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...     

IAA对水稻根毛形成与水通道蛋白基因表达关系的研究

【目的】探讨气培条件下,IAA极性运输对水稻根毛形成及水通道蛋白基因表达的影响。【方法】以超表达OsPIN1a的转基因水稻和野生型水稻为研究材料,当种子根长为0.5-1.0 cm时,分别用不同浓度IAA、IAA和生长素极性运输输出载体抑制剂、IAA和生长素输入载体抑制剂复合处理的琼脂块贴在根尖一侧,黑暗条件下培养12 h后观察根毛生长情况,测定根毛的密度、长度及根毛形成后根尖部分相对含水量,并用激光共聚焦显微镜观察根尖及根毛内的OsPIN1a-GFP亚细胞定位,再通过半定量RT-PCR检测根毛形成前后水通道蛋白基因表达。【结果】（1）在0-5.0 mg·L^-1 IAA浓度范围内,随IAA浓度增加,根毛长度和密度也增加,当浓度超过5.0 mg·L^-1时,根毛长度和密度不再增加,根的生长受到显著抑制,2.5 mg·L^-1 IAA诱导效果最好;（2）只有根尖分生区IAA处理后,才能诱导新的根毛区形成根毛,而其他区域处理后无法诱导根毛形成;（3）根毛形成不受低浓度的生长素极性运输输出载体抑制剂TIBA、NPA和IAA复合处理的影响,高浓度TIBA、NPA和IAA复合处理则显著抑制根毛形成及根的生长;（4）低浓度生长素极性运输输入载体抑制剂CHPAA和IAA复合处理能显著抑制根毛形成和根的生长;（5）IAA不但能诱导根毛形成,也能诱导多种水通道蛋白基因表达,提高根尖相对含水量;（6）根尖及根毛内的OsPIN1a基因的表达和OsPIN1a-GFP含量均受IAA诱导,并在根毛细胞内大量表达。【结论】在气培条件下,根毛形成需要IAA诱导,而IAA诱导根毛形成过程需要生长素极性运输输入和输出载体蛋白的参与,其中输入过程对根毛的形成影响最大。IAA极性运输输入或输出载体蛋白特异性抑制剂处理显著降低根毛形成和根的生长,因此OsPIN1a在根毛形成中起着重要作用,同时根毛水通道蛋白基因表达量增加,提高了根尖相对含水量,减缓了气培条件下水稻根尖的水分胁迫。     

基于温光和土壤湿度的丹参根生长发育预测模型

【目的】研究丹参根生长发育与温度、光辐射和土壤湿度的关系,建立丹参根生长发育预测模型。【方法】以紫花丹参为试材,通过小区试验测定其主根长、主根最大直径（主根粗）、根鲜质量、根干质量、根粗>3 mm分根数及根含水量;测定丹参生长环境的温度、光辐射和土壤湿度,求出环境影响因子积,分别绘制丹参主根长、主根粗、根鲜质量、根干质量、分根数及根含水量与环境影响因子积的关系曲线,模拟其方程,建立丹参主根长、主根粗、根鲜质量、根干质量、根粗>3 mm分根数及根含水量的预测模型,采用回归估计标准误差(RMSE)对所建模型的预测效果进行检验。【结果】丹参主根长、主根粗、根鲜质量、根干质量、根粗>3 mm分根数及根含水量与环境影响因子积分别呈对数函数、二次多项式函数、二次多项式函数、二次多项式函数、幂函数及对数函数关系,其预测值与实测值之间的RMSE分别为0.778 2 cm,0.510 9 mm,3.925 4 g,2.588 6 g,0.685 0和1.097 0%。【结论】成功建立了基于温光和土壤湿度的丹参根生长发育预测模型,该模型的RMSE较小,预测效果较好,可以较为准确地预测丹参根的生长发育进程。     

水稻冠根数目多样性与生长素的关系

采用改进的水稻根系鉴定体系考察42个生态型水稻的冠根数目,发现水稻冠根数目存在多样性;从中选择2个冠根数目极端多和2个冠根数目极端少的生态型,利用定点施加生长素极性运输抑制剂NPA,以冠根数目为指标,分析冠根数目不同的生态型对NPA的敏感性,发现NPA处理导致冠根数目减少。在低浓度NPA处理时,冠根数目多的品种比冠根数目少的品种对NPA更敏感;在高浓度NPA处理时,不同生态型水稻冠根数目趋于接近。说明在不同根系类型的水稻中,生长素对冠根数目都有着重要的影响。     

Arabidopsis H+-PPase AVP1 regulates auxin-mediated organ development

The transport of auxin controls developmental events in plants. Here, we report that in addition to maintaining vacuolar pH, the H+-pyrophosphatase, AVP1, controls auxin transport and consequently auxin-dependent development. AVP1 overexpression results in increased cell division at the onset of organ formation, hyperplasia, and increased auxin transport. In contrast, avp1-1 null mutants have severely disrupted root and shoot development and reduced auxin transport. Changes in the expression of AVP1 affect the distribution and abundance of the P-adenosine triphosphatase and Pinformed 1 auxin efflux facilitator, two proteins implicated in auxin distribution. Thus, AVP1 facilitates the auxin fluxes that regulate organogenesis.     

