植物开花转换的分子生物学研究

高等植物的花发育是其生命过程中最重要的阶段,开花转换决定了植物生殖发育的时期和质量,对于植物发育具有重要的意义。本文综合介绍了高等植物的开花转换过程、成花信号、遗传途径、MADS类基因及开花转换相关基因的研究进展。高等植物的开花转换过程一般包括：营养分生组织转换为花序分生组织、花序分生组织转换为花分生组织2个过程。这2个过程的分生组织属性不同：花序分生组织具有非决定性;植物的种子在萌发后,需要达到一定的营养生长量之后,进入成花敏感状态,才能够接受开花信号的刺激。植物的开花转换被划分为自动途径、环境诱导途径和抑制途径,这些途径在某些植物种中可能部分组成型存在,协调作用而形成一个调控基因网络。MADS—box family是一类转录因子,在高等植物花发育过程中起着很重要的作用。通过突变体诱变、差异显示等方法,模式作物拟南芥已经克隆出了一批开花转换相关基因如,LFY、APl、EMF,FT、TFL、CO等,研究了这些基因的表达时期、表达位置、表达丰度,对于这些基因的作用及基因之间的互作也进行了广泛的研究。不同物种之间开花转换研究的进展差异很大。     

钙信号系统与植物激素信号

Ca2+是高等植物细胞内普遍存在的一种信使分子,能介导植物对外界信号的刺激反应,调节多种生理过程, 并参与植物体内多种刺激-反应的藕联过程。目前证实在植物里钙依赖性蛋白激酶（CDPKs）、钙调素（CaM）、钙调磷酸酶B类似蛋白（CBLs）三类钙结合蛋白,这些蛋白质可识别特定的钙签名,并依赖这些钙信号向下游转达以适应外界刺激。Ca2+信使系统与激素在植物的花发育(成花诱导、花芽分化及开花调控),有性生殖方面(在花粉萌发和花粉管生长),逆境生理等都起着非常重要的作用。近些年有关学者在植物激素受体蛋白、信号转导、基因表达等方面的研究,以及与Ca2+相关的信号传递机理的研究中发现：Ca2+/CaM、Ca2+/CDPK和Ca2+/CBL三类钙信号系统与植物激素信号密切相关。     

AT-hook基因及其在植物开花调控中的研究进展

AT-hook基因是能够编码与双链DNA小沟中富含AT碱基的序列特异性结合的一类基因,其所编码的蛋白含有以甘氨酸-精氨酸-脯氨酸(GRP)三个氨基酸残基为中心的DNA结合蛋白基序。笔者通过对AT-hook基因的特点和功能及其在拟南芥及水稻等高等植物开花中的调控作用综述。AT-hook基因不仅参与植物的生长发育及逆境胁迫与激素信号应答,同时在花器官的形成以及植物开花中也起着重要的调控作用。该基因在花器官组织中的表达量最高,影响成花素基因的表达,且其编码蛋白能够通过改变染色质状态或招募蛋白复合体在表观水平上调控植物开花相关基因的转录,从而影响植物开花。该基因可能为植物开花的表观遗传调控提供了新的途径。     

植物类胡萝卜素代谢调控的研究进展

类胡萝卜素是高等植物必不可少的一类色素物质,能够保护植物组织勉受强光破坏,同时还是合成维生素A的前体,对人类的营养和健康起着重要的作用。类胡萝卜素的代谢途径已经清楚,近十几年来的研究主要集中于类胡萝卜素代谢的调控机理。本综述介绍了植物类胡萝卜素代谢的调控机理及基因工程方面的研究进展,并对今后类胡萝卜素的代谢调控研究进行了展望。     

植物花对称性发育研究的进展:从理论到应用的双重价值

以蝶型花亚科的百脉根（Lotus japonicus）为研究对象，罗达等研究组阐明了在豆科与其他物种基因组中调控花对称性发育的分子机制具有共源性（synapomorohy），揭示了在高等植物花形进化过程中，不同进化关系的开花植物独立地招募TCP基因，调控了两侧对称花发育过程中背腹轴的发育。在百脉根中的工作提示：对TCP基因进行遗传操作，可以定向改造花瓣的形态，表明花对称性分子机理的研究具有重要的应用价值。     

兰花试管开花研究进展

对兰花试管开花方面的研究进行了综述,着重介绍了兰科植物试管开花的影响因素及其调控和分子机理等方面的研究情况,指出目前存在的若干问题并提出解决对策。     

中科院植物所等发现新水稻谷粒大小调控开关

<正>水稻是我国三大主粮之一,其谷粒大小和形状(粒型)决定稻米的产量和外观品质。近十年来,水稻粒型调控机理研究取得了较大的进展,许多重要粒型基因被克隆和研究。但目前已知的多数粒型基因难以归类到已知调控途径,报道的信号通路信息也呈现片断化的特点,极大限制了对粒型调控分子机理的认识,制约了其在作物高产优质分子育种中的应用。近日,中国科学院植物研究所宋献     

