低温胁迫、负调控CSD1基因表达,间接提高了拟南芥的抗寒性。     

大豆SVP基因进化分析及调控开花功能研究

SVP(SHORT VEGETATIVE PHASE)基因是MADS-box家族一员，它通过介导不同开花途径调控下游基因表达，从而影响植物开花。本研究主要探究大豆SVP基因是否参与调控开花，为进一步深入解析大豆SVP基因的主要功能和调控机制提供依据。本研究利用同源比对与进化树分析鉴定出大豆SVP基因GmSVP01和GmSVP02,利用定量PCR检测GmSVP01和GmSVP02基因的表达模式以及不同生长发育时期的转录水平变化，通过拟南芥回补实验验证GmSVP01和GmSVP02基因调控开花的功能，并利用已发表的424份大豆自然群体材料的重测序数据对大豆SVP基因进行单倍型分析。结果表明：GmSVP01和GmSVP02两个基因主要在大豆营养生长阶段表达，且在顶芽和侧芽中的表达量较高，暗示其可能与组织分化及调控开花期的功能有关。长日照条件下的转基因拟南芥表型分析表明大豆SVP基因能够回补拟南芥svp突变体的早花表型，证明大豆GmSVP01和GmSVP02基因具有调控开花的功能，且与拟南芥SVP基因功能相似。单倍型分析表明GmSVP01和GmSVP02在大豆的进化过程中受到的选择程度不同。综...     

拟南芥CWINV1启动子GUS表达载体构建及转基因植株的鉴定

CWINV是编码细胞壁蔗糖转化酶的基因。为深入探讨CWINV基因的表达调控机理,构建了拟南芥CWINV1基因启动子的GUS融合表达载体并转入拟南芥,获得了转基因植株。GUS染色的结果进一步验证了重组表达载体的正确性和实用性。     

油菜BnROP1同源基因沉默导致拟南芥雄性不育

基于油菜杂合双显性雄性核不育系和拟南芥全基因组芯片的表达谱分析结果,选择了一个油菜差异表达基因,其对应的拟南芥同源基因为AT3G51300（ATROP1）,采用荧光定量PCR方法,对油菜中该基因（BnROP1）在根、茎、叶、花、雌蕊、雄蕊、角果中的表达模式进行了分析,在此基础上构建了ATROP1基因的microRNA干扰载体,通过农杆菌介导的拟南芥转化,获得12株转基因苗。T1代转基因苗的表型观察发现,转基因植株大多出现角果数量减少或不结实、无花粉、花药萎缩以及小孢子数量大大减少的表型。对转基因T2代多个株系的荧光定量PCR分析说明,目标基因的干扰是有效的,靶基因的表达水平都显著下调。说明转基因植株的雄性不育表型和ROP1基因的表达沉默有关,ROP1基因不仅控制了花粉管的极性和伸长,还和小孢子的正常发育密切相关。     

水稻转录因子基因OsSHR2的表达特征及其在营养生长中的调控作用

【目的】水稻OsSHR2(LOC_Os03g31880)基因为拟南芥AtSHR的同源基因,与OsSHR1、OsSCR1和OsSCR2 同属于水稻GRAS转录因子家族。已有研究报道,转录因子基因SHR和SCR共同调控植物根系、叶片的发育,并参与各项生命活动。本研究旨在阐明OsSHR2在水稻中的时空表达特征及其在营养生长中的调控作用。【方法】通过生物信息学分析、表达模式分析、萌发动力学分析和水培实验验证该基因的功能。【结果】生物信息学分析发现OsSHR2、OsSHR1、OsSCR1和OsSCR2与拟南芥和其他物种的SHR亚家族和SCR亚家族成员具有很高的序列一致性;表达模式和pOsSHR2::GUS材料染色分析发现,OsSHR2在整个生长发育过程中的根系、叶片、维管组织和生殖器官中表达强烈,并集中在根尖的中柱、侧根原基和叶片及茎维管组织的中心表达,在野生型的地上部和根系中,OsSHR2受缺磷影响下调表达;对获得的OsSHR2的CRISPR-Cas9突变体osshr2进行种子萌发实验和水培实验,发现与野生型相比,osshr2的萌发时间延后,萌发率降低,在正常供磷和缺磷处理下,osshr2的地上部和根系长度显著小于野生型。【结论】OsSHR2在地上部和根系的发育、维管组织形成以及营养与生殖生长中具有重要作用,这为今后OsSHR2在分子育种等领域的应用奠定理论基础。     

利用 CRISPR/Cas9 系统编辑拟南芥 2 个双链结合蛋白

CRSPR/Cas9 系统可对植物的内源基因进行有效定点编辑,为获得基因缺失突变体提供了新的方向。本研究在双链结合蛋白（dsRNA-binding protein,DRB）DRB3 和 DRB5 两个基因外显子的保守序列设计 2 个靶点,并构建与 tRNA 串联的双靶点 CRISPR/Cas9 表达载体。通过一次转化,获得了 DRB3 或 DRB5 单独被编辑或同时被编辑的拟南芥突变体 dcl2drb4 转基因 T1 代植株,为研究 DRB3、DRB5 是否参与 DCL4 介导的抗病毒 RNA 沉默通路奠定基础。     

