紫外光和蓝光调控查尔酮合成酶基因表达的研究

UV-B（280nm～320nm）、UV-A（320nm～390nm）和蓝光（390nm-500nm）经不同光受体和信号传递途径控制植物发育的各个方面。已知的蓝光／UV-A受体有隐花色素CRY1和CRY2，向光性受体有趋光素。氧化还原过程在隐花色素和趋光素信号转导过程中起重要作用。专一的UV-B光受体尚未被鉴定出，存在许多可能的UV-B信号传递途径．拟南芥查尔酮合成酶（CHS）的紫外光和蓝光转录调控成为研究热点。光受体突变体实验表明存在不同的UV-A／蓝光和UV-B光感知系统调控CHS的表达。拟南芥细胞悬浮培养物实验表明UV-B和CRY1信号传递途径在动力学上和药理学上不同。影响诱导CHS转录的启动子元件和转录因子现已被鉴定出。UV-B、隐花色素和光敏色素信号传递途径之间的相互作用调控CHS表达。UV-B途径与UV-A／蓝光途径的协同相互作用使CHS最大量表达。另外，专一的光敏色素经不同的增强和相巨作用正调控CRY1途径，负调控UV-B途径。     

婚飞对中华蜜蜂性成熟处女蜂王sRNAs表达的影响

【目的】研究中华蜜蜂（Apis cerana cerana）性成熟处女蜂王在婚飞过程中sRNAs表达变化。【方法】以中华蜜蜂性成熟处女蜂王为试验材料,通过控制部分蜂王在一定区域飞行,并利用高通量测序的方法检测并分析中华蜜蜂性成熟处女蜂王飞行和未飞行之间的sRNAs表达差异。【结果】飞行蜂王和未飞行蜂王均含有丰富的sRNAs,主要分布在22 nt和27—29 nt,但各类sRNA在2种状态的蜂王中分布比例不同;2个文库共有总序列数占2个样品总序列数的92.79%,而且飞行蜂王中的sRNAs种类比未飞行蜂王多;与已知miRNA比对分析,发现飞行蜂王和未飞行蜂王有25个极显著差异表达miRNA,其中只有ame-miR-750在飞行蜂王中上调,其它24个极显著差异表达miRNA在飞行蜂王中下调;有19个差异表达miRNA所对应的11个靶基因在飞行蜂王和未飞行蜂王之间存在表达差异。【结论】中华蜜蜂性成熟处女蜂王在婚飞过程中,体内大量sRNAs表达发生了变化,可能为性成熟处女蜂王正常交配起着重要的生理调节作用。     

基因组水平上拟南芥和水稻mrs2基因家族的比较系统发生分析

mrs2（mitochondrial RNA splicing2）基因是植物线粒体中Ⅱ类内含子自我剪接缺陷的抑制基因，同时参与了植物中镁离子的运输。本研究利用已经分离的植物的mrs2基因，鉴别出MRS2结构域，同时对拟南芥和水稻中的mrs2基因家族的成员进行了鉴定；利用这些基因编码的蛋白质序列构建了系统发生树，并进行了序列保守性分析，最后查找了相关基因的EST表达信息。结果表明：①系统发生分析表明拟南芥和水稻的mrs2基因的结构在拟南芥和水稻分离之前已经形成，并在分离之后按照物种特异性的方式进行了扩张；②MEME分析表明植物的Mrs2蛋白质具有高度保守的基序，并且在蛋白质中的排列顺序也大致相似；③mrs2基因在拟南芥和水稻中的表达有差异，但在部分表达上仍保持了一致性。     

高等植物花发育的基因调控

以拟南芥为例,阐述了开花过程中基因调控方面的最新进展。     

Genome-wide insertional mutagenesis of Arabidopsis thaliana

Over 225,000 independent Agrobacterium transferred DNA (T-DNA) insertion events in the genome of the reference plant Arabidopsis thaliana have been created that represent near saturation of the gene space. The precise locations were determined for more than 88,000 T-DNA insertions, which resulted in the identification of mutations in more than 21,700 of the approximately 29,454 predicted Arabidopsis genes. Genome-wide analysis of the distribution of integration events revealed the existence of a large integration site bias at both the chromosome and gene levels. Insertion mutations were identified in genes that are regulated in response to the plant hormone ethylene.     

