拟南芥Flowering Locus T基因生物功能及其mRNA移动能力研究

【目的】研究拟南芥FT(Flowering Locus T)基因在拟南芥植物开花过程中的重要作用及其mRNA的长距离运移能力。【方法】将FT基因功能序列及其突变序列mFT(起始密码子突变为终止密码子)连接入马铃薯X病毒(Potato Virus X,PVX)载体和去除外壳蛋白(Coat Protein,CP)序列的芜菁缩叶病毒(Turnip crinkle virustruncated coat protein,TCV△CP)载体中,经体外反转录得到病毒目的片段RNA,然后分别用PVX-FT侵染烟草,TCV△CP-FT侵染拟南芥。【结果】人工接种PVX-FT可以诱导烟草开花;TCV△CP-FT和TCV△CP-mFT人工侵染拟南芥叶片后,经RT-PCR检测发现,在侵染的叶片中与其上部新生叶片中有TCV△CP-FT和TCV△CP-mFT序列,表明FTmRNA序列可以帮助失去细胞间移动能力的TCV△CP恢复移动能力,并且在顶芽中检测出明显条带,经测序证实为FT基因序列。【结论】FT可以诱导短日照品种烟草在长日照条件下开花,而且FTmRNA功能序列可以协助因失去CP序列而没有细胞间移动能力的TCV△CP恢复移动能力。     

拟南芥LOF1基因在赤霉素调控开花过程中的功能

以拟南芥侧生器官融合基因LOF1的T-DNA插入突变体lof1-2和p35S:LOF1过表达转基因植株为研究材料,通过观察突变体和过表达转基因植株的表型及其对赤霉素的响应,探讨了该基因在赤霉素调控开花过程中的功能.结果表明,LOF1基因在拟南芥中的过表达导致转基因植物提前开花.突变体lof1-2对施加的外源赤霉素更加敏...     

一氧化氮对拟南芥气孔运动的影响

利用外源一氧化氮供体硝普钠(sodium nitroprusside,SNP)处理、表皮条检测的方法研究了外源NO(nitric oxide)对拟南芥(Arabidopsis thaliana)气孔运动的影响。结果表明,随着外源NO浓度的增大,气孔关闭的效应也逐渐增大。但该效应可被c-PTIO逆转。此外,就内源NO在光、暗调控的气孔运动中的作用进行了讨论。     

增强UV-B辐射对拟南芥fas1突变体的影响

随着臭氧层的变薄和臭氧空洞的出现,到达地球表面的UV-B辐射明显提高,对生物的生长和发育产生了一定的影响。拟南芥中FAS1同源物的敲除也没有使其出现致死表型,植物仍然能够存活,只是在胚后器官发生时出现缺陷,如激活其顶端分生组织处的沉默基因,导致茎干宽扁,相应的叶序和花序结构紊乱。因此,FAS1能够稳定异染色质,使其中的基因保持沉默。以野生型和fas1突变体拟南芥为材料,对比了不同条件下野生型和fas1突变体拟南芥的发芽势和发芽率、根长以及根尖分生区有丝分裂细胞的末期,结果表明在正常生长条件下WT和fas1突变体的发芽势和发芽率、根长以及根尖分生区细胞在有丝分裂末期的形态都没有显著差异。而在UV-B辐射条件下,对比不同组之间的发芽势和发芽率、根长,结果表明,WT+UV-B组低于WT组,fas1+UV-B组低于fas1组,fas1+UV-B组低于WT+UV-B组,且差异均达到显著水平。此外,在UV-B辐射条件下,观察到在fas1+UV-B组中,有丝分裂也表现出一定的异常现象。这些结果表明,FAS1基因功能的缺失可能是导致fas1突变体对UV-B胁迫敏感的诱因之一。     

拟南芥sscd1–1点突变对其表达的影响

为了探明拟南芥sscd1–1突变体中sscd1–1突变基因表达水平的降低是由剪切效率所致还是由自身启动子影响所致,分别构建了由外源35S启动子驱动的SSCD1正常基因和sscd1–1突变基因的表达载体及由内源自身启动子驱动的SSCD1正常基因和sscd1–1突变基因的表达载体,并将其转入到拟南芥sscd1–1突变体中。采用RT–PCR分析sscd1–1突变基因的表达。结果显示:外源35S启动子驱动的sscd1–1突变基因的表达与正常基因相比没有明显差别,而内源自身启动子驱动的sscd1–1突变基因的表达显著降低,这表明sscd1–1的点突变没有影响其剪切效率;sscd1–1突变基因表达水平的降低是由内源自身启动子影响所致。     

