拟南芥核膜孔蛋白Nup160基因的突变体表型分析

植物开花受环境条件的影响,其分子调控机制在转录、翻译和表观遗传等层次已有较广泛而深入的研究;核膜孔复合物是真核细胞中细胞质与细胞核之间物质交换的重要通道。筛选到拟南芥核膜孔蛋白Nup（Nucleoporin） 160基因的3个突变体nup160-1/-2/-3,均表现出发育的多种表型,最显著的表型为早花,而且是不依赖于环境条件（光周期和温度）的早花。但是,突变体在长日下的开花时间依然早于短日条件下的开花时间,暗示突变体仍然对光周期有反应。结果表明,在拟南芥中Nup160作为一个植物开花的负调控因子,主要在温敏途径和光周期途径中参与拟南芥开花时间的调节。     

木本果树开花相关基因的研究进展

开花是植物从营养生长向生殖生长的转变过程。拟南芥中存在多条调控开花时间的信号途径如光周期途径、春化途径、赤霉素途径和自动途径等。与草本植物相比,木本植物成花调控研究进展较缓慢。本文综述了木本果树中开花综合基因,即综合不同成花调控途径信号的关键基因,如CO、FLC、SVP、FT、LFY、TFL、AP1、SOC1等的研究进展,以期为进一步探索木本植物成花的分子调控机制提供参考。     

兰花花器官及成花基因调控研究进展

为了更有效地对开花植物中最大家族之一的兰科(Orchidaceae)植物进行开花调控,对具有蕊柱和唇瓣等独特花结构的兰花花器官调控和成花过程的分子遗传基础进行了阐述,并在此基础上对兰科花发育的调控进行了展望。结果表明:1)兰花花器官ABCDE模型中,A和E类基因决定萼片,A、B和E类基因决定花瓣,B、C和E类基因决定雄蕊,而D和E类基因决定心皮;2)温度、光周期和激素是决定兰花花起始和发育的关键;3)成花过程中的转录组、基因组以及功能基因验证的研究,取得了较大的突破。综上,本研究可为兰花花发育的分子遗传基础研究开辟新的思路。     

拟南芥开花过程的转录后调控研究进展

从营养生长向生殖生长的转换是植物生命周期中最重要的事件之一,是植物繁衍后代的重要保证。为适应复杂的环境条件和自身的发育需求,开花基因在转录激活/抑制、转录后、翻译及翻译后等多个水平上被调控,其中染色质重构、组蛋白修饰等表观遗传调节是拟南芥春化途径和自主途径的主要调节方式。最近的研究结果表明,选择性剪接、小RNA和长非编码RNA等多种转录后水平方式的调节在拟南芥开花基因调节中发挥重要作用。本文就目前有关拟南芥开花基因转录后调控方式研究进展进行综述,以期为今后进一步完善开花时间调控网络提供参考。     

辣椒始花节位研究进展

辣椒是茄科重要经济作物,具有合轴分枝结构。始花节位是辣椒的重要熟性性状,与辣椒采收期和早期产量显著相关。开花时间在作物驯化及适应新气候环境过程中起重要作用,开花意味着植物从营养生长阶段转换到生殖生长阶段,始花节位常被用来衡量辣椒开花的时间。文章就辣椒始花节位的遗传定位、相关基因及其相互关系,以及这些基因功能的保守性和多样性等进行了综述,并就今后的发展方向和重点进行了展望,提出建设性意见。     

不同温度处理对石蒜属植物开花时间的影响

石蒜属植物的成花有一定的温度要求,不同温度处理会对其花芽分化及开花时间产生一定的影响。本研究以石蒜属植物石蒜和换锦花种球为材料,分别于其花芽分化期和花芽分化后期进行为期45 d的20、25℃恒温处理以及30℃／20℃昼夜变温处理。结果显示,在花芽分化期,20℃恒温储藏处理下,石蒜、换锦花开花时间与对照相比分别推迟了19、18 d;而在25℃恒温处理和30℃／20℃昼夜变温储藏下,其开花时间分别比对照提前了5、4 d和9、5 d。而在花芽分化后期,20℃恒温储藏处理下,石蒜、换锦花开花时间与对照相比分别推迟了11、8 d;而25℃恒温处理和30℃／20℃昼夜变温储藏下,其开花时间分别比对照提前了3、1 d和7、5 d。分析结果表明花芽分化期的低温处理是调控石蒜属植物开花时间的有效途径,这为今后制定石蒜属植物开花时间调控的措施提供了一定的理论依据。     

