魏可葡萄气生根发育的转录组分析

葡萄气生根是在高温高湿环境下老蔓上发育形成的一种特殊根系类型,发育程度较低,具有分化潜力。通过技术手段诱导魏可葡萄当年生结果枝茎节处萌发气生根,以同一结果母枝未处理茎节为对照进行根系转录基因表达情况进行分析,结果表明,诱导气生根发育过程中有3 989个基因表达量上升,2 830个基因的表达量下调。采用GO功能分类,可将注释的基因划分为40个功能类别,包括催化活性、结合和代谢过程等。部分根系关键基因表达结果表明,生长素、赤霉素、脱落酸在内的所有植物激素都参与了调控过程,结合生长素下游相应基因分析,内切葡聚糖酶基因、PRE基因和高亲和力硝酸盐转运体基因在气生根发育过程中显著上调表达,表明降解茎节处表皮细胞壁、利用硝酸盐在茎节处富集刺激根芽萌发是气生根生长发育调控机理之一。     

MAPK调节水稻幼苗根系生长的分子机制

以水稻品种中花11号为材料,利用MAPKK抑制剂PD(PD 98059)分析了MAPK信号对水稻根系生长、H2O2产生、生长素积累分布及生长素和细胞周期基因表达谱的影响。结果表明,PD处理促进了初生根和不定根的伸长生长,但抑制了侧根的形成和发育,并诱导了H2O2的产生和生长素的积累增加。分子水平分析显示,PD处理分别使14个生长素基因和12个细胞周期基因表达上调,使3个生长素基因和7个细胞周期基因表达下调。这些结果说明在正常条件下,MAPK对水稻幼苗根系生长的调节与其控制H2O2产生和生长素平衡及调控生长素和细胞周期基因表达有密切关系。     

花生生长素响应因子基因AhARF3的克隆与表达分析

生长素响应因子(auxin response factor, ARF)是调控生长素响应基因表达和信号转导的一类转录因子,在植物生长发育的各个阶段均起重要的调节作用。本研究基于花生种子萌发前后转录表达差异分析,克隆到1个生长素响应因子基因AhARF3。序列分析结果显示,该基因的ORF区为2 115 bp,编码704个氨基酸,推测相对分子量为72.92 kD,等电点6.86。不同器官表达谱分析结果显示,AhARF3为组成性表达,茎中的表达量最高,根与花中的表达量较低且近似,干种子中最低。种子萌发过程的表达分析显示,萌发10～72 h的种子中AhARF3表达量均比干种子中极显著增加,尤其是萌发48～72 h,AhARF3的表达水平不仅比萌发前期各阶段种子中的大幅上调,与根、茎、叶、花及各发育阶段的种子相比,也具有明显的表达优势。     

两个小麦甲基结合蛋白基因cDNA全长克隆及其在种子中的表达特性

 【目的】分析小麦甲基结合蛋白基因TaMBD1和TaMBD6的序列特征及其在种子形成和萌发过程中的表达模式,为探讨小麦种子形成及萌发过程中的表观遗传学调控机制积累资料。【方法】利用RACE技术进行cDNA全长克隆,采用生物信息学软件分析克隆基因的编码蛋白特性,并通过半定量RT-PCR分析克隆基因在小麦种子不同发育阶段及萌发过程中的表达模式。【结果】获得了小麦甲基结合蛋白基因TaMBD1和TaMBD6的cDNA全长,可分别编码193和187个氨基酸。氨基酸序列分析发现,TaMBD1和TaMBD6均包含有典型的甲基结合域,TaMBD1还包含1个CW型的锌指结构域。三维结构分析显示,TaMBD1和TaMBD6均可形成由β-折叠、α-螺旋及C-端扭曲共同构成的特定夹层结构。表达特性分析表明：TaMBD1在种子发育过程中一直保持有较高水平的稳定表达,而在萌发过程中呈现出有规律的表达动态,即胚中的表达量逐渐增强,胚乳中的表达量却逐渐减弱;TaMBD6在种子发育过程中呈现出先升高后降低的表达趋势,以开花后15 d时表达量最高,但在种子萌发过程中却未检测到其表达。【结论】首次克隆了小麦甲基结合蛋白基因TaMBD1和TaMBD6的cDNA全长,这2个基因的编码蛋白均包含有与DNA互作的典型功能域;通过对这2个基因在种子发育及萌发过程中的表达特性分析表明,TaMBD1在小麦种子的发育及萌发过程中均发挥重要调控功能,而TaMBD6仅与种子发育过程中的基因表达调控有关;研究结果为进一步探讨小麦种子形成和萌发过程的基因表达调控机制提供了重要信息。     