ABI1和GPA1在拟南芥生长发育中的作用

比较了gpa1-2a、bi1-1、cGα、WsL、er 5种基因型的拟南芥以及abi1-1和gpa1-2a、bi1-1和cGα的杂种纯合体的生长发育情况。结果表明,野生型的Ws发育最为迅速,abi1-1发育则最缓慢;杂种纯合体的发育介于亲本之间,在莲座叶片数上接近于父本,而在莲座半径上接近于母本。     

拟南芥AAP1基因的克隆及植物表达载体的构建

拟南芥氨基酸透性酶1(AAP1,也叫NAT1)是植物中第一个被分离的氨基酸转运蛋白,在拟南芥主根、侧根、根毛及根表皮细胞中均有增加氨基酸含量的作用。本研究利用RT-PCR的方法,从拟南芥中克隆了该基因,测序结果与GenBank(NM-104616.4)中已发表的拟南芥AAP1(AtAAP1)基因的同源性高达99.93%;并将AtAAP1基因与pCAMBIA3300构建p3300-AAP1植物表达载体,为过表达AtAAP1基因,提高作物氨基酸含量,从而改善作物氮素利用效率提供参考。     

东莞大蕉超表达拟南芥CBF1基因及其抗寒性检测

【目的】研究超表达拟南芥CBF1基因（AtCBF1）对大蕉抗寒性的影响,为从大蕉克隆抗寒相关基因奠定基础。【方法】采用农杆菌介导法转化东莞大蕉的胚性细胞悬浮系,获得转AtCBF1基因的大蕉植株;利用GUS组织染色、PCR、RT-PCR以及RT-qPCR对转基因植株进行鉴定;比较低温处理后的转基因株系和对照的冷害特征以及超氧化物歧化酶（SOD）活性和丙二醛（MDA）含量等生理生化指标,鉴定转基因大蕉植株的抗寒能力。【结果】试验共获得6个抗性再生转化系。GUS组织染色结果表明,除T1外,其余均为阳性;PCR鉴定结果表明,AtCBF1在6个抗性再生转化系均为阳性,而GUS基因在T1转化系中没有检测出;RT-PCR结果表明,AtCBF1在6个转化系均得到表达,对T1、T2和T3 3个转化系进行RT-qPCR检测发现,AtCBF1基因在3个转基因株系表达水平存在差异;在低温处理下,转基因植株的叶片相对电导率、MDA的累积都低于非转基因植株,而SOD总活性高于对照;低温处理条件下,转基因植株叶片的冷害症状明显轻于对照。【结论】AtCBF1在大蕉中超表达,具有增强大蕉SOD活性,降低因低温导致的MDA含量和离子渗漏率,缓解质膜过氧程度,进而改善大蕉植株抗低温胁迫的能力。     

功能丧失突变透示ATS1对拟南芥种子发育的非必需作用

【目的】甘油脂是生物膜的重要组成成分,植物中的ATS1催化甘油脂原核合成途径的第1步酰化反应,但目前ATS1在植物正常生长发育中的功能并不完全清楚。本研究运用反向遗传学手段剖析ATS1功能丧失对植物生长发育的影响。【方法】运用CRISPR/Cas9基因编辑技术,构建拟南芥Arabidopsis thaliana ATS1基因功能丧失型突变体,并比较分析突变体与野生型在整个生育期的表型差异。【结果】分子鉴定显示：多个突变体中ATS1基因的第1个外显子碱基数呈非3的倍数的缺失或插入,从而导致移码突变或翻译提前终止。这些突变体的叶片中多不饱和脂肪酸C16:3的含量急剧下降,而C18:3含量则显著增加。相随的表型分析显示：ATS1基因功能丧失有时会使叶片略显黄色,但对种子发育未产生可见影响。【结论】在正常生长条件下,ATS1并非拟南芥种子发育所必需的。图3表2参25     

草莓FaAP1基因植物表达载体构建及在拟南芥中的超表达

为研究草莓AP1同源基因FaAP1的功能,构建了其植物表达载体pBI121-FaAP1,并导入到农杆菌菌株GV3101中。利用花序浸染法将该基因导入拟南芥,经抗性筛选、PCR检测表明获得了3个转化株系。结果显示,与对照相比,转基因株系明显早花,成花时间可提早10d以上;同时其营养生长受到抑制,植株个体矮小,莲座叶数目减少;在早花的同时,转化株系花器官异常,不能形成种子。表明草莓FaAP1基因参与了成花过程的调控。     

