油菜素内酯对植物根发育调控机制研究进展

大量研究表明,油菜素内酯(brassinosteroid, BR)在调控植物根发育过程中具有重要作用。本研究对BR在植物根发育过程中调控作用的研究进展进行了综述。阐述了BR特异的生物合成途径及其关键合成酶基因DWF4、CPD、DET2、CYP85A1、DAS5和转录因子Dof在根发育中的调控机制;BR对根尖干细胞生态位、分生组织区、细胞伸长区、过渡伸长区及分化区连续发育的调控机制;并归纳总结出BR与生长素(Auxin)、脱落酸(abscisic acid, ABA)、乙烯(Ethylene)、茉莉酸(jasmonate acid, JA)等植物激素间调控根器官发育的互作方式,对阐明BR对植物根发育的调控机理具有重要意义。     

中国科学院东北地理所水稻BR信号和株型调控取得进展

<正>BR是一种重要的甾醇类植物激素,参与调控植物生长发育的各个方面,包括调控植物的株型、细胞的分裂、细胞的伸长、维管束的分化、光形态的建成以及响应各种生物和非生物胁迫。BR信号元件及信号转导通路在双子叶模式植物拟南芥中已被研究的较为清楚,而在单子叶模式植物水稻中研究的相对较少,水稻BR信号元件及调控网络有待挖掘和阐明。     

中国科学院阐述油菜素内酯与赤霉素两大株高控制激素调控的关系

正油菜素内酯(简称BR)和赤霉素(简称GA)是两大重要植物生长促进型激素,均显著控制着植株高度,两者缺失均导致植物严重矮化,因此,其相互调控关系一直吸引着众多植物学家的关注。2012年,三个实验室同时报道了拟南芥中GA信号通路核心负调控子DELLA蛋白可直接与BR信号通路转录因子BZR1相互作用,BR通过抑制负调控子BIN2激酶诱导BZR1从细胞质进入细胞核作为转录因子发挥功能促进生长,而GA通过抑制负调控子DELLA核蛋白来激活BZR1转录因     

水稻BR信号和株型调控取得进展

正中国科学院东北地理与农业生态研究所科研人员首次发现水稻转录因子OsWRKY53能够正向调控BR信号,OsWRKY53基因过表达转基因水稻(OsWRKY53-OE)呈现出叶倾角增大、种子增大、其叶倾角对外源的BR处理超敏感等一系列BR信号增强的表型;而突变体(OsWRKY53)表现出叶倾角变     

刘永秀研究组发现乙烯调控种子休眠形成新机制

<正>潮湿天气诱发的农作物穗发芽是一种世界性灾害,严重影响农作物的产量及加工食品品质。防止穗发芽发生的有效途径是使种子成熟后保持适度的休眠,但休眠过深也会导致田间出苗率低,引起不必要的经济损失。种子休眠受多种植物激素调节,除广泛报道的脱落酸和赤霉素外,乙烯也在种子休眠调控中发挥着重要作用,但对其分子机制知之较少。因此,对种子休眠的相关分子调控机制进行研究具有重要的理论和现实意义。     

科学家揭示水稻粒宽与粒重调控新机制

正日前,中国农业科学院作物科学研究所万建民院士领衔的水稻功能基因组学创新研究组,在水稻粒宽与粒重调控机制研究中取得重要进展,揭示了控制水稻粒宽与粒重关键基因GW5通过调节油菜素内酯(brassionsteroids,BR)信号途径调控水稻籽粒发育的新机制,初步阐述了其功能作用模式与遗传调控网     