黄瓜生长素反应因子(ARF)家族鉴定及表达特异性分析

【目的】鉴定黄瓜生长素反应因子（ARF）,预测small RNAs并验证ARF与small RNAs和生长素的关系;分析ARF在种子萌发过程中的表达模式,推断ARF在黄瓜单性结实和种子萌发过程中是否起到关键作用。【方法】利用拟南芥和水稻ARF蛋白质序列检索黄瓜基因组数据库,对检索到的黄瓜ARF家族进行结构分析和small RNAs预测;将预测到的gma-MIR160o precursur构建到pCAMBIA2301植物表达载体上,利用农杆菌介导法将其导入到单性结实黄瓜品种中,并对PCR检测为阳性的转基因植株进行RT-PCR验证;利用real-time RT-PCR方法分析ARF家族成员在生长素诱导后、开花时期及种子萌发阶段的表达模式。【结果】通过与拟南芥和水稻ARF蛋白序列的比对,共得到18个黄瓜ARF蛋白质序列。将其连同拟南芥和水稻的ARF蛋白质序列共分为4大类。从结构上看,外显子数目2-18不等,但同一类之间基因结构较为相似。进化树分析显示,18个基因之间的相似性不高;18个黄瓜ARF基因均有相对应的small RNA。其中, Csa010564、Csa011935、Csa015176、Csa020560和Csa022361可能都是miR160的靶基因。转基因试验进一步说明Csa010564、Csa011935和Csa015176在表达量上出现下降趋势,而Csa020560和Csa022361的表达量与对照相比略有上升,说明Csa010564、Csa011935和Csa015176是miR160的靶基因;在生长素诱导表达的试验中,Csa007296、Csa011935和Csa015176在根、茎和叶中的表达量均高于对照,说明ARF的表达受IAA的正调控;同时,以上3个基因在叶片和雌花花冠中的表达量均是开花第2 d低于开花当天,而在子房中的表达量确是第2天高于开花当天,尤其是Csa011935和Csa015176上调显著,说明ARF在子房发育过程中起到至关重要的作用;ARF在种子萌发过程中的表达分析显示：大部分基因在吸涨后12 h和48 h处于表达最高峰。【结论】ARF受生长素和相应的small RNAs调控。在黄瓜单性结实和种子萌发过程中,ARF可能起到了关键性作用。     

葡萄SVP类MADS-box基因的克隆及表达分析

从无核白葡萄(Vitis vinifera cv.Thompson seedless)中克隆获得一个胚珠发育相关MADS-box基因。该基因cDNA全长1 248bp,ORF为729bp,编码一个含有243个氨基酸的蛋白。氨基酸多序列比对和系统发育分析显示,该基因属于SVP类MADS-box基因。采用半定量技术进行表达分析表明,该基因在葡萄的根、茎、叶、花蕾、盛花和胚珠中均有表达,但是有强弱差异。实时定量PCR技术分析表明在无核葡萄品种无核白胚珠发育过程中基因表达量先升后降,而在有核葡萄品种黑比诺胚珠发育过程中表达量一直呈下降趋势。     

OsCtBP-A基因过量表达和RNAi沉默对水稻根系生长和抗性的影响

为了阐明己克隆的水稻C端结合蛋白家族基因OsCtBP-A的功能,构建了该基因的过量表达和RNAi沉默载体,通过农杆菌介导转化水稻品种日本晴愈伤组织,分别获得了45个过量表达和75个RNAi 沉默T0代转基因植株,并进行了PCR和GUS染色鉴定。T1代过量表达株OsCtBP-A基因表达量明显增加,苗期根系生长增加,对水稻白叶枯病抗性无明显变化;而基因沉默株OsCtBP-A基因表达量显著下降,苗期根系发育迟缓,抗旱性明显降低,抗病性减弱。表明OsCtBP-A基因的表达可能对水稻苗期根系发育、抗旱性和抗病性具有不同程度的调控作用。     

