非生物胁迫下转录因子增强植物抗性的研究进展

转录因子通过调控下游基因的表达来缓冲各种环境压力反应。其中AP2/EREBPL参与植物的细胞周期、生长发育、生物胁迫和非生物胁迫相关的基因的表达调控;MYB参与植物的细胞周期、细胞死亡、新陈代谢等响应;b ZIP基因参与植物种子贮藏相关的基因表达,控制光和发育的发生和器官形态建成等;NAC基因参与了植物激素信号传导和生长素通路。这些转录因子通过调控一系列基因的表达增强植物忍耐逆境胁迫能力。     

高等植物侧芽、侧枝的发生及调控

高等植物侧芽和侧枝的发育是受多种因素调节控制的.目前已经发现许多与侧生组织相关的基因,它们调控侧芽与侧枝的形成和发育,决定植株的形态结构;可长距离运输的信号物质在植物侧生组织的形成和发育、植物从营养生长到生殖生长的过渡中都发挥重要调控作用;植物激素参与了包括侧芽、侧枝的发育、植物的生长等多种生命过程的调节与控制;光周期经常和植物的基因型、植物激素等诸多种因子一起共同发挥作用,来调节植物侧生组织的形成和发育.调节植物的侧芽和侧枝发育的多种因素构成了一个网络系统,只有用综合研究的手段才可以知道网络系统中的各种因子之间的相互影响与相互作用.     

植物维管组织形态建成的分子调控机制

在植物个体发育过程中,维管组织形态建成受多种外源及內源因子的共同影响。研究表明:植物激素、CLE 短肽信号分子、多种转录因子、热精胺、NO 等均在维管组织形态建成中发挥重要调控作用。AUX、CTK、ET、BRs、 GA 等共同参与调节原形成层与形成层细胞的增殖和分化;CLE 短肽信号分子可促进(原)形成层细胞增殖并抑制 木质部分化;HD-ZIP Ⅲ基因家族,KAN、NAC、MYB 转录因子及木质形成素与木质部、韧皮部的布局排列及发育相 关;热精胺与NO 影响着木质部细胞的分化。多种调节因子相互关联构建形成复杂的调控网络,作用于植物维管组 织的形态建成过程。      

大麦产量相关性状QTL热点区域研究

大麦是世界上第四大禾谷类作物,其产量性状为数量性状,许多与产量相关的QTL被定位。利用一致性图谱对大麦不同定位群体产量QTL进行整合,发现一些产量QTL聚集在半矮杆、光周期、春化作用和抗白粉病mlo基因区域,这些区域称为产量热点QTL区域。多数研究认为这些基因对大麦产量的影响主要是一因多效性。半矮杆基因对大麦生长发育有一定影响,光周期和春化作用是决定花期的重要因子。产量是贯穿大麦整个生长和发育进程的最终产物,因而这些重要基因对大麦产量产生直接或间接的影响。     

