促生细菌挥发性物质通过lncRNA调控拟南芥的 关键功能基因表达

促生细菌的挥发性有机物可以促进拟南芥生长,提高拟南芥对多种生物和非生物胁迫的抗性。近年来的研究表明,植物lncRNA参与生长、发育和胁迫反应等生理过程。通过去rRNA全转录组测序,筛选出受到根际促生细菌ACCC 01380挥发性有机物处理影响的拟南芥lncRNA,并通过顺式分析获得可能受到这些lncRNA调控的蛋白编码基因;通过ceRNA分析获得lncRNA影响蛋白编码基因表达的调控网络。结果发现,拟南芥重要的生长发育调控和胁迫响应基因,如细胞分裂素降解基因At CKX7、SOS2-like protein kinase PKS5,都受到促生细菌的挥发性有机物通过lncRNA的调控。研究结果初步证实了根际促生细菌挥发性有机物在促生过程中lncRNA的作用,并为进一步研究lncRNA功能以及根际促生细菌挥发性有机物的作用机理奠定了基础。     

PPR蛋白APPR6参与ABA调控拟南芥种子萌发与幼苗生长

植物激素脱落酸(ABA)参与调控植物生长发育各个阶段,并在植物对多种胁迫的抗逆反应中起着重要作用。PPR基因家族是拟南芥最大的基因家族之一,PPR蛋白在调控植物生长发育与响应逆境胁迫过程中发挥重要作用,然而参与ABA信号转导的线粒体PPR蛋白仍有待进一步研究。本研究发现拟南芥线粒体PPR蛋白APPR6的2个T-DNA插入突变体在萌发与萌发后幼苗早期生长过程中对外源ABA超敏,报道APPR6参与ABA信号转导为进一步阐明线粒体PPR蛋白的作用机制以及复杂的ABA信号网络提供了新的信息。     

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。     

植物器官脱落中植物激素的调控网络与串扰研究进展

植物器官的正常脱落对于植物的发育与胁迫应答至关重要，与作物的农艺性状改良和驯化也密切相关。乙烯是调节植物器官脱落的重要植物激素，乙烯的生物合成、调节及与其他植物激素之间的串扰关系错综复杂，这加大了相关研究的难度，关于乙烯对植物器官脱落作用的研究中甚至有一些得出了互相矛盾的结论。本文综述了乙烯、生长素、脱落酸、赤霉素、茉莉酸对于植物器官脱落的调节作用，并探讨了植物激素之间的串扰在其中扮演的角色。文章综合了前人的研究结果，提出了生长素调节器官脱落可能的时空特异性机制。研究发现，植物器官脱落的激素调节表现出了很强的时空特异性。植物激素的串扰在器官脱落的过程中普遍存在，这使得相关的调控网络研究变得复杂而耐人寻味。最后，由于转录因子在植物激素串扰中扮演的重要角色，文章对激素调节植物器官脱落过程中转录因子的作用进行了综述讨论，旨在为进一步研究此过程中调控网络背后可能的机理提供思路。     

植物激素调控水稻花药发育的研究进展

对几种植物激素(生长素、细胞分裂素、赤霉素、茉莉素和油菜素内酯)在调控水稻花药发育和育性方面的最新研究进展进行了综述,并对植物激素参与水稻花药发育的研究前景提出了展望,以期为进一步探讨水稻花药发育过程提供参考。     

拟南芥ULTRAPETALA1基因功能的研究进展

ULTRAPETALA1 (ULT1)是一种发育调节因子,可以与多种蛋白相互作用调控植物器官的形成。在拟南芥中该基因的突变体主要表现为花器官数量增多;目前已有研究报道该基因参与了茎尖与花分生组织的发育,以及生物和非生物胁迫等方面的调控,在拟南芥发育过程中具有重要意义。本文综述了现有的研究成果,详细分析了ULT1基因对发育的影响,总结了其在分生组织、叶、花等方面的功能。     

水稻与拟南芥中控制花器官发育MADS-box基因的比较研究进展

MADS-box基因编码的蛋白在植物花发育过程中起着重要的调控作用.单子叶模式植物水稻与双子叶模式拟南芥是两个关系很远的种类,通过对它们花器官功能保守因子的比较研究,将有助于提高对水稻基因功能的认知以及加快对水稻花器官发育研究的步伐.     

