乙烯的生物合成及信号转导研究进展

综述乙烯生物合成、关键酶和乙烯信号转导过程中膜上受体及膜内信号传递体的研究进展。     

植物离区发育及调控信号的多样性研究进展

植物器官脱落发生的特定区域叫做离区。植物离区发育及其研究主要集中在番茄、水稻、拟南芥等模式作用与重要的经济作物上。本文主要从植物离区脱落发生的多样性及其调控信号的多样性上进行综述,植物离区脱落的主要形式有:花器官脱落、叶脱落、果实脱落、种子脱落、开裂区脱落、侧根脱落等;主要的调控信号有花发育信号、乙烯与生长素信号、细胞凋亡信号、ROS信号等。旨在为今后经济作物离区相关基因研究提供理论依据和基础,并对今后离区相关研究的前景进行展望。     

园艺植物器官脱落研究进展

器官脱落是指植物体的部分器官(如花、叶、果等)脱离母体的过程,一般发生在特定的区域-离区,是细胞结构、生理生化代谢及基因表达等过程共同作用的结果。对园艺植物花器官脱落的离区结构及形成、脱落机理及调控研究方面的主要进展做一概述,重点讨论生长素与乙烯对脱落的调控机制,为进一步深入研究脱落机理提供思路与参考。     

细胞壁消化产物对果实细胞乙烯生成的影响

果蔬产品机械伤害是诱发采后乙烯生成并导致果蔬产品迅速衰老、腐烂失去商品价值的重要因素之一.本文探讨了果实细胞壁组织对乙烯生成的影响和原因.实验表明:利用含果胶酶的细胞软化酶消化从苹果果实组织分离出的细胞壁,将消化(水解)产物加入悬浮培养的苹果细胞中能迅速诱导细胞的乙烯生物合成.结果说明由果实伤害所引起细胞壁分解所产生的细胞璧碎片,能迅速诱导果实组织细胞中的乙烯合成.     

新疆杏果实发育成熟进程中乙烯合成规律

【目的】研究新疆杏果实发育进程中乙烯合成规律,为乙烯调控杏果实成熟机理提供理论依据。【方法】以轮台白杏、库车白杏和库买提3个品种杏果实为材料,检测分析杏果实发育期间的乙烯释放量、呼吸速率、乙烯合成前体物质含量、乙烯合成中相关酶活性、果实硬度及果实可溶性固形物含量等指标,分析比较新疆杏果实乙烯合成的变化规律及对果实成熟指标的影响。【结果】3个品种杏果实在花后42~56 d乙烯代谢系统Ⅰ产生少量乙烯,花后63~77 d果实乙烯代谢系统Ⅱ在少量乙烯自我催化作用下产生大量乙烯;轮台白杏成熟期的乙烯释放量显著高于其他2个品种(P<0.05)且少量乙烯产生时间早于其他2个品种。杏果实发育期间的呼吸速率呈双峰曲线,果实硬度随着乙烯释放量的增加显著下降,其中轮台白杏硬度较其他2个品种下降更显著,可溶性固形物含量显著增加。3个品种杏果实乙烯合成前体物质整体呈增加趋势。相关酶活性的变化花后49 d后均呈现逐渐增加的趋势;酶活性和前体物质含量在不同杏品种间存在显著差异(P<0.05)。乙烯和酶活性及前体代谢物质含量间呈显著和及显著相关。【结论】新疆杏果实在整个生长发育期中乙烯合成规律和乙烯合成前体物质含量均分为2个阶段。杏果实在发育中乙烯合成中相关酶活性的逐渐增大与乙烯释放量的不断增加相一致。乙烯的合成使硬度显著下降、可溶性固形物含量增加并出现呼吸跃变以调控果实的成熟。     

