林木体细胞胚发生分子生物学研究进展

体细胞胚胎发生作为细胞全能性的一种表达方式,不仅是开展植物发育生物学理论研究的理想模型,而且在遗传改良和产业化快速繁殖等方面有着重大实践意义.虽然林木体细胞胚胎发生研究取得了很大的进展,但多数停留在形态发生方面的研究,并且进一步提高林木体细胞胚产量和质量变得越来越困难.随着分子生物学的迅速发展,将为体细胞胚产量和质量的提高提供保证.本文综述了林木体细胞胚胎发生的分子生物学方面的研究进展;主要从体细胞胚胎发生过程中的信号转导,如钙信号、激素信号、Nod因子和多肽激素信号分子,相关基因表达调控和蛋白质表达调控等方面进行了阐述.并结合上述重要问题探讨了林木体细胞胚胎发生过程中这些关键问题以及和应用前景.     

中科院植物所植物细胞全能性分子调控研究取得新进展

<正>植物细胞极高的全能性是植物可重复再生的基础,基于植物细胞全能性的植物激素诱导的离体再生体系已被广泛应用于农业生产和基因改良中。长期以来,生长素诱导多能性的愈伤组织形成被认为是植物细胞获得全能性的过程,也是经典植物离体再生体系的起始步骤。然而,生长素如何启动愈伤组织形成的分子调控机制尚不清晰。近期,中国科学院植物研究所胡玉欣研究组以拟南芥为材料,在前期发现     

植物胚败育相关基因研究进展

种胚败育在许多植物中普遍存在并一直是研究的热点，但种胚败育机制尚不明确。为探寻植物胚胎败育分子机制，本文在介绍植物胚发生过程的基础上，重点阐述了种胚败育的相关基因及基因表达研究方面的进展情况。当前植物胚胎发育的调控基因互作、协同机制尚不清楚，今后应运用多组学加大从基因调控到信号传导过程的深入研究，并对植物胚胎败育分子机制的研究进行了展望。     

什么是植物组织培养技术?它有何优势?

正植物组织培养技术(简称植物组培)又称为植物克隆,是指通过无菌操作将植物体的各类结构材料——外植体(根尖、茎段、茎尖、幼叶、幼胚、花药等)接种于人工配制的培养基上,在人工控制的环境条件下进行离体培养的技术与方法。由于植物细胞中包含该物种的全部遗传信息,具备发育成完整植株的潜能,即植物细胞具有全能性。因此,通     

植物花芽分化机理研究进展

花芽分化是有花植物发育中最为关键的阶段，同时也是一个复杂的形态建成过程。这一过程是在植物体内外因子的共同作用，相互协调下完成的，了解植物的花芽分化的机理对于制定合理的栽培措施进行花期调控实施观赏植物的周年生产及实现植物的遗传调控具有重要意义。本文综述了植物花芽分化过程中，环境因素，植物体自身因素，生长调节剂等因子对其花芽分化的影响，并且就植物花芽分化的调节机制作了一个概述和探讨。     

植物表皮蜡质合成与转运机制的研究进展

陆生植物地上器官表面覆盖着一层由蜡质形成的脂膜,是植物地上器官与外界环境相互作用的第一道屏障。与植物表皮细胞的细胞壁包括疏水和亲水部分不同,表皮蜡质主要是由疏水的超长链脂肪酸及其衍生物组成,并且含有部分三萜类化合物以及甾醇、黄酮等次级代谢产物。表皮蜡质对植物适应干旱环境、抵抗各种生物和非生物逆境具有重要作用,植物表皮蜡质的缺失会造成植物体抗逆性下降、叶表面渗透性增大、器官融合,严重的情况下会导致胚胎不育,从而造成作物减产甚至绝收。因此,深入研究植物蜡质合成及转运机制具有非常重要的意义。随着反向遗传学、突变体筛选以及基因芯片等技术的应用,人们对蜡质合成及转运的机制有了比较深入的了解,本研究总结了近年来对表皮蜡质的合成和转运机制的研究,对研究过程中存在的问题进行了阐明,并对该领域未来的研究方向进行了展望。     

植物对硫素的吸收、转运及利用的研究进展

本文旨在深入了解植物体对硫素的吸收方式及转运机制,归纳了近年来关于硫素对植物的重要性、植物缺硫的症状、植物对硫吸收和转运的机理,着重分析了硫酸盐的转运机制,硫酸盐进入植物体内经过活化、还原和半胱氨酸的合成过程,总结了国内外关于硫酸盐在植物体内部的变化、各种存在形式的利用机制,指出该领域仍存在的一些问题以及未来的研究侧重点,为相关研究奠定基础。     

