茎部形成层赤霉素在植物生长发育中的调控作用

目的赤霉素(GAs)是一种重要的植物激素,对植物生长发育具有广泛的调控作用。本文通过对茎部形成层赤霉素在植物生长发育中的调控作用进行研究,为阐明植物体内源活性GAs的运输及其调控作用提供参考。方法本研究通过转基因方法特异下调烟草茎部形成层活性GAs含量,探究其对植株茎部、叶片、根生长发育的调控作用;在此基础上,利用35S:: PtGA20ox、35S:: PtGA2ox1转基因烟草株系分别作接穗和砧木进行微嫁接和施加外源GAs,探究内源与外源活性GAs在烟草体内的运输特性。结果结果表明,茎部形成层特异启动子LMX5介导的PtGA2ox1转基因烟草植株茎部GAs含量与野生型相比显著降低,而叶与根中含量无明显变化;通过石蜡切片观察发现茎部形成层GAs含量降低明显延缓了茎部木质部的发育,同时对植物的叶片、侧根的生长也有抑制作用;对不同转基因株系微嫁接分析发现,外源施加的GAs可以恢复茎部形成层GAs缺乏引起的表型,而内源活性GAs却不能自由运输,也不能恢复表型;结论茎部形成层GAs含量不仅对茎部木质部的发育有重要作用,并且对叶片的生长及不定根的发育也有调控作用,利用微嫁接的方法验证了活性GAs在烟草中的运输机制,明确了GAs在调控植物组织发育中的重要意义,为今后GAs在林木中的应用奠定了理论基础。      

苹果赤霉素氧化酶基因MdGA2ox8的克隆及功能分析

【目的】从‘苏帅’苹果(Malus domestica)中分离克隆赤霉素氧化酶基因MdGA2ox8的开放阅读框(ORF),分析其序列特征及在苹果中的组织表达特异性,通过在烟草中过表达MdGA2ox8研究其对烟草生长发育的影响,为该基因功能分析及应用提供理论参考。【方法】采用RT-PCR方法从苹果中克隆出MdGA2ox8的ORF区。利用NCBI、DNAMAN和Pfam在线软件进行氨基酸序列比对和保守结构域分析;利用Expasy在线软件对MdGA2ox8氨基酸组成、分子量、等电点进行分析;利用SignalP和TMHMM Server V.2.0分别在线分析蛋白质的信号肽和预测蛋白质的跨膜结构域;利用MEGA 7.0软件构建系统进化树。采用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)方法检测MdGA2ox8在苹果不同组织中的表达量。构建MdGA2ox8过表达载体,采用农杆菌介导的遗传转化技术将MdGA2ox8导入烟草中,获得具有潮霉素抗性的转基因烟草植株,通过GUS染色、基因组PCR和RT-PCR鉴定转基因阳性植株;将野生型和转基因烟草移栽后,在第一朵花开放时测定转基因烟草的株高、节间长度和叶片长宽比以及烟草叶片叶绿素含量,激素GA1和GA4含量,并通过RT-qPCR方法分析烟草中相关基因的表达水平。【结果】成功克隆并获得了长为1 122 bp的MdGA2ox8 ORF区,编码373个氨基酸残基,蛋白相对分子质量为42.8 kD,理论等电点为5.44,不稳定系数为49.73,具有GA2ox的保守结构域DIOX_N和20G-Fell_Oxy,但无明显疏水区,无跨膜区,无信号肽,为非分泌蛋白。序列系统进化分析结果显示MdGA2ox8与白梨GA2ox8亲缘关系最近。RT-qPCR结果表明,MdGA2ox8在苹果各组织中差异表达,在花中的表达量最高,其次为老叶幼叶韧皮部,在木质部和幼果中几乎不表达。将MdGA2ox8转入模式植物烟草中,获得了5个转基因阳性株系。与野生型相比,过表达MdGA2ox8烟草植株GA4含量降低,GA1含量有所升高,其中野生型和转基因烟草GA1平均含量分别为1.26和1.75 ng·g-1,GA4平均含量分别为5.43和1.07 ng·g-1。与野生型相比,转基因烟草植株GA1和GA4总含量降低,使植株节间缩短、矮化以及花期推迟,其中野生型和转基因烟草植株平均高度分别为38.50和7.36 cm,节间长度分别为9.5和3.3 cm;转基因烟草叶片颜色深绿,叶片长宽比降低。烟草内源赤霉素合成途径相关基因NtGA3ox1和NtGA3ox2的表达水平受MdGA2ox8的正反馈调节。【结论】获得苹果赤霉素氧化酶基因MdGA2ox8的开放阅读框,MdGA2ox8具有组织表达差异性。MdGA2ox8过表达烟草植株中GA1和GA4总含量降低,导致植株节间长度缩短、植株矮化。     

