光敏色素基因与作物改良利用

基因克隆、基因功能研究、作物转基因以及遗传育种的有效结合,对棉花等作物新品种的选育具有推动作用。在作物改良利用的基因中,光敏色素基因是一类重要的光信号传递基因,是主要的红光和远红光的光信号受体,与植物的整个生长发育过程紧密相关。详述了近年来光敏色素基因的功能、结构等方面的研究进展,对深刻研究了解植物光信号转导途径所调控的植物发育具有积极意义。     

生物活性水和光敏色素对植物生长发育的作用综述

生物活性水是一种具有微生物、矿物质的活性水,对植物生长发育有显著促进作用。光敏色素是植物感受红光-远红光的受体,在植物的光形态建成过程中发挥着重要作用。该文综述了生物活性水和光敏色素在植物生长发育方面的作用。     

植物光敏色素基因研究进展

植物光敏色素作为光受体,感知环境条件,进行能量转换。为深入挖掘光敏色素基因作用的分子机理,提升其在作物遗传改良中应用的有效性,综述了植物光敏色素基因的研究进展,阐述了其在调控植物光信号转导中的重要作用,并对其在作物遗传改良中的应用进行了探讨。     

光受体的研究进展

光是植物生活中最重要的环境因子之一,它不仅给植物提供辐射能,而且可作为信号调节植物生命周期中的各种生理过程。植物的光周期反应主要是通过光受体接收或传递光信号来完成。介绍了植物光周期和几种光受体红光或远红光受体光敏色素、蓝光受体隐花色素、向光素、紫外光受体UV-B的研究进展。     

植物避荫反应信号转导途径研究进展

植物避荫反应是指细胞内各种形式的光信号受体相互作用,在感受到植物被遮荫后引起茎秆伸长的反应.首先介绍了树冠遮荫造成的光环境及其光信号受体,红光(680 nm)/远红光(730 nm)量子比率R:FR,是植物避荫反应中重要的信号分子;植物避荫反应的光受体有光敏色素、隐花色素、向光素和UVR8蛋白,介绍了它们在光信号感受中的不同作用目标和生物功能;重点讨论了光敏色素相互作用因子(Phytochrome Interacting Factors,PIFs)和光敏色素、植物激素的相互作用及其调控植物避荫反应的分子机制;并介绍组成型光形态建成1 (constitutive photomorphogenesis 1,COP1)蛋白在避荫反应调控中的作用;最后对夜晚和光斑环境下的植物避荫反应调控机制作了简要概述.     

光敏色素的结构及其信号调控机制

光信号参与并调节植物生命周期中的许多生理过程,而植物可通过自身的光感受器来感知多样的光照信息。光敏色素(Phytochromes,phy)作为一种感知红光/远红光的植物色素蛋白,在植物种子发芽、开花、发育转变、趋光性、避阴反应等适应性应答中发挥着重要作用。光敏色素以吸收红光的非活性形式Pr和吸收远红光的活性形式Pfr存在,这一差别明显体现在二者的结构中。综述了光敏色素两种形式的结构差异及其信号调控机制,并以光敏色素在植物光合作用中的调节作用为例,进一步理解光敏色素对于植物生长发育的重要性,最后对未来的研究方向进行了展望。     