利用RNA-Seq发掘玉米叶片形态建成相关的调控基因

【目的】叶片宽度和长度等叶形特性是决定植株形态,进而影响种植密度的重要农艺性状,通过转录组测序技术筛选并挖掘玉米叶片形态建成相关的代谢路径及调控基因,为深入认识叶片发育的分子机理和鉴定叶宽、叶长候选基因奠定基础。【方法】以极端窄叶自交系NL409和宽叶自交系WB665为材料,利用RNA-Seq技术鉴定7叶期第七片叶近基部的差异表达基因(DEGs),通过生物信息学分析,筛选与叶片发育密切相关的代谢通路,利用qRT-PCR验证不同激素路径叶形相关基因的表达结果,并结合启动子区域的序列差异挖掘叶形功能基因。【结果】分析对照(WB665)和样品(NL409)高通量测序结果,在叶宽形成关键部位共筛选出5 199个DEGs,其中,2 264(43.55%)个基因表达上调,2 935(56.45%)个基因下调表达,下调基因明显多于上调基因;GO功能富集分析表明,差异基因主要富集在细胞膜相关的细胞组分中,涉及代谢过程和细胞响应刺激;KEGG富集分析表明,差异基因主要参与到核糖体、植物激素信号转导、苯丙烷类代谢、乙醛酸和二羧酸代谢等过程,其中核糖体、植物激素信号转导、鞘脂类代谢下调表达基因较多的路径与叶片发育密切相关。核糖体路径富集到多个PRS(PRESSED FLOWER)基因,分析发现PRS13(PFL2)可能在调控窄叶发育过程中发挥重要作用。鞘脂代谢路径富集的基因几乎全部下调表达,引起抑制叶片发育的AP1(APETALA1)类和MAPK(Mitogen-Activated Protein Kinase)类基因上调,以及促进叶片发育的LFY(LEAFY)下调,与窄叶发育受抑制的表型一致。植物激素信号转导路径富集到的油菜素内酯(BR)响应基因和赤霉素(GA)代谢基因下调,细胞分裂素(CTK)和大部分生长素(Auxin)响应基因上调,与窄叶中DELLA蛋白基因上调表达,抑制GA并促进CTK基因表达的作用模式一致。通过qRT-PCR对18个叶片发育相关基因进行分析,结果表明,其表达趋势与转录组结果一致,分析发现BR相关的ROT3、Auxin相关的NAL7-like、AGO7-like以及TCP类转录因子CYC/TB1等基因与窄叶的形成密切相关。【结论】明确了一些与玉米叶片发育密切相关的代谢路径,还发现植物激素间的动态平衡对叶片发育有着重要影响,尤其是生长素与油菜素内酯、细胞分裂素与赤霉素之间的相互作用对调控叶片形态可能发挥重要作用。     

小豆矮秆窄叶突变体转录组分析和激素应答反应

【目的】株型是影响作物产量的重要性状,对小豆矮秆窄叶突变体nld进行转录组学分析,以期探究小豆矮秆窄叶的转录水平调控机制。【方法】构建小豆栽培种野生型GM437和矮秆窄叶突变体nld的根、茎、叶转录组文库,利用RNA-Seq进行转录组学分析,对得到的差异表达基因进行GO注释和KEGG富集分析;同时,利用外施激素的方法确定突变体应答激素种类。【结果】转录组分析发现,差异表达基因主要集中于植物激素信号转导通路和苯丙烷生物合成通路。外施赤霉素可部分恢复矮秆窄叶突变体的生长。关键基因4-香豆酸辅酶A连接酶、肉桂酰辅酶A还原酶、肉桂醇脱氢酶、黑酸叶绿醇转移酶、4-羟苯基丙酮酸双氧酶等在小豆植株发育过程中起到重要作用。【结论】植物激素信号转导通路和苯丙烷生物合成通路为小豆矮秆窄叶建成主要调控通路,赤霉素在突变体植物激素信号转导通路中起主要作用。     

光周期诱导马铃薯块茎形成的分子机理研究进展

马铃薯块茎形成机理不仅是植物发育生物学研究的重要内容之一,也是提高马铃薯产量、品质的重要保障。早期研究发现,光周期是诱导马铃薯块茎形成的一个关键环境因子,短日照利于马铃薯块茎形成。近10多年来,光周期调控马铃薯块茎形成机理研究取得了重要进展。已有研究发现,马铃薯块茎形成与拟南芥等植物的开花过程有较多相似之处。大量参与植物开花的重要基因,如光敏色素、CONSTANS (CO)、FLOWERING LOCUS T (FT)、LOV蓝光受体蛋白家族及CDF转录因子等在马铃薯块茎形成过程中都起到重要的调控作用。此外,马铃薯中发现的同源异型框基因POTH1及其相互作用基因StBEL5也在光调控马铃薯块茎形成过程中扮演重要角色。本文主要从马铃薯光信号感知及与光周期信号传递有关的基因调控等领域综述了光周期诱导的马铃薯块茎形成最新研究进展。     