玉米ZmGS5基因的克隆及其对转基因拟南芥种子发育的影响

植物种子发育与产量密切相关,研究发现玉米ZmGS5基因与其籽粒发育呈显著性正相关。本研究利用同源克隆技术克隆玉米ZmGS5基因,该基因编码区全长1 491 bp,编码含496个氨基酸的丝氨酸羧肽酶。通过构建ZmGS5过表达载体,采用花序浸染法遗传转化拟南芥,观察转基因拟南芥植株表型及种子变化,初步解析ZmGS5在调控种子发育过程中的功能。结果表明,转基因拟南芥植株莲座叶直径增加,叶片增大,生物量、每株角果数和种子千粒重及种子大小均显著增加。该研究结果初步揭示了玉米ZmGS5基因在调控作物生长发育和产量中发挥重要作用。     

拟南芥和大白菜YABBY蛋白家族的生物信息学分析

YABBY基因家族是一类含有C2C2锌指结构域和YABBY结构域的转录因子,在植物叶器官发育过程中起到重要的调控作用。本研究利用生物信息学的方法对拟南芥和大白菜YABBY基因家族的结构、系统进化、序列保守性以及顺式反应元件进行了分析。主要结果如下:YABBY基因在拟南芥和大白菜染色体上呈不均匀分布;基因的结构以含有6个内含子为主要形式;所有拟南芥和大白菜YABBY基因都具有保守的C2C2锌指结构域和YABBY结构域;YABBY蛋白家族在进化上可分为4个不同的亚组;YABBY基因的启动子序列中存在多个能够响应不同激素和逆境信号的顺式反应元件。本文为进一步研究YABBY基因在大白菜叶球发育中的调控作用和逆境响应中的功能奠定了基础。     

拟南芥突变体pny的PCR鉴定及茎、下胚轴部位解剖结构变化分析

利用拟南芥研究木材发育是一种简便而快捷的研究方法。本研究利用前期拟南芥ATH1全基因芯片对毛白杨次生维管系统再生过程中的基因表达分析结果,选择表达差异较大的拟南芥同源基因,由国际拟南芥突变体中心获得拟南芥突变系种子,将其播种进行纯杂合检测以及表型变化研究。研究表明,获得的拟南芥PENNYWISE(PNY)基因突变系均为纯合系,该突变系表型存在明显变化,植株矮化,分枝显著多于野生型分枝。通过冰冻切片进行解剖结构变化分析,发现茎基部次生木质部较野生型发达,细胞排列紧密,韧皮部向外扩增,发育较快,皮层增厚,皮层细胞变大。由此可推测PNY基因可能与维管系统发育相关。本研究将草本模式植物拟南芥与木材发育结合开展研究,可简便快速鉴定相关基因功能,对于木材发育研究具有重要意义。     

铝诱导拟南芥根系分泌苹果酸

铝诱导根系分泌有机酸是酸性土壤中植物抵御铝毒害的重要机制,但拟南芥根系在铝胁迫下分泌有机酸的研究鲜有报道.文章设计了一种适合拟南芥根系分泌物研究的微型系统,研究了铝胁迫下拟南芥(Arabidopsis thaliana Columbia)根系苹果酸的分泌特点.结果表明,建立的拟南芥根系分泌物研究微型系统,能获得长势相对一致的植株和发达的根系,铝能诱导拟南芥根系分泌苹果酸,且分泌量随铝浓度(0,25,50 μmol·L-1)的升高和铝处理时间(2,4,8,12,20 h)的延长而增加;铝处理4h后苹果酸分泌才显著高于对照,说明拟南芥以模式Ⅱ分泌苹果酸.     

脱落酸(ABA)对植物生长发育的促进效应

脱落酸(ABA)是一种多功能植物激素,对植物生长、发育、抗逆性、气孔运动和基因表达调控等都有重要的调节功能.在介绍ABA对值物生长发育促进效应的基础上,探讨了ABA作为促进型植物激素的作用机制.     

糖信号调控马铃薯块茎发育的研究进展

马铃薯是全球最大的非谷类粮食作物,在全球经济和粮食安全中发挥重要作用。块茎是马铃薯的经济器官和繁殖器官,存储了大量淀粉,其发育过程受糖信号调控。糖信号调控马铃薯块茎形态建成及库源关系。本文概述了植物糖信号途径,糖信号调控马铃薯块茎形态建成、淀粉积累及其与光周期、植物激素等信号途径的关系等方面的研究进展,并在此基础上提出了糖信号调控马铃薯块茎发育的模式,旨在为进一步阐明糖信号调控马铃薯块茎发育的机制提供借鉴。     