甘蓝光敏色素B基因的克隆及在拟南芥中异源转基因的功能验证

目的】甘蓝（Brassica oleracea L.）是世界上最广泛种植的蔬菜作物之一,其种植已由春、秋两季种植转变为四季栽培,因此,研究甘蓝对光温的反应能力是品种改良的重要基础。光敏色素是植物最重要的一类光受体,主要响应远红光和红光的变化,其中,光敏色素B是红光的最主要受体,与光形态建成、避荫性以及生物产量等性状密切相关。克隆甘蓝的光敏色素B基因（BoPHYB）,在拟南芥中验证异源基因BoPHYB在光形态建成和避荫性反应中的作用,丰富植物光敏色素基因功能研究,评价光敏色素在甘蓝品种改良中应用的潜在价值。【方法】利用RT-PCR的方法克隆、测序验证得到甘蓝自交不亲和系12C的BoPHYB编码区cDNA序列;利用生物信息学软件分析其编码的氨基酸序列及结构域,并与其他植物的光敏色素B进行序列比对,分析它们之间的同源关系;构建其35S启动子驱动的植物表达载体pJIM19-Myc-BoPHYB,通过农杆菌介导法转化拟南芥野生型Col-0和phyB-9突变体,并获得纯合转基因株系;比较BoPHYB与拟南芥光敏色素B（AtPHYB-GFP）的转基因株系在不同光质下的下胚轴伸长和成株期的表型,验证其在光形态建成和避荫性反应中的作用。【结果】从甘蓝中克隆了BoPHYB的编码区cDNA序列,该基因编码区含有3 507个核苷酸,编码具有1 168个氨基酸残基、分子量为128.9 kD的蛋白质;与拟南芥和白菜的phyB结构域类似,BophyB包含1个GAF结构域、2个PAS结构域、1个HisKA结构域和1个HATPase_c结构域;氨基酸序列同源性分析发现,BophyB与拟南芥以及白菜的phyB同源性最高,与小麦、玉米、水稻等单子叶植物的同源性较低;与AtPHYB-GFP类似,在红光和白光下不但Myc-BoPHYB能互补phyB-9极端黄化的表型,而且转基因株系均表现为下胚轴加剧缩短;长日照和短日照下成株期转基因导致植株矮化、叶片深绿和叶柄缩短。【结论】克隆了甘蓝光敏色素B基因,甘蓝光敏色素B与拟南芥和白菜的光敏色素B具有相似的结构和功能,在红光和白光下促进幼苗的去黄化反应,在成株期显著抑制长日照和短日照下植株的避荫性反应。     

植物光调控的研究进展

光是植物生活中最重要的环境因子之一.它不仅为植物光合作用提供辐射能,而且还为植物提供信号调节其发育过程,为此,高等植物具有一整套精细的光接受系统和光信号转导系统,以此对光强、光质、光照方向和光照时间、光周期等环境光条件的变化作出适应性反应.不同环境条件下的光信号通过各种植物光受体转导并与内生发育程序整合从而控制植物的生长发育模式.该文通过综述光敏色素分子的结构、功能和它介导光信号在植物体内、植物群体中的转导及其光调控作用,讨论了环境光信号对光能量在植物个体和群体中分布的影响.     

植物光调控的研究进展

光是植物生活中最重要的环境因子之一.它不仅为植物光合作用提供辐射能,而且还为植物提供信号调节其发育过程,为此,高等植物具有一整套精细的光接受系统和光信号转导系统,以此对光强、光质、光照方向和光照时间、光周期等环境光条件的变化作出适应性反应.不同环境条件下的光信号通过各种植物光受体转导并与内生发育程序整合从而控制植物的生长发育模式.该文通过综述光敏色素分子的结构、功能和它介导光信号在植物体内、植物群体中的转导及其光调控作用,讨论了环境光信号对光能量在植物个体和群体中分布的影响.     

植物光受体的结构域与光化学特性研究进展

目前,植物光受体的生理功能和信号转导等已有较多报道。主要介绍了根据结构域划分的6种植物光受体:光氧电位势传感蛋白、视黄质、光敏色素、核黄素蓝光受体、隐花色素和视紫红质在其结构特点和光化学活性方面的最新研究进展,并对其后续发展进行了展望。     

海马齿SpSCL1基因启动子克隆及序列分析

GRAS蛋白是植物特有的一类蛋白家族,在植物的生长发育方面具有重要作用.根据前期分离的海马齿SpSCL1基因的5'端序列,设计特异引物进行Genome Walking,从海马齿基因组DNA中克隆了SpSCL1基因上游的1 254 bp片段.序列分析表明,该序列包含681 bp的启动子调控序列及573 bp的基因编码序列,启动子调控序中除含有典型的真核生物核心启动子区域(-60～-10bp)外,还含有多个TATA-box、CAAT-box等启动子元件以及多种与脱水、耐盐和光响应相关的顺式作用元件.结果预示海马齿SpSCL1可能在抗旱、耐盐以及光敏色素信号转导途径中发挥重要作用.     

