植物体细胞胚胎发生及其分子调控机制研究进展

植物的每个细胞都包含着该物种的全部遗传信息,具备发育成完整植株的遗传能力,这被称为植物细胞的全能性。体细胞胚胎(体胚)发生是指在没有受精的情况下,由体细胞或营养细胞发育成胚胎,是诱导植物细胞全能性的一种形式。体胚发生在种质资源保存、种苗生产、分子育种和植物基础研究等方面都有着广泛的应用,已成为重要的植物生物技术工具和研究平台。多年来的分子遗传学研究表明:体胚发生受到由众多转录因子、激素信号途径及表观遗传修饰等构成的复杂网络的调控。本研究概述了植物体胚发生的途径,并重点综述了体胚发生关键基因的功能与调控机制、体胚发生的表观遗传修饰以及体胚发生关键基因在基因工程中的应用。随着研究的深入和新技术的出现,体胚发生过程中涉及的代谢组分动态变化、转录调控、激素信号转导与表观遗传调控等复杂生物学过程有望得到更深入地阐释,将更进一步地解析植物体胚发生的分子调控机制。此外,利用体胚发生关键基因的功能与调控机制,开发更高效的体胚诱导和遗传转化方法,有望为更多植物的基因功能研究和遗传改良提供新的思路和技术。参81     

隐花色素与植物的光形态建成

综述了蓝光受体隐花色素在植物光形态建成方面的作用与信号转导的研究进展。     

植物表皮形态建成的分子调控机制

植物表皮细胞在组织器官的生长发育和形态建成中发挥非常重要的作用。植物的表皮是由原表皮发育来的,表皮包括表皮(扁平)细胞、气孔器和表皮毛等。双子叶植物的表皮由不规则的表皮细胞、气孔器和表皮毛组成;单子叶植物的表皮由长形的表皮细胞、短形的硅化和栓化表皮细胞、泡状细胞、气孔器和表皮毛等组成。近年来,随着生物技术的不断提高,人们对全球淡水资源紧缺的认识加强,对培育农业抗旱品种的渴求,因此,对植物表皮形态建成的研究已经成为一大热点。本文综述了目前有关双子叶模式植物拟南芥中气孔及扁平细胞的图式发育及参与调控的分子遗传调控网络,以及单子叶植物水稻、玉米中参与气孔及表皮细胞图式发育的功能基因。旨在阐明单双子叶模式植物表皮发育调控的分子机制。     

植物叶绿素代谢途径及其分子调控

叶绿素的合成及降解是由一系列酶共同作用的生化反应过程.其中任何一个编码酶基因的突变都有可能使相关酶的活力发生改变甚至丧失,影响相关蛋白质的合成,从而导致叶绿素合成过程受阻或加速其降解.基于近年来关于该方向的研究,拟针对叶绿素代谢途径及其中7种关键酶及其编码基因作一综述,侧重于其功能及调控.     

植物的抗病性及其分子机制

本文概述了植物的抗病反应、已被克隆的植物R基因的结构和功能、R基因信号传导途径以及植物抗病反应的分子机制。     

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。      

植物表皮毛发育分子调控机制的研究进展

植物表皮毛在环境和植物相互作用中起到缓冲区域的重要作用,而细胞发育分化的独特性使其成为研究细胞发育调控和细胞命运决定等过程的最佳体系。近年来,随着分子生物学等技术的快速发展,植物表皮毛发育分子调控机制的研究发展较快。特别是模式植物拟南芥的部分关键的调控基因已经被克隆并获得其功能信息,为其他植物复杂表皮毛的研究和农业应用提供了理论指导。该研究主要以表皮毛发育时间的先后顺序综述该领域的研究进展、影响因素和其他植物表皮毛研究的现状,以期为大众和研究者提供比较全面的有关植物非分泌型表皮毛分子调控研究的进展信息。     