BR相关基因在低温调控马铃薯萌芽中的响应分析

油菜素内酯(BR)是调控植物生长发育的重要激素。本项目组研究发现,BR合成和信号转导基因表达量均随马铃薯块茎休眠解除而升高,抑芽剂可明显抑制BR合成相关基因delta24-甾醇还原酶(DWF1)、甲基甾醇单加氧酶(SMO1)、信号转导成员油菜素内酯不敏感蛋白(BRI1)、信号转导激酶(BSK)和信号激活因子细胞周期蛋白(CYCD3)等在马铃薯块茎中的表达。还发现,低温可以显著延长马铃薯‘费乌瑞它’等品种的贮藏时间,而对‘米拉’等品种的作用不显著。为进一步探明BR合成、信号转导和激活基因在低温调控马铃薯萌芽中的响应情况,本试验以休眠中后期的马铃薯‘费乌瑞它’和‘米拉’原原种为材料,采用常温(23±2)℃和低温(4℃)贮藏,利用q RT-PCR技术测定两个品种在萌芽过程中5个BR合成、信号转导及激活关键基因的表达量变化。结果表明,低温下,两个品种中的DWF1、BRI1基因在萌芽过程中的表达量保持在低水平;SMO1、BSK和CYCD3基因的表达量在‘费乌瑞它’的萌芽阶段维持在低水平,而在‘米拉’中的表达量却呈相对较高的水平。由此推测低温通过抑制SMO1、BSK和CYCD3基因在‘费乌瑞它’萌芽过程中的表达,抑制萌芽,而有效延长马铃薯贮藏时间。与低温显著延长该品种贮藏时间、延迟萌芽的效果一致。本研究为阐明马铃薯萌芽过程中BR调控机制及其与环境温度的关系,利用分子技术辅助选育耐贮藏品种,以及为马铃薯贮藏调控新技术研发提供新的依据。     

陆地棉GhBZR1基因的克隆及功能研究

[目的]BZR1是油菜素内酯(Brassinosteroid,BR)信号通路中关键的转录因子,去磷酸化后可直接调控BR信号通路下游基因的表达,影响植物的生长发育和免疫反应.明确其功能对了解棉花的抗/感病分子机制具有重要意义.[方法]分析未接种和接种黄萎病菌(大丽轮枝菌,Verticilium dahliae)的中植棉K...     

油菜素内酯合成和信号转导基因在马铃薯块茎贮藏期间的表达变化及对萌芽的影响

为探明油菜素内酯BR在块茎萌芽中的作用,建立更有效的种薯催芽调控体系,选择了休眠期不同的3个品种,利用q RT-PCR分析与BR合成、信号转导、调控有关的9个基因在贮藏期间及抑芽处理下的表达模式;同时检测BR类似物24-表油菜素内酯(24-e BL)及其与赤霉素GA3对块茎萌芽的影响。结果表明,涉及BR合成的4个基因表达量均随贮藏时间延长升高,短休眠品种升高的时间点早于中、长休眠品种;信号转导及调控基因中BRI1和CYCD3的变化与合成基因相似,BSK和TCH4的表达量则在中、长休眠期品种中保持恒定。抑芽处理在贮藏前期能刺激这些基因的表达升高,但之后都迅速下降并保持低水平。转录因子BZR1在各品种中以及抑芽处理下均没有明显变化。24-e BL利于块茎解除休眠,但不促进芽的伸长生长,与GA3互配效果更佳,单株块茎增重37.92%~98.41%。结论表明,BR合成和信号转导是块茎从休眠向萌芽转变的必经生理过程,它与GA3互配用于催芽更利于种薯萌芽的整齐、健壮并促进块茎形成。     

李家洋研究组揭示水稻独角金内酯与细胞分裂素间的调控机理

<正>分枝是植物株型发育的主要决定因素,也是决定产量的重要农艺性状之一。植物激素,如生长素、细胞分裂素等,在调控植物株型中起到了关键作用。独角金内酯是近年来新发现的一种植物激素,该激素可通过抑制侧芽的生长在株型建成中发挥关键作用。对不同植物激素之间相互调控关系的解析与研究具有重要的科学意义和应用价值。     

薛红卫研究组发现水稻LC3调控生长素信号和叶倾角

<正>2018年11月29日,PLo S Genetics在线发表了中国科学院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所薛红卫研究组发表研究论文。该研究发现水稻中的一个含有SPOC结构域的蛋白Leaf inclination3 (LC3)通过结合转录因子LIP1共同调控生长素信号,从而调控水稻叶倾角。水稻是重要的单子叶模式植物,也是我国乃至世界上最主要的粮食作物     

外源6-BA和BR对干旱胁迫下水稻分蘖期光合色素含量及抗氧化系统的影响

为明确6-苄氨基嘌呤(6-BA)和油菜素内酯(BR)对干旱胁迫下水稻分蘖期生理特性的调控机制,本研究以三系杂交中熟晚稻品种'H优518'为试验材料,通过喷施25 mg/L 6-BA和BR溶液,研究其对干旱胁迫下水稻分蘖期光合色素含量、抗氧化酶活性、丙二醛含量及可溶性蛋白含量等的影响.结果 表明,随着干旱胁迫加剧,水稻分...     