钙素对乙烯诱导番茄花柄脱落过程中乙烯受体LeETRs基因表达的调控作用

以番茄(Lycopersicon esculentur Mill)品种辽园多丽的花柄外植体为试材,用生长素、乙烯及乙烯条件下钙及其抑制剂处理,研究不同处理对番茄花柄外植体脱落的影响及此过程中乙烯受体基因的变化情况。结果表明:生长素处理抑制脱落,乙烯处理加速脱落;乙烯条件下,钙处理进一步加速乙烯诱导的脱落,钙胞外螯合剂(EGTA)、钙调素抑制剂(TFP)处理降低了乙烯诱导的脱落。对番茄乙烯受体家族基因表达规律分析表明,LeETR3是生长素调控途径的重要乙烯受体基因,LeETR1,2是乙烯调控番茄花柄脱落过程中的关键乙烯受体基因;LeETR1,2,3是乙烯诱导番茄花柄脱落过程中钙调控的关键乙烯受体基因。     

硝酸银在植物离体培养中的应用之研究进展

综述了AgNO3在植物离体培养及遗传转化中的应用情况,详细论述了基因型、处理时间及浓度和外植体类型对AgNO3作用效果的影响,探讨了AgNO3与乙烯和多胺的关系对离体培养物器官发生或形态建成的影响,并指出了今后AgNO3在植物离体培养中应用研究的重点。     

干旱和乙烯介导下番茄生长生理反应及NR基因的表达

通过干旱与乙烯介导下的番茄幼苗三重反应、植株的生理变化、幼苗生长表现及NR基因表达的研究,探讨干旱对乙烯信号转导的影响。结果表明:干旱诱导ABA和乙烯的产生,因而表现番茄幼苗三重反应;ABA又强烈地诱导乙烯受体蛋白NR基因的表达,促进了乙烯信号的转导;继而发生一系列与乙烯处理相同的生理、生长反应———细胞膜透性、蒸腾作用、呼吸作用和气孔导度增强,植株叶片黄化、衰老和脱落。干旱造成的危害与ABA诱导的NR基因的表达有密切关系。     

乙烯利与硫代硫酸银对中国南瓜花性别分化和乙烯相关基因表达的影响

以3个中国南瓜自交系为材料,探究乙烯利和乙烯抑制剂硫代硫酸银(STS)喷施幼苗期茎芽组织对南瓜花性别分化的影响,以及叶片乙烯合成和受体基因(ACO、ETR)对该处理的响应.结果表明,与未处理植株相比,乙烯利处理使乙烯合成酶基因ACO和乙烯接受体基因ETR的表达水平升高;调查20节内的花性别分化发现,乙烯利处理显著降低了...     

乙烯在植物中的信号转导

乙烯是所有植物激素中结构最简单的一种,它对植物的代谢调节可贯串其整个生活周期.作为信号物质,它的生物合成主要由ACC合成酶和ACC氧化酶调控.通过对拟南芥中一系列乙烯反应的突变体的分析,人们掌握了很多在乙烯信号转导中发挥作用的生化组分.乙烯受体与细菌的双组分调节系统结构相似,乙烯与之结合后,调节与Raf激酶极为相似的CTR1,进而将信号传递给下游的EIN2.EIN3是一个转录因子,可结合到与乙烯反应相关的基因的启动子的特殊序列上,激活这些基因并使其转录,从而使植株出现与乙烯反应相关的诸多表型特征.     

