植物激素对水稻种子萌发过程中β-甘露聚糖酶活性的调控

为了研究GA3和ABA对种子萌发过程中产生的β-甘露聚糖酶活性的影响,以水稻种子作为研究材料,测定了GA3和ABA存在情况下的β-甘露聚糖酶活性,结果表明:GA3和ABA不仅对水稻种子萌发有明显的促进和抑制作用,对种子萌发过程中β-甘露聚糖酶活性也有显著的影响。50μMGA3可使β-甘露聚糖酶活性出现的时间从48h提早到吸水36h,并且显著提高酶的活性。100μMABA在强烈抑制种子正常萌发的同时也抑制了β-甘露聚糖酶活性。但是50μMGA3可恢复ABA对β-甘露聚糖酶活性的抑制作用。去胚的半粒水稻种子在水中吸涨时检测不到β-甘露聚糖酶的活性,但在水中加入50μMGA3后,可恢复去胚半粒种子产生酶活性的能力。因此,推测水稻种子萌发时β-甘露聚糖酶活性的产生可能是由胚中而来的某种物质所诱导,而这种物质很可能就是GA3。     

脱落酸对水稻种子萌发期耐高温胁迫的诱抗效应

为了探究高温胁迫下外源脱落酸(Abscisic acid, ABA)对水稻种子萌发和幼芽生长的影响。采用10μmol/L的ABA溶液对水稻种子浸种24 h,然后置于40℃的高温环境中萌发,设计对照(CK-ABA)、ABA浸种(CK+ABA)、高温处理(HS-ABA)和ABA浸种后施加高温处理(HS+ABA)4种处理方式,研究ABA浸种对高温胁迫下水稻种子萌发、幼芽生长、活性氧(ROS)积累、细胞损伤和相关基因表达的影响。结果表明,高温胁迫显著(P0.05)抑制了水稻种子的萌发及幼芽和幼根的生长,且种子发芽率与超氧阴离子、过氧化氢及丙二醛含量显著负相关(P0.05),说明导致ROS过量积累及细胞损伤是高温胁迫抑制种子萌发的重要限制性因素。非高温胁迫下,ABA浸种与非ABA浸种处理间水稻种子的萌发及幼芽生长指标无显著差异。高温胁迫下,ABA浸种提高了水稻种子的发芽率及幼芽、幼根的生长,显著(P0.05)降低了高温胁迫下水稻幼芽的ROS含量和质膜损伤程度,上调了ROS清除基因OsCATB、OsAPX6、OsFe-SOD和OsCu/Zn-SOD以及细胞死亡抑制基因OsBI1的表达。高温胁迫下,且ABA浸种条件下水稻种子的发芽率、芽长和主根长均与超氧阴离子(O~-_2)和过氧化氢(H_2O_2)含量呈极显著(P0.01)或显著(P0.05)负相关关系。此外,高温胁迫下,ABA浸种显著(P0.05)上调了幼芽内ABA应答基因Salt和OsWsi18的表达,说明ABA信号途径被激活。综上所述,提高下游抗氧化防御能力、抑制ROS过量积累和降低细胞损伤是ABA诱导水稻在种子萌发期适应高温胁迫的一个重要途径。     

外源GA3、ABA对种子发芽与亲本穗上发芽内源激素变化影响研究

以外源GA3和ABA处理种子和水稻亲本,研究GA3和ABA对水稻种子萌发及亲本穗上发芽的影响,结果表明,外源GA3处理后引起两者种子内源GA3升高,降低种子内ABA、IAA水平,提高了GA3/ABA比值;外源ABA处理,引起种子内ABA含量升高,降低GA3、IAA水平,GA3/ABA比值减少;种子萌发和穗芽形成过程中GA3含量、GA3/ABA比值对比,发现前者小于后者,而种子萌发率与穗芽率相比,前者远远大于后者,表明穗上穗芽形成是一个更为复杂的生理变化过程.     