决定植物花色的分子机制与遗传调控

植物花色是决定植物观赏价值的关键表型特征。以郁金香的相关研究为例,介绍决定花色的相关分子机理;论述花色遗传调控的研究进展,花色调控不仅有组织特异性,甚至能在细胞水平上特异表达;提出应进一步开展花色遗传调控方面的相关研究,以促进花卉育种的研究进程。     

植物避荫反应分子调控机制获揭示

正中国农业科学院生物技术研究所与华南农业大学合作,揭示植物在遮荫环境下通过融合光敏色素信号途径与茉莉酸信号途径来平衡生长和防御反应的分子机制,对于耐密作物的培育具有重要的理论指导意义。相关研究成果在线发表在《植物细胞》(Plant Cell)上。     

乙烯调控植物营养缺乏胁迫响应的分子机制

植物的生长发育需要氮、磷、钾、硫、铁等14种矿质营养元素,而这些元素在不同类型土壤中的生物有效性存在极大差异。为了适应养分缺乏的环境,植物必须感知外部和内部矿质养分浓度的变化,并通过一系列信号转导产生形态和生理反应来促进对矿质营养元素的吸收和利用。乙烯是一种重要的植物气体激素,在植物生命周期的许多方面发挥着关键作用。近年来的大量研究表明,乙烯在调节植物响应不同营养缺乏胁迫中也发挥着重要的调控作用。本文全面总结了乙烯直接或与其他激素/化学信号分子协同调控不同营养胁迫响应的分子机制,并对今后的研究方向进行了展望。     

光周期调控植物开花分子机制以及CCT基因家族研究进展

植物从营养生长到生殖生长的成花转变是其适应外界环境确保自身繁衍的关键环节,主要受内部调控和外部环境因素的影响,其中光周期是影响植物开花的一个重要因素,目前对其调控开花的分子机制研究也较为深入。本文结合近几年最新研究成果,总结了拟南芥、水稻、高粱和谷子4种植物光周期调控开花的分子机制,在此基础上还介绍了在植物光周期途径中扮演重要角色的一类含有CCT结构域的基因家族,对其不同成员在各个作物中的功能进行了概述,以期为进一步研究CCT基因家族的功能和开展光周期调控开花相关性状的分子育种提供理论基础。     

蓝莓果实花色素苷生物合成及其调控途径

蓝莓浆果因富含花色素苷而呈现蓝色或红色,具有较高的食用保健价值与商品价值,近几年受到广泛关注。从花色素苷的结构与性质、花色素苷生物合成的结构基因与调控基因以及光照调控花色素苷生物合成机制等方面进行了综述,最后展望了蓝莓花色素苷合成及其调控研究。     

植物花色素苷研究进展

花色素苷是植物在自然界的主要色彩表达物质,其代谢及稳定性易受外界环境因子、外源化学物质的影响,或者参与植物内部生理生化过程影响花色素的代谢稳定性和呈色表现。搞清不同环境因子对植物花色素苷代谢机制、和呈色影响的差异,是促进制定植物器官花色素苷稳定性和色彩有效表达管理的科学基础。笔者阐述花色素苷结构、性质的基础上,综述了光、温度、水分、酸碱影响等有关环境因子和有机物、植物生长调节剂、矿质元素等外源化学物质以及糖对植物花色素苷积累、含量变化以及稳定性的影响及其生理机制。分析归纳了该领域尚待解决的问题,并指出了今后的研究方向,希望对有关方面的研究提供参考依据。     

植物低磷胁迫响应及其调控机制

概述了土壤对磷吸收、迁移、同化以及磷在植物体内分布、吸收、转运、利用的机理;总结了低磷胁迫植物的生理生化响应、植物激素的调控效应、遗传变化、驯化适应;揭示了植物低磷代谢信号网络系统、分子应答调控机制和代谢酶的适应性变化,并阐述了低磷胁迫条件下植物的基因性状鉴定和基因工程应用的研究进展.最后展望了提高低磷胁迫植物磷利用效率的途径、面临的挑战及应用前景.     