西方蜜蜂（Apis mellifera L.）sRNA的富集与文库检测

 【目的】提取及扩增蜜蜂（Apis mellifera L）sRNA,并构建文库检测富集结果是否满足高通量测序研究要求。【方法】取蜜蜂3个级型不同发育阶段个体作为材料,分别提取总RNA后混合,从中分离出15～40nt的sRNA,反转成cDNA后构建文库,进行蓝白斑筛选。挑选288个单克隆进行测序,对测序结果进行分析。【结果】有效序列为214条,插入的cDNA片段大小范围为15～39 bp。其中,sme-miR-71c miRNA 65条,ncRNA（包括tm-RNA、intron_ghI、5.8s rRNA）5条,tRNA 28条,siRNA及其他sRNA 33条, CDS 1条,未知序列82条。【结论】本实验采用的方法能有效富集蜜蜂sRNA,能够满足高通量测序从中识别出蜜蜂miRNA的研究。     

Elucidation of the small RNA component of the transcriptome

Small RNAs play important regulatory roles in most eukaryotes, but only a small proportion of these molecules have been identified. We sequenced more than two million small RNAs from seedlings and the inflorescence of the model plant Arabidopsis thaliana. Known and new microRNAs (miRNAs) were among the most abundant of the nonredundant set of more than 75,000 sequences, whereas more than half represented lower abundance small interfering RNAs (siRNAs) that match repetitive sequences, intergenic regions, and genes. Individual or clusters of highly regulated small RNAs were readily observed. Targets of antisense RNA or miRNA did not appear to be preferentially associated with siRNAs. Many genomic regions previously considered featureless were found to be sites of numerous small RNAs.     

拟南芥HCF243蛋白参与叶绿体PSⅡ稳定调控机制的研究

核基因编码的调控因子在光系统Ⅱ（PSⅡ）的组装过程中起着关键的调控或辅助作用。已有研究证明,HCF243蛋白是一个重要的核基因编码的调控因子,推测它可能作为一个辅因子通过与D1蛋白的直接相互作用来维持后者在PSⅡ蛋白复合物中的稳定。为了探究HCF243蛋白在光抑制条件下在PSⅡ核心亚基尤其D1蛋白周转过程中的作用机制,首先利用TAIL-PCR的方法鉴定了hcf243突变体T-DNA的插入位点,并通过半定量RT-PCR对该基因（At3g15095）进行了表达模式分析,发现其表达量在叶中最高并随发育阶段逐渐上调,不同胁迫条件下的表达量也有变化。利用体内蛋白质同位素标记实验,发现hcf243突变体中D1蛋白组装到PSⅡ复合体中的速度明显低于野生型;进一步通过蛋白免疫印记分析证实,在光抑制条件下,相比野生型,hcf243突变体中PSⅡ复合物核心亚基D1降解速度显著加快,可能是造成PSⅡ复合体组装速率降低的原因。因此,通过上述实验推测HCF243蛋白作为一个辅因子,在PSⅡ反应中心D1蛋白的周转尤其降解过程中起着关键的调控作用。     

细菌sRNA调控靶标的双质粒筛选系统构建

以pMycVec1/pMycVec2载体为基础,构建了筛选和鉴定细菌sRNA调控靶标的双质粒系统。对pMycVec2载体的多克隆位点进行改造,并加入强启动子rrnBp和有效转录终止子,获得可定向克隆和转录sRNA的质粒pMycVec2-D;对pMycVec1载体的多克隆位点进行改造,并加入弱启动子Pwk和有效转录终止子,获得了分别用报告基因lacZ和GFP来检测sRNA靶标序列翻译水平的质粒pMycVec1-lacZ和pMycVec1-GFP。最后,利用2对已知的sRNA与其调控靶标MicC/ompC mRNA和MicF/ompF mRNA,通过β-半乳糖苷酶活性和菌体荧光值检测,表明双质粒系统能有效检测sRNA与调控靶标的互作。     

