植物膨大素的研究进展

膨大素是一种能促进细胞壁膨胀,对植物生长发育具有重要作用的广谱蛋白质。它是一个庞大的基因大家族,目前已发现的膨大素被分为α、β、γ和δ四个亚家族。膨大素的功能广泛,除了具有诱导细胞壁松弛和扩展、促进细胞生长的功能外,还在叶片生长、花发育、果实成熟、种子萌发、根系生长、块茎膨大等方面发挥重要作用。文章综述了膨大素的基因家族、蛋白结构、功能、作用机制等,并指出了存在问题和发展方向,为植物膨大素的研究和利用提供参考。     

和次生代谢产物合成影响之研究进展

 真菌诱导子是一类诱导植物细胞生长和次生代谢产物合成的化学物质,包括有真菌菌体、菌液浓缩物、菌丝和菌液提取物、菌丝体高温处理后的可溶性成分、细胞壁降解成分、肽类和蛋白质等。该文对真菌诱导子对植物培养物生长和次生代谢产物合成影响的研究进展进行了综述,并对真菌诱导子在植物细胞培养生产次生代谢产物方面的前景进行了展望。     

拟南芥LRR-Extensin蛋白家族的研究

LRR-Extensin(LRX)是一种定位于植物细胞壁中的蛋白,其结构中含有富含亮氨酸的重复序列和伸展蛋白结构域。LRX蛋白的功能众多,除了促进细胞生长外,还影响营养生长、形态发生、授粉受精等,随细胞基质不同具有不同的功能,并表现出高度的组织、器官和细胞特异性。介绍了拟南芥中LRX的分类、结构特征、表达形式及其在根毛和花粉发育中的作用。     

番茄和马铃薯扩展蛋白研究进展

扩展蛋白（expansins）是植物细胞壁中特有的一类蛋白,在植物体内的作用是缓释细胞壁结构网中的张力,使细胞壁变得松弛,在果实的生长发育、株节间生长中起着极为重要的作用,是一个庞大的基因家族。主要介绍了番茄和马铃薯中扩展蛋白的研究进展及扩展蛋白在植物抗逆中的功能,并指出将来马铃薯和番茄扩展蛋白的研究方向。     

土壤中植物生长促进菌的研究进展

植物生长促进菌是一类定殖在植物根系周围促进植物生长的根际微生物,具有促进植物的生长、抑制植物致病菌的产生,提高植物抗逆性等功能。本文总结了土壤中不同种类的植物生长促进菌对植物生长的作用,为后续植物栽培中进行土壤管理利用提供参考。     

灰霉病菌侵染垫侵染油菜叶片的超微结构观察

利用透射电镜和扫描电镜观察灰霉病菌灰葡萄孢（Botrytis cinerea ）侵染垫侵入油菜叶片的过程。观察结果发现：灰霉病菌顶端菌丝聚集通过形成侵染垫,侵染垫分泌胶状物质降解表皮细胞的细胞壁,菌丝通过破损的表皮细胞进入叶片并在叶肉细胞间及细胞内生长;侵入的菌丝进一步降解叶肉细胞的细胞壁并在叶肉组织中生长繁殖,造成叶肉细胞的细胞质凝聚、细胞器破裂等细胞坏死症状。研究结果表明：灰霉病菌侵染垫通过降解植物细胞壁侵染植物,并且在植物组织内生长过程中也会降解细胞壁,细胞壁的降解在灰霉病菌侵染和生长过程中起着重要作用。     

植物木质素的合成与调控研究进展

木质素作为植物次生细胞壁的重要组分,分布于输导组织和木质化组织细胞壁中,不仅具有提高细胞壁的隔水性和机械强度,而且在提高植物的抗病抗逆方面也发挥着重要作用。对植物木质素的种类、合成调控和利用基因工程从源头调控植物木质素含量等方面的研究现状进行了概述;随着转基因技术的发展,有望通过更多更有效的途径来改变植物木质素的组成。     