低温胁迫对赤霉素代谢的调控研究

通过4℃处理,对模式植物拟南芥与烟草赤霉素(GA)代谢相关基因的表达进行了分析,结果表明:低温胁迫 抑制赤霉素前体GGPP 合成通路众多基因的表达,而促进催化GA 失活酶编码基因及赤霉素受体基因的表达。通 过对超表达PtGA20ox、PtGA2ox1 及AtCBF1 的转基因烟草及4℃处理野生型烟草植株GA1 含量及代谢相关基因的 表达分析表明,低温胁迫下,GGPP 合成与GA 失活酶编码基因的表达属于主动调控,低温响应通路中关键因子 CBF1 可能参与了此调控过程,而赤霉素受体基因表达受到了低水平GA 的反馈调控。该研究揭示低温胁迫下生长 延滞可能是植物主动响应环境变化的过程,通过抑制前体积累及加速失活而降低GA 水平可能在植物适应低温胁 迫过程中发挥着重要作用。      

黄瓜CsGA20ox1异源表达促进拟南芥植株发育

GA20ox1在植物的种子萌发和植株生长发育过程中起着重要的作用,而黄瓜CsGA20ox1基因在植株生长发育的作用尚不明确。本实验以黄瓜和拟南芥为材料,采用同源克隆和PCR技术分离克隆了黄瓜赤霉素20-氧化酶基因CsGA20ox1,对黄瓜CsGA20ox1基因在植株生长发育的作用进行了初步探究。系统进化树分析显示,CsGA20ox1与At GA20ox1亲缘关系最近;基因表达分析表明CsGA20ox1在黄瓜幼叶和开花当天的子房中表达量较高。亚细胞定位表明黄瓜CsGA20ox1同时在细胞核和细胞质中表达。通过农杆菌介导的遗传转化获得CsGA20ox1超量表达拟南芥转基因植株,拟南芥转基因植株的发芽速率得到显著提高,并且莲座叶面积、叶片面积和叶柄长度显著增大。DIC实验统计结果表明CsGA20ox1增大了表皮细胞面积。     

棉花赤霉素合成酶基因在中571的差异表达研究

为揭示棉花植株体内赤霉素合成途径关键酶基因表达量与不同组织及生长发育阶段的关系,以棉花品种"中571"为材料,利用实时荧光定量PCR方法中的相对定量,以UBQ7为内参基因,对"中571"不同组织在不同生长阶段内赤霉素合成途径相关基因的表达量进行检测。结果表明:棉花通过改变植株体内赤霉素合成代谢途径关键酶基因的表达量来调控植株的生长发育,且随着生长发育的进行,各目的基因的表达量变化趋势存在一定差异,幼苗期茎组织内GA3ox1和GA20ox1基因的高表达为植株的生长发育提供了充足的激素水平;开花期茎、叶、花组织中的GA3ox1、GA20ox1基因表达可能与开花成铃有关;吐絮期根、茎组织GA2ox1基因表达量升高,活性GAs合成降低,叶组织中GA3ox1、GA20ox1基因及GAs受体基因GID1B的高表达量,为棉桃生长发育与脱水成熟提供了必要的激素水平。本研究为进一步研究赤霉素代谢途径对棉花植株生长发育的调控作用提供理论基础,有助于加快利用赤霉素进行品种改良与种质创新。     