弱光对园艺作物生长发育影响的研究进展

弱光是影响我国水果、蔬菜类园艺作物正常生长发育的主要环境限制因子。从植株的外观形态、光合作用、叶片膜质过氧化作用、抗氧化酶活性,以及弱光的信号转导、弱光与植物的其他抗逆性影响等方面综述了弱光逆境对主要水果、蔬菜类园艺作物生长发育影响的研究现状。     

光敏色素互作因子(PIFs)对植物生长发育的调控

光敏色素相互作用因子(PIFs)属于拟南芥bHLH转录因子家族的第15亚族,是光信号响应过程中的关键负调控因子。光激活的光敏色素通过促进PIFs蛋白降解,直接或间接抑制它们与DNA的结合,从而实现光对植物生长发育的调控。研究发现PIFs在调控种子萌发、幼苗形态建成、避荫反应、昼夜节律以及各种植物激素响应过程中起着重要作用。此外,PIFs作为细胞信号传导的"枢纽"具有更为广泛的作用,能够整合不同信号,精细调控整个转录网络。     

SBP-box/SPL基因在植物表皮毛发育中的作用

植物表皮毛作为表皮细胞的特有组织在分类、减少热量和水分散失、抵御昆虫和微生物侵害方面发挥作用,同时也是生长发育时相转换的一个重要指标.而且表皮毛在提高产量等农艺性状方面也发挥重要作用,如棉花纤维组织的产量和品质.SBP-box/SPL基因是植物特有的一个较小的基因家族,在生长发育多个方面扮演重要角色,涉及花期、育性、果实成熟、蓝光信号传导、器官大小等性状.其中,在调控植物"年龄"相关的时相转换中作用明显.本文对表皮毛发育调控中SPL基因功能、涉及的microRNA,及它们与其他表皮毛发育调控途径的关系进行综述,以期为植物表皮毛发育的深入研究及应用奠定基础.     

光照对蕨类植物孢子萌发的影响

蕨类植物孢子萌发受多种环境因素影响,如：光照、重力、温度、激素等。其中光通过植物的光形态建成调节植物的生长和发育。光对孢子细胞分裂和假根细胞生长方向都有影响。蕨类植物的孢子萌发依赖于光,不同的光质对孢子萌发的影响存在差异。在这个过程中,植物的光敏色素和光感受器发挥着重要作用。综述了国际上一些光照对蕨类植物孢子萌发影响的研究进展。     

植物低温信号的感知、转导与转录调控

低温是植物生长的主要环境胁迫因子之一。植物对低温的应激是一个复杂的过程,包括低温信号的感知、信号转导和转录调控等阶段。低温可以通过质膜流动性的改变被质膜感知,也可以通过质膜上的钙离子通透性通道、组氨酸激酶、受体激酶和磷酸酯酶感知。低温信号转导包括钙信号途径和其他信号途径,其中钙信号途径是低温应答过程中重要的信号途径。在此途径中,因低温增加的胞质钙离子能被CDPK、磷酸酶和MAPK识别并传导;其他信号途径主要与ABA有关。低温信号最终将启动CBF和非CBF介导的转录调控,提高植物的低温抗性。     

植物中紫外光及蓝光信号转导的研究进展

以拟南芥为例，简要论述了近年来有关紫外光及蓝光信号转导方面的研究进展，其中，着重从ＣＨＳ基因表达的调节、ＵＶ－Ｂ和ＵＶ－Ａ／蓝光光信号转导途径研究及其相互作用等小方面进行介绍。     

植物氮磷营养的长距离信号转导

植物应对土壤多变的营养环境需整合和协调地上部和根系的养分感知信息，通过精细而复杂的信号转导机制，调控植物养分应答和生长发育进程。长距离信号转导机制的实现需经由维管系统进行信号分子的长距离运输(故称长距离信号)。在众多矿质营养元素中，氮和磷是限制植物生产力的主要元素。研究表明，蛋白质、小肽和microRNAs等多种分子均可作为长距离信号分子参与调控系统性氮磷信号转导。本文总结了目前鉴定到的氮磷营养长距离信号分子及相关信号转导机制，概述了光对氮磷长距离信号转导的影响，并对长距离信号未来研究方向进行了展望。     

光敏色素研究进展

综述了自20世纪20年代光敏色素被发现以来的研究概况及进展.主要包括(1)光敏色素作为主要光受体在调节从种子萌发到器官衰老的植物生长过程中所发挥的作用;(2)光敏色素的5种不同基因型及基因同源性和主要的反应方式,尤其是光敏色素的主要分子基因PhyA和PhyB在反应方式上的区别;(3)从生物化学和分子水平阐述了光敏色素的生理功能,其中包括光敏色素对细胞生长的调节,光敏色素是如何通过调节光周期反应进而调节了生长和开花的,光敏色素对基因表达的调控以及光敏色素与植物激素协同作用于植物生长和育性等;(4)虽然迄今为止人们极少研究光敏色素和植物激素在苜蓿秋眠中的作用,但对此方面提出了研究展望.