分子鉴定拟南芥 myb26／mail sterile35突变体中表达下调基因 At2 g47500

利用不可产生花粉的突变体作为研究花药和花粉发育的途径,以证实涉及花粉发育的基因及其在基因网络中的作用。研究结果表明,拟南芥中MYB26/MALE STERILE35（ MS35）雄性不育基因会调控药室内壁次生加厚发育,影响其后的花药开裂,并可上调木质素生物合成途径。而At2g47500基因是在芯片分析ms35/myb26突变体中涉及花粉发育表达下调的一个未被鉴定的基因。通过生物信息学分析发现,At2g47500基因是一个与微管发育有关的基因,在整个植株都表达,包括花发育阶段。利用拟南芥基因库筛选该基因中的T-DNA插入突变体,并通过PCR鉴定,得到插入位点在启动子和外显子的纯合突变体。通过表型分析和表达筛选发现,At2g47500突变并未对表现型产生影响,表明T-DNA插入位点在外显子的突变体基因并未在花药中表达;但转录表达分析认为,该基因在花粉里表达,并通过启动子：GUS表达结构得到进一步证实。35S启动子超量表达At2g47500,并未导致其在野生型植物中异位的过量表达;将其转入突变体中,基因表达量恢复,也未有表现差异。说明其对花粉发育的影响不明显。定量PCR分析微管发育其他相关基因,以及花发育中次生壁发育有关基因在突变体中的表达,At2g47500对花粉发育影响不明显。在突变体中,大部分基因也未因其缺失、表达受到明显影响。综上所述,该基因在花药发育中不受ms35/myb26的调控,发挥次要作用,受到主效基因的调控。     

水稻育性调控相关基因RNAi载体的构建及其表型鉴定

利用RNAi干扰技术研究不同基因对花粉发育、卵细胞发育和合子胚发育的影响是一种重要的手段。本研究通过筛选水稻在生殖发育过程中的9个重要调控基因,构建基因的RNAi表达载体,分析转基因植株育性及相关性状表型,以期探明RNAi表达载体对靶标性状的干扰效应。其中,AT61~AT63、AT64~AT66、AT67~AT69表达载体分别靶标花粉育性、卵细胞发育以及合子胚发育的调控。结果表明,除RNAi表达载体AT64没有获得转基因植株外,其余8个RNAi表达载体均获得了转基因植株;对T0代转基因植株的花粉育性、结实率以及潮霉素筛选(40 mg/L)发芽率检测的统计结果显示,RNAi表达载体AT62(花粉发育调控)、AT65(卵细胞发育调控)和AT67(合子胚发育调控)的干扰效应较强。本研究结果将为创制新型水稻基因工程不育系提供策略和选择。     

森林草莓FvSPL2基因克隆、过表达载体构建及表达分析

SPL(SQUAMOSA promoter-binding protein-like)转录因子是植物特有的一类基因家族,广泛存在于高等植物中,在植物营养生长和生殖发育中起着重要的调控作用。为了探究SPL基因对森林草莓(Fragaria vesca)花发育的影响,本研究以森林草莓‘Hawaii4’为试验材料,基于森林草莓转录组数据分析,克隆得到SPL转录因子基因FvSPL2,对其进行生物信息学和表达分析,并构建了35S::FvSPL2过表达载体。结果表明：FvSPL2基因编码区全长639 bp,编码212个氨基酸;蛋白质理化性质和结构分析表明FvSPL2蛋白为不稳定亲水性蛋白,其含有高度保守的SBP结构域和一个核定位信号NLS。RT-qPCR分析结果显示FvSPL2基因在花中表达量最高,在叶柄和叶片中次之。此外,该基因在不同花期表达先上升后下降,在半开花中表达量最高,且与花苞和全开花差异显著。这些结果说明该基因主要参与开花调控过程。研究结果为后续研究FvSPL2基因在森林草莓中的生物学功能提供数据依据。     

植物种子发育相关NAC家族转录因子研究进展

种子的发育和营养物质积累过程依赖于大量基因的表达和调控,研究这些基因的表达调控规律有助于了解种子发育过程中各种营养物质积累的分子机制.植物特有的NAC转录因子参与种子发育过程的调控,本文综述了NAC家族转录因子的系统发育关系,并对在种子发育过程中起调控作用的NAC家族转录因子的研究进行了总结归纳.     