根系修剪对枳生长及相关基因表达的影响

以枳实生苗为试验材料,通过两年重复试验分析了不切除主根、切除1/3主根、切除1/2主根、切除2/3主根等4个不同水平根系修剪处理下枳实生苗生长发育、根系构型和营养吸收的情况,并检测了不同水平根系修剪处理对侧根发育关键基因表达量的影响。结果表明,切除1/2主根处理增加了枳实生苗的株高、茎粗、地上部鲜重和根系鲜重,改善了根系构型参数(侧根数、总根长、根表面积和平均长度),增加了根系P、K、Ca、B、Fe、Na和Zn等营养元素含量。另外,实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测发现,根系修剪处理诱导了侧根发育关键基因HOX1和CYP2的积累,并抑制了IAA11和IAA13的表达。综上所述,适度根系修剪可能通过诱导HOX1、CYP2基因的上调和IAA11、IAA13基因的下调来调控枳实生苗侧根的生长发育,改善根系构型,从而提高枳实生苗对营养元素的吸收能力及植株的生长发育。     

超氧阴离子调节水稻幼苗不定根形成的分子机制

用DR5-GUS转基因水稻分析O_2~-·对水稻幼苗叶鞘节处不定根原基形成、生长素分布及生长素和细胞周期基因表达的影响。结果显示,DDC(SOD抑制剂)处理加快了水稻幼苗叶鞘节处不定根原基的形成、生长和生长素在不定根根尖的积累,相反,Tiron(O_2~-·清除剂)处理则延缓了这一过程。DDC、Tiron处理条件下,水稻幼苗叶鞘节处分别有15个生长素基因(如OsYUCCA5、OsPIN9、OsARF2和OsIAA17等)和13个细胞周期基因(如Oryza;CycD4;1、Oryza;CycT1;3、Oryza;CDKC;3和Oryza;CDKF;1等)的表达存在明显差异,揭示O_2~-·可能通过影响这些基因的表达而调控水稻不定根的形成和生长。结果说明,O_2~-·对水稻不定根形成的调节与其影响某些生长素和细胞周期基因的表达有密切关系。     

新疆野苹果MsDREBA6提高植物抗旱性的作用初探

为探明脱水响应元件(DREBs)提高植物抗旱性的作用机制,以新疆野苹果(Malus sieversii Roem.)组培苗为试材,采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析MsDREBA6在干旱胁迫下的时空表达特性,并结合转基因拟南芥分析了过表达MsDREBA6对根系发育的影响。结果表明,MsDREBA6在新疆野苹果根系中表达水平最高,且受干旱诱导表达。过表达MsDREBA6拟南芥抗旱性显著增强,主根长度虽略短于野生型,但侧根密度和侧根长度均显著大于野生型;且转基因植株根系内源生长素(IAA)含量升高,玉米素核苷(ZR)含量略有降低,致使IAA/ZR显著提高。进一步分析表明,转基因拟南芥根系中参与侧根发育的生长素相关基因表达显著上调,而细胞分裂素生物合成受到抑制。由此推测,MsDREBA6可以通过调控一系列生长素和细胞分裂素相关基因表达变化,改变根系中IAA/ZR平衡,从而促进侧根发育以提高植物的抗旱性。     

绞股蓝扦插生根的解剖学研究

绞股蓝[Gynostemmapentaphyllum(Thunb.)Makino]茎的扦插繁殖试验表明,其插条极易长出不定根,扦插成活率高,无需生长素处理.扦插后第10天,95%以上的插条在茎节、节间处长出大量不定根.经观察,绞股蓝扦插生根过程可归纳为3个结构变化阶段:部分髓射线细胞分裂活动→根原基的产生→不定根的形成.     