杨树花发育相关基因及基因工程调控

杨树作为世界上重要的速生栽培树种和林木基因工程的模式树种,对其花发育分子机理的深入研究既是进行杨树开花调控的前提和基础,也为研究其它多年生木本植物花发育的研究提供借鉴.与其他开花植物相似,杨树的花发育也分为开花诱导、花的发端和花器官发育三个阶段,并且每个阶段都有多种基因的参与和调控.依据拟南芥等植物中花发育基因的信息,在杨树中也克隆了一大批与其花发育相关的基因,这些基因在表达方式、基因功能、调控等方面与其在拟南芥等植物中既有相似性,又具有杨树自身的特点.在杨树花发育相关基因的研究基础上,已经获得了提早开花及不育的转基因杨树.随着杨树花发育研究的不断深入以及实验技术的不断更新,杨树遗传改良必将发生历史性的变革.     

高等植物花色苷生物合成调控的研究进展

高等植物花色苷的合成是一个复杂的过程,受多种因素的影响。本研究系统地从物理因子、化学因子、生物因子等外部因素,及生长发育阶段、植物生长物质等内部因素两方面综述了调控高等植物花色苷生物合成的因素及其机理的研究进展,并分析了各种外、内部作用因子的综合性包括作用的协调性与机理的一致性。最后,提出了高等植物花色苷生物合成调控研究中存在的一些问题,并探讨了利用各种因子人工调控花色苷合成以提高果实营养价值、花卉观赏价值及植物抗逆性。     

伪应答因子PRRs在不同植物光周期调控开花中的作用

在光周期调控高等植物开花途径中,伪应答基因家族(pseudo response regulator, PRR)位于核心环节中央振荡器内,是重要的调控基因,既要保证输入信号的振荡处理又要调控节律信息向下游基因的传递。根据多种作物开花表现分析,PRRs基因是开花抑制因子,过表达时植物表现晚花。进化树分析伪应答基因家族主要分为PRR1 (TOC1)、PRR3/PRR5、PRR7/PRR9三个分支,在核心振荡器中按照时序依次表达。本研究总结了4种常见作物和2个其他植物中,PRRs基因的作用及与其他重要相关基因间的调控关系当前研究进展。     

乙烯在幼苗根生长发育中调控作用的研究进展

幼苗建成是植物生长的关键时期之一,主要受环境因子和激素影响,大量研究表明乙烯作为重要的信号分子参与并调控根的生长发育。近年来,有关乙烯对植物生长发育的调控机理研究一直深受关注。本研究归纳了几十年来有关乙烯生物合成途径与产生途径方面的研究成果,并以此为中心阐述了乙烯在幼苗根生长发育中产生的生理效应,如主根伸长生长、侧根和不定根形成,幼苗的抗逆性和适应性,通气组织形成等;更进一步分析了根生长发育过程中乙烯的信号作用、乙烯与其他信号分子的相互作用,及其对相关基因表达的调控。综上研究基础,本研究提出了乙烯在生产实践、生理作用及分子调控机理方面的研究问题,以更有益于人们合理应用乙烯调控技术。     

逆境诱导开花调控机理的研究进展

表观遗传修饰可以影响植物生长和发育的多个方面,是植物响应环境和发育调控的重要方式。开花同样受到环境和发育的调控,保证植物在逆境条件下也能完成生命周期。笔者简述了植物在非生物胁迫（例如寒冷、干旱和高盐等）条件下的表观遗传变化,及其开花调控的最新研究进展。这些表观遗传修饰主要包括DNA甲基化和组蛋白修饰,在植物的生长发育过程中,开花的表观遗传修饰与逆境响应的表观遗传修饰之间存在重要的联系,植物可能通过相同的表观遗传因子或途径同时调控开花和逆境响应。     

中国科学院揭示脱落酸介导植物开花的分子机理

<正>植物的开花时间是农业生产上一个重要农艺性状,适宜的开花时间有利于作物灌浆成熟,保证产量和质量,具有重要的经济学意义;同时,开花时间调控本身极为复杂,也是植物学基础研究领域一个热点。大量研究表明,开花时间受到包括赤霉素(GA)途径在内的四大途径协同调控。脱落酸(ABA)与GA是一对经典的植物激素,它们在许多生物学过程中都表现出拮抗效应,诸如种子休眠与萌发和根的发育等。虽然GA调控开花时间已有大量深入研究,但ABA如何调控开花?植物学界还值得进一步深入研究。     