利用RNA-Seq发掘玉米叶片形态建成相关的调控基因

【目的】叶片宽度和长度等叶形特性是决定植株形态,进而影响种植密度的重要农艺性状,通过转录组测序技术筛选并挖掘玉米叶片形态建成相关的代谢路径及调控基因,为深入认识叶片发育的分子机理和鉴定叶宽、叶长候选基因奠定基础。【方法】以极端窄叶自交系NL409和宽叶自交系WB665为材料,利用RNA-Seq技术鉴定7叶期第七片叶近基部的差异表达基因（DEGs）,通过生物信息学分析,筛选与叶片发育密切相关的代谢通路,利用qRT-PCR验证不同激素路径叶形相关基因的表达结果,并结合启动子区域的序列差异挖掘叶形功能基因。【结果】分析对照（WB665）和样品（NL409）高通量测序结果,在叶宽形成关键部位共筛选出5 199个DEGs,其中,2 264（43.55%）个基因表达上调,2 935（56.45%）个基因下调表达,下调基因明显多于上调基因;GO功能富集分析表明,差异基因主要富集在细胞膜相关的细胞组分中,涉及代谢过程和细胞响应刺激;KEGG富集分析表明,差异基因主要参与到核糖体、植物激素信号转导、苯丙烷类代谢、乙醛酸和二羧酸代谢等过程,其中核糖体、植物激素信号转导、鞘脂类代谢下调表达基因较多的路径与叶片发育密切相关。核糖体路径富集到多个PRS（PRESSED FLOWER）基因,分析发现PRS13（PFL2）可能在调控窄叶发育过程中发挥重要作用。鞘脂代谢路径富集的基因几乎全部下调表达,引起抑制叶片发育的AP1（APETALA1）类和MAPK（Mitogen-Activated Protein Kinase）类基因上调,以及促进叶片发育的LFY（LEAFY）下调,与窄叶发育受抑制的表型一致。植物激素信号转导路径富集到的油菜素内酯（BR）响应基因和赤霉素（GA）代谢基因下调,细胞分裂素（CTK）和大部分生长素（Auxin）响应基因上调,与窄叶中DELLA蛋白基因上调表达,抑制GA并促进CTK基因表达的作用模式一致。通过qRT-PCR对18个叶片发育相关基因进行分析,结果表明,其表达趋势与转录组结果一致,分析发现BR相关的ROT3、Auxin相关的NAL7-like、AGO7-like以及TCP类转录因子CYC/TB1等基因与窄叶的形成密切相关。【结论】明确了一些与玉米叶片发育密切相关的代谢路径,还发现植物激素间的动态平衡对叶片发育有着重要影响,尤其是生长素与油菜素内酯、细胞分裂素与赤霉素之间的相互作用对调控叶片形态可能发挥重要作用。     

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...     

MADS-box基因家族调控植物花器官发育研究进展

花器官的发生发育与形态构造是一个高度复杂的项目,涉及众多因素及其相互作用,MADS-box基因作为其中的关键转录因子可以改变整个发育过程,因而成为花器官研究最广泛的基因家族。通过梳理目前MADS-box基因对花器官发生、分化和形态建成方面的调控作用,为了解花发育程序和该基因家族的一般转录调控机制提供新见解,也为进一步深入挖掘该家族基因和完善花发育调控理论提供参考。     

Construction of high-density SNP genetic maps and QTL mapping for dwarf-related traits in Litchi chinensis Sonn