雨生红球藻植物类型隐花色素基因克隆与序列分析

为了从雨生红球藻中获得感知蓝光信号的植物类型隐花色素(CRY)序列,采用同源克隆和RACE相结合的方法获得了雨生红球藻编码植物类型Hae-P-CRY的c DNA全长,并对其序列进行生物信息学分析。结果表明,Hae-P-CRY基因的c DNA全长为3 608 bp,包含开放阅读框全长2 988 bp,编码995个氨基酸,预测等电点6.19,理论分子质量为107.7 ku。经Blast P分析发现,Hae-P-CRY氨基酸序列与莱茵衣藻来源植物类型Cre CRY氨基酸序列的相似性达到66.6%,与拟南芥CRY氨基酸序列相似性为46.94%。系统进化分析表明,Hae-P-CRY与其他真核绿藻来源的植物型CRY聚在一支,属于植物类型CRY。结构域分析表明,Hae-P-CRY基因含有光感知PHR结构域和信号转导CCT结构域,暗示具有感知和转导光信号功能。试验从雨生红球藻得到植物类型Hae-P-CRY基因序列,可为其表达、功能及互作蛋白研究奠定基础,同时为进一步解析雨生红球藻在蓝光响应中的分子机制奠定基础。     

细胞周期调控的分子机制

由各级调控因子组成的级联调控网络对细胞周期进程进行严格而有序的调控,是细胞正常增殖分裂的基础。概述了ＣＤＫ、Ｃｙｃｌｉ和ＣＤＩ在细胞周期调控中的作用。     

植物成花的分子调控研究进展

应用经典遗传学分析方法和分子生物学技术．已经鉴别和克隆了一系列重要的与植物成花有关的基因，为深入探讨植物成花的分子机理奠定了基础。本文简述了与该研究领域有关的部分重要内容，包括植物成花转变的突变、植物成花过程中的基因调控途径和控制成花转变的基因的分子特征等，并提出了相关研究的发展趋势。     

豆科植物结瘤固氮及其分子调控机制的研究进展

作为人类重要的蛋白质和脂肪来源,以花生、大豆为代表的豆科植物是世界范围内农业生态系统的重要组成部分,而氮肥的合理施用是保证其稳产增产的主要因素.豆科植物能够通过与根瘤菌形成共生关系结瘤固氮,从而可以减少氮肥使用量.豆科植物的结瘤过程受到信号传递系统的调控.其中,硝酸盐信号作为信号分子来调控包括豆科植物结瘤自主调控和氮代...     

苜蓿雌性不育发生机制及其分子调控研究进展

 紫花苜蓿(Medicago sativa L.)的雌性育性特征与种子产量密切相关,苜蓿实际种子产量较潜在种子产量低与其较高的雌性不育现象有关。本文就苜蓿雌配子体发生和胚胎发育过程中雌性不育类型、遗传机制及其分子调控研究进展进行了综述,主要包括雌性不育的类型、雌性不育发生的细胞学机理和遗传机制以及基因定位,最后对苜蓿雌性不育研究面临的问题进行了探讨,以期为进一步增加苜蓿种子产量提供理论依据。     

自由基种类及其在植物抗病分子调控中的作用

当生物生命代谢中受到各种应激时,由于出现了超量的具有高度活性的自由基,因而使其代谢发生重大变化。研究表明,植物在各种逆境下在细胞内产生的诸如氧化氮、单线态氧、过氧化氢等活性氧自由基对植物抗逆性调控因子的表达和细胞死亡调控具有重要意义。本文对植物逆境代谢中产生的自由基种类及其性质、抗氧化酶种类及其基因的多态性进行了总结,同时对部分重要的自由基对植物抗病基因表达的调控作用和对细胞死亡的调控作用进行了表述。