基于转录组分析的SlCMT4基因敲除对番茄花器官的影响

[目的]DNA甲基化是由DNA甲基转移酶催化的重要表观遗传修饰,DNA甲基转移酶在植物发育、转录控制和代谢途径调控中具有重要作用。本研究旨在明确DNA甲基转移酶基因SlCMT4调控番茄花器官形成和发育的表观遗传机制。[方法]本研究以经典番茄栽培品种Ailsa Craig(AC++)为背景材料,采用CRISPR-Cas9基因编辑技术,获得SlCMT4突变株系。我们提取番茄花器官RNA,进行转录组测序,根据差异基因进行基因功能及代谢通路分析。[结果]研究了SlCMT4基因在野生型（AC++）和突变体番茄（Nr和Rin）不同果实发育阶段的表达模式,发现该基因在番茄成熟突变体Nr和Rin果实中的表达水平显著高于野生型番茄,表明SlCMT4基因的表达可能受激素乙烯信号和成熟相关转录因子RIN的负调控。SlCMT4基因敲除导致番茄花器官出现多种表型,包括雄蕊卷曲、雌蕊变粗变短等。我们在突变株系（CR-08）的花器官样品中鉴定了1398个差异表达基因（DEG）,其中512个上调,886个下调。差异表达基因的KEGG分析结果表明,大多数差异表达基因被归类为以下5条功能代谢通路：植物激素信号转导、苯丙烷...     

植物花器官发育模型及相关转录因子的研究

论述了有关花器官发育的"ABCDE"模型的最新进展以及四聚体模型,并对花发育相关的转录因子的研究进展进行了总结,以期为了解花发育的分子机理和遗传基础打下基础.     

番茄ARF2启动子的克隆及其转基因植株鉴定

为研究番茄ARF2基因表达模式及其调控番茄器官发育的分子机理,利用PCR技术扩增了SlARF2转录起始点上游2462bp的片段,利用农杆菌转化获得SlARF2∶∶GUS融合基因的番茄转基因植株。启动子序列分析表明,该启动子片段含有MeJA、ETH、GA和SA等激素相应的顺式作用元件。GUS染色结果表明,ARF2在生长点、幼叶基部、主茎的表皮毛中表达强烈。暗示SlARF2可能参与调控这些器官的发育过程。     

AP2基因在高等植物花器官发育中的作用概述

以植物花发育调控的分子模型为基础,介绍了花发育相关基因AP2在高等植物花器官和营养组织中的时空表达特点,以及参与花分生特性建立、花器官特性特化和形成调节、花同源异型基因活性时空调节等花发育过程;阐述了模式植物中与AP2基因一起参与花发育调控的其他基因,及其在基因调控网络中的关系。     

重要观赏植物花发育的分子机理

花是观赏植物重要的经济器官,控制花发育的基因包括花序分生组织特性基因、花分生组织特性基因、花器官特性(同源异型)基因等。全面回顾了观赏植物花发育基因调控的分子机理,重点介绍了花器官发育的ABCDE模型和四因子模型,以及月季、百合等重要观赏植物的花器官特性基因。从基因资源和观赏性状等方面,提出了观赏植物花期花型分子育种的策略,为进一步探索观赏植物花发育的分子机理,定向控制观赏植物的花期花型奠定了基础。     

MADS-box基因家族调控植物花器官发育研究进展

花器官的发生发育与形态构造是一个高度复杂的项目,涉及众多因素及其相互作用,MADS-box基因作为其中的关键转录因子可以改变整个发育过程,因而成为花器官研究最广泛的基因家族。通过梳理目前MADS-box基因对花器官发生、分化和形态建成方面的调控作用,为了解花发育程序和该基因家族的一般转录调控机制提供新见解,也为进一步深入挖掘该家族基因和完善花发育调控理论提供参考。     

MiR319a对番茄生长发育的影响

利用过表达miR319a及过表达其靶基因LANCOELATE(LA)的转基因番茄株系来探明miR319a对番茄生长发育产生的影响。研究发现过表达miR319a番茄株系生长缓慢、植株矮小、叶片呈现出高度褶皱的表型且叶片表皮毛密度远大于野生型番茄(WT)的。此外,过表达miR319a番茄株系的叶肉细胞内叶绿体中淀粉粒的数量显著少于WT中的。不仅如此,过表达miR319a对番茄花器官的发育也产生了显著的影响。过表达miR319a番茄株系的花器官较小,花瓣呈现高度螺旋的表型且花粉粒也呈现干瘪皱缩状。这些结果表明miR319a在番茄生长发育过程中起着重要作用。     