探析植物体胚发生的关键基因

体细胞胚胎是植物离体再生的高效方式及遗传转化的理想受体,也是进行科学研究的理想体系;但是从体细胞转变为胚性细胞的过程是复杂的基因调控网络调控的,在这其中,BABY BOOM/WUSCHEL/LEAFY COTYLEDON/MYB115等转录因子处于体胚调控网络的上游,能够带动下游相关基因的响应从而启动了体细胞胚胎的发生,起着"画龙点睛"的关键作用,是启动体胚发生"按钮"和调控体胚发育的"开关"。本综述分析了上述关键基因在启动体细胞胚胎发生及体胚发育和器官再生等过程中的作用,及探讨了从分子水平调控体胚发生的研究体系。认为,在化学诱导表达体系下操纵BABY BOOM和WUSCHEL基因的表达是启动体胚发生及提高植物再生能力的最有效的调控系统,无论同源和异源表达均表现出明显的功能和诱导体胚发生形成的作用,对于科研和生产均具有重要的价值和意义。     

植物体细胞胚发生及发育研究进展

体细胞胚发生是植物界的一个普遍现象,具有广阔的应用前景和巨大的潜在经济价值。近几年来,对植物体细胞胚胎发生的研究取得了较大的进展,但同时也存在着一系列的问题有待于进一步解决。根据近几年来的相关研究报道,本文综述了影响体细胞胚发生和发育的外部条件,如植物激素、光质、碳源、活性炭、渗透压、培养条件等;内部因素如基因型、生理状态。以期为植物体细胞胚诱导提供一定参考价值。     

植物细胞全能性理论在中国的研究与实践

自1902年德国科学家Haberlandt提出“植物细胞全能性”的概念以来,无数中国学者对这一理论进行了大量的实验,从不同方面和层次对其进行验证和探索,取得了诸多有实践和理论意义的成果,丰富和充实了植物细胞全能性的理论。同时,基于该理论而发展起来的植物细胞离体培养技术在各方面也取得了可喜的成就。本文就植物细胞全能性基础理论方面的研究以及在生产实践中的应用作了比较系统的总结。     

植物花芽分化研究进展

花芽分化是有花植物发育中最为关键的阶段,同时也是一个复杂的形态建成过程。这一过程是在植物体内外因子的共同作用和相互协调下完成的。了解植物花芽分化的机理对于制定合理的栽培措施、进行花期调控等具有重要意义。本文就植物花芽分化过程中的形态结构、环境因素、植物体自身因素以及生长调节剂对花芽分化的影响及植物花芽分化的调节机制做了一个概述,并对花芽分化过程中基因对成花的作用做了简要探讨。     

植物毛状体研究进展

毛状体是植物地上部的特化的表皮细胞结构,在胁迫响应过程中发挥着各种作用,如提高耐寒性和耐旱性、抵御紫外线和昆虫食草动物等。随着生物技术的发展,植物表皮细胞起始及发育的分子调控机制渐渐明了,尤其是以模式植物拟南芥为代表的单细胞表皮毛调控机制的研究尤为深入。鉴于此,本研究综述了植物毛状体腺毛及非腺毛特征功能,阐述了以R2R3MYB-bHLH-WD40三聚体复合物为核心的植物毛状体分子调控网络机制,并介绍了拟南芥、棉花及杨树等典型单细胞毛状体发育调控关键基因,以期为研究其他植物毛状体的分子调控模式及新品种改良提供参考。     

植物组织培养再生相关基因鉴定、克隆和应用研究进展

离体植物组织体细胞胚胎发生是一个复杂的无性繁殖过程，依次经历外源植物激素信号应答、已分化细胞的脱分化、静止细胞的再分裂以及特定组织、器官原基或分生组织的形成等，是多个基因在外界因素刺激下协调、有序表达和互作的结果，不但受培养基中植物激素和营养成分的影响，也与外植体的生理状态关系密切。本文综述了外源激素和内源激素在植物组织培养中的作用，以及外源激素对内源激素的调节功能；重点介绍了5类与植物体细胞胚胎发生有关的候选基因，包括体细胞胚胎发生相关类受体蛋白激酶、阿拉伯葡聚糖酶、亚硝酸还原酶、生长素结合蛋白和抗氧化酶。再生相关基因的利用不但有助于提高植物组织培养植株再生率和遗传转化率，而且有助于获得安全型转基因植物，在基因工程育种中具有潜在应用前景。不同植物和同种植物不同外植体组织培养中调控体细胞胚胎发生的主效基因可能不同，关键再生相关基因的克隆和功能鉴定是今后需要加强的方向。     

植物组织培养中体细胞无性系变异研究

体细胞无性系变异是植物组织培养过程中普遍现象,泛指在植物细胞、组织和器官培养过程中,培养细胞和再生植株中产生的遗传变异或表观遗传学变异。植物体细胞无性系变异的发生有其遗传学基础,可从形态学、细胞学、生物化学和分子生物学等多个方面对其进行综合检测和鉴定。组织培养产生的体细胞无性系变异,为植物品种改良和新品种的选育提供了新的选择材料。作者综述了植物组织培养中体细胞无性系变异概念,变异来源、变异因素,变异表现以及检测方法,指出了体细胞无性系变异研究中的不足及今后研究方向。     