植物生长素响应因子基因的研究进展

生长素响应因子(ARF)是一类调控生长素响应基因表达的转录因子,在生长素的信号传导过程中处于中心位置,它可与生长素响应元件特异结合,促进或抑制基因的表达.介绍了ARF结构特征,生物学功能以及调控机制.植物ARF由3个结构域组成:氨基端的DNA结合结构域(DBD),中间结构域(MR)以及羟基末端的二聚结构域(CTD).中间结构域包括激活结构域(AD)和抑制结构域(RD).在生长素信号转导过程中,ARF主要通过与生长素响应元件结合,促进早期基因转录,从而调节下游基因的表达.不同的ARF在不同的组织和器官中都有特异表达,同时通过ARF突变体的研究表明:不同的ARF具有各自独特的功能.这些功能特异性的产生,既可以来自在时间和空间表达上的不同,也可能是来自对目的基因启动子的亲和性差异.植物激素、外界环境因子和非编码区小RNA对ARF功能的发挥具有重要的调控作用.     

Polar PIN localization directs auxin flow in plants

Polar flow of the phytohormone auxin requires plasma membrane-associated PIN proteins and underlies multiple developmental processes in plants. Here we address the importance of the polarity of subcellular PIN localization for the directionality of auxin transport in Arabidopsis thaliana. Expression of different PINs in the root epidermis revealed the importance of PIN polar positions for directional auxin flow and root gravitropic growth. Interfering with sequence-embedded polarity signals directly demonstrates that PIN polarity is a primary factor in determining the direction of auxin flow in meristematic tissues. This finding provides a crucial piece in the puzzle of how auxin flow can be redirected via rapid changes in PIN polarity.     

魏可葡萄气生根发育的转录组分析

葡萄气生根是在高温高湿环境下老蔓上发育形成的一种特殊根系类型,发育程度较低,具有分化潜力。通过技术手段诱导魏可葡萄当年生结果枝茎节处萌发气生根,以同一结果母枝未处理茎节为对照进行根系转录基因表达情况分析,结果表明,诱导气生根发育过程中有3 989个基因表达量上升,2 830个基因表达量下调。采用GO功能分类,可将注释的基因划分为40个功能类别,包括催化活性、结合和代谢过程等。部分根系关键基因表达结果表明,生长素、赤霉素、脱落酸在内的所有植物激素都参与了调控过程,结合生长素下游相应基因分析,内切葡聚糖酶基因、PRE基因和高亲和力硝酸盐转运体基因在气生根发育过程中显著上调表达,表明降解茎节处表皮细胞壁、利用硝酸盐在茎节处富集刺激根芽萌发是气生根生长发育调控机理之一。     

植物激素对大蒜茎盘组织培养的影响

大蒜愈伤组织在培养过程中容易发生变异,因此可以有目的的利用这些体细胞变异创造新的种质资源.结果表明：高浓度的生长素有利于大蒜愈伤组织的诱导,但并不利于其分化。MS＋NAA2mg／L＋BA1mg／L是适宜于愈伤组织增殖和分化的培养基。继代2次的愈伤组织芽分化能力最强,但继代6次后,试管苗根尖染色体的变异率达到55．5％,这种变异可能与有丝分裂异常有关.     

天山北坡中部天山云杉1 a生天然更新幼苗存活数量与功能性状的微生境分析

【目的】分析天山云杉(Picea schrenkiana var.tianschanica)1 a生天然更新幼苗存活数量和功能性状与微生境因子的相互作用及关系,为环境筛(environmental filter)在天山云杉幼苗定居阶段筛选作用提供参考。【方法】采用冗余分析(redundancy analysis, RDA)方法,分析天山云杉1 a生天然更新幼苗存活数量和功能性状与微生境因子的关系,并选用层次分割法定量分解微生境因子的解释率。【结果】显著影响天山云杉1 a生天然更新幼苗存活数量和功能性状的微生境因子有苔藓厚度、枯落物厚度、草本盖度、根系盘结层厚度、大树邻体效应和海拔、坡位,可解释47.43%的天山云杉1 a生天然更新幼苗存活数量和功能性状变异。其中,由苔藓、草本、枯落物构成的林下地被物的解释率为26.16%,根系盘结层厚度和海拔高度的解释率分别为9.79%和5.95%。【结论】天山云杉林下的枯落物、苔藓和土壤根系盘结层厚度,以及林地所处的海拔高度对天山云杉1 a生天然更新幼苗的存活具有较强的筛选作用。     

Aux/IAA和ARF蛋白对植物侧根形成的影响

植物根系发育对于植物吸收营养和水分非常重要,根系的形成主要是由各级侧根的发育完成的。因此,植物侧根的形成对于植物的生长发育及其生产力形成有重要影响。侧根的形成受到植物激素,尤其是生长素的影响。在植物生长素信号转导途径中,Aux/IAA和ARF蛋白是2类重要蛋白,对于侧根形成的影响具有重要作用。基于近几年来对生长素信号转导途径的研究,该文对其研究进展作综合评述。     