拟南芥SSCD1基因突变对苯丙氨酸诱导花青素积累的影响

为探索花青素生物合成的调控机制,以模式植物拟南芥野生型Col–0和酪氨酸降解途径缺陷突变体sscd1为试验材料,分析5种浓度(0、0.1、0.5、1.0、2.0mmol/L)外源苯丙氨酸处理后花青素的积累和花青素生物合成相关基因的表达,探讨酪氨酸降解途径受阻是否影响苯丙氨酸诱导花青素的积累。结果发现:外源添加不同浓度苯丙氨酸能提高拟南芥幼苗花青素的含量,而且花青素的含量随着苯丙氨酸浓度的增加而增多;苯丙氨酸处理后,sscd1突变体幼苗中花青素的积累增多,同时花青素生物合成基因,如PAL、CHI、CHS、DFR、LDOX、UF3GT的表达水平在sscd1突变体中都显著上调,表明SSCD1基因突变会阻断酸酪氨酸降解,增加苯丙氨酸诱导花青素的合成。     

不同糖对拟南芥种子萌发和sscd1突变体细胞死亡的影响

[目的]比较不同糖对拟南芥种子萌发以及sscd1突变体细胞死亡的影响。[方法]以拟南芥Col-0野生型和sscd1突变体为材料,在培养基中外源添加蔗糖、葡萄糖、果糖和麦芽糖,比较不同糖对拟南芥种子萌发和sscd1突变体细胞死亡的影响。[结果]在120 mmol/L浓度范围内,蔗糖、葡萄糖和果糖对拟南芥种子的萌发无显著影响,而麦芽糖对种子萌发有延迟作用,且糖浓度越高延迟作用越显著。120 mmol/L不同糖对sscd1突变体细胞死亡的抑制效果有显著差异,抑制效果由高到低依次为麦芽糖、蔗糖、葡萄糖和果糖。[结论]该研究为深入研究糖代谢途径调控酪氨酸降解途径的机理提供理论依据。     

拟南芥P5CS1基因转化羽衣甘蓝增强耐盐性分析

【目的】分析转拟南芥△1-吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS1)基因羽衣甘蓝的耐盐性,为获得较强的耐盐性羽衣甘蓝品种及其抗逆育种提供理论依据。【方法】将拟南芥P5CS1基因(AtP5CS1)经农杆菌介导转入羽衣甘蓝植物中,在盐胁迫下,分别检测转基因植株与野生型植株的AtP5CS1 mRNA表达量、幼苗脯氨酸含量、株系根系性状、整株干质量和鲜质量、叶片相对水含量、叶片电导率和整株存活率。【结果】在150 mmol/L NaCl胁迫下,转基因植株的P5CS1基因mRNA可正常表达,与对照相比,转基因株系Y1、Y2的主根和最长侧根长度较长,侧根数目较多,整株干质量和鲜质量较重;而且相对水含量显著高于对照植株(P0.05,下同),脯氨酸含量及存活率均极显著高于对照植株(P0.01),叶片相对电导率显著低于对照植株。【结论】转AtP5CS1基因植株的耐盐表型优于对照,即AtP5CS1基因在羽衣甘蓝中的表达明显改善了转基因植株的耐盐性。     

拟南芥RING E3连接酶AtASSR1在盐胁迫响应中的功能初探

【目的】构建拟南芥AtASSR1转基因株系,研究并初步揭示RING E3连接酶AtASSR1在盐胁迫应答中的作用。【方法】利用农杆菌介导的花序浸染法,成功获得AtASSR1基因插入的纯合转基因株系,并通过检测盐胁迫处理前后,转基因株系及野生型、atassr1突变体植株中生理生化指标来初步揭示AtASSR1的功能。【结果】通过检测盐胁迫处理前后,不同基因型株系的H_2O_2、过氧化氢酶活性、丙二醛的含量,发现转基因株系中的过氧化氢酶活性最低,而积累的H_2O_2与丙二醛含量最多;分析脯氨酸含量发现,盐胁迫处理后突变体株系的脯氨酸含量积累最多。【结论】E3连接酶AtASSR1可能在介导植物响应盐胁迫等非生物胁迫的应答中发挥重要生理功能。     

苯丙氨酸处理对拟南芥酪氨酸降解途径的影响

以拟南芥野生型Col–0(CK)和酪氨酸降解途径缺陷突变体sscd1为试验材料,观察统计了4种浓度(0.1、0.5、1.0、2.0 mmol/L)苯丙氨酸处理下种子萌发和幼苗生长情况,分析了苯丙氨酸对酪氨酸降解途径中关键基因HGO、MAAI和SSCD1表达的影响。结果发现:0.5、1.0、2.0 mmol/L苯丙氨酸处理能够抑制拟南芥种子的萌发和根的生长,对突变体sscd1的抑制程度高于野生型对照;0.1、0.5 mmol/L苯丙氨酸促进幼苗地上部分的生长,1.0、2.0 mmol/L苯丙氨酸抑制地上部生长,其中对突变体sscd1的抑制作用更为显著;q RT–PCR分析发现,苯丙氨酸处理能显著上调野生型中HGO基因的表达以及酪氨酸降解途径缺陷突变体sscd1中HGO和MAAI基因的表达,表明苯丙氨酸能上调拟南芥酪氨酸降解途径。     