中国科学院发现植物抗病反应与种子萌发的共同调控蛋白

<正>种子萌发是高等植物生命周期的又一个开始,其受到多种环境因子和植物激素的影响。其中最重要因素是赤霉素(Gibberellins,GAs)。当植物种子吸水后,胚开始合成GAs并释放到糊粉层细胞。糊粉层细胞接受到GAs信号后开始合成水解酶(如α-淀粉酶)并分泌到胚乳中水解淀粉为小分子糖,为种子萌发与幼苗生长提供能量。水稻抗病调控蛋白Os LOL1在水稻抗病中起到重要作用,但中国科学院     

不同品种水稻种子萌发速率的差异及其对外源植物激素的响应

研究了5个来自不同产地的不同品种的水稻种子在相同条件下的萌发进程,从中选择萌发最快(临籼21)和最慢(稻花香2号)的2个品种的种子作为进一步试验的材料,测试并对比它们萌发时对外源GA3、乙烯利和ABA的响应.结果显示,GA3和乙烯利对2个品种的水稻种子的萌发均有显著的促进作用,而ABA则有显著的抑制作用,且这种促进或抑制作用具有浓度依赖性和品种依赖性;萌发快速的临籼21水稻种子对GA3和乙烯利的促进作用相对敏感,对ABA的抑制作用相对不敏感,而萌发相对较慢的稻花香2号水稻种子则恰好相反.这些试验结果似乎暗示着2个品种的水稻种子之所以萌发速率不同,或许是因为它们具有不同的内源植物激素组成比例.     

不同植物生长调节剂对水稻种子萌发及幼苗生长的影响

以中嘉早17和H优518为试验材料,采用不同浓度的GA3、IBA、烯效唑和ABA浸种,研究GA3、IBA、烯效唑和ABA对水稻种子发芽和幼苗生长的影响。结果表明,10mg/L和50mg/L GA3浸种后,中嘉早17和H优518种子的发芽势、发芽率、活力指数、发芽指数、平均株高、平均根长、平均干重分别提高了16.1%和5.0%、11.7%和3.9%、81.3%和55.1%、16.2%和10.7%、125.6%和107.1%、28.6%和26.5%。10mg/L IBA浸种后发芽势、发芽率、平均株高和根长比对照增加;烯效唑抑制水稻幼苗生长,10mg/L烯效唑能提高发芽势和发芽率;随着ABA浓度增加,抑制作用越明显。相关性分析表明:水稻萌发特性、幼苗特性各指标均显著正相关,与浸出液电导率显著负相关。     

3个水稻类病变基因的逆境胁迫及激素响应特征

水稻中已克隆出十几个控制类病变(lesion mimic,LM)性状的基因,其中以SPL(spotted leaf)命名的基因如Os SPL7、Os SPL11、Os SPL28分别编码不同功能的蛋白质。本研究首先分析Os SPL7、Os SPL11和Os SPL28启动子序列,发现均含有大量应答激素和逆境的顺式作用元件,并采用实时定量PCR检测这3个Os SPL基因在水稻不同部位的表达情况,以及逆境和激素等不同处理对它们在转录水平表达的影响。结果表明:Os SPL7、Os SPL11和Os SPL28在不同时期水稻组织中没有明显的时空差异表达;低温、盐、干旱胁迫和ABA、ACC、JA、SA四种激素在转录水平调控Os SPL7、Os SPL11和Os SPL28表达,其中Os SPL7表达受低温、干旱、ACC和JA抑制而受ABA、SA诱导,Os SPL11表达受低温、干旱和JA抑制而受SA显著诱导,Os SPL28表达受到JA强烈抑制而对低温不敏感。研究结果可为进一步研究激素和非生物胁迫调控植物类病变发生的作用机制提供线索。     

超低温保存诱发百子莲胚性愈伤组织延迟性细胞死亡特征

为了探究超低温保存诱发延迟性细胞死亡(cryopreservation-induced delayed-onset cell death, CIDOCD)对冻后细胞活性的影响,本研究以百子莲(Agapanthus praecox ssp. orientalis)胚性愈伤组织为试验材料,通过TTC染色法、伊文思蓝法定性定量检测超低温保存冻后恢复培养阶段细胞活性;采用TUNEL检测分析PCD变化规律;实时荧光定量PCR检测PCD相关基因表达。结果发现恢复培养6 h较0 h细胞存活率下降约8.29%,至24 h活性逐渐回升,30 h后细胞活性再次降低(较24 h降低约10.43%)。同时检测到明显的TUNEL阳性荧光变化,PCD发生比例在恢复培养0～36 h后期增多(30 h较24 h增加11.79%左右)。表明百子莲胚性愈伤组织超低温保存冻后发生CIDOCD,影响恢复培养实际冻存效率,6 h和30 h是活性下降关键时间点。Caspase、DAD1等PCD相关基因的差异性表达也证明了延迟性PCD在恢复培养阶段的发生。本研究为进一步完善超低温保存诱发PCD的分子网络及优化冻后恢复培养基以提高冻...     