刺黑竹气生根发育与秆芽的生长发育规律

为了研究刺黑竹(Chimonobambusa neopurpurea Yi)生根和秆芽发育规律,以加强刺黑竹育种和应用的理论基础,以南京引种的刺黑竹为试验对象,通过表观形态学观察以及滑走切片等方法,一方面对刺黑竹气生根的发育机理进行探讨,另一方面对刺黑竹气生根和秆芽在不同部位节间的发育变化规律进行研究。结果表明:高生长结束时,刺黑竹竹秆气生根的发育是自基向顶的,竹秆基部的气生根发育最早,也最先达到成熟,靠近基部为刺状的气生根,表现为木质化程度较高的深褐色刺状组织,越往秆稍则气生根的发育越为迟缓;而刺黑竹竹秆节部芽的生长则表现为竹秆中部17至19节部生长最快,基部和稍部生长相对较慢。切片表明气生根的发育方式为内起源,而秆芽为外起源。刺黑竹幼秆气生根与秆芽的生长及分布具有明显的规律性,了解并利用这种规律将有助于以刺黑竹为主的方竹属竹种的育种与推广。     

Review on Mutation in Lateral Root of Rice

Rice roots include seminal roots, adventitious roots, lateral roots and root hairs, At present, progresses in the research of rice roots have been achieved in many aspects, such as root morphology, root activity, root reaction to various environmental factors as a contribution of root growth and rice yield, the relationship between root growth and stems/leaves/flowers/rice, genetic laws of root characters, etc. However, there are very few researches on lateral root mutant. This paper reviewed progresses of the lateral root mutant of rice from the perspectives of phytomorphology to plant physiology and biochemistry to the gene mapping, consisting of mechanism of developing lateral root of rice, gene cloning and functional analysis of lateral root development, the relationship between auxin and lateral roots, agronomic traits of lateral roots mutant, structure and morphology of root hairs, gravity anomaly of root, redox metabolism and proteomics researches of the mutation in lateral root of rice.     

外源一氧化氮供体浸种对翅果油树种子萌发和幼苗生长的影响

本文研究了外源一氧化氮（nitric oxide,NO）供体硝普钠（sodium nitroprusside,SNP）浸种对翅果油树种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明,在10-4 000 μmol·L-1范围内,SNP可以提高翅果油树种子的发芽率,在10-2 000 μmol·L-1范围内,SNP可以促进翅果油树幼苗地上部和根的伸长生长,地上部的鲜、干重及根系鲜重的增加,且有利于侧根发生。其中以100 μmol·L-1处理对种子萌发及地上部和根的伸长生长的促进效果最好,以1 000 μmol·L-1处理对侧根发生的促进效果最好。其中100 μmol·L-1处理的综合效果最好。     

拟南芥Rac/Rop GEF1基因功能研究（摘要）

[目的]对拟南芥Rac/RopGEF1（简称GEF1）基因在Rac/RopGTPse介导的生长素信号途径等方面所起的作用进行初步探索。[方法]利用实验室已构建的稳定表达的拟南芥GEF1基因启动子与GUS融合的转基因植株和GEF1基因过表达的转基因植株,通过GUS组织化学染色分析GEF1基因的表达模式,并对GEF1基因过表达植株的幼苗根系发育情况进行分析。[结果]GEF1基因主要在幼苗根的分生组织和维管组织细胞、侧根原基和根毛细胞表达;经生长素（NAA）诱导处理后,在上述细胞中的表达显著增强。过表达GEF1基因促进侧根的形成。[结论]GEF1基因的功能与根和根毛细胞的发育有关,GEF1基因可能参与对侧根发育的调控。     