拟南芥开花相关的分子调控机制的研究

植物开花是基因与环境因子协同调节的复杂过程。对于拟南芥开花的调控过程,主要分为温度途径、光周期途径、自主途径、春化途径、年龄途径和赤霉素途径六个主要途径,然后SOC1和FT等开花途径整合因子感知来自不同途径的信号,并且将信号传递给花分生组织决定基因LFY和AP1,从而完成对开花时间的精准把握和控制,最终完成拟南芥开花的整个形态建成过程。该研究就这六条主要调控机制如何调节拟南芥开花进程的机理做进一步的介绍和阐述。     

中国水仙中NSVP2基因可促进烟草开花

SHORT VEGETATIVE PHASE(SVP)相关基因在很多植物中参与调控开花时间、花序形态建成。中国水仙中也存在SVP类似基因,它们在水仙开花中的调控功能还知之甚少。本研究通过烟草异源表达系统,对中国水仙中的一个SVP类似基因NSVP2的功能进行了分析,结果发现在烟草中过量表达NSVP2基因可促进开花提前,并增加了花序分枝,也导致异常花的出现和花的育性降低。这些结果说明NSVP2对生殖生长发育有多方面的调控作用。     

表观遗传对植物开花相关基因表达的调控

综述表观遗传对植物开花过程中基因表达的调控。目前,对表观遗传的研究越来越深入,对植物开花过程中的基因调控过程也有很大程度上的把握,但二者的结合即表观遗传对植物开花过程中基因表达的调控还处于初级的探索阶段。因此,对这方面进行深入的研究有助于加深对植物生命周期调控机制的理解,并且对农业生产具有较大的指导意义。     

BolSDG8 RNA干扰载体构建和拟南芥的遗传转化

拟南芥SDG8通过调控开花关键基因FLC位点上H3K36的甲基化水平促进其转录表达进而抑制植株早花。甘蓝Bol SDG8是拟南芥SDG8的同源基因,经比对,选择一段约为359 bp的保守序列,命名为Bol SDG8-RNAi,通过构建RNA干扰载体,并将其转化至野生型拟南芥(Col-0)中,获得了稳定遗传的转基因植株。通过对T3代转基因植物的表型观察,开花天数及莲座叶数目的统计分析,发现Bol SDG8 RNA干扰转基因植株表现出与拟南芥sdg8-2突变体相似的生物学表型,即植株弱小,明显早花,暗示Bol SDG8与拟南芥SDG8在调控植物开花上具有相似的生物学功能,为进一步深入研究甘蓝Bol SDG8的生物学功能奠定基础。     

表观遗传学在木本植物中的研究策略及应用

表观遗传学可以解释DNA序列不改变而遗传功能改变,环境诱导的表型性状具有可遗传性的问题。介绍了表观遗传学的起源与发展,DNA甲基化（DNA methylation）、组蛋白密码(histone code)、基因组印迹(genomic imprinting)等多种表观遗传机制,并对目前木本植物的表观遗传学研究进行简要综述。由于木本植物自身基因组庞大,许多物种的全基因序列未知等原因,其表观遗传学研究滞后于拟南芥、水稻等草本模式植物。目前,仅杨树(Populus trichocarpa×P. deltoides)、辐射松(Pinus radiate D.Don.)、马占相思（Acacia mangium Willd.）等树种的基因组DNA甲基化研究取得初步进展,大多数树种尚未开展此部分研究。MSAP等木本植物上可行性技术的广泛应用,将为木本植物的表观遗传研究带来新的契机,并揭示出木本植物所特有的基因调控等表观遗传现象。     