水稻铁氧化酶基因OsLPR5对拟南芥根系发育和养分利用的影响

[目的]本文旨在研究水稻铁氧化酶基因OsLPR5对拟南芥根系发育和养分利用的影响,从而解析其作用。[方法]通过蛋白表达、纯化及酶活性测定,确定OsLPR5蛋白具有铁氧化酶活性;利用农杆菌介导花序侵染法创制OsLPR5转化拟南芥atlpr1突变体的转基因材料,通过根系形态鉴定和多种养分含量测定,研究OsLPR5对转基因植株根系发育及养分利用的影响。[结果]p GS-21a-OsLPR5融合蛋白酶活性明显高于对照;低磷条件下,与突变体相比,OsLPR5转化株主根变短,根系总磷、氮、钾、钠、铁、铜和锌等多种养分含量降低,趋于野生型; OsLPR5的表达显著回补了At LPR1基因的突变对主根表型和养分含量的影响,表明OsLPR5在植株根系构型和多种养分利用方面起到重要作用。[结论]OsLPR5蛋白具有铁氧化酶活性,在拟南芥转基因植株中参与低磷条件下根系构型和养分利用等重要过程。     

白桦BpMADS12基因启动子的克隆及表达分析

为探究白桦Bp MADS12基因的功能,克隆了Bp MADS12基因上游1 750 bp启动子序列,通过生物信息学对顺式作用元件进行分析,并利用农杆菌花序浸染法将其遗传转化入拟南芥,然后通过β-葡萄糖苷酸酶(GUS)组织化学染色检测Bp MADS12启动子的组织表达特性及干旱胁迫应答。结果表明:Bp MADS12启动子序列中含有与开花、激素及干旱响应等相关的顺式作用元件;该启动子在拟南芥中的表达模式呈现为在营养生长阶段不表达,而进入生殖生长阶段后,在根、花叶、花瓣、雄蕊、雌蕊及种子等各个组织部位中均表达;PEG胁迫后处理组拟南芥中GUS表达量低于未处理组。研究显示Bp MADS12基因参与白桦的开花调节、激素应答、胁迫响应(干旱)等生物学过程,对生殖生长阶段各组织器官的发育有一定的调控作用,且负调控干旱响应途径。     

OsBELL4A调控水稻WOX家族基因表达及水稻幼苗生长和耐逆

根系不仅对地上部分起着重要的支撑作用,也是植物吸收水分和养分的主要器官。为了研究BELL家族因子在植物生长发育及逆境胁迫应答中的功能,通过与拟南芥序列对比,鉴定到水稻4个BELL4同源基因,它们的启动子含有ABRE、GARE、ERE、ARE和DRE等应答逆境胁迫和激素信号的元件。在水稻根中进行实时定量PCR分析表明,这4个BELL4同源基因不仅受到干旱、低温以及盐等逆境胁迫诱导,而且还受到植物激素乙烯、赤霉素以及脱落酸的调控,表明这些基因可能应答多种激素及逆境胁迫。进一步分析OsBELL4A干扰材料表型发现,抑制OsBELL4A基因能够促进WOX家族基因的表达水平,并抑制水稻苗期初生根生长,但使冠根数量增多。这些结果表明水稻BELL4同源基因OsBELL4A在水稻根系发育及逆境胁迫应答中可能具有重要的调控功能。     

CONSTANS LIKE 7参与调控拟南芥的向地性以及侧根、子叶的发育

以拟南芥野生型(wild type,WT)、突变体col7、以及CONSTANS LIKE 7(COL7)过量表达转基因株系COL7-OX-10和COL7-OX-11为材料,分别研究COL7对拟南芥向地性、侧根、子叶形状的影响。结果表明,COL7参与调控拟南芥向地性、根、子叶的发育。     

番茄、拟南芥和葡萄中同型半胱氨酸S-甲基转移酶基因家族功能研究

同型半胱氨酸S-甲基转移酶（homocysteine S-methyltransferase,HMT）普遍存在于被子植物中,在植物合成甲硫氨酸过程中起着重要作用,其在拟南芥中的功能已有所研究,但该家族在其他植物中的功能尚不清楚。本文通过同源比对,获取番茄、拟南芥和葡萄中共8个HMT家族基因的信息,通过系统进化树分析,发现8个HMT蛋白形成2个分支;利用蛋白motif分析、蛋白结构域分析、基因外显子内含子结构分析,发现HMT蛋白在进化上较为保守。通过对拟南芥在非生物胁迫条件下HMT家族基因的表达水平进行分析,发现多个AtHMT基因对非生物胁迫尤其是冷胁迫、盐胁迫、干旱胁迫产生应答,表明HMT家族基因在非生物胁迫应答中的调控作用。另外,通过对番茄各组织在发育的各个阶段中HMT基因进行表达量分析,发现HMT基因可能在番茄种子发育、开花、果实成熟方面发挥作用。综上,本文对番茄、拟南芥和葡萄中HMT基因家族的生物信息学分析及基因表达数据进行了挖掘,对深入研究HMT基因在番茄、拟南芥和葡萄中的作用具有重要意义。     