水稻OsUBA基因的表达及其在促进种子萌发和开花中的功能

自噬是将功能异常或不需要的胞内组分降解的细胞学过程,广泛参与真核生物的生长发育过程、对营养缺乏的响应及生物/非生物胁迫反应。NBR1 (Next to BRCA1 gene 1, NBR1)是在植物中发现的最重要的自噬受体,但有关植物NBR1类自噬受体的研究较少,水稻中此类蛋白的研究还是空白。本文通过RT-PCR方法,从水稻日本晴幼苗的cDNA中克隆到一个含有泛素相关结构域(Ubiquitinassociated,UBA)的基因,将其命名为OsUBA。OsUBA的开放阅读框长2538 bp,编码845个氨基酸残基。OsUBA属于水稻中的NBR1类蛋白。OsUBA的启动子区有多个与光、逆境胁迫及激素反应相关的元件; OsUBA基因在水稻花药、正在萌发的种子以及根中的表达量较高,在茎和叶中也有表达; 200μmol L~(–1) ABA处理显著抑制OsUBA的表达,100μmol L~(–1) GA处理后OsUBA的表达略有升高。对OsUBA过表达水稻株系的研究表明,转基因水稻种子的萌发比野生型更快, ABA (3μmol L~(–1))处理显著抑制OsUBA过表达水稻株系种子的萌发, GA (100μmol L~(–1))处理对OsUBA过表达水稻株系种子的萌发略有促进;OsUBA过表达水稻株系的开花时间较野生型明显提前。这些结果表明,水稻NBR1蛋白基因OsUBA的表达和功能可能与对开花时间和种子萌发的调控以及生物/非生物胁迫反应有关。     

水稻OsCCCH基因家族的组织表达谱及胁迫诱导表达特征研究

CCCH型锌指蛋白是一类生物体中广泛存在的转录因子,在多种植物生物学过程中起着关键的调控作用。在水稻全基因组中已发现67个CCCH基因,分为8个亚家族,而其中大部分基因的功能尚缺少研究。本研究通过荧光定量RT-PCR技术分析了水稻Os CCCH家族基因的组织表达模式以及盐、PEG、低温等非生物胁迫和脱落酸(ABA)对CCCH基因的诱导表达特征。结果表明,大部分Os CCCH基因在各组织中有不同的表达模式,约30%基因为低丰度表达,50%以上基因表现为中丰度表达,极少Os CCCH基因为高丰度表达,包括Os C3H2、Os C3H35、Os C3H41、Os C3H43、Os C3H58和Os C3H67这6个组织优势表达基因。多数Os CCCH基因都不同程度地受到盐、PEG、低温及ABA的诱导或抑制,表明这些CCCH锌指蛋白可能参与水稻的非生物胁迫响应;在四种胁迫下,有7个基因同时受到诱导,其中Os C3H17基因上调倍数高达17倍以上;有10个基因同时被抑制,其中Os C3H16基因下调倍数高达31倍以上。     

多种激素对喜树悬浮细胞中喜树碱合成关键酶基因的影响

喜树中抗肿瘤活性成分喜树碱的生物合成调控具有重要的理论意义与应用价值。基于喜树碱生物合成途径的复杂性及其积累的时间、空间特异性,本研究选择生理状态的均一的喜树悬浮细胞作为研究材料,分析植物激素茉莉酸甲酯(methyl jasmonate, Me JA)、脱落酸(abscisic acid, ABA)、赤霉素(gibberellin, GA)以及水杨酸(salicylic acid, SA)对喜树碱合成途径中关键酶基因转录水平的调控。实时荧光定量PCR (RT-qPCR)检测结果显示,MeJA、ABA、GA以及SA均可促进喜树碱合成色胺途径中关键酶基因CaTDC1以及下游CaSTR的表达,且在处理2 h左右达到峰值;MeJA、GA、SA主要调控环烯醚萜途径中关键酶基因Ca7DLGT、CaG8O、CaCYC1的表达,而ABA则显著调控色胺途径关键酶基因CaTDC1以及下游CaSTR的转录水平;4种激素中SA调控效果与其他激素相比极其显著。本实验排除了喜树碱合成时间、空间特异性影响以及植物向重性、激素浓度梯度等干扰因素,准确地分析了4种激素对喜树碱合成途径关键酶基因的调控,为后续研究植物激素...     