开花植物CO/FT分子途径的生物学功能和分子进化

开花是被子植物的重要生物学行为,关系到植物种群的维持与繁衍.CONSTANS(CO)和FLOWERING LOCUS T(FT)是植物开花分子调控网络中的2个关键基因,形成CO/FT途径协同作用,受光周期途径调控,在植物成花转变过程中扮演枢纽的角色.CO/FT途径有古老的系统发育源头,在物种进化过程中处于调控个体生长与繁育的核心位置,在同一物种内或不同物种间存在高度的功能多样性,参与了众多生物学途径或植物器官发育调控.本文总结了CO/FT途径及其所在基因家族成员的生物学功能及其分化,结合近年来的新进展,对CO/FT途径的研究进行了展望.     

光受体和赤霉素对植物开花协同作用的研究进展

开花是植物生长发育中的一个重要节点，标志着植物由营养生长阶段向生殖生长阶段的转变。在植物体内存在着一个复杂的开花调节网络，该网络由多种环境信号响应途径以及内源信号途径整合而成，其中光周期途径和赤霉素途径为两个重要的调控途径。综述了光受体种类和结构，论述了光受体及赤霉素介导的转导途径在不同植物中调控开花的研究进展，并且对光信号通路协同赤霉素信号通路调控植物开花的作用机制进行了介绍，以期为深入研究植物的开花调控机制提供理论参考。     

陆地棉开花整合子调控机制解析

开花是植物产生有性生殖器官的重要阶段，开花整合子整合来自环境和植物体内的信号，进而激活花芽分化，使植物在适宜的时间产生足够多的后代，保障生殖繁衍。棉花中开花整合子基因（FT、SOC1和LFY）已被克隆，但它们在棉花中的进化关系尚不清楚。参考陆地棉基因组，明确了棉属开花整合子同源基因数目，FT和LFY在棉属中进化具有保守性，而SOC1基因序列具有多样性。不同于其他物种，棉花开花整合子基因均在顶端分生组织和叶片中表达量较高，且随着棉苗的生长发育其表达量逐步升高。克隆了GhLFY-2、GhFT-2和GhSOC1-5基因，发现其促进开花的功能是保守的，但开花时间调控机制存在物种特异性。陆地棉中既存在保守的GhFT-2/GhSOC1-5/GhLFY-2线性调控路径，又进化出GhFT-1和GhSOC1-1直接调控GhAP1的路径，表明棉花开花时间调控机制的多样性可能与其对环境的适应性有关。     

水稻MADS-box基因研究进展

MADS-box是水稻生长发育过程中重要的转录调控因子,其参与调控植物生长发育及胁迫响应。阐述了水稻MADS-box转录因子的结构、分类和染色体分布,从花器官发育、开花时间、根系发育、种子发育等方面综述了水稻MADS-box基因功能,并分析了水稻MADS-box基因功能研究中存在的一些问题及其发展前景。     

植物体细胞胚胎发生及其分子调控机制研究进展

植物的每个细胞都包含着该物种的全部遗传信息,具备发育成完整植株的遗传能力,这被称为植物细胞的全能性。体细胞胚胎(体胚)发生是指在没有受精的情况下,由体细胞或营养细胞发育成胚胎,是诱导植物细胞全能性的一种形式。体胚发生在种质资源保存、种苗生产、分子育种和植物基础研究等方面都有着广泛的应用,已成为重要的植物生物技术工具和研究平台。多年来的分子遗传学研究表明:体胚发生受到由众多转录因子、激素信号途径及表观遗传修饰等构成的复杂网络的调控。本研究概述了植物体胚发生的途径,并重点综述了体胚发生关键基因的功能与调控机制、体胚发生的表观遗传修饰以及体胚发生关键基因在基因工程中的应用。随着研究的深入和新技术的出现,体胚发生过程中涉及的代谢组分动态变化、转录调控、激素信号转导与表观遗传调控等复杂生物学过程有望得到更深入地阐释,将更进一步地解析植物体胚发生的分子调控机制。此外,利用体胚发生关键基因的功能与调控机制,开发更高效的体胚诱导和遗传转化方法,有望为更多植物的基因功能研究和遗传改良提供新的思路和技术。参81     