兰科植物花发育分子机理研究进展

研究兰科植物花发育分子机理对兰花育种和产业发展具有重要意义。本研究从开花时间以及花器官发育的A、B、C、D和E类基因等方面回顾了近年来兰科植物花发育分子机理的研究进展,并从B类基因的进化简述了兰科植物花形态建成的机制,最后探讨了兰科植物花发育分子机理研究存在的问题以及今后研究的主要方向。     

植物细胞质雄性不育基因的鉴定及育性调控机理

细胞质雄性不育（cytoplasmic male sterility,CMS）是作物杂交种生产的主要授粉控制系统,研究细胞质雄性不育分子基础及调控机理对利用杂种优势提高作物产量具有重要的指导意义。本文从植物的线粒体基因与细胞质雄性不育的关系着手,列举了植物CMS基因的鉴定情况,重点介绍了研究较多的矮牵牛、玉米、水稻和油菜细胞质雄性不育基因的鉴定进展及其对不育性状的调控。同时根据恢复基因与不育基因的相互作用情况阐述了育性恢复的可能机理,并对植物CMS分子机理的研究前景进行了展望。     

植物响应低温胁迫的分子调控机制

低温是限制植物生长发育和地理分布上的主要的环境因子。植物经过长期适应多变的环境温度已经进化出一系列生理和分子机制来抵御低温造成的伤害。近年来,围绕植物是如何感应、传递和调控低温耐受的分子机制研究已经在水稻和拟南芥等模式植物中取得了较大的突破和进展。以低温应答核心组分CBF-COR为中心,本研究系统介绍了植物通过整合低温、昼夜节律、光周期、开花和激素等外部信号以及转录水平、翻译后水平和表观遗传修饰等内部调控来协同应答对低温胁迫响应的分子机制,并探讨了该领域未来的研究方向和重点。     

上海生科院揭示植物花青素合成调控机理

正中科院上海生命科学研究院植物生理生态研究所黄继荣课题组,通过解析赤霉素信号转导途径中关键因子DELLA蛋白调控花青素合成的分子机理,揭示了植物通过调控次生代谢产物合成适应环境变化的新机制。相关成果日前发表于《分子植物》。大量的研究表明,植物抵御环境胁迫的强大武器是产生种类丰富的次生代谢产物。花青素不但有助于植物抵御     

植物开花抑制基因SVP同源基因的研究进展

SHORT VEGETATIVE PHASE(SVP)是抑制植物开花的重要调控因子,属于MADS-box基因家族,在调控植物的成花时间、花发育以及休眠等方面扮演着非常重要的角色。SVP受光照和温度等外界环境条件的影响,参与花分生组织的形成,但在不同物种中其表达模式和功能存在差异。在植物开花途径中,SVP通过抑制开花整合子因子SUPPRESSOR OF OVEREXPRESSION OF CONSTANS1(SOC1)、FLOWERING LOCUS T(FT)、LEAFY(LFY)等基因的表达,从而调控植物的开花时间。本综述国内外对SVP及其同源基因的结构功能表达模式的最新研究进展进行综述,并结合SVP基因的研究现状提出未来的研究方向。     

中科院揭示植物激素赤霉素与光周期途径协同调控开花诱导的信号转导机理

正植物激素是植物体内重要的生长调节物质,广泛参与调控植物的生长发育和抗逆境反应。在模式植物拟南芥中,赤霉素激素促进植物的开花诱导过程。目前研究表明,GA可与光周期信号协同调控植物在长日照条件下的开花诱导。然而,GA和光周期信号在植物开花诱导过程中的相互作用机理仍不清楚。中国科学院西双版纳热带植物园植物分子生物学研究组和植物环境适应性研究组联合研究发现,GA诱导成     

兰科植物花香成分研究进展

从兰科植物花香成分及其合成调控等方面进行综述,重点总结了常见兰花的主要花香成分、影响检测花香成分时的主要因素,以及花香生物合成途径中相关分子调控机制。分析表明,萜烯类化合物是兰花最主要花香成分,采样时期、部位、环境和检测技术等都会导致花香成分变化,萜类合成酶基因(TPS)和MYB类转录因子是花香物质代谢途径中主要调控基因。发现兰科植物相关花香成分完整代谢途径及分子调控机制的研究缺乏,是兰科植物花香性状研究现状存在的主要问题,深入挖掘与利用兰花香花基因、完善相关代谢途径将会是兰科植物花香性状未来的研究重点。