花粉在植物遗传研究中的应用

高等植物的花粉是一种理想的植物遗传转化材料。将花粉作为外源DNA的受体或媒介进行转基因研究,已成为现代植物遗传转化技术中的重要部分。小孢子花粉可以在植物体内自然发育为成熟花粉然后参与受精作用,或者经过小孢子培养进行孤雌生殖从而形成单倍体植抹,还可以在离体培养条件下使未成熟花粉发育成为可育花粉。笔者分别简要介绍了以上3种途径的研究现状、花粉培养方法以及在植物遗传转化中的应用,并通过对各方法优缺点的综合评价,为科研人员和育种工作者进行花发育机制研究、功能基因表达和作物遗传改良提供了一条新的思路。     

AGAMOUS在花发育中的核心功能研究进展

花是植物重要的生殖器官,受到多种花发育因子的调控。AGAMOUS(AG)在花发育的不同阶段有着不同的表达模式,对于植物的繁殖和发育有着重要的作用。AG与其他花发育基因、蛋白之间的相互作用决定了植物花器官的形态建成。近年来研究发现,AG基因对于花序分生组织向花分生组织的转化起到了关键的调控作用,特别是它与WUSCHEL(WUS)基因的反馈调节途径促进了植物生殖器官的发育。本综述总结了AG基因在植物花发育调控网络中的作用及生物学功能,展望了花发育未来的研究方向与发展趋势。     

microRNAs在植物发育调控中的功能研究进展

microRNAs是一类22nt左右的非编码RNA,最早在线虫中发现。目前认为,其在动物、植物、细菌以及病毒的发育调控中起到重要作用。它在细胞内的调控方式包括指导mRNA降解、转录抑制、染色体修饰。在植物体内,它能够通过与其目标基因的互补序列结合,降解其目标基因,达到对细胞代谢进行调控的目的。miRNAs作用的目标基因主要是转录因子。miRNAs对于植物分生组织正常调控功能行使、维管束正确发育、叶子极性形成和激素反应等都是必须的,并受到发育和环境的调控。本文综述了植物miRNAs在细胞发育中的作用。     

杨树花发育相关基因及基因工程调控

杨树作为世界上重要的速生栽培树种和林木基因工程的模式树种,对其花发育分子机理的深入研究既是进行杨树开花调控的前提和基础,也为研究其它多年生木本植物花发育的研究提供借鉴.与其他开花植物相似,杨树的花发育也分为开花诱导、花的发端和花器官发育三个阶段,并且每个阶段都有多种基因的参与和调控.依据拟南芥等植物中花发育基因的信息,在杨树中也克隆了一大批与其花发育相关的基因,这些基因在表达方式、基因功能、调控等方面与其在拟南芥等植物中既有相似性,又具有杨树自身的特点.在杨树花发育相关基因的研究基础上,已经获得了提早开花及不育的转基因杨树.随着杨树花发育研究的不断深入以及实验技术的不断更新,杨树遗传改良必将发生历史性的变革.     

草莓生长素响应基因FvIAA17的克隆及表达分析

Aux/IAA蛋白作为转录抑制因子在植物生长发育过程中有重要的调控作用。为了研究草莓生长素诱导基因FvIAA17在草莓生长发育过程中的功能,以森林草莓为试验材料,克隆草莓FvIAA17基因,并对其序列特征进行生物信息学分析,利用Real-time PCR技术分析了FvIAA17在草莓不同组织及外源激素处理下的表达模式。结果表明,FvIAA17基因开放阅读框为594 bp,编码197个氨基酸;预测其分子质量和等电点分别为21. 85 ku和7. 56,具有Aux/IAA家族蛋白典型结构域和保守序列;该基因启动子区含有脱落酸、茉莉酸甲酯及胁迫相关的顺时作用元件。进化分析表明,FvIAA17基因与苹果生长素诱导基因Md IAA1亲缘关系最近;亚细胞定位预测分析表明,FvIAA17蛋白定位于周质内。Real-time PCR结果表明,FvIAA17基因表达量受到外源激素IAA、ABA的显著诱导,说明该基因可能参与了生长素、脱落酸调控草莓发育的信号转导过程。本研究为后继研究草莓FvIAA17的功能和作用机制提供参考依据。     