拟南芥AtLURP1基因启动子在转基因烟草和水稻中的功能分析

克隆拟南芥LURP1基因上游1515 bp的启动子调控序列并命名为AtLURP1p,将其与GUS报告基因融合,构建成植物表达载体,分别遗传转化烟草和水稻,获得LURP1p::GUS的烟草和水稻转基因植株及其相应的T2代株系,分别研究LURP1p对水稻稻瘟病、辣椒青枯病侵染及SA、MeJA、ABA等几种重要的植物激素信号分子处理的应答.结果表明:(1)转基因烟草和水稻在几种激素,包括SA、MeJA、ABA的诱导处理下,GUS基因均可以被诱导表达;(2)转基因烟草在细菌性病菌青枯病的侵染下,GUS可被诱导表达并表现出持续表达的趋势,转基因水稻在稻瘟病的侵染下,其GUS基因也被诱导表达,并表现出后期持续上调的趋势.这些研究结果表明,拟南芥LURP1的应答逆境信号通路也存在于烟草和水稻等植物,该启动子可用作诱导型启动子广泛地应用于不同植物抗病基因工程.     

AtCS25基因过表达载体的构建和拟南芥的遗传转化

AtCS25基因是拟南芥中一个功能未知的基因.生物信息学分析发现,该基因可能与花粉和花粉管的发育有关.为了进一步探究该基因的功能,克隆了AtCS25基因的全长CDS序列,并将克隆得到的片段插入到过表达载体pBI121相应的位置,构建了AtCS25基因的过表达载体pBI121 - AtCS25.通过农杆菌GV3101介导将该载体转入拟南芥Col生态型中,获得了5株转基因植株,为进一步研究AtCS25基因的功能奠定了良好的基础.     

芒果MiFY基因克隆和表达模式分析

FY是拟南芥自主途径中调控成花的基因,FY通过与RNA结合蛋白FLOWERING CONTROL LOCUS A (FCA)相互作用下调成花抑制基因FLOWERING LOUS C (FLC)的表达从而促进开花。目前关于FY基因如何调控芒果成花的机制尚无研究报道。通过挖掘芒果转录组数据克隆获得1个FY基因,命名为MiFY。生物信息学分析显示,MiFY基因的ORF全长为2178 bp,编码725个氨基酸,蛋白质分子量为799.59 kDa,理论等电点为8.72,氨基酸序列中含有WD40和Cytadhesin_P30两个保守结构域。基因表达模式分析显示,MiFY基因在2个芒果品种的开花期均具有较高的表达水平,而在营养生长期表达水平较低。因此推测MiFY基因可能在调节芒果成花中起着重要作用。     

安吉白茶正常与白化叶片基因表达差异的初步研究

用mRNA差别显示技术(DDRT-PCR)研究了茶树温敏突变体——安吉白茶正常叶片和白化叶片的基因表达差异。从58个差异表达的片段中通过半定量RT-PCR鉴定出12个阳性片段,其中5个片段在正常叶片中特异表达,4个在白化叶片中特异表达,1个在绿色叶片中上调表达,2个在白化叶片中上调表达。通过与GenBank BLASTX比对分析,5个基因片段比对出相似序列,分别为拟南芥的血红素结合蛋白家族中心区域基因、甜菜的甲硫氨酸合酶基因、苜蓿的一个逆转座子基因、人类20号染色体上的一段3-磷酸甘油醛脱氢酶假基因和玫瑰的ACC合成酶基因,其余7个片段未比对上同源序列,可能为新基因。     

农杆菌介导的转ICE1基因提高水稻的耐寒性

利用农杆菌介导的转基因技术,成功地将通过RT PCR克隆的拟南芥ICE1基因导入垦鉴稻10号中,经PCR和Southern检测确认目的基因已整合到水稻基因组中。潮霉素抗性测定结果表明,与未转基因水稻相比,T1代表现出对潮霉素较高的抗性和孟德尔式的单位点遗传。抗寒能力检测结果表明,在同等低温胁迫条件下T1代转基因株系的死亡率明显低于未转基因对照。脯氨酸含量增幅明显高于未转基因对照。上述结果表明,转ICE1水稻提高了抗寒能力。     

橡胶树HbEBP1蛋白亚细胞定位初步研究

利用融合PCR法构建HbEBP1基因与绿色荧光蛋白基因的融合表达载体,成功转化拟南芥,借助激光共聚焦显微镜检测HbEBP1-EGFP融合蛋白在转基因植株根细胞中的表达及分布.结果显示:在转基因植株根中观察到强烈荧光信号,并分布于细胞质与细胞核中.结果证实了HbEBP1蛋白同时定位于细胞质与细胞核中.