植物细胞壁扩展蛋白(Expansins)研究进展

Expansins(EXP)是一类植物细胞壁蛋白,它能诱导分离细胞壁的延伸生长及依赖pH调节的细胞扩展生长。在生长的组织中,细胞壁若要打破约束而扩展体积,必须取决于胞壁的生物合成与维持结构完整性及强度的壁松弛协调机制。Expansins的生物学作用是多样化的。它参与了细胞增大,果实软化,花粉管及根系生长以及植物细胞衰老等过程。现已发现两大类expansins基因家族,称之为α-expansin和β-expansin,它们都是由多基因家族组成。本文对EXP的发现,基因家族分类及其在植物发育、生长及衰老各阶段的生理作用机制等研究进展进行了综述;并对EXP的应用前景给予一定阐述。     

杨树扩展蛋白基因家族的生物信息学分析

扩展蛋白是植物细胞壁的重要组成部分,广泛存在于植物基因组中,具有疏松细胞壁组分、增加细胞壁柔韧 性的作用,在植物的生长发育及抗性等多个方面起着重要的作用。全基因组序列分析显示,杨树中的扩展蛋白基 因家族包含36 个成员,分属于EXPA、EXPB、EXLB 和EXLA 4 个亚家族。系统生物信息学分析表明,杨树扩展蛋白 基因具有保守的序列特征和稳定的蛋白结构,包括9 种不同的内含子起源模式以及6 个高频密码子。基因表达分 析显示,该家族基因在杨树木材形成相关的组织/ 器官中表达丰度较高,对林木生殖发育也起着重要的作用。研究 结果展示了杨树扩展蛋白基因家族的基本信息和特点,为深入研究杨树扩展蛋白基因的功能搭建平台。      

几种常用微肥及其施用技术

<正>1.硼肥:硼是作物生长必需的营养元素之一,硼在植物生长发育中的作用,主要参与碳水化合物在植物体内的分配和运转,具有促进分生组织、营养器官和生殖器官的生长,促进早熟,改善品质,增强抗逆性等重要作用。生产上使用较多的有硼砂、     

扩张蛋白(Expansin)研究进展

扩张蛋白是一类细胞壁酶蛋白,能够通过打断细胞壁多聚物之间的氢键诱导酸依赖的细胞壁延展和压力松弛。其由两类多基因家族编码,分别命名为α-expansin、β-expansin,每类扩张蛋白基因家族又有很多的基因成员。扩张蛋白已在不同的种属植物中被鉴定存在,并且大量的扩张蛋白基因被克隆。研究表明:每一个扩张蛋白基因在高度特定的位点和高度特定的细胞类型中表达,其表达在时间、空间上受到严格的调控且受到激素和环境因子的调控。目前认为扩张蛋白几乎参与了植物的整个发育过程:除具有增大细胞的功能外,扩张蛋白在细胞生长、种子萌发、根毛形成、根系生长、叶原基形成、叶子生长发育、果实成熟、器官脱离,以及花粉管生长方面起着重要的作用。就此最新研究进展,作一综合阐述。     

植物扩展蛋白基因的研究进展

扩展蛋白基因(expansin genes)是一个相对保守的基因家族,由α、β、γ和δ4个亚家族组成。作为植物细胞壁的重要组成部分,扩展蛋白以酶催化的作用方式,使细胞壁组分间疏松,细胞伸展,细胞的柔韧性增强,以此缓解各种环境因子对细胞的压力。目前研究发现:扩展蛋白参与了植物生长发育过程中的许多环节,如种子萌发、根毛的起始和延长、叶子生长发育、叶柄脱落、花粉管延长、果实成熟等。同时,扩展蛋白还参与了抗旱、抗病、耐高温等诸多抗逆性反应。扩展蛋白基因多属于诱导表达,易受激素、温度、干旱、病原菌、机械损伤等各种内外界环境因素的影响。     

