植物叶序发生的分子机制研究进展

叶序（Phyllotaxis）是指植物叶片在茎或枝条上坐落有序的排列方式。早期对叶序发育的研究工作主要集中在叶序形态学观察上，随着分子生物学的不断发展，科学家们开始揭示了这一过程背后的分子机制。研究表明，叶序发育受到多个基因的精细调控，同时，生长素和细胞分裂素等激素在叶序发育中起着重要的作用。大量的分子组分、物理因素以及复杂的调控网络共同决定了植物叶序的模式。对近年来国内外有关叶序模式调控的分子机制研究进展进行综述。     

环剥对枣树叶片中淀粉积累及激素浓度的影响

环剥是目前促进枣树坐果的主要技术措施之一。试验研究了花期环剥和非花期环剥对枣树叶片营养物质及激素的影响。结果表明,枣树环剥对光合产物通过韧皮部向下运输造成的阻碍作用并不能显著提高叶片中可溶性糖含量,但是能够起到积累光合产物的作用,其积累形式主要是淀粉;这些积累的光合产物在花期会被花、幼果等库器官消耗;枣树花期环剥影响叶片内源激素的水平,可显著提高叶片内赤霉素浓度,对生长素及脱落酸影响不明显。     

甘草生长素反应因子(ARF)基因家族的鉴定及表达分析

本研究旨在鉴定甘草ARF基因家族并分析其在非生物胁迫下的表达模式。以乌拉尔甘草(Glycyrrhiza uralensis Fisch.)为研究对象,利用生物信息学方法对ARF基因家族进行鉴定,并对其蛋白质理化性质、保守结构域、基因结构、进化关系、顺式作用元件和表达模式分析。鉴定得到10个甘草ARF基因。其蛋白氨基酸序列长度在301~945 aa之间,分子量约为33.07~104.37kDa,等电点为5.93~8.50。亚细胞定位分析显示甘草ARF蛋白均位于细胞核。保守结构域分析显示GuARF蛋白大多包含B3、Auxin_resp和Aux/IAA结构域。基因结构发现外显子数量从6个到22个不等。在甘草ARF基因启动子区还存在5类不同的顺式调控元件。系统进化分析表明甘草ARF蛋白分为3类。转录组数据分析显示,10个GuARF基因在非生物胁迫下具有一定表达特异性。上述结果显示甘草ARF基因家族可能参与多种生物过程,这为进一步研究植物对非生物胁迫的生理和分子反应提供了有价值的信息。     

生长素结合蛋白与纤维素合成酶在同一细胞中的标记与定位

生长素通过其结合蛋白(ABP1)促进细胞纤维素合成并使细胞伸长生长。为探明ABP1与纤维素合成酶(CesA1)这2种蛋白质之间的相互关系,分别对这2种蛋白质进行了荧光标记,构建了绿色荧光蛋白(GFP)对ABP1融合标记以及青色荧光蛋白(CFP)对CesA1融合标记的2种载体。采用烟草叶片侵注法,将2种重组体转入烟草叶片同一细胞进行瞬时表达。扫描激光共聚焦显微成像观察到转基因瞬时表达的烟草铺列细胞的细胞膜上有强烈两色荧光信号,表明这2种蛋白集中在细胞膜上分布,其分布区域存在明显的重叠。在细胞的内膜系统中绿色荧光信号相对较强,青色荧光信号较弱,表明内膜系统中也分布着一定量的ABP1,而纤维素合成酶在内膜系统中不会集中分布。在叶片铺列细胞间嵌合交错区可以观察到青色荧光的高亮点,表明此处存在纤维素合成酶的高密度分布,也说明在此部位有更多的纤维素合成。     

Production of doubled haploids in triticale (×Triticosecale Wittm.) by means of crosses with maize (Zea mays L.) using picloram and dicamba

The aim of the present study of triticale × maize crosses was to find an appropriate growth regulator treatment to improve the yield of triticale haploids and the subsequent production of doubled haploids. The growth effect in unpollinated ovaries of triticale was examined after treatment with 1000 mg/1 indole-3-acetic acid (IAA) or 100 mg/1 solutions of the following auxin analogues: 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D), 3,6-dichloro-o-anisic acid (dicamba), 4-chloro-o-tolyloxyacetic acid (MCPA), phenylacetic acid (PAA), 4-amino-3,5,6-trichloropicolinic acid (picloram) and 2,4,5-trichlorophenoxyacetic acid (2,4,5- T), respectively. Dicamba stimulated growth of the ovaries significantly more than picloram and both stimulated more growth than the other growth regulators tested. Neither dicamba nor picloram induced embryo development in unpollinated pistils. Dicamba and picloram solutions, at concentrations of 25, 50, 75 and 100 mg/1, were subsequently applied to pistils of triticale pollinated with maize. On average, between 17.1 and 21.5 embryos/100 fiorets were excised after treatment with 75 or 100 mg/1 solutions of picloram or dicamba but the concentrations of 20 and 50 mg were less effective. The frequencies of excised embryos did not differ between genotypes. Seventy-six green haploids were obtained from 100 embryos rescued in vitro on the 190–2 and modified B5 media, the first medium being superior. The plants were subjected to colchicine treatment at the 3–4 tiller stage. Out of 68 plants brought to maturity, 25 exhibited fertile sectors. In comparison with previous studies, picloram and dicamba significantly improved the efficiency of the triticale × maize crossing. The low dependence on the mother germplasm makes triticale × maize crossing an efficient alternative to the androgenetic methods of doubled haploid production in triticale.     