Litchi chinensis Sonn is widely cultivated in subtropical regions and has an important economic value. A high-density genetic map is a valuable tool for mapping quantitative trait loci (QTL) and marker-assisted breeding programs. In this study, a single nucleotide polymorphism (SNP)-based high-density linkage map was constructed by a genotyping-by-sequencing (GBS) protocol using an F₁ population of 178 progenies between two commercial litchi cultivars, ‘Ziniangxi’ (dwarf) and ‘Feizixiao’ (vigorous). The genetic map consisted of 3027 SNP markers with a total length of 1711.97 cM in 15 linkage groups (LGs) and an average marker distance of 0.57 cM. Based on this high-density linkage map and three years of phenotyping, a total of 37 QTLs were detected for eight dwarf-related traits, including length of new branch (LNB), diameter of new branch (DNB), length of common petiole (LCP), diameter of common petiole (DCP), length of internode (LI), length of single leaf (LSL), width of single leaf (WSL), and plant height (PH). These QTLs could explain 8.0 to 14.7% (mean=9.7%) of the phenotypic variation. Among them, several QTL clusters were observed, particularly on LG04 and LG11, which might show enrichment for genes regulating the dwarf-related traits in litchi. There were 126 candidate genes identified within the QTL regions, 55 of which are differentially expressed genes by RNA-seq analysis between ‘Ziniangxi’ and ‘Feizixiao’. These DEGs were found to participate in the regulation of cell development, material transportation, signal transduction, and plant morphogenesis, so they might play important roles in regulating plant dwarf-related traits. The high-density genetic map and QTLs identification related to dwarf traits can provide a valuable genetic resource and a basis for marker-assisted selection and genomic studies of litchi.     

玉米叶片保绿性遗传研究进展

综述了玉米叶片保绿性的概念、分类、生理特点、遗传特性和保绿性QTL定位等研究进展,并对玉米保绿性遗传研究进行了展望。     

转录因子在植物生长发育及非生物逆境响应的作用

在植物的一生中,不同的基因被设定在不同的时期及部位精确地表达,或是在不同的环境条件下如高温、干旱等诱导表达,基因表达受转录因子的精确调控。植物碱性亮氨酸拉链(basic leucine zipper,bZIP)蛋白是一类重要的转录因子,其参与了植物从生长发育到胁迫响应的各种过程。植物生长转变及对胁迫做出响应会迅速地诱发自身大量基因的转录变化,这一过程称为转录重编程。bZIP转录因子就是引导这些转录重编程的转录因子中重要的一类。本文介绍了bZIP转录因子的结构、分类以及重要功能,综述了其在植物生长发育及非生物胁迫响应等过程中所起的关键作用,并就如何拓展完善bZIP转录因子功能研究作了展望。     

元阳野菜资源调查及其开发利用

元阳野菜资源共调查到草本茎叶类、果实类、块茎(根)类、木本茎叶类、鲜花类、竹笋类等62种,隶属41科。通过对现状调查,发现元阳野菜开发存在着野菜资源利用率和开发程度低、采收技术不合理、加工水平低等问题,提出合理开发利用与保护建议。     

园艺植物 WRKY 基因功能研究进展

WRKY 转录因子是植物中特有的一类反式作用因子。WRKY 基因家族成员众多,是植物中最大的转录因子家族之一。目前,已在多种园艺植物中对该家族进行了全基因组鉴定。大量研究表明,WRKY 转录因子参与了植物中多种生物学过程,如营养剥夺、胚胎发生、种子发育、毛状体发育、叶片衰老及其他发育和激素调节的过程,是许多调控信号网络的重要组成部分。WRKY 转录因子还可参与植物适应各种逆境的转录调控,已被证明其在生物应激反应中发挥重要作用并参与植物的防御机制,其在植物防御病菌、病毒和虫害调控过程中的重要作用正被逐步揭示。此外,WRKY 转录因子在植物响应环境中非生物胁迫方面的作用也被不断解析,其可参与调控植物对干旱、温度、盐及渗透的响应,并在此过程中发挥正向或负向调节作用。本文基于近年来的相关研究成果,重点综述了 WRKY 转录因子在园艺植物生长发育、胁迫响应和代谢合成方面所发挥的作用和调控机理,进一步明确园艺植物 WRKY 转录因子的重要生物学功能,阐明 WRKY 转录因子介导的转录调控网络,为园艺植物优良性状相关的遗传资源挖掘和分子育种提供理论支撑。     