FaRALF1基因调控‘红颜’草莓果实成熟的功能分析

多肽信号广泛存在于高等植物体内,并对植物的生长发育和果实成熟起重要的调控作用,为探究多肽信号调控植物果实成熟机制,本研究以八倍体‘红颜’草莓(Fragaria×ananassa ’Benihoppe’)为试验材料,通过生物信息学技术在草莓全基因组中鉴定出一类植物多肽信号家族RALF(Rapid alkalinization factors),并根据染色体上的定位命名将其为FaRALF1-FaRALF9,通过分析FaRALFs基因家族成员在草莓果实不同发育时期的表达差异,以及其对脱落酸(ABA)、生长素(IAA)、油菜素内酯(BR)、蔗糖处理(Suc)的响应特征分析,初步推测家族成员FaRALF1可能参与调控草莓果实成熟。通过构建FaRALF1基因的超表达FaRALF1-OE(Over Expression)和RNA干扰FaRALF1-RNAi(RNA interference)载体瞬时侵染大绿时期的草莓果实,通过体视荧光显微镜观察侵染5 d后草莓果实的荧光标签和成熟表型,并通过RT-qPCR(Quantitative real-time PCR)分析基因表达量,其中FaRALF1-OE...     

利用基因工程创造植物雄性不育的策略

利用基因工程创造植物雄性不育系是近年来发展的新技术。根据花粉败育的原理,利用花药细胞绒毡层、绒毡层线粒体、胼胝质壁、细胞减数分裂过程等花粉形成过程中的不同环节,采取外源细胞毒素基因、分子伴侣、反义RNA技术、提早降解胼胝质、扰乱线粒体与细胞核之间的信息交流和细菌影响花粉小孢子发育等策略,使花粉不能正常形成,从而产生不育花粉,达到产生雄性不育的目的。并提出了基因工程创造植物雄性不育系可能存在的问题及其应用前景。     

Characteristics of Pollen from Transgenic Lines of Apple Carrying the Exogenous CpTI Gene

It is fundamental for gene transformation and ecosystem hazard evaluation to study the pollen characteristics of transgenic plants. In this research,the characteristics of pollen from 7-or 8-year-old transgenic apple plants carrying an exogenous Cp TI gene were analyzed. The results showed that there was no significant difference in terms of size,morphology,or exine ornamentation between the pollen of the transgenic plants and the non-transgenic control. However,the transgenic plants had more abnormal pollen grains. Of the 13 transgenic lines tested,12 had a significantly lower amount of pollen and six exhibited a significantly lower germination rate when cultured in vitro. The pollen viability of three transgenic lines was determined,with two showing significantly lower viability than the control. The transgenic Gala apple pollen grains germinated normally via controlled pollination on Fuji apple stigmas. However,the pollen tubes extended relatively slowly during the middle and late development stages,and another 8 h were needed to reach the ovules compared with the control. The gibberellic acid concentration in transgenic Gala apple flowers was lower than in the non-transgenic control during all development stages tested. The abscisic acid concentration in the transgenic flowers was lower during the pink stage,and higher during the ball and fully open stages. Microscopic observation of the anther structure showed no difference. The tapetum of the pollen sac wall in transgenic plants decomposed late and affected pollen grain development,which could be one of the reasons for the lower number of pollen grains and poor viability in the transgenic plants.     