色氨酸对拟南芥酪氨酸降解途径缺陷突变体sscd1细胞死亡的影响

为了解色氨酸处理是否影响sscd1的细胞死亡,以拟南芥野生型Columbia(Col–0)和sscd1突变体为试验材料,用色氨酸处理,观察并统计幼苗的死亡情况,检测叶绿素含量,分析酪氨酸降解途径基因HGO、MAAI和SSCD1以及活性氧诱导基因BAP1、OXI1、ZP的表达。结果表明：色氨酸处理能明显抑制sscd1突变体幼苗死亡,增加叶绿素的合成,抑制sscd1突变体中酪氨酸降解途径基因HGO和MAAI以及活性氧诱导基因BAP1、OXI1、ZP的上调。推测色氨酸可能通过增加叶绿素的生物合成,减少活性氧的产生来抑制酪氨酸降解途径突变体sscd1的细胞死亡。     

拟南芥β-1,3-葡聚糖酶基因(BG1)在不同组织及非生物胁迫下的表达研究

[目的]研究拟南芥β-1,3-葡聚糖酶基因(BG1)在不同组织及胁迫条件下的表达规律.[方法]研究以拟南芥为材料,以28S rRNA为内参,利用半定量RT-PCR法研究了低温(4℃)、高温(37℃)、NaCl胁迫(200 mmol/L)和与之等渗的PEG(21.5;)干旱胁迫处理在不同组织(叶、薹、花、果)ep BGl的表达情况.[结果](1)正常植株中,BG1在不同组织的表达量不同:花、果>叶>薹.(2)胁迫处理对BGI的表达量有影响.在叶中,盐胁迫不影响其表达,其他处理都使其表达量减少;在薹中,除低温处理使其表达量明显增加,其他情况的表达都减少,37℃和干旱胁迫后几乎不表达;在花中,NaCl胁迫处理后表达量明显增加,PEG处理及高温胁迫后表达量下降;在果实中,BGI在PEG胁迫后表达量稍有增加,而37℃和盐胁迫表达稍有下降.[结论]在正常植株中,BG1的表达具有差异性;BG1对各种胁迫处理的响应不同.     

禽流感病毒 HA 基因在拟南芥中的表达

将H5N1亚型禽流感病毒血凝素(HA)基因构建到植物表达载体,经农杆菌法转入拟南芥基因组中,酶联免疫吸附(ELISA)测定分析T2代转基因株系,据OD值筛选获得HA基因高效表达株系;RT-PCR及Western blot分析进一步证实,这些转基因株系均可转录HA基因,翻译形成相应的蛋白质.拟南芥叶片中表达积累的HA蛋白经亲和层析纯化,Western blot分析检测到1条分子量为65 ku的蛋白质带,与预期的HA蛋白大小完全一致,没有发生蛋白质降解现象.表明禽流感病毒HA蛋白可在植物细胞中稳定表达,植物可用于生产禽流感疫苗.     

拟南芥在植物抗病性分子机制研究中的作用

植物对病原物的抗性是一个很复杂的生命现象。目前人们认识到植物的抗病过程有很多基因和一些相互关联的信号传导途径参与。人们对植物抗病的分子机制的了解,很多是来自以拟南芥作为材料所进行的大量研究。对植物抗病性的了解是一步步深入的,其进展与研究方法和技术的不断改革密不可分,其中实验材料的模式化使得研究更加集中、更具有通用性,所使用的资源更丰富,强有力地推进了研究的深入进行。在此,对拟南芥这个模式植物在植物抗病性的遗传和分子机制研究中的作用做了阐述。     

ABA在拟南芥种子萌发和幼苗发育中的作用

采用不用浓度ABA处理各种基因型的拟南芥种子,结果表明:拟南芥abi1和abi2是ABA信号的负调节者;异三聚体G蛋白α亚基gpa1基因超表达株系和T-DNA插入突变体在种子萌发和幼苗发育中对ABA不敏感;相对于野生型来说,a/c、a/g表现出相对的ABA不敏感性,表明在ABA抑制的种子萌发和幼苗发育过程中gap1可能位于abi1上游。