脱落酸对棉花体细胞胚胎发生的影响

【目的】研究脱落酸(Abscisic acid, ABA)对棉花体细胞胚胎发生过程中下胚轴脱分化和再分化的影响,优化体细胞胚胎发生体系和初步解析脱落酸调控棉花体细胞胚胎发生分子机制。【方法】以棉花品种中棉所24(CCRI 24)下胚轴为外植体,设置5个ABA浓度0、0.02、0.04、0.06、0.08μmol·L~(-1),分别以A0、A1、A2、A3、A4表示,添加至MSB(MS培养基+B5维生素)培养基诱导愈伤和胚性愈伤,研究ABA对棉花下胚轴初始细胞脱分化、愈伤组织诱导和胚性愈伤组织诱导的影响。【结果】ABA促进下胚轴初始细胞脱分化;显著提高愈伤组织的脱分化率和增殖率;0.02μmol·L~(-1)ABA显著提高胚性愈伤分化率,0.04～0.08μmol·L~(-1)ABA显著降低胚性愈伤分化率。ABA处理后胚性愈伤和非胚性愈伤的增殖率均显著提高且质地受到影响。0.02～0.08μmol ABA处理下,LBD和LBD在愈伤起始期上调表达。0.02μmol·L~(-1)ABA处理下,在愈伤增殖早期和中期BBM、LEC1和AGL15上调表达,愈伤增殖后期FUS3、LEA、ABI3基因上调表达。【结论】脱落酸调控的棉花体细胞胚胎发生与相关标记基因的时空性表达密切相关,这些基因表达水平的增加是ABA调控愈伤和胚性愈伤分化的分子基础。     

脱落酸对棉花体细胞胚胎发生的影响

【目的】研究脱落酸(Abscisic acid, ABA)对棉花体细胞胚胎发生过程中下胚轴脱分化和再分化的影响,优化体细胞胚胎发生体系和初步解析脱落酸调控棉花体细胞胚胎发生分子机制。【方法】以棉花品种中棉所24(CCRI 24)下胚轴为外植体,设置5个ABA浓度0、0.02、0.04、0.06、0.08μmol·L^-1,分别以A0、A1、A2、A3、A4表示,添加至MSB(MS培养基+B5维生素)培养基诱导愈伤和胚性愈伤,研究ABA对棉花下胚轴初始细胞脱分化、愈伤组织诱导和胚性愈伤组织诱导的影响。【结果】ABA促进下胚轴初始细胞脱分化;显著提高愈伤组织的脱分化率和增殖率;0.02μmol·L^-1ABA显著提高胚性愈伤分化率,0.04~0.08μmol·L^-1ABA显著降低胚性愈伤分化率。ABA处理后胚性愈伤和非胚性愈伤的增殖率均显著提高且质地受到影响。0.02~0.08μmol ABA处理下,LBD和LBD在愈伤起始期上调表达。0.02μmol·L^-1ABA处理下,在愈伤增殖早期和中期BBM、LEC1和AGL15上调表达,愈伤增殖后期FUS3、LEA、ABI3基因上调表达。【结论】脱落酸调控的棉花体细胞胚胎发生与相关标记基因的时空性表达密切相关,这些基因表达水平的增加是ABA调控愈伤和胚性愈伤分化的分子基础。     

外源赤霉酸对杂交水稻亲本种子萌发的生理影响

外源赤霉酸GA3对杂交水稻亲本金23 B和V20B种子进行处理,其生理变化结果表明,外源GA3在浓度为50～110 mg/L时,随着浓度增加,可明显促进2个水稻品种亲本种子的萌发,当外源GA3浓度为110 mg/L时,提高了萌发种子中可溶性糖的含量,α-淀粉酶的活性,降低了种子内源IAA和ABA的含量,增加了内源GA3含量.     

水稻种子低温萌发的研究进展

水稻种子低温萌发力差,限制了直播稻的发展。为了促进水稻耐低温育种的研究,培育低温萌发能力强适宜直播的水稻新品种,本文概述了水稻种子低温萌发能力的评价方法;总结了水稻种子低温萌发时细胞膜性质、活性氧代谢、能量供给和激素含量等相关生理代谢的变化;概括了水稻种子低温萌发时依赖ABA信号转导和不依赖ABA信号转导的分子调控机制;综述了水稻低温萌发相关QTL定位和全基因组关联分析的遗传研究。在此基础上,综合分析了当前水稻耐低温萌发研究中存在的问题并提出了相关建议,旨在为水稻耐低温萌发的研究及新品种培育提供参考。     