乙烯促进牡丹‘洛阳红’切花花瓣脱落与内源生长素的关联性分析

【目的】探讨牡丹切花衰老过程中花瓣萎蔫脱落的生理机制,为更好地开发牡丹切花贮藏保鲜技术提供理论依据。【方法】以 ‘洛阳红’牡丹为试材,分别用去离子水（CK）、20 µL·L^-1乙烯拮抗剂可利鲜（AVB）、20 µL·L^-1乙烯释放剂乙烯利（CEPA）处理1 h时及20 µL·L^-1可利鲜预处理1 h后再用20 µL·L^-1乙烯利处理1 h（AVB+CEPA）,然后插入去离子水进行单枝瓶插,观测不同预处理的生理效应。利用显微镜观察花瓣离层细胞形态,通过拉力试验测定瓶插过程中花瓣抗脱落力,运用生理生化手段测定乙烯与生长素代谢、离层水解相关酶活性和PsETR1、PsCTR1、PsEIN3、PsERF1、PsYUCCA10、PsPIN1、PsPME1、PsPG1及PsBG1的相对表达量。【结果】牡丹‘洛阳红’切花花瓣基部有明显的离层结构;AVB预处理明显推迟了切花乙烯跃变出现的时间,乙烯释放峰值降低34.9%（P<0.05）,提高了花瓣的抗脱落力,降低了花瓣基部多聚半乳糖醛酸酶（PG）、β-葡萄糖苷酶（BG）活性和PsPG1、PsBG1表达量,延缓了牡丹切花的衰老进程,显著延长了切花的瓶插寿命;外源CEPA明显加快了花瓣内源乙烯的释放速率,提高了生长素氧化酶（IAAO）、PG和BG活性,加快了切花花瓣的离层细胞的衰老,减小了花瓣的抗脱落力,从而促进了花瓣的萎蔫脱落;AVB+CEPA复合预处理瓶插寿命和最佳观赏期与对照组相差不大,CEPA能够部分抵消AVB的生理效应。【结论】对乙烯敏感型切花牡丹‘洛阳红’,内源生长素参与了乙烯促进花瓣离层细胞脱落的过程,控制乙烯是改善其切花瓶插品质的基础途径。     

qRealTime-PCR检测CsWIP1在柑橘不同组织中的表达

通过实时荧光定量PCR(qRealTime-PCR)检测柑橘伤害诱导基因(CsWIP1)在乙烯胁迫和机械伤害过程中的表达情况.结果显示:CsWIP1仅在外源乙烯处理的叶片和果实离层(AZ-C)中表达,而在伤害、1-MCP+乙烯、1-MCP+伤害处理的叶片中均不表达,由此可见CsWIP1仅受到乙烯信号传导途径调控.     

柑橘CitPG34的克隆、定位与表达分析

【目的】 多聚半乳糖醛酸酶是一类参与细胞壁降解的水解酶,在植物生长发育和器官脱落过程中发挥着重要作用。本研究克隆柑橘CitPG34及其启动子（CitPG34-P）并进行表达分析,为深入研究柑橘PG在幼果脱落过程的生物功能奠定基础。【方法】 以‘塔罗科’血橙（Citrus sinensis L. Osbeck）为材料,克隆CitPG34及其启动子,利用ProtParam、Cello、CLUSTALX、MEGA5.2、PlantCARE等软件对其蛋白特性及启动子顺式作用元件进行分析预测;利用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）分析CitPG34在不同组织以及柑橘幼果脱落过程中的表达水平。采用同源重组的方法构建pCAMBIA1302-CitPG34-GFP融合蛋白表达载体和CitPG34启动子表达载体（CitPG34-P::gus）,分别用于亚细胞定位和启动子活性分析。【结果】 从‘塔罗科’血橙幼果离层中克隆获得CitPG34,其ORF为1 194 bp,编码397个氨基酸,预测蛋白分子量为41.47 kD,理论等电点为5.19,其不稳定系数为30.23,表明CitPG34属于稳定蛋白;通过在线软件TMHMM分析发现：CitPG34为跨膜蛋白,具有一个跨膜结构,位于第7—29位氨基酸之间。在CitPG34二级结构中,α-螺旋结构约占15.37%,扩展链约占29.72%,无规则卷曲约占54.91%,与其三级结构预测基本一致。NJ树分析显示CitPG34与西洋梨PcPG3（BAF42034）亲缘关系最近,表明CitPG34可能与果实脱落和软化相关。qRT-PCR分析表明,CitPG34在花中表达量最高,在根、叶、离层A、离层C中表达量较低,在幼果中几乎不表达。1-氨基环丙烷羧酸（ACC）处理果梗后能显著提高离层A中CitPG34的表达水平,相反IAA抑制其转录。此外,在柑橘幼果正常脱落过程中,CitPG34表达明显升高。亚细胞定位发现,CitPG34主要位于细胞壁。克隆获取CitPG34起始密码子（ATG）前2 075 bp启动子序列（CitPG34-P）,PlantCare预测发现,在CitPG34-P序列上存在多种顺式调控元件,如核心启动元件TATA-box、增强子元件CAAT-box以及脱落酸响应元件ABRE等。将CitPG34-P::gus转入烟草,通过GUS组织化学染色发现,该启动子受乙烯诱导,主要在叶脉和毛状体中表达。【结论】 CitPG34的ORF长度为1 194 bp,可编码397个氨基酸,其蛋白主要位于细胞壁;该基因具有明显的组织特异性,在花中表达最高;CitPG34表达量与柑橘幼果脱落显著相关。上述结果表明,CitPG34在柑橘幼果脱落和花发育过程中可能发挥着重要的生物功能。     