葡萄花芽发育相关基因在不同节位芽中的表达分析

【目的】通过对‘藤稔’葡萄花发育相关基因及物候期的研究,揭示葡萄枝蔓上不同节位芽发育早晚与快慢的机理。【方法】以8年生‘藤稔’葡萄（Fujiminori）为试材,选取生长势基本均匀、粗度基本一致（枝条粗度约为1.15cm）,节数约为35节的一年生枝条,采用实时荧光定量PCR技术对8个花发育相关基因（VvFT、VvSOC1、VvAP1、VvAP2、VvAP3、VvFUL、VvAG和VvFLC）在不同节位芽中的时空表达特性进行研究。并对其花芽分化的物候期进行观察统计。【结果】‘藤稔’葡萄花芽超节位分化的特点明显。高节位上的花芽分化由底部向上部逐渐进行,上部花芽分化的时间明显短于底部先分化的芽。第一个芽从4月下旬或5月初开始形成和发育,顶部最后一个芽的形成时间是九月中下旬。从发育时间长短看,先分化的花芽生长发育时间比最后发育的多5个月。虽然不同节位芽的生长发育时间相差很大,但是其翌年都能发育成花器官,且花期时间基本一致。不同节位芽发育相关基因表达水平有所不同。不同节位芽中VvFT的表达水平都较低且在一年的生长季节内的变化不大;VvSOC1在各个生长时期不同节位芽中都有很高的表达,并且基本都呈现较一致的变化趋势。下部节位和上部节位芽中VvAP1、VvAP2、VvAP3、VvFUL表达的变化波动很小,而在中部节位芽中的表达变化则较大,存在一个明显的先上升后降低的过程,且在中部节位芽（8、11、15节位）中的表达量要高于其他节位;VvAG的表达趋势与VvAP1、VvAP2、VvAP3、VvFUL的表达趋势不同,其表达量逐步降低,表达高峰主要集中在芽发育的早期。中部节位的芽分化时间长,分化速度慢,基因的表达水平高,下部和上部节位的芽分化时间短,分化速度快,基因表达水平低,但其能维持相对较长时间的表达,最终不同节位的芽发育渐趋一致。【结论】不同节位花芽分化基因相对表达水平以及相对高水平表达持续时间有所不同。同一枝蔓上,花发育相关基因在中部芽中的表达量高于上部芽和下部芽,这可能是导致葡萄不同节位芽发育质量存在差异的因素之一。     

硝态氮影响菊花根系形态结构变化的分子基础

【目的】通过观察硝态氮处理下菊花根系外观形态和解剖结构、根系和叶片中硝态氮含量、内源激素水平以及根系硝态氮转运蛋白基因和侧根发育特异基因表达量的变化,揭示硝态氮对菊花根系发育的影响及其分子基础,为氮素高效利用的菊花分子育种提供依据。【方法】利用菊花扦插生根苗的水培试验,用10 mmol·L~(-1) KNO_3处理(对照为不含N元素的Hogland营养液)后,分别在第0、1、3、7、14、21和28天观察菊花根系外观形态和解剖结构,测定根系和叶片硝态氮(NO3-)、吲哚-3-乙酸(IAA)和细胞分裂素(CTK)含量,克隆菊花根系硝态氮转运蛋白基因CmNRT1.1、CmNRT2.1、CmNAR2.1和侧根发育特异转录因子基因CmANR1的c DNA保守序列片段,并用实时荧光定量PCR技术检测它们在根系中的相对表达量。【结果】与对照相比,处理的根系总根长、平均直径、总表面积、总体积和根尖数至处理第3天均没有显著差异,但第7天时均显著增加,且随着处理时间的延长,增加的幅度增大。显微观察第28天时的根横切面表明,与对照相比,1级根、2级根和3级根的维管束直径和维管束占根横切面的比值均出现了不同程度的增加。处理的根系和叶片的NO_3~-含量分别在处理第7天和第14天时达到高峰(峰值分别为0.45和0.35 mg·g~(-1) FW),之后虽有所回落,但与对照相比始终处于较高水平(对照的根系和叶片硝态氮含量分别保持在0.17—0.27 mg·g~(-1) FW和0.16—0.22 mg·g~(-1) FW)。处理的根系、叶片的IAA和CTK含量与对照相比均显著增加,根系IAA和CTK含量高峰在第7天出现,叶片的在第14天出现,而对照的IAA和CTK含量无明显变化。处理的根系硝态氮信号感应和低亲和型转运蛋白基因CmNRT1.1的相对表达量高峰出现在第1天(对照也为第1天);高亲和型硝态氮转运蛋白基因CmNRT2.1和二者的互作蛋白基因CmNAR2.1的相对表达量高峰均出现在第3天(对照在第3天稍微增加后保持相对稳定);菊花侧根发育基因CmANR1的相对表达量在第7天达到高峰(对照为第14天)。硝态氮处理后这4个基因的相对表达量与对照相比始终处于较高水平,表达趋势也相似,都是先升高后降低再保持相对稳定,表明它们均受硝态氮信号诱导。【结论】菊花根系能通过硝态氮转运蛋白基因和侧根发育基因的表达来响应生长介质中的硝态氮信号,进而调控根系构型的改变,来提高菊花根系对硝态氮的吸收和利用。