油菜素内酯对春玉米灌浆期叶片光合功能与产量的调控效应

以玉米品种"郑单958"为材料,在大田条件下,采用植物生长调节物质油菜素内酯(brassinolide,BR)对苞叶和穗位叶喷施处理,研究了BR对玉米穗位叶功能、籽粒灌浆及产量的调控作用。结果表明,灌浆期随生育进程,玉米穗位叶叶绿素含量、光合速率、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPCase)、1,5-二磷酸核酮糖羧化酶(Ru BPCase)以及蔗糖磷酸合酶和蔗糖合酶的活性均显著下降。同时,籽粒蔗糖含量显著降低,但淀粉含量和粒重均显著增加。与对照相比,BR处理显著增加玉米穗位叶叶绿素含量,提高光合速率,增强PEPCase、Ru BPCase、蔗糖磷酸合酶和蔗糖合酶的活性。BR处理显著增加籽粒蔗糖和淀粉积累,提高玉米籽粒干物质积累。在产量构成上,BR显著缩短秃尖长度,增加穗粒数和千粒重,显著提高产量。本研究说明,灌浆期喷施BR可提高玉米叶源的活性,延长叶片光合功能持续期,促进籽粒灌浆和物质积累,从而实现增产。     

河北省又取得一批农药植保类科研成果

<正>(接上期)15.油菜素内酯复合调节剂调控玉米生长发育的机制及应用单位名称:河北农业大学评价单位名称:河北省教育厅该研究以我国主要粮食作物玉米为研究对象,充分利用植物学、植物生理学、分子生物学、蛋白质组学、发育生物学、植物病理学等多学科的理论与先进技术为手段,协同重点攻关,一是阐明BR调控植物生长发育的分子机理;二是开发新型植物生长调节剂。研究的     

马铃薯StCYP85A3促进萌芽及根系伸长的功能解析

油菜素内酯(BR)是一类植物甾醇类激素,对植物生长发育及胁迫应答具有显著的调控作用,马铃薯中StCYP85A3作为BR合成酶的编码基因,功能仍待进一步探究。本研究从‘川芋10号’马铃薯中克隆出该基因,生物信息学分析表明该蛋白具有催化BR合成的典型亲氧结合域,属于CYP85As家族成员。通过组织表达分析发现该基因在块茎芽眼及根中表达量最高,且芽眼中的表达量随着储藏时间的延长而增加,在块茎芽眼休眠解除时表达迅速升高。同时发现外源BR可诱导马铃薯芽眼及根中StCYP85A3表达量升高,从而显著促进了种薯萌芽及幼苗根的伸长。通过在拟南芥野生型及cyp85a2突变体中过表达StCYP85A3发现,过表达株系种子萌发及根系伸长都早于野生型,同时回补株系弥补了突变体种子萌发、植株根系生长迟缓的缺陷。此外,外源BR对过表达株系种子萌发、根系伸长无显著促进作用,但显著促进了野生型、突变体及回补株系种子萌发、根系伸长。上述马铃薯及拟南芥试验结果表明, StCYP85A3具有促进萌芽及根系伸长的功能。     

丙环唑对玉米幼苗生长的调控及其相关机制

丙环唑(propiconazole,简称Pcz)作为一种杀菌剂被广泛应用于作物生产,它同时具有调节作物生长发育的作用,但关于丙环唑在玉米上的应用研究较少。本研究以玉米品种郑单958为材料,研究丙环唑(Pcz)对玉米苗期植株生长、细胞形态和激素信号的影响。结果表明,Pcz处理显著抑制玉米中胚轴与胚芽鞘的生长,降低株高,缩短叶片和叶鞘长度,减小叶夹角,同时显著抑制叶片和叶鞘细胞的纵向伸长,促使叶枕细胞排列由疏松变为紧密;Pcz处理显著降低玉米中赤霉素(GA1和GA3)的含量,下调GA合成酶基因GA3ox1基因的表达,上调GA钝化酶基因GA2ox5和GA2ox8表达,而GA合成酶基因GA20ox1的表达呈现先上调后下调模式;Pcz处理显著降低油菜素内酯(BR)含量,但BR合成基因CPD和DWF4的表达上调,可能是由于反馈调节。此外,Pcz处理下调扩张蛋白基因EXPA4、EXPA5和木葡聚糖内糖基转移酶/水解酶基因XTH1、XET1的表达。综上所述,Pcz处理调节GA和BR信号转导途径,抑制GA和BR在植株内积累,调控扩张蛋白、木葡聚糖内糖基转移酶/水解酶基因表达,操纵细胞生长,有效调控株型。     