乙烯诱导下柑橘果实离层SSH文库的构建及分析

为发掘柑橘果实脱落过程中的关键基因,构建了受乙烯诱导的柑橘果实离层SSH文库,经蓝、白斑筛选,菌液PCR检测和测序验证,共获得385条有效EST.经聚类拼接得到单基因簇30个,其中片段重叠群28个、单一EST序列2个.经BLASTX比对NCBI的非冗余蛋白数据库,在这些ESTs中,28个找到同源序列,2个无匹配;BLAST2GO功能注释表明:这些单一基因主要涉及衰老、抗逆防御、细胞壁水解、信号转导等功能.     

番茄后熟期细胞超微结构与乙烯合成酶(EFE)活性关系的研究

对番茄采后各后熟生理时期的 ACC,乙烯水平及 EFE 酶活性变化以及与之相应的细胞超微结构进行了观察。乙烯产量从绿熟期到转红期没有明显变化,且水平相对较低。同时这几个时期的 ACC 水平也较一致。进入粉红期乙烯产量迅速上升并达到高峰,这时 ACC 水平降至最低点。高峰过后的全红期,过熟期乙烯水平迅速下降,而这时 ACC 水平逐渐上升至最高水平。EFE 酶活性在乙烯高峰前逐渐上升到最大值,高峰过后活性骤然降低直至失去活性。通过电镜观察,采后番茄果实细胞结构的最大变化在于乙烯高峰过后细胞壁的解体和质壁分离。在整个后热过程中,细胞膜结构、各细胞器依然完好,由于 ACC 的大量积累和乙烯水平下降与 EFE 活性有关,从而推断 EFE 酶的活性及作用不仅与膜结构有关而且同与膜有密切联系的细胞壁有关。     

桃果实后熟软化机理分子生物学研究进展

桃果实的成熟软化是一个非常复杂的发育过程,其间经历了一系列生理生化的变化,包括细胞壁的降解、乙烯的释放以及其他的代谢变化.对桃果实成熟软化方面的分子生物学研究进展进行了综述,介绍与桃果实成熟软化过程相关的细胞壁酶以及乙烯在果实成熟软化过程中的作用,并对软化机理进行了探讨.综合表明,果实的成熟软化过程受多种基因调控作用的影响.对果实成熟软化机理的探讨可为果实的贮藏及加工提供理论依据.     

加工番茄离区发育过程及有无离区相关生理特性分析

以有离层和无离层品种的加工番茄为试材,采用石蜡切片技术和番红-固绿染色法对花梗进行解剖学研究,并对完全形成离层的时期(花完全开放时期)进行生理生化方面的研究.结果表明,离层是在花芽分化过程中逐步产生的,并伴随着花梗的生长而生长.在花完全开放时期,离层品种中细胞壁降解酶的活性显著高于无离层品种,而可溶性蛋白含量与酶活性呈负相关性.研究为进一步探讨离区发育机制奠定理论基础,也对生产中防止落花落果具有重要指导意义.     

干旱胁迫下木薯叶片和离层内源乙烯含量变化

利用木薯光系统Ⅱ(PSII)最大光化学效率(Fv/Fm)量化木薯受到干旱胁迫的程度,并测量木薯叶片与离层的内源乙烯在不同程度干旱胁迫下的量,以探讨内源乙烯的产生、Fv/Fm的下降速度与木薯抗旱性之间的关系。结果表明,抗旱性越强的品种,Fv/Fm下降速度越慢,内源乙烯上升的时间也越靠后。