利用CRISPR技术鉴定拟南芥miR171a的功能

miRNA是一段长约21 nt的RNA小分子,能够影响多种植物生理生化功能。CRISPR/Cas9是近年发展的可以靶向编辑DNA序列的技术,已广泛应用于多种植物。miR171a是一类保守的miRNA家族,参与对植物生长发育和逆境胁迫的调控。利用CRISPR/Cas9技术鉴定拟南芥miR171a的功能,结果表明基因编辑拟南芥株系中的miR171a表达量降低,靶基因SCL22表达量上调。干旱处理后基因编辑拟南芥株系中的脯氨酸含量上升幅度小于野生型。基因编辑拟南芥株系的叶绿素含量有不同程度的降低,株高和生长势增强。干旱胁迫结果显示对miR171的抑制使得拟南芥抗旱能力减弱,表明利用CRISPR技术鉴定miRNA的功能是有效的。     

拟南芥应答环境变化的表观遗传学调控研究进展

概述了表观遗传学调控在应答反应中的调控作用,介绍了组蛋白变体H2A.Z在拟南芥各种应答反应中所扮演的角色,阐述了组蛋白的甲基化修饰对于拟南芥开花过程调控的重要意义,最后列举了拟南芥其他一些应答反应中的表观遗传学调控机理。     

Plant embryogenesis: zygote to seed

Most differentiation events in higher plants occur continuously in the postembryonic adult phase of the life cycle. Embryogenesis in plants, therefore, is concerned primarily with establishing the basic shoot-root body pattern of the plant and accumulating food reserves that will be used by the germinating seedling after a period of embryonic dormancy within the seed. Recent genetics studies in Arabidopsis have identified genes that provide new insight into how embryos form during plant development. These studies, and others using molecular approaches, are beginning to reveal the underlying processes that control plant embryogenesis.     

Arabidopsis Phytochrome D Is Involved in Red Light-Induced Negative Gravitropism of Hypocotyles

The phytochrome gene family, which is in Arabidopsis thaliana, consists of phytochromes A-E（phyA to phyE）, regulates plant responses to ambient light environments. PhyA and phyB have been characterized in detail, but studies on phyC to phyE have reported discrepant functions. In this study, we show that phyD regulates the Arabidopsis gravitropic response by inhibiting negative gravitropism of hypocotyls under red light condition. PhyD had only a limited effect on the gravitropic response of roots in red light condition. PhyD also enhanced phyB-regulated gravitropic responses in hypocotyls. Moreover, the regulation of hypocotyl gravitropic responses by phyD was dependent upon the red light fluence rate.     

棉花DELLA蛋白GhGAI4b基因的克隆及功能初步分析

[目的]DELLA蛋白已在不同的物种中被广泛鉴定,并且功能区高度保守,是GA信号通路中的负调控因子,在棉花纤维细胞起始和发育中起重要的作用.研究棉花中DELLA基因的功能.[方法]从棉花中克隆DELLA蛋白的同源基因GhGAI4b,构建35S:GhGAI4b植物过量表达载体,通过农杆菌侵染花序的方法转入野生型拟南芥中,观察转基因植株的表型.[结果]序列分析表明GhGAI4b全长开放阅读框1 617 bp,编码538个氨基酸,具有DELLA蛋白的典型结构域.采用Clustal X将GhGAI4b的氨基酸序列与其他已知的DELLA蛋白氨基酸序列进行相似性比对,发现GhGAI4b氨基酸序列与陆地棉、拟南芥的相似性较高,达到47;以上.转基因株系表现出叶片颜色深绿,叶片缩小且肥厚,叶片细长呈锯齿状;有些株系会出现多重莲座叶,雄蕊发育不全,晚花,株高变矮等赤霉素不敏感突变体的表型.[结论]过表达GhGAI4b能够抑制拟南芥莲座叶的生长和发育,影响转基因拟南芥花器官的发育,严重时引起转基因拟南芥的不育.     

拟南芥COI 1互作基因的分离

为进一步阐明茉莉素调控植物生长发育的分子机理，为作物抗性和雄性不育基因工程提供新思路，以COI1为诱饵，利用酵母双杂交分析体系筛选拟南芥cDNA文库，得到300多个阳性克隆，经PCR，RsaⅠ酶切PCR产物以后归为12群，从代表菌落提取pB42AD cDNA重组质粒进行了测序，完成了序列分析，得到ASK1，COAP2，COAP3，COAP4等12个基因，其中ASK1，COAP2，COAP3等基因与Skp1等重要基因有较高的同源性。