大白菜倍性变异引起花发育变化的microRNA调控机制研究

为探索microRNAs(miRNAs)在大白菜花发育中的调控机制,以大白菜DH系FT为试材,通过游离小孢子培养创制出同一基因组的二倍体和四倍体纯系,并稳定遗传。与二倍体相比,四倍体植株在形态上表现出生长发育缓慢、开花时间延迟、花器官整体变大、花瓣颜色更深等特征。利用sRNA-seq技术,分别构建了上述二倍体和四倍体的small RNA(sRNA)文库。通过与植物数据库miRBase比对,分别获得92个和95个成熟的bra-miRNAs,新预测的分别有70个和74个novel miRNAs。通过差异表达分析,筛选获得了34个差异表达的miRNAs,并预测了其287个靶基因。根据基因功能注释分析,筛选出9个与花发育相关的miRNAs,其靶基因涉及类黄酮合成、激素调控、细胞生长、开花时间调控等多方面。通过对287个靶基因进行GO功能富集和KEGG代谢通路分析,其中179个靶基因GO功能富集到810个条目上。最显著差异的条目有:核酸结合、细胞内组分、细胞器、细胞内的细胞器及DNA结合。KEGG代谢通路分析表明,有126个靶基因参与到39条代谢通路上。富集基因显著且数量最多的通路是代谢途径,其次是氰基氨基酸代谢、木质素生物合成以及淀粉和蔗糖代谢。通过对涉及影响四倍体植株花发育变化的靶基因功能进行分析,讨论其9个miRNAs在花发育过程中可能参与的调控作用,推测出有6个miRNAs(bra-miR156a-5p、bra-miR172b-5p、brami R172c-3p、bra-miR172c-5p、bra-miR172d-5p和novel_87)在花期通过互相调控多个靶基因导致开花时间的延迟;有2个miRNAs(bra-miR395d-3p、novel_122)参与调控生长素和脱落酸的变化,可能导致花瓣变大及生长发育变缓等表型特征;brami R395d-3p调控的靶基因还涉及类胡萝卜素生物合成,同时另一个miRNA (bra-miR9552a-3p)可能参与类黄酮生物合成的调控,它们的调控可能是使花瓣颜色变深的主要原因。本研究为揭示由大白菜倍性变异引起的花发育表型变化的分子机制奠定了基础。     

光周期调控植物开花分子机制以及CCT基因家族研究进展

植物从营养生长到生殖生长的成花转变是其适应外界环境确保自身繁衍的关键环节,主要受内部调控和外部环境因素的影响,其中光周期是影响植物开花的一个重要因素,目前对其调控开花的分子机制研究也较为深入。本文结合近几年最新研究成果,总结了拟南芥、水稻、高粱和谷子4种植物光周期调控开花的分子机制,在此基础上还介绍了在植物光周期途径中扮演重要角色的一类含有CCT结构域的基因家族,对其不同成员在各个作物中的功能进行了概述,以期为进一步研究CCT基因家族的功能和开展光周期调控开花相关性状的分子育种提供理论基础。     

蛋白泛素化和类泛素化修饰在植物开花时间调控中的作用

开花是植物由营养生长向生殖生长转变的关键过程,植物经过长期的演化已经进化出了精确调节开花时间的复杂网络。其中,泛素化和类泛素化作为广泛存在的蛋白质翻译后修饰形式,在植物开花时间调控过程中发挥了重要作用。本文详细介绍了泛素/26S蛋白酶体途径和类泛素化在光周期途径、春化途径、环境温度途径和赤霉素途径等各开花时间调控中的作用,为更好地理解开花途径中蛋白质翻译后修饰作用提供参考。