Improved Techniques for Haploid Production in Wheat using Chromosome Elimination

Wheat × maize and wheat × pearl millet crosses have proved efficient for haploid production using various genotypes of wheat; 22 and 27 % of florets produced embryos. In favourable conditions 6—9 haploid plants per spike were produced. The following simplifications or improvements in technique are recommended: 1. Only a single treatment with an aqueous solution of dicamba or 2,4-D (50–100 ppm) for embryo stimulation in vivo; 2. Application by spraying or dipping the spikes; 3. Application time two to four days after pollination; 4. Embryo rescue 15 to 18 days after pollination; 5. Crosses without emasculation are possible if pollination occurs 1–2 days before anthesis. More than 450 haploids and some doubled haploid (DH) lines (after colchicine treatment in vitro) were produced using these methods. No hybrid plants, chromosome additions or substitutions were found.     

核桃内果皮硬化期生长素动态变化及差异表达基因分析

为研究核桃内果皮硬化主要涉及的生物过程及生长素在硬化过程中的作用,以‘新露’核桃为研究试材,形态学观察及木质素沉积分析表明,内果皮硬化与其表面维管束分布具有密切关系,靠近维管组织附近的内果皮硬化先于远离维管的区域。IAA含量在内果皮硬化过程中呈V字形变化;IAA在5个时期平均含量最高(16.467 ng·g^-1),约为IBA、ICA和ME-IAA总和的6.8倍。木质素合成中间代谢物分析显示,木质素单体对香豆醇在内果皮硬化区的含量是未硬化区的16倍,芥子醇在内果皮硬化区的含量极高,但在未硬化区未检测到存在,且随着硬化进程这两种物质在内果皮硬化区的含量总体呈上升趋势。转录组与蛋白组关联分析获得了内果皮硬化相关的差异表达基因369条,在转录水平和蛋白质水平同时存在差异的基因关联结果较好,相关系数最低为0.48124;但差异表达基因整体关联结果较差,相关系数最高为0.22112。利用Metascape构建了差异表达基因显著富集的前20个生物学功能之间的关系网络,发现内果皮硬化主要涉及苯丙烷类代谢、氧胁迫响应、细胞壁组织与生物合成和氨基糖与核酸糖代谢4个生物过程。荧光定量结果表明,AUX/IAA基因JrIAA9、JrIAA16和JrIAA27的表达量变化趋势与IAA含量的基本一致。由此推测生长素IAA在内果皮硬化过程中发挥着重要调控作用,这对后续开展露仁发生机理研究具有重要参考意义。     

淡紫拟青霉产类植物生长素的研究

【目的】研究淡紫拟青霉PL-HN-16对植物生长的促进作用,以期能发现一种新的类植物生长素。【方法】以菜心种子为试验材料,用乙醚萃取PL-HN-16发酵液,对发酵液和萃取液分别进行生物活性测定;同时用硫酸铵分级沉淀发酵液中的蛋白,SDS-PAGE法分析有活性的蛋白组分。【结果】淡紫拟青霉发酵液32倍稀释处理对菜心种子生长有显著促进作用;经乙醚萃取后的发酵液依然有活性,乙醚萃取液则对菜心种子生长有显著抑制作用;45%和60%硫酸铵饱和度沉淀的蛋白对菜心种子的生长具有明显的促进作用。经SDS-PAGE分析,目的蛋白分子质量在28~45 ku,推测对植物生长具有主要活性作用的蛋白分子质量约为36 ku。【结论】淡紫拟青霉产生的类植物生长素为一种水溶性蛋白质,其分子质量约为36 ku。     

NO诱导IAA和O2.-积累于侧根尖端促进水稻侧根生长

为了探讨NO和超氧阴离子对水稻种子根侧根生长的影响,以DR5-GUS标记IAA的转基因水稻为材料,种子催芽萌发后,用含有不同浓度的NO供体、NO合成酶抑制剂和清除剂溶液来培养萌发3 d的水稻幼苗,在培养的第3 d和第5 d分别测量初生根长度和初生根上侧根数量,并通过DAF-2DA对NO、GUS对IAA和NBT对超氧阴离子（O₂·^-）染色后,在显微镜下观察NO、IAA和O₂·^-在侧根的定位,分析与NO合成相关的基因表达。结果表明,NO和IAA主要分布在根中柱的维管束部分以及侧根起始形成处和侧根根尖,O₂·^-只极性分布在侧根起始部位和侧根根尖。当NO合成受到抑制或清除时,NO、IAA和O₂·^-在侧根的积累量明显减少,侧根数量及初生根长度也均显著下降。荧光定量PCR分析发现,外源的NO供体SNP处理均能显著诱导水稻OsNIA1和OsNIA2基因表达,而NO合成酶抑制剂处理则抑制OsNIA1和OsNIA2基因表达。基于我...