拟南芥PMRP的表达特性及功能分析

【目的】分析拟南芥中功能未知基因PMRP（putative membrane related protein）的表达特性;明确PMRP在调控拟南芥生长发育过程中的作用。【方法】利用生物信息学方法,寻找拟南芥中与PMRP含相同结构域的基因,并绘制进化树;利用Real-time PCR技术分析PMRP在生长8和21 d的拟南芥根、茎中的相对表达量,比较生长21 d的拟南芥第1、2、3、4对莲座叶及茎生叶中PMRP的表达情况,分析花器官的萼片、花瓣和雄蕊及生长后期拟南芥种子中PMRP的表达量的高低;构建35S::PMRP过表达载体,转化Columbia野生型拟南芥,通过RT-PCR技术验证PMRP的表达量,获得过表达PMRP的转基因植株;通过对过表达PMRP的转基因拟南芥的表型观察,分析PMRP对拟南芥叶片发生、茎的生长部位等的调控作用;通过对过表达PMRP转基因拟南芥茎秆横切面的石蜡切片观察,分析PMRP在茎秆维管束木质部和韧皮部分化过程的作用;通过对花器官的解剖学观察,明确PMRP对拟南芥花器官生长发育的影响;通过对过表达PMRP转基因拟南芥果荚形成的观察,分析PMRP对拟南芥育性的影响。【结果】PMRP是一个含有START保守域的411个氨基酸的蛋白质,具有跨膜结构域,在拟南芥中含有START结构的基因共35个;Real-time PCR结果表明,PMRP在茎生叶中表达量最高（相对表达量约为2 935）、莲座叶中次之,且莲座叶生长时间越长,PMRP的表达量越多（PMRP在第1、2、3、4对莲座叶中的相对表达量分别约为1 650、1 113、734、507）,然后是花器官中的萼片（PMRP相对表达量约为937）,PMRP在茎、根、种子中都有的表达,但相对表达量都低于270;PMRP在花器官中雄蕊的相对表达量最低（约为64）,远远低于同属花器官的萼片中PMRP表达量（937）,PMRP在根、茎中的表达量随生长时间的增加而增加,PMRP在8和21 d的根中相对表达量分别为154和222,PMRP在8和21 d的茎中相对表达量分别为200和264;过表达PMRP转基因拟南芥表现为在枝条上产生莲座叶,茎秆容易倒伏,维管束没有明显的形成层,且木质部和韧皮部排列紊乱,花器官中雄蕊的花丝变短,形成的角果数量减少,育性降低。【结论】START结构域在功能上极度保守;PMRP在拟南芥不同组织器官均有表达,且随着时间的延长,PMRP的表达量也增加,但在花器官的雄蕊表达最低,一旦过表达PMRP,拟南芥花器官的雄蕊发育异常,造成育性降低;PMRP对拟南芥的叶片发生、茎秆维管束分化和花器官发育具有重要作用。     

植物激素对铝毒胁迫反应调控的研究进展

铝是地壳中含量最丰富的金属元素,土壤酸化会导致其中铝的溶解度大幅增加,产生大量对植物有毒害作用的离子态 Al3+,抑制根系生长,对养分吸收及众多生理生化代谢过程都会产生影响,进而降低作物产量。铝毒胁迫已经成为占全球耕地面积 40% 酸性土壤中作物生长的最主要限制因子。植物激素是调控植物应对各种环境胁迫反应的关键内源因子,对植物提升抗逆性和应对胁迫适应性生长、生存至关重要。脱落酸、生长素、乙烯、细胞分裂素和茉莉酸等主要植物激素在调控植物应对铝毒胁迫反应过程中发挥重要作用。大量研究表明,植物激素还可以通过调控细胞壁修饰酶活性、活性氧代谢和有机酸分泌来提升植物对铝毒胁迫的适应性。此外,不同植物激素信号间也存在复杂的交互作用,共同介导和调控植物应对铝毒胁迫适应性反应。为全面了解植物激素在铝毒胁迫反应中的作用机制,为植物铝毒耐性分子遗传改良提供新的思路,对植物激素信号在参与植物响应铝毒胁迫反应过程中的信号转导和调控作用进行综述,并对铝毒胁迫下植物激素的研究方向进行展望。