番茄SlARF14基因的RNAi载体构建及其在花器官中的功能初步鉴定

作为一种重要的植物激素,生长素在植物体内的作用与其生物合成密切相关,并受其信号转导中的转录因子调控。ARF是一类关键的生长素响应因子,近年来其分子机理的研究逐渐成为热点,其在植物各组织器官和多种生理活动中的功能探究取得了很大进展。利用Gateway克隆技术构建了ARF14的RNAi载体,并通过测序和酶切方法均验证了其正确性。在已建立的中蔬6号番茄高效再生体系的基础上,根据实际情况稍加改进,利用农杆菌介导的遗传转化法将目的载体导入植株,获得了一部分阳性转化植株,转化率均高于30%。组织特异性表达分析结果表明:Sl ARF14基因在大部分组织器官中均有表达,尤其是雌蕊、花蕾、叶片以及膨大期的果实。Sl ARF14-RNAi花器官在发育中易衰败死亡,剥去花瓣及雄蕊,露出子房,可见雌蕊发育不良,柱头出现弯曲,子房异常发育,影响正常授粉,坐果困难,即便坐果,亦容易形成畸形果。在花器官授粉前后雌蕊和雄蕊中GA和IAA含量普遍偏低,授粉后雌蕊中IAA含量未见显著升高。研究证明番茄ARF14基因可能影响花器官的生长发育。     

番茄果实颜色相关MYB转录因子的基因表达研究

在番茄果实颜色发育过程中,转录因子参与其中。在源于番茄野生种Solanum lycopersicoides的导入系群体中,发现了1个黄果突变体,以红果亲本番茄及该黄果突变体为遗传材料,通过数字基因表达谱测序及RT-PCR,对MYB转录因子的表达模式进行研究。筛选到多个与果实颜色相关的差异表达MYB转录因子,并进行了半定量RT-PCR验证。     

兰花花器官及成花基因调控研究进展

为了更有效地对开花植物中最大家族之一的兰科(Orchidaceae)植物进行开花调控,对具有蕊柱和唇瓣等独特花结构的兰花花器官调控和成花过程的分子遗传基础进行了阐述,并在此基础上对兰科花发育的调控进行了展望。结果表明:1)兰花花器官ABCDE模型中,A和E类基因决定萼片,A、B和E类基因决定花瓣,B、C和E类基因决定雄蕊,而D和E类基因决定心皮;2)温度、光周期和激素是决定兰花花起始和发育的关键;3)成花过程中的转录组、基因组以及功能基因验证的研究,取得了较大的突破。综上,本研究可为兰花花发育的分子遗传基础研究开辟新的思路。     

番茄YABBY基因家族的生物信息学分析

YABBY基因家族是植物特有转录因子,与植物形态有关,在植物叶和花器官发育过程中起重要调控作用。试验在番茄基因组范围内鉴定出9个YABBY基因家族成员,分别位于第1、5、6、7、8、11和12号染色体。利用MEGA程序对番茄、拟南芥、大白菜和玉米YABBY基因家族作进化分析,进化树可分为四个亚组;利用GSDS程序分析基因结构保守性,显示Sl YABBY基因内含子保守5~6个;MEME程序作基序分析,显示Sl YABBY基序保守,经鉴定所有Sl YABBYs均具有C2C2锌指结构域及YABBY结构域。运用plant CARE软件分析顺势作用元件发现,在番茄YABBY基因上游1 000 bp序列中存在多个应答不同生物和非生物胁迫的顺式作用元件,且种类和数目不同,表明其作用于番茄生长发育和逆境胁迫过程。基因功能预测和蛋白-蛋白网络分析表明,番茄YABBY家族对根、茎、叶、花、蜜腺、心皮、胚珠等部位发育具有重要调控作用。番茄YABBY基因家族表达分析发现Sl YABBY1、Sl YABBY3和Sl YABBY4在根、茎、花、叶及果实中均无表达,Sl YABBY2和Sl YABBY9表达具有较强组织特异性,为番茄YABBY基因功能研究提供参考。     