外施赤霉素对薄壳山核桃幼苗生长及相关代谢基因表达的影响

  目的  研究赤霉素(gibberellin)对植物株高的影响，探讨了GA20ox、GA3ox和GA2ox在赤霉素合成过程中的反馈调节机制。  方法  以薄壳山核桃Carya illinoensis幼苗为材料，进行100 mg·L?1 赤霉素叶面喷施处理。对外施赤霉素后薄壳山核桃的株高、节间长度和主根长以及薄壳山核桃GA20ox、GA3ox和GA2ox的时空变化进行了研究。  结果  外施赤霉素28 d后，薄壳山核桃节间长度和主根长的伸长量与对照相比都存在显著差异(P＜0.05)，节间数量没有发生变化；植株平均生长量达2.9 cm，为对照的1.93倍，差异极显著(P＜0.01)。实时荧光定量PCR结果表明:GA20ox、GA3ox和GA2ox在薄壳山核桃生长期存在时空表达差异。外施赤霉素能够使CiGA20ox的表达量持续下降，28 d后的表达量仅为初始值的38.6%；而CiGA3ox表达量则是在7 d时跌落低谷，下降至初始值的55.4%，28 d后回升，表达量为初始值的350%；CiGA2ox表达量总体呈波浪形变化，在7 d后达到顶峰，之后有所回落，至21 d时恢复到了初始水平，28 d后上升为初始值的220%。CiGA3ox在薄壳山核桃植株茎杆内发生了累积，相较于CiGA20ox和CiGA2ox在转录水平上发生了较大的变化。  结论  外施赤霉素促进了薄壳山核桃茎杆伸长，同时引起了薄壳山核桃体内赤霉素代谢关键基因表达模式的时空变化。图6表1参29     

赤霉素调控木质部发育的细胞学研究

以烟草为材料,通过转基因技术与外源施用激素,获得了超表达PtGA20ox、PtGA2ox1 及NtGA20ox RNAi 转基 因植株及不同激素处理野生型烟草植株,并对这些植株茎部木质部进行了石蜡切片及显微观察。结果表明:提高 内源赤霉素(GA)水平或外源施用GA3 能够明显促进烟草节间快速伸长,并促使木质部形成提前,木质部分化程度 提高;降低内源GA 水平或外源施用GA 合成抑制剂PAC 则延缓木质部的发育。研究结果证明了GA 在木质部发 育过程中起到正向调控作用,且存在依赖GA 浓度的调控机制;生长素IAA 对木质部发育的正向调控作用至少部 分是通过促进GA 的合成实现的。      

赤霉素对根尖径向生长的调节作用研究

通过转基因与RNAi 基因沉默技术,获得了由35S 组成型启动子和TobRB7 根尖特异表达型启动子分别启动 表达的PtGA20ox、PtGA2ox1 烟草转基因株系和NtGA20ox RNAi 株系,对转基因植株根尖进行大样本(n 100)显微 观察。统计结果显示:转基因植株根尖径向生长与对照相比具有极显著差异,外源施用GA3 与赤霉素合成抑制剂 PAC 可以逆转这种差异,表明赤霉素对根尖径向生长具有负调控作用;此外,利用TobRB7 启动子在根尖分生组织 特异上调和下调内源赤霉素水平可以得到与组成型调控转基因植株相似的表型,表明赤霉素对根尖径向生长的负 调控作用主要是通过对根尖分生组织生长发育的调控实现的。      