陆地棉扩展蛋白基因的鉴定与特征分析

目的 扩展蛋白（Expansin）是细胞壁的重要组成部分,在植物的生长发育及逆境胁迫应答等方面均发挥着重要作用。基于全基因组水平系统鉴定陆地棉Expansin基因家族,并通过生物信息学及表达模式分析,为揭示扩展蛋白基因在棉花生长发育中的功能及后续利用奠定基础。方法 利用BLAST和HMMER在陆地棉基因组中搜索并鉴定扩展蛋白基因家族成员;利用ClustalW、MEGA、MCScanX、Prot Param、MEME、SignalP、Euk-mPLoc、FancyGene和DnaSP等软件对其基因序列和蛋白序列进行生物信息学分析。通过RNA-seq数据分析扩展蛋白基因的表达模式和部分同源基因间表达差异,利用qRT-PCR验证部分扩展蛋白基因的表达谱。结果 陆地棉基因组中含有46个EXPA基因、8个EXPB基因、6个EXLA基因和12个EXLB基因,合计72个Expansin基因;四倍体陆地棉中扩展蛋白成员的数量几乎是二倍体棉种（亚洲棉与雷蒙德氏棉）的2倍。除GhA02和GhD06 2个染色体外,其余各染色体上均分布有数目不等的扩展蛋白基因（2—4个）,具有部分同源关系的染色体GhA08和GhD08分别有5个和8个扩展蛋白基因。系统发育树显示,各亚家族成员聚集成群,并且大部分的末端分支均由来源于3个物种的4个（亚）基因组的4个基因组成,如EXPA亚家族的Cotton_A_28454/Gh_A03G0885/Gh_D02G1269/Gorai. 005G142200等等,4个基因之间具有同线性关系。亚细胞定位发现陆地棉所有的扩展蛋白均位于细胞外。基因结构分析显示,扩展蛋白基因由3—5个外显子组成,外显子-内含子结构在进化上高度保守且与氨基酸序列的多样性一致,且在外显子上存在密码子偏好性。RNA-seq数据显示,不同基因在不同时空条件下存在特异性表达,如GhEXPA19A和GhEXPA19D相比其他基因在纤维10 DPA和20 DPA中的表达量很高;在不同的组织（如子叶、新叶、老叶、苞叶）中,GhEXPA24D具有较高的表达量。部分同源基因之间具有不同的表达模式,显示它们之间功能的异化与互补。qRT-PCR结果与RNA-seq数据基本吻合,如GhEXLA3A和GhEXLA3D在纤维发育的伸长阶段高量表达。GhEXPA19D和GhEXLA2D在3DPA的胚珠中表达活跃。结论 陆地棉基因组中含72个扩展蛋白基因,其在DNA水平和氨基酸水平具有一致的结构多样性和进化保守性,在转录水平具有各异的表达模式,显示出家族内成员间功能上的异化与互补。     

Overexpression of the apple expansin-like gene MdEXLB1 accelerates the softening of fruit texture in tomato

Fruit firmness is an important quality trait of apple fruit texture, and the pre-harvest ripening period is the key period for the formation of apple fruit texture. Expansin is a cell wall loosing protein family that has four subfamilies: α-expansin (EXPA), β-expansin (EXPB), expansin-like A (EXLA), and expansin-like B (EXLB). In this study, we investigated the key period of pre-harvest texture formation in ‘Golden Delicious’ apples based on fruit longitudinal diameter, transverse diameter, firmness, tissue structure, respiration intensity, ethylene release rate, and expansin activity. Within the 10 days before harvest, the fruit was found to reach maturity. Semi-quantitative RT-PCR revealed that most of the expansins were expressed at the ripening stage before harvest. The biological function of the EXLB subfamily gene, MdEXLB1, was further identified, and its subcellular localization on the cell wall was confirmed by transient transformation experiments. Compared with the wild type (WT), the transgenic tomato lines overexpressing MdEXLB1 had lower plant height, earlier fruiting period, fewer days for fruit ripening, higher fruit maturity, lower fruit firmness, higher fruit expansin activity, more discrete flesh cell structure, and accelerated fruit ripening process. Overall, this is the first study to propose that the apple EXLB subfamily gene, MdEXLB1, has biological functions and plays an important role in promoting fruit ripening and softening.     