观赏植物抗寒性改良技术分析

低温是影响观赏植物推广应用的主要限制因素,因此研究观赏植物抗寒性调控改良方法对观赏植物的应用有重要意义。影响观赏植物抗寒性的因素主要包括低温、光照和光周期、水分等外部环境条件,观赏植物自身的遗传基因、生长速率和发育水平等内部因素。传统采用选种育种、抗寒锻炼和抗寒砧木等农林栽培手段培育抗寒性观赏植物;后出现施用外源物质等化学手段培育抗寒性观赏植物;以及随着分子生物学的发展,利用基因工程手段对观赏植物抗寒性进行遗传改良。本研究从观赏植物在低温胁迫下的响应机制出发,对调控和改良观赏植物抗寒性的研究进行了总结,以期为未来观赏植物抗寒性改良研究提供一定参考。     

谷氨酰胺合成酶基因研究进展及其在植物氮代谢调控中的应用

谷氨酰胺合成酶是植物体内氮素同化与循环的关键酶。本文概述了谷氨酰胺合成酶在植物中的细胞、组织、器官分布特点,并就基因家族数目、基因结构以及不同水平的器官特异和发育时期表达调控等方面综述了谷氨酰胺合成酶的分子生物学研究进展及谷氨酰胺合成酶基因调控在提高植物生长量、耐逆性等方面的应用,展望了谷氨酰胺合成酶基因调控在植物氮高效利用、氮营养诊断方面的应用前景。     

棉花雄性不育研究和应用进展

综述了棉花雄性不育类型、不育机理和雄性不育系杂种优势利用状况,着重讨论了棉花雄性不育的细胞学、生理生化和分子生物学研究进展。并对本领域研究和应用中存在的问题及发展前景提出了看法。     

雌雄同株黄檗有性繁殖特性研究

一般认为黄檗为严格的雌雄异株植物,但本研究首次发现自然界存在两性植株。为了研究两性植株的有性繁殖能力,以两性植株为试材,雌株和雄株为对照,对两性植株性器官形态和繁殖能力进行了研究。通过2年对5000余朵花的研究发现：（1）两性植株的花粉和柱头与雄株和雌株在形态和发育上没有差异,花粉的萌发率在23%以上,与雄株花粉基本一致;（2）两性植株花粉授粉至雌株后得果率为86.69%,两性植株雌花在接受雄株花粉后的得果率为91.30%,自然受粉条件下的得果率为95.69%,自交授粉的得果率为88.01%。两性植株雄性和雌性都能正常繁殖,也可以成功自交繁殖。本研究为黄檗性别分化研究提供了新方向,为其生物保护提供了新途径。     

Investigation of pollen competition between wild and cultivated sorghums (<Emphasis Type="Italic">Sorghum bicolor</Emphasis> (L.) Moench) using simple sequence repeats markers

In self-compatible plant species stigmata receive a mixture of self and outcrossed pollen and competition between them is expected to play a major role in determining the pollen-mediated gene flow. The use of male sterile bait plants in field trials to demonstrate the rate of gene flow is questionable due to lack of pollination competition. However, little direct evidence has been published. A field experiment of male sterile and male fertile sorghum pollen recipient bait plants was conducted to evaluate pollen competition between wild and cultivated sorghums and the effects of pollen competition on gene flow assessment. Pollen competition between wild and cultivated sorghums was estimated from two-component pollen mixtures of wild and cultivated sorghum (1:1 ratio) applied to wild, cultivated and male-sterile maternal bait plants. Paternity was determined in the progeny using two diagnostic Simple Sequence Repeat markers. The study found that self pollen has higher seed-siring success. Maternal genotype influences the siring ability of the pollen donor components which significantly deviated from the 1:1 pollen loads. The study showed that published estimates of gene flow derived from studies using male-sterile bait plants seriously overestimate gene flow and that pollen competition may be a significant factor influencing outcrossing rates. The results suggest that the predominant direction of gene flow is from cultivated to wild sorghum, potentially leading to introgression of crop genes into wild sorghum. Pollen competition should be taken into account in gene flow estimation, since presence of self-pollen can account for over half of seed produced irrespective of maternal genotype.     

树木耐盐碱性研究进展

土壤中的盐分是树木生存与生长的重要限制因子之一,开展树木的耐盐碱性研究是有效选择强抗盐碱树木的基础。笔者概述了近年来树木耐盐碱性研究进展,包括盐碱胁迫对树木生长发育、生理生化的影响以及基因工程在树木抗盐碱性研究上的运用,旨在为开展树木耐盐碱性研究、选育耐盐碱新品种提供参考,以期实现盐碱地的合理开发和有效利用。