巨胚稻OsGAD_3基因启动子的序列及活性分析

本研究以富含γ-氨基丁酸的巨胚稻"Tge B"基因组DNA为模板,利用PCR技术扩增得到GABA合成关键酶基因Os GAD3的上游959 bp启动子序列。序列分析表明:Os GAD3启动子不仅含有转录必备的TATA box、CAAT box元件,还含有分生组织特异性表达调控元件CAT-box、CCGTCC-box以及一些非生物胁迫和激素响应元件等。将该启动子序列与GUS基因融合构建表达载体,转化水稻后进行GUS组织化学染色分析,结果显示,Os GAD3启动子驱动的GUS基因在转基因植株的根、茎中具有较高的表达活性,且在根尖和茎初生韧皮部区域的表达更为明显,在种胚及叶片切口处也能检测到GUS表达。浸水后种胚中的GUS活性显著提高,且随着浸水时间的延长呈逐渐增加趋势。研究结果为了解巨胚稻Os GAD3的表达调控机制提供了依据。     

胁迫相关蛋白激酶基因OsSAPK2调控水稻抗白叶枯病反应

水稻蔗糖非酵解型蛋白激酶Sn RK2,又称胁迫相关蛋白激酶(stress-activated protein kinase genes in rice,Os SAPKs),在调控水稻非生物胁迫信号传导中起着重要作用。本研究对Os SAPK2的结构及其在水稻抗白叶枯病反应中的功能进行了初步研究。结果表明Os SAPK2被定位于细胞核和细胞质内,与Os SAPK1、Os SAPK3同属于Kulik’s II组。Os SAPK2-RNAi转基因水稻中Os SAPK2下调表达,人工接种水稻白叶枯病菌后,转基因水稻比受体对照的病斑长度显著增长,抗病相关基因Os LRR1、Os HIR1表达水平下降,感病相关基因Os MAPK5表达水平升高。此外,Os SAPK2具有自激活活性,可能与Os MAPK5等胁迫相关蛋白互作。上述结果为进一步研究Os SAPK2调控水稻抗白叶枯病的分子机制提供了信息。     

葡萄糖和ABA对小麦胚萌发过程中α-淀粉酶表达的调控

为了探讨种子的萌发特性与胚对ABA的敏感性和α-淀粉酶表达之间的关系,比较了葡萄糖和ABA 对不同生理状态的小麦离体胚萌发过程中α-淀粉酶表达的调控作用.结果表明,葡萄糖对未成熟胚、休眠成熟胚和不休眠成熟胚的萌发均有促进作用;葡萄糖能够抵消ABA对胚萌发的抑制作用,对于不休眠成熟胚,葡萄糖可以减轻ABA对胚根发生的抑制作用,但对随后的形态发生无影响.葡萄糖可以抑制小麦胚萌发过程中α-淀粉酶的表达;ABA可以抑制未成熟胚与休眠成熟胚中α-Amy-1的表达,但在不休眠成熟胚中则诱导α-Amy-1表达.因此,小麦离体胚的萌发特性、胚对ABA敏感性和α-淀粉酶的表达均与生理状态有密切关系.     

60Co γ辐射对毛竹种子萌发过程中内源激素含量的影响

研究不同剂量的60 Co γ射线辐射对毛竹种子萌发时内源激素含量的影响,利用高效液相色谱法检测种子内源ABA、GA3、IAA、ZR的含量。结果显示,15 Gy和30 Gy辐射处理后,与对照相比提前12h萌发,加快了种子萌发进程,GA3/ABA、 IAA/ABA、ZR/ABA和（GA3+ZR）/ABA均高于对照,有利于种子打破休眠。辐射剂量为60 Gy、90 Gy和120 Gy时,GA3、IAA、ZR含量降低,ABA含量与对照相比显著增多,GA3/ABA、 IAA/ABA、 ZR/ABA和（GA3+ZR）/ABA值与对照相比较小,抑制萌发。     

水稻种子萌发过程的分子调控机制被揭示

<正>水稻种子包含胚、胚乳等两大主要组织,在萌发过程中,胚组织的营养物质逐步分解并运输至胚中,为胚发育形成幼苗提供必要的物质和能量条件。胚组织虽然体积较小,但在萌发过程中却处于中心地位。中国科学院武汉植物园资源植物繁殖生物学课题组博士研究生韩超在杨平仿研究员指导下,利用基于凝胶的双向电泳技术和非凝胶的i-TRAQ技术,对水稻种子萌发过程中胚和胚乳组织分别进行蛋白质组研究。共获得343个胚组织蛋白质在萌发过程中的表达量发生改变,包括191个下调表达和152个上调表达。