加工番茄小孢子细胞学发育时期与花器形态相关性研究

【目的】在单倍体育种中,分析加工番茄花器官形态,鉴定小孢子发育时期,为花药离体培养外植体的选择提供理论依据。 【方法】以加工番茄(杂交组合C1、C2和C3)为材料,研究小孢子不同发育时期的花器形态与细胞学形态。【结果】加工番茄小孢子发育时期与花器官形态密切相关,同一品种不同小孢子发育时期花器官形态不同;C1花蕾长度在小孢子单核靠边期大于其它 2个杂交组合;相同小孢子发育时期不同杂交组合花器形态基本相同。【结论】加工番茄杂交组合C2和C3花蕾长度为5.00~5.99 mm ,C1花蕾长度为6.00~6.99 mm时小孢子发育时期为单核靠边期。单核靠边期细胞学特征为细胞呈正圆形,细胞核靠近细胞壁和显现萌发孔。花器形态为花蕾膨大、微微张开、萼片黄绿色,花药颜色为黄绿色易剥离。     

水稻花器官发育的遗传研究进展

水稻是研究单子叶植物发育生物学理想的模式植物。随着分子生物学技术的快速发展,有关水稻花器官发育的研究也越来越深入,并取得了较大进展。介绍了植物花器官发育的"ABC"模型的发展及其调控机制等方面的研究进展,对MADS-box基因的结构和功能进行了概述,最后详细阐述了控制水稻花器官发育的相关基因及其分子机理;针对水稻花器官发育研究中存在的问题和当前水稻生产中出现的颖壳畸形现象进行了分析,并对水稻花器官发育的进一步深入研究进行了展望。     

高等植物的花发育模型及其基因调控研究进展

花发育是高等植物生长发育过程中非常重要的事件之一。为了解花发育的分之机制,阐述了花器官决定同源异型基因作用模型的产生和发展过程,如经典的花发育 ABC 模型、随后发展起来的 ABCD、ABCDE 和四聚体模型,综述了花器官发育分子模型同源基因的调控机理等方面的研究成果,并展望了研究方向。     

植物花器官发育的分子机理研究进展

植物花器官的发育是由器官特异性基因决定的,这些基因包括ABC模型的A、B、C功能基因,同时还有决定胚珠发育的D功能基因和E功能基因。这些基因的精确表达需要花分生组织特异性基因的激活和多个正负调节因子的调控。在花器官发育过程中,基因存在着复杂的遗传网络调控系统,就此提出了各种调控模型。文章就花发育分子模型的发展和完善、不同模型之间的相互关系以及调控基因之间的相互作用等方面,对植物花器官发育的最新研究进展进行了综述,同时对植物花器官发育机理研究的理论价值和应用前景进行了展望。     

兰花MADS-box基因研究进展

MADS-box基因是一类非常重要的转录调控因子,在植物发育和信号传导中起着关键性作用。包括花器官发育基因,花分生组织特异性基因,促进开花的基因。研究表明,A类基因可能与花器官发育和控制开花有关;B类基因可能与花被片形态和结构特异有关,并且有些基因在营养器官中也有表达。     

控制花器官发育的ABCDE模型

经典的ABC模型有效地解释了花器官发育的分子机制,可以广泛地解释因同源异型基因的突变而引起的植物花器官变异。随后,大量花器官特征基因及蛋白特性的研究完善了ABC模型,形成了目前广为接受的ABCDE模型。最近提出的四聚体模型解释了花器官发育基因的蛋白互作原理。这些模型构成了花发育生物学研究的重要理论基础。     

MicroRNA参与植物发育调控的研究进展

MicroRNA是1类约22nt的小分子RNA，可通过与靶基因转录的mRNA互补配对来调节靶基因的表达，这些靶基因大多为参与动植物发育的转录因子。在植物中已发现microRNA参与了分生组织特征维持、叶极性建立和形态发育、花器官特征决定等多种发育过程。     

中科院遗传所杨维才研究组揭示OsPID调控水稻花器官发育的分子机制

正AtPID是控制花原基形成的基因,其通过生长素途径参与调控双子叶植物花器官发育的机理已有很多报道,而该基因在单子叶植物的生物学功能还不清楚。之前有研究发现,将OsPID在水稻中进行过量表达会引起雄蕊数目减少、雌蕊数目增加的异常表型。OsPID功能缺失会导致水稻雌蕊和花药发育异常,但PID调控水稻花器官的分子机制尚不清楚。近期,Plant Biotechnology Journal在线发表了中国科学院遗传与发育生物学研究所杨维才研究组题为PINOID regulates floral organ development by modulating auxin transport and interacts with MADS16 in rice的研究论文。该研究揭示了OsPID调控水稻花器官发育的分子机制。     

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。