宽阔水国家级自然保护区野生蔬菜资源调查

[目的]掌握宽阔水国家级自然保护区主要野生蔬菜状况。[方法]2014—2016年开展宽阔水国家级自然保护区生物多样性资源补充调查,明确该区野生蔬菜的物种种名,分析野生蔬菜的分布、资源丰富度、食用部位、处理方法、食用调制、食用价值等。[结果]筛选出主要野菜46科85属100种,优势科明显,优势属不突出,前5位分别是菊科(Asteraceae)、禾本科(Poaceae)、百合科(Liliaceae)、五加科(Araliaceae)、豆科(Fabaceae)。从资源丰富度看,多为广布种和极广布种,少数为零星分布种。从食用部位看,可食用部位涉及根、茎、叶、花、果实。从食用方式看,多为鲜用、干制、蕨粉、腌制。从食用价值看,绝大多数可作主料,少数为配料或佐料。从民间调查的喜食程度看,极为喜欢食用的主要集中在传统野菜少数种类上,有21种,占21%。[结论]该研究可为科学保护野菜资源提供参考。     

棉花MYB转录因子基因GbMYB5的克隆及表达分析

在对陆地棉Maxxa BAC文库所获得的一个BAC克隆进行测序分析过程中,发现一个新的MYB类转录因子,为探明其在棉花中的表达模式,采用RT-PCR技术从海岛棉品种H7124中克隆出该基因,命名为GbMYB5(GenBank登录号为:JF820389)。GbMYB5基因全长1 105 bp,编码277个氨基酸。RT-PCR结果表明GbMYB5基因在棉花的茎、叶、蕾、絮和未成熟的种子中均有表达,尤以叶片中的表达水平最高。重金属胁迫可短暂抑制GbMYB5基因表达,但表达量在处理48 h后回升到正常水平。PEG、脱落酸和赤霉酸诱导均可增强GbMYB5基因的表达。另外,构建了含有GbMYB5基因全长的植物过量表达载体,转化烟草。经PCR检测获得目的基因正常表达的转基因烟草9株,为研究该基因的抗逆作用奠定了基础。     

蔬菜茎叶混合青贮技术及其应用研究进展

蔬菜茎叶青绿多汁,适口性好,含有丰富的粗蛋白、粗脂肪和粗纤维,是牲畜的优质饲料.然而,除了小部分作为青绿饲料直接饲喂动物外,大部分蔬菜茎叶下脚料被遗弃或抛弃,这不仅造成资源浪费,而且造成环境污染.通过青贮等方式将蔬菜茎叶加工成动物饲料,既可以提高其利用价值,又可以取得良好的社会效益.对蔬菜茎叶混合青贮技术、影响青贮效果的因素及其在养殖业中的应用进行了综述.     

油菜素内酯调控植物根系发育机制研究进展

油菜素甾醇(brassinosteroids,BRs)是20世纪后期发现的一类新型植物激素,参与调控植物生长发育的诸多方面,其中对植物根系发育过程具有重要的调控作用.油菜素内酯(brassinolide,BL)是最先确定结构的高活性BR.首先介绍了BR的发现、BR调控根系生长信号通路的进展,进一步阐述了BR通路转录因子...     

光质调控蔬菜作物生长和形态研究进展

光是植物生长发育的重要能量源和信息源,光质则作为光环境中的关键影响因子通过光受体传导途径调节植物的整个生命周期。随着光生物学研究的不断深入和低成本高光效的人工光源的不断研发,光质调控技术已逐渐运用到蔬菜作物的生产过程。从光质调控植物光合作用和光形态建成的机理、及其在蔬菜生产中的应用等方面综述了光质对蔬菜作物生长和形态调控方面的研究进展。较详细介绍了光质对植物生长过程的调控机理,在芽苗菜、绿叶类蔬菜、茄果类蔬菜和食用菌类等作物的影响的研究成果,以及光质研究提高了蔬菜生产的经济效益。阐述了人工光环境下蔬菜作物栽培可供参考的光质配制方案,并提出仍需进一步研究光质对蔬菜各生育期的作用及综合光强和光周期进行试验,以期完善不同蔬菜作物光配方。