旱柳扩展蛋白基因家族与基因组分化

  目的  扩展蛋白是植物中重要的基因家族之一,在生长发育和逆境抗性过程中发挥重要的作用。本研究拟探讨旱柳中的扩展蛋白基因组成变化,为理解旱柳AA、BB基因组的分化提供理论依据,也为柳树分子设计育种提供参考。  方法  本研究基于毛果杨扩展蛋白基因氨基酸序列,鉴定旱柳中的扩展蛋白基因;通过生物信息学软件,分析旱柳AA、BB基因组扩展蛋白基因家族的特征和变化。  结果  在异源四倍体旱柳基因组中鉴定了65个扩展蛋白基因,其中AA基因组32个、BB基因组33个,共有的扩展蛋白基因28个,有3个基因产生了重复;AA、BB基因组中各有3个扩展蛋白基因缺失,并分别有2个和1个基因结构域发生了缺失。基因结构分析表明,部分AA、BB基因组的对应基因在内含子数量和内含子剪切位点等方面存在明显变化。在密码子使用选择上,AA、BB基因组间各含有5个高频密码子,分别含有5个和10个最优密码子,部分密码子如AGG和UAG等的使用频率有很大的差别。比较蛋白理化性质,AA、BB基因组的扩展蛋白在亲疏水性、结构稳定性方面存在不同程度的变化。进化分析显示,两套基因组中EXPA23基因经历了正选择,其他同源基因经历了纯化选择,但Ka/Ks值变化较大。  结论  旱柳AA、BB基因组扩展蛋白家族具有各自的组成、结构及表达特征,是基因组分化的基础,体现了扩展蛋白在物种分化和分类中的重要地位。      

辣椒果实螺旋性状的组织学与转录组学分析

为初步揭示螺丝椒(Capsicum annuum L.)果实螺旋生长的机理，以螺丝椒与牛角椒自交系为试材，利用徒手切片、石蜡切片和转录组测序等技术，对试材果形、子房壁、果肉细胞分裂与膨大情况以及花期子房转录组差异进行了解析。结果表明:果实螺旋生长的起始可能发生在子房发育早期；螺丝椒的螺旋生长由果肉细胞倾斜排列所导致；两试材果肉在纵、横向细胞数与细胞大小方面存在差异，推测两试材果形差异是由细胞分裂与膨大综合调控的。转录组分析发现:螺丝椒果实可能通过改变KIN、NPH3和IQ67通路相关基因的表达使子房细胞分裂方向发生改变并最终导致果实呈现螺旋状生长，同时该试材果实还可能通过调控OFP8、IQ67通路相关基因以及细胞分裂素相关基因的表达来增加纵向与横向细胞数目并影响细胞形状，最终使果实伸长。综上，本研究可为揭示辣椒果形形成机理以及植物形态建成机理提供科学依据。     