外源赤霉素诱导矮生山茶恨天高植株生长的转录组分析

对0 mg/L、800 mg/L赤霉素处理的矮生山茶恨天高叶片、茎段和茎尖进行了Illumina HiSeq高通量转录组测序,共获得476 635个Unigenes,其中181 115(38.00%)个Unigenes获得了注释;差异基因分析发现了43 624个差异基因,其中包括43 295个特异的和329个共同的差异基因;GO和KEGG富集分析结果显示,恨天高叶片增大、茎段伸长及茎尖生长与糖代谢、苯丙烷生物合成代谢相关;茎尖生长还与植物激素信号传导和二萜生物合成有关。通过赤霉素处理后恨天高叶片、茎段、茎尖转录组分析发现,茎尖组织中参与赤霉素生物合成的KAO、GA20ox、GA3ox和GA2ox基因表达量发生变化,赤霉素信号传导过程中DELLA蛋白调控以及赤霉素和生长素、细胞分裂素等其他激素间的互作促进恨天高植株生长。     

葡萄赤霉素合成相关基因克隆、亚细胞定位和表达分析

【目的】分离和克隆‘藤稔’葡萄内根-贝壳杉烯氧化酶基因（VvKO）、GA2-氧化酶基因（VvGA2ox2和VvGA2ox4）、GA3β-羟化酶基因（VvGA3ox4）和GA20-氧化酶基因（VvGA20ox1）等5个重要赤霉素合成相关基因的ORF序列,并对其进行亚细胞定位与表达分析。【方法】采用电子克隆方法克隆相关基因,构建亚细胞定位表达载体,基因枪转化洋葱表皮细胞后激光共聚焦显微镜下观察。并用半定量和荧光定量RT-PCR方法研究各基因的时空表达。【结果】成功克隆了5个基因的完整ORF序列,对上述基因在葡萄不同组织器官中的表达水平进行分析发现,它们在组织器官间的表达有强弱差异。其中,VvGA2ox2主要在果实中表达,VvGA2ox4主要在叶片和果实中表达,而VvKO、VvGA3ox4和VvGA20ox1则在花、叶片和果实中均有一定的表达。VvKO、VvGA2ox2、VvGA2ox4和VvGA3ox4与GFP融合蛋白仅在核内产生绿色荧光;而VvGA20ox1与GFP融合蛋白在细胞核和细胞质膜上均产生绿色荧光信号。【结论】克隆的5个基因与葡萄的花、果实以及营养器官的发育存在不同程度的联系,其中4个基因仅呈现出细胞核内作用的特点,而VvGA20ox1则表现出细胞核和细胞质膜定位的现象。     

4种不同品种石榴的叶表皮特征电镜扫描观察(英文)

[Objective] The research aimed to provide reference for classification of pomegranate cultivars and studies of genetic relationship among pomegranate cultivars.[Method] The electron microscope scanning was used to comparatively observe leaf epidermal structures of 4 pomegranate cultivars.[Result] The upper epidermal structures of 4 pomegranate cultivars were similar and showed reticular structure .However, the differences existed in lower epidermis,such as cell shape,cell size and arrangement mode of cell as well as stomatal density,while the structures of leaf vein in lower epidermis of 4 pomegranate cultivars were similar.[Conclusion] The research provided morphological references for studying heterosis of pomegranate to some extent.     

板栗GA20-氧化酶基因的克隆及序列分析

GA20-氧化酶(GA20-ox)是赤霉素生物合成中的限速酶,它能够催化从GA12到GA9及GA53到GA20过程中的3步氧化反应。笔者以板栗(Castanea mollissimaBlume)为材料,应用基因组步移技术克隆GA20-ox基因,获得长度为2 315 bp DNA序列,其中含有一个GA20-ox基因的全长编码区序列,命名为CmGA20ox1。Cm-GA20ox1长度为1 140 bp,且编码区内存在2个内含子,其推定蛋白CmGA20ox1序列长度为379个氨基酸,氨基酸序列比对分析显示CmGA20ox1与山毛榉坚果的FsGA20ox1(AJ420192)相似性为91.03%,系统发育树分析显示CmGA20ox1与山毛榉坚果FsGA20ox1(AJ420192)遗传距离最近。     