AXR4 is required for localization of the auxin influx facilitator AUX1

The AUX1 and PIN auxin influx and efflux facilitators are key regulators of root growth and development. For root gravitropism to occur, AUX1 and PIN2 must transport auxin via the lateral root cap to elongating epidermal cells. Genetic studies suggest that AXR4 functions in the same pathway as AUX1. Here we show that AXR4 is a previously unidentified accessory protein of the endoplasmic reticulum (ER) that regulates localization of AUX1 but not of PIN proteins. Loss of AXR4 resulted in abnormal accumulation of AUX1 in the ER of epidermal cells, indicating that the axr4 agravitropic phenotype is caused by defective AUX1 trafficking in the root epidermis.     

膏桐叶片再生植株体系的建立

[目的]研究不同激素组合对离体叶片再生体系建立的影响。[方法]选用6-BA与KT为分裂素,以无菌苗的离体叶片为外植体,在MS培养基中进行不定芽诱导,经增殖培养后,用生长素NAA、IBA促进生根,从而判断不同激素对不同外植体诱芽、增殖、生根的影响。[结果]在MS培养基中,单独使用分裂素6-BA或者KT与生长素NAA的组合都不能较好地对叶片进行不定芽的诱导。在同时添加1.00mg/L的6-BA和KT以及0.03mg/L的NAA后对不定芽的诱导效果最好,诱导率达90%;加入0.50mg/L的6-BA、0.50mg/L的KT和0.02mg/L的NAA后,不定芽的增殖和伸长效果较好;在加入0.10mg/LNAA的MS培养基上生根效果最佳。[结论]以MS培养基用适量浓度植物激素诱导膏桐离体叶片,可建立稳定的再生体系,为膏桐的组培扩繁体系提供了一种新的选择。     

海石竹叶片的离体培养与植株再生

[目的]研究海石竹叶片的离体培养及植株再生。[方法]以MS为基本培养基,对海石竹叶片的尖端、中部和基部3个不同部位进行了愈伤组织诱导、丛生芽和根分化的研究。[结果]以叶片尖端作为外植体诱导愈伤组织效果最佳,叶片中部次之,叶片基部最差。MS＋6-BA 2.0 mg/L＋NAA 0.75 mg/L培养基诱导叶片尖端愈伤组织的效果最好,MS＋6-BA 4.0 mg/L＋NAA 0.25 mg/L培养基诱导叶片中部和基部的效果最好;MS＋6-BA 3.0 mg/L＋NAA 0.10 mg/L培养基诱导丛生芽的效果最佳;MS＋NAA 0.20 mg/L培养基诱导生根的效果最佳。[结论]建立了海石竹高效的离体培养及快速繁育体系,为其种苗的规模化、工厂化生产和其他后续的科学研究奠定了基础。     

大豆胚尖再生体系的研究

为建立良好的大豆遗传转化受体系统,本研究以河北省8个优质大豆品种为材料,探讨了激素种类、浓度、诱导时间等因素对胚尖生长过程的影响,并对胚尖再生体系与传统的子叶节再生体系进行了比较。结果表明:经0.5～1.0 mg/L 6-BA诱导5d大豆的胚尖出芽率、植株再生率及胚尖丛生芽数等综合指标较好,植株再生率最高达84.1%。胚尖再生体系与子叶节再生体系的比较表明:以胚尖为外植体的大豆再生体系具有再生率高、操作简便、周期短、重复性好的优点。     

Review on Mutation in Lateral Root of Rice

Rice roots include seminal roots, adventitious roots, lateral roots and root hairs, At present, progresses in the research of rice roots have been achieved in many aspects, such as root morphology, root activity, root reaction to various environmental factors as a contribution of root growth and rice yield, the relationship between root growth and stems/leaves/flowers/rice, genetic laws of root characters, etc. However, there are very few researches on lateral root mutant. This paper reviewed progresses of the lateral root mutant of rice from the perspectives of phytomorphology to plant physiology and biochemistry to the gene mapping, consisting of mechanism of developing lateral root of rice, gene cloning and functional analysis of lateral root development, the relationship between auxin and lateral roots, agronomic traits of lateral roots mutant, structure and morphology of root hairs, gravity anomaly of root, redox metabolism and proteomics researches of the mutation in lateral root of rice.     

生长素在烤烟钾素库源关系改变时对根系呼吸作用生理指标的影响

 采用土培试验方法 ,研究生长素在烤烟库源关系改变时对根系吸钾的影响机制。结果表明 ,与常规措施(打顶 )相比 ,生长素处理促进了根系的发育 ,增加了根的重量 ,提高了根系活力 ,增强了根系的代谢能力。同时能提高根系ATP的含量 ,为根系吸收养分提供充分的能量保证。生长素还能提高根系线粒体Na K ATP酶活性 ,促进钾的跨膜主动吸收。试验中发现生长素能提高根系核酸的含量。试验还证明 ,中部叶成熟后 ,生长素的效果随涂抹时间的延长而逐渐减弱