玉米茎秆抗倒伏遗传的研究进展

茎秆倒伏严重影响玉米产量、品质和机械化收获,是当前玉米生产和育种亟待解决的主要问题之一。加强对玉米茎秆抗倒伏性的研究,对提高品种抗倒伏能力具有重要意义。本文综述了玉米茎秆倒伏的主要影响因素及其遗传特征。茎秆倒伏与茎秆自身的强度密切相关。茎秆强度越高,抗倒伏性越强。茎秆强度受茎秆所处的发育阶段、茎秆内部结构和外部形态,及其细胞壁成分等影响。处于分生组织的茎秆细胞分裂旺盛,较易折断,而进入生殖生长后,茎秆表皮、厚壁组织增厚,维管束发育成熟,对茎秆的支撑作用增强。茎秆细胞壁的主要成分——纤维素、半纤维素、木质素、可溶性糖、无机物等均可提升茎秆强度。目前,研究者借助高通量表型平台,利用玉米连锁群体和自交系群体,采用各种定位方法,鉴定到一系列影响茎秆形态、强度、细胞壁成分的相关QTL和候选基因。研究表明,基于单倍型的QTL定位方法比基于单个SNP的定位效果好。一致性QTL分析将不同遗传群体的研究整合到一起,能够提高QTL结果的通用性。茎秆强度的遗传基础复杂,受微效多基因控制,位点间具有加性效应。茎秆成分QTL中的候选基因涉及细胞壁代谢、转录因子、蛋白激酶等。MAIZEWALL是玉米细胞壁相关基因的重要数据库。目前该数据库包含1 156个玉米细胞壁生物学相关的候选基因,为该领域的深入研究提供强大的资源。已鉴定到一系列影响玉米茎秆细胞壁成分、茎秆形态和强度的基因,其功能涉及纤维素合成路径,如纤维素合成酶类、Cobra类、糖基转移酶和核糖转运蛋白类;苯丙烷路径基因,如控制bm1—bm5的相关基因;植物激素类,如赤霉素、生长素、油菜素甾醇相关基因;转录因子如NAC、MYB;miRNA（ZmmiR528）以及F-box基因（stiff1）等。今后应积极探索不同发育时期玉米茎秆倒伏的力学机制;广泛发展自然群体或育种群体进行遗传分析;采取多种定位策略,提高抗倒伏相关基因鉴定的功效;针对优良等位基因,开发各类分子标记,加强抗倒伏分子标记辅助选择。本文将为玉米茎秆抗倒伏遗传机制解析及抗倒伏玉米品种的分子育种提供参考。     

紫花苜蓿不同发育时期次生壁合成调控的转录组分析

【目的】探讨紫花苜蓿次生壁合成的基因网络调控变化和表达模式,确定一些关键候选基因和转录因子,为紫花苜蓿次生壁加厚调控网络的分子机制研究奠定基础。【方法】对‘中苜1号’紫花苜蓿分枝期（S1）、现蕾期（S2）、初花期（S3）和盛花期（S4）的茎进行近红外光谱法测定次生壁主要物质含量和Illumina HiSeq^TM 2500高通量转录组测序。以紫花苜蓿的近缘物种蒺藜苜蓿（Medicago truncatula）基因组作为参考基因组进行序列比对并组装构建转录本。利用FPKM法计算基因表达量,以Fold change（差异表达倍数）≥2或≤0.5（表达上调或下调）、FDR（false discover rate）≤0.05为筛选条件,在3个相邻时期转录组比较组合中（S2vs S1,S3 vs S2,S4 vs S3）筛选差异表达基因。通过Gene Ontology数据库和KEGG Pathway数据库对紫花苜蓿不同发育时期差异表达基因的功能和参与的代谢途径进行注释。【结果】共获得41 734个基因在紫花苜蓿不同发育时期的转录表达情况,27个功能注释与紫花苜蓿纤维素、木质素合成密切相关的基因差异表达,其变化趋势与纤维素和木质素含量测定结果基本一致,即随着生长发育时期的变化,表达水平逐渐提高。研究表明,初花期是紫花苜蓿次生壁合成调控的转折期,纤维素和木质素含量与其合成基因表达量在初花期均显著提高。MTR_2g016630（Ces）和MTR_7g103590（Ces A1）等纤维素合成酶基因表达水平在初花期显著上升,木质素合成途径中,MTR_1g064090（PAL1）、MTR_1g111240（C4H）和MTR_2g104960（CCR）基因表达量在初花期或盛花期相比分枝期上调表达倍数达到10倍以上。本研究中27个与植物生长发育相关的转录因子在紫花苜蓿不同发育时期差异性表达,其中NAC家族和MYB家族转录因子有18个,也有少量WRKY、BHLH、ERF、C3H等转录因子。【结论】获得‘中苜1号’紫花苜蓿在4个生长发育时期茎的基因表达谱数据,共获得54个差异表达基因,其中稳定上调基因24个,稳定下调基因30个。这些基因很有可能参与紫花苜蓿次生壁的合成调控。