4个石榴品种叶表皮特征电镜扫描分析

[目的]为石榴品种的分类及亲缘关系的研究与应用提供依据。[方法]用扫描电镜对4个石榴品种叶片表皮结构进行比较观察。[结果]所观察的4种石榴叶片上表皮结构相似,呈波纹网状结构;下表皮存在较显著的差别,细胞的形状、大小和排列方式以及气孔的密度不甚相同;叶脉结构极为相似。[结论]该研究在一定程度上为石榴的杂种优势提供了形态学上的依据。     

新疆顶冰花属5种早春短命植物叶表皮微结构的研究

[目的]对新疆顶冰花属5种早春短命植物的叶表皮微结构进行了比较观察。[方法]利用光学显微镜结合扫描电镜技术,测量并统计了叶表皮细胞和气孔器的一些参数。[结果]新疆顶冰花属植物叶表皮多由长细胞、短细胞、气孔器细胞、乳突和刺毛等结构组成,气孔呈椭圆形或长椭圆形,虽然属内种间整体系统特征是相近的,但叶表皮细胞和气孔的微结构表现出一定的差异。[结论]植物的许多局部细微形态特征对部分种的划分有一定的分类学意义。     

赤霉素(GA3)浓度对烤烟上部叶生长及产质量的影响

[目的]明确不同赤霉素(GA_3)浓度对烤烟上部叶生长的影响。[方法]针对山地和坝地烟田,采用一年多点的田间试验,研究了不同GA_3浓度对烤烟上部叶面积、干重、产量和化学成分的影响。[结果]2类烤烟上部叶面积和干重增幅随GA_3浓度升高均先升后降,随叶位下移逐渐降低。山地以GA_3浓度20 mg/L效果最佳,上部平均叶面积和干重增幅近20%,新平和易门县产量分别增加5.2%和15.0%;坝地以30 mg/L最优,平均叶面积和干重增幅为25%~30%,新平和峨山县产量分别增加7.0%和11.9%。同时,2类烤烟上部叶烟碱含量下降,总钾含量普遍升高,化学成分趋向协调。[结论]适宜的GA_3浓度可有效促进烤烟上部叶开片、增产和化学成分的协调,而低浓度作用较小,浓度过高会推迟烟叶成熟,影响烘烤质量。     

百合叶表皮微形态观察

利用光学显微镜对4种野生百合和14个百合品种叶片上、下表皮进行研究,并测量气孔的大小、密度及表皮细胞大小、侧向垂周壁长及式样等性状。结果表明：百合气孔多为椭圆形,均分布于叶片的下表皮;保卫细胞为肾形,无副卫细胞;叶表皮细胞近似于长方形,垂周壁式样分为平直、浅波状、深波状三种。所得数据通过SPSS13.0软件进行聚类分析,聚类结果较好反映出试验材料的亲缘关系。     

地膜胁迫下不同施氮量对烤烟生长发育及上部烟叶品质的影响

[目的]研究地膜胁迫下不同施氮量对怀化地区烤烟生长发育及上部烟叶品质的影响,为今后怀化烟叶生产的可持续发展提供理论依据。[方法]烤烟移栽大田后,全生育期不揭膜。固定氮∶磷∶钾配比为1∶1∶3,纯氮分别为135、120、105 kg/hm2,研究不同施氮量对烤烟生长发育及上部烟叶品质的影响。[结果]随着施氮量的增加,烟株生长发育更好,烟叶光合速率、气孔导度和蒸腾速率都随之增大。各处理烟叶叶片组织结构均较僵硬,身份偏厚,上部烟糖含量相对较低,而总碱含量大于3%,对品质均较为不利,总体上各处理间品质差异不显著。[结论]烤烟大田生长不揭膜虽然可以减少氮用量和氮流失,但是地膜带来的胁迫或许是造成品质不协调的一个原因。