LAZY1通过BR途径调控水稻叶夹角的发育

叶夹角的大小直接影响水稻叶面积指数,进而调控群体光合作用,是水稻株型育种中重要的指标,研究其发育机制对水稻株型育种具有重要的意义。利用EMS诱变籼型水稻保持系西大1B,获得一个植株散生且叶夹角变大的突变体s524。田间种植条件下,苗期s524的叶夹角极显著大于野生型;分蘖期s524的分蘖角极显著增大,株型松散;成熟期s524整个植株呈匍匐状生长。而野生型株型在整个生育期均保持相对紧凑,叶夹角较小。石蜡切片分析显示,s524叶夹角增大是由叶枕近轴面细胞变大造成的。s524的主要农艺性状与野生型相比无明显变化。遗传分析表明该性状受1对隐性核基因控制,利用SSR标记进行基因定位,最终将S524定位在第11染色体标记RM4746和RM26742之间324 kb的物理范围内,包含散生基因LAZY1。测序结果显示s524突变体在LAZY1第3外显子上发生了一个T到C的碱基替换,导致第143位氨基酸由野生型的缬氨酸突变为丙氨酸,表明s524是一个新的LAZY1等位突变体。s524对外源油菜素内酯(BR)的敏感性降低,BR信号传导途径关键基因BU1在s524中的表达上调了近10倍,早期研究表明BU1基因的过表达可导致叶夹角变大。推测LAZY1/S524可能通过BR信号传导途径调控水稻叶夹角的发育。     

LAZY1通过油菜素内酯途径调控水稻叶夹角的发育

叶夹角的大小直接影响水稻叶面积指数,进而调控群体光合作用,是水稻株型育种中重要的指标,研究其发育机制对水稻株型育种具有重要的意义。利用EMS诱变籼型水稻保持系西大1B,获得一个植株散生且叶夹角变大的突变体s524。田间种植条件下,苗期s524的叶夹角极显著大于野生型;分蘖期s524的分蘖角极显著增大,株型松散;成熟期s524整个植株呈匍匐状生长。而野生型株型在整个生育期均保持相对紧凑,叶夹角较小。石蜡切片分析显示,s524叶夹角增大是由叶枕近轴面细胞变大造成的。s524的主要农艺性状与野生型相比无明显变化。遗传分析表明该性状受1对隐性核基因控制,利用SSR标记进行基因定位,最终将S524定位在第11染色体标记RM4746和RM26742之间324 kb的物理范围内,包含散生基因LAZY1。测序结果显示s524突变体在LAZY1第3外显子上发生了一个T到C的碱基替换,导致第143位氨基酸由野生型的缬氨酸突变为丙氨酸,表明s524是一个新的LAZY1等位突变体。s524对外源油菜素内酯(BR)的敏感性降低,BR信号传导途径关键基因BU1在s524中的表达上调了近10倍,早期研究表明BU1基因的过表达可导致叶夹角变大。推测LAZY1/S524可能通过BR信号传导途径调控水稻叶夹角的发育。     

种子休眠与萌发相关激素突变体研究进展

休眠是植物在长期的系统发育过程中形成的生物学特性,是调控种子在最佳时间和空间萌发的有效方法。影响植物种子休眠的因素复杂多样,至今人类还不能清楚地阐述其调控机理。激素在种子休眠和萌发过程中起关键作用,近年来,已从拟南芥,小麦、水稻、烟草等植物中鉴定出一系列参与休眠和萌发调控的激素突变体。本文综述脱落酸(ABA)、赤霉素(GA)、乙烯(ETH)及油菜素内醋(BR)等植物激素的相关突变体的研究进展。有助于阐明种子休眠和萌发的分子机理。     

中科院植物所王雷研究组揭示生物钟调控植物光周期依赖性生长的新机制

正陆生开花植物自种子破土而出开始,便需要对生存环境中昼夜节律性的光温环境信号变化不断做出适当反应,以增强对环境的适应性。近日,中国科学院植物研究所王雷研究组在《Plant Physiology》上发表了研究论文,揭示了生物钟调控植物光周期依赖性生长的新机制。光敏色素互作蛋白(Phytochrome Interacting Factors, PIFs)转录因子在调控植物下胚轴生长过程中发挥着关键作用,而PRRs基因家族的成员(包括TOC1、PRR3、PRR5、PRR7和PRR9)是植物生物钟中央振