稀土元素对植物生物学作用机制的研究进展

稀土元素在农业上得到了广泛的应用,产生了显著的经济效益。人们对稀土元素生物学效应的作用机制进行了很多研究,提出了许多论点。从稀土元素在植物体内的赋存、稀土元素对植物光合作用的影响机制、稀土元素对细胞中Ca的竞争取代机制、稀土元素对生物体内自由基的清除机制和稀土与生物大分子的紧密结合及在细胞水平的定位五个方面综合分析了稀土元素对于植物体作用机制的最新研究成果,为稀土农用技术的研究提供新的思路。     

第七讲 花卉的组织培养

一、组织培养的发展花卉的组织培养,就是在无菌条件下分离花卉的一部分,接种到培养基上,在人工控制营养、激素、温度、光照、湿度等条件下进行培养,而使之形成完整植株的过程。早在1902年,德国的植物生理学家哈贝兰德就提出了高等植物的器官和组织可以不断分割,直至单个细胞,而每个细胞都具有不断分裂发展成完整植株能力的细胞全能性理论。但限于当时的技术水平,培养并没成功。此后的几十年中,科学家们作了大量工作。1943年,美国的怀特明确提出了“植物细胞全能性”学说。五六十年代,由于组培技术的提高、生长调节剂的发现和作用机制的研究,使组织     

miRNA在调控植物种子发育及响应非生物胁迫中的研究进展

microRNA(miRNA)是一类内源性小分子非编码RNA,它通过引导mRNA的裂解或抑制翻译调控靶基因在植物种子发育和响应非生物胁迫过程中起着关键作用。为了进一步鉴定和明确与种子发育及响应非生物胁迫相关的miRNAs功能和调控机制,归纳了植物中参与种子胚和胚乳发育调控及响应低温、盐、干旱等非生物胁迫的miRNAs类型、靶基因及功能。miRNA在进化上高度保守,其表达在生物发育过程中具有明显的组织特异性和时间特异性,但在不同植物之间又有着相似性。然而,目前miRNAs生物发生和功能的调控因子是如何在转录或转录后被调控的以及miRNAs是如何利用转录裂解和翻译抑制机制来调控其靶点的还有待进一步阐明。未来对这些问题的研究不仅能为植物种子发育和植物响应非生物胁迫机制提供新的见解,而且能为基因的转录后调控研究提供更多的思路。     

基于高通量测序的植物ceRNA分析策略和应用进展

microRNA (miRNA)是一类长度约19~24 nt的非编码单链小RNA,通过种子序列与靶基因的3'-UTR互补,降解靶基因或抑制其翻译,从而在转录后水平调控靶基因的表达。miRNA广泛存在植物基因组中,参与调控生长发育、细胞维持和分化、信号转导以及逆境胁迫应答等多个生物过程。竞争性内源RNA(ceRNA, competing endogenous RNA)是指具有相同mi RNA反应元件(MRE, miRNA response element)的RNA转录本,能够竞争性结合miRNA,解除其对靶基因的抑制,进而形成复杂的ceRNA调控网络。随着深度测序技术和生物信息学方法在植物学研究领域的广泛应用,植物ceRNA的鉴定速度不断提高。然而由于miRNA与ceRNA结合模式尚不明确以及调控网络的复杂性,植物ceRNA的研究仍处于起步阶段,经实验证实的ceRNA调控关系数量有限。本综述就植物ceRNA的生物信息学预测、实验验证及研究进展进行了全面的阐述。首先,总结了基于RNA-Seq的ceRNA分析流程和常用生物信息学资源。其次,从ceRNA表达特征、调控关系和生物功能三个方面介绍了当前常用的实验验证技术。最后,对近年来植物ceRNA领域国内外的重要进展进行了概述,并展望了今后植物ceRNA的研究前景和拟解决的科学问题,以期为深入了解ceRNA在植物中的调控机制提供参考方法和理论依据。     

植物花青素生物合成及调控

花青素是一类分布广泛的多酚类色素,使植物呈现多种颜色,可以吸引传粉者来繁衍后代,保护植物免受多种生物和非生物胁迫;因具有强氧化能力,能够预防多种疾病,其研究与应用在生物学和医用保健领域具有重要的价值。花青素的生物合成代谢是植物次生代谢途径的重要分支,随着生物学研究技术的发展,人们对花青素的生物合成及转录调控机制进行了深入研究。本综述对花青素生物合成代谢途径、转录调控、花青素生物合成途径中重要结构基因、重要转录因子MYB、bHLH、WD40以及参与调控花青素合成的microRNA进行了综述,旨在为植物花青素的合成代谢途径研究以及优质作物的品种改良提供参考。     

植物组织培养技术在农业生产中的应用进展研究

植物组织培养技术的应用原理是通过细胞的全能性培养实现植株再生的目标,由于其具备保存种质资源、克服杂交不亲和及快速繁殖的优点,被广泛应用于农业生产过程中。主要探讨了植物组织培养技术在农业生产中的应用进展。