MicroRNA在高等植物逆境响应中的作用机制研究进展

microRNA（miRNA）是一类20~24bp的内源性小分子非编码RNA,广泛存在于真核生物中。成熟的miRNA通过与靶基因较保守的互补位点配对结合,在转录后水平负调控靶基因的表达,参与植物的生长发育、信号转导和逆境响应等过程。本文综述了植物在生物胁迫和非生物胁迫（重金属、干旱、低温、盐、热）响应中miRNA的作用及其调节机理研究进展,指出存在问题并进行展望。     

橡胶树中碱性转化酶HbNIN9表达及酶学特性分析

转化酶作为蔗糖分解代谢的关键酶,在植物生长发育、生物与非生物胁迫响应等生理过程中发挥重要作用。基于对橡胶树不同组织转录组数据库的分析,本研究克隆了一个在橡胶树种子中有较高丰度表达的中碱性转化酶基因HbNIN9;系统进化分析和在线软件预测均显示其亚细胞定位为线粒体,属于中碱性转化酶α亚族成员;利用原核表达体系成功获得Hb NIN9优化表达的重组蛋白,优化表达的诱导条件为0.5 mmol/L IPTG,25℃培养6 h;酶学特性分析表明,HbNIN9蛋白酶活反应的最适温度为45℃,最适pH值为7.5,米氏常数Km值为18.09 mmol/L。本研究从蛋白水平证实了Hb NIN9为典型的中碱性转化酶,有助于深入揭示线粒体型转化酶在橡胶树种子糖代谢中生理功能,丰富橡胶树中碱性转化酶家族成员的生理生化研究。     

酸性转化酶基因家族在番茄果实发育及逆境胁迫下的表达分析

以普通栽培番茄(Lycopersicon esculentum)品种桃太郎为试材,通过半定量RT-PCR方法研究了5个转化酶基因在果实不同发育阶段不同部位的表达,并进一步研究了苗期番茄在亚高温、亚低温、NaCl盐胁迫和渗透胁迫下转化酶基因的表达变化.结果表明:果实膨大期主要受Lin5、Lin6和Lin8表达的调控;绿熟期仅有Lin8在发挥作用,而在果实完熟期Lin6、Lin8和AI2的表达明显.这说明在番茄果实发育的不同时期及果实的不同发育部位都受到酸性转化酶基因家族的不同成员的共同调控.亚适温对AI2的影响最明显,无论是亚低温还是亚高温,均能明显抑制AI2的基因表达;而对细胞壁束缚性的转化酶(Lin5、Lin6、Lin7)的表达影响不明显,对Lin8有明显的抑制作用.Lin5和Lin7在渗透胁迫和盐胁迫下均不表达,Lin6和Lin8的表达受盐胁迫和渗透胁迫的抑制,处理3d时表达变弱,处理5d后则完全抑制;AI2对渗透胁迫较敏感,处理3d其表达完全受抑制,而盐胁迫随处理时间的延长,表达逐渐变弱,直至完全消失.     

不同氮素形态组合对烟叶硝酸还原酶和酸性转化酶的影响

在贵州省福泉市中等肥力的黄壤上通过田间试验，研究不同比例的铵态氮(NH^ )和硝态氮(NO3^-)对烟叶硝酸还原酶和酸性转化酶的影响。结果表明：在贵州省的土壤气候条件下提高氮肥中铵态氮比例可促进采收前碳代谢酶的活性，从而促进碳水化合物代谢，在移栽48d以后，烟叶中硝酸还原酶活性迅速下降，而酸性转化酶活性有所上升。     

甘蔗细胞壁蔗糖转化酶基因SoCIN2的克隆和表达分析

细胞壁蔗糖转化酶(CIN)主要参与韧皮部质外体的蔗糖卸载,在调控果实发育中起作用。为探究CIN在调控甘蔗糖分积累过程中的作用,本试验从低糖甘蔗品种B8中克隆到一个1个CIN基因,命名为SoCIN2基因。结果显示,SoCIN2基因全长为2 269 bp,其中开放阅读框为1 857 bp,编码618个氨基酸。So CIN2蛋白分子量为67.59 kD,理论等电点为5.25;定位于细胞壁上,不含信号肽序列;具有保守的NDPNG、FRDP和MWECP结构域,属于糖基转移酶GH32家族。系统进化分析表明,甘蔗SoCIN2蛋白与高粱SbCIN2遗传距离最近。荧光定量PCR结果表明,在甘蔗根、茎、叶和芽中SoCIN2基因均表达,其中在叶中基因表达量最高,茎中最低。甘蔗+1叶中SoCIN2基因表达量显著高于茎中。在伸长期和成熟期,茎中SoCIN2基因的表达模式相同,成熟茎中基因表达量显著高于未成熟茎中基因表达量,表明SoCIN2基因可能在调控甘蔗成熟茎中蔗糖积累中起作用。     

一个棉花液泡转化酶基因的克隆与功能分析

棉纤维正常发育需要大量的蔗糖供应。转化酶是生物体内蔗糖代谢途径中的关键酶之一, 对转化酶基因的结构和功能研究将有助于揭示复杂的棉纤维发育分子机制, 并为纤维品质改良提供优良的基因资源。本研究以棉纤维突变体im和遗传标准系TM-1纤维发育中显著差异表达的EST序列(GenBank登录号为EY196825)为探针, 通过电子克隆方法, 结合cDNA及基因组全长基因PCR扩增、测序验证, 克隆到一个棉花液泡转化酶基因GhVacInv2a (GenBank登录号为KF305322)。该基因ORF全长1857 bp, 编码618个氨基酸, 与已登录的陆地棉GhVacInv2基因(GenBank登录号为FJ864677)序列一致性为99%(E=0)。基因组序列分析表明, GhVacInv2a在二倍体棉种非洲棉和雷蒙德氏棉中含1个拷贝, 在四倍体陆地棉和海岛棉中存在2个拷贝, 其中GhVacInv2a和GhVacInv2分属于A、D亚组同源基因。该同源基因含7个外显子, 6个内含子。Q-PCR分析表明, 该基因在花药中表达量最高, 在快速伸长的纤维组织中优势表达。在13~19 DPA的纤维中, 其在TM-1中的表达水平极显著地高于im突变体。开发SNP标记, 将GhVacInv2a基因定位在异源四倍体棉花第3染色体上。标记与性状的关联分析显示, GhVacInv2a与纤维强度存在显著相关(P=0.0087), 表明GhVacInv2a在棉花纤维品质形成中可能发挥重要功能。     

茶树中性/碱性转化酶基因CsINV10的克隆与表达分析

基于课题组前期对茶树冷驯化系统的转录组测序分析结果,从中挑选出6条与中性/碱性转化酶基因高度相似的EST序列,电子拼接和RT-PCR验证后获得一条全长为2101 bp的核酸序列。该基因包含1923 bp的ORF,编码640个氨基酸,蛋白分子量为71. 8 kD,理论等电点（pI）为5.69。根据BlastX同源性比对显示该基因与荔枝LcNI相似性最高（80%）,为G100家族成员,属于中性/碱性转化酶基因,将其命名为CsINV10（GenBank登录号为KT359348）。对CsINV10氨基酸序列的系统进化树分析显示,其与木薯MeNINV8亲缘关系最近。进一步分析显示,CsINV10的氨基酸序列无N端信号肽,无跨膜结构域,属于亲水性蛋白,并定位在叶绿体上。荧光定量PCR分析表明,CsINV10具有组织表达特异性,在茶树叶和花中的表达量最高,根系中最低。分析发现,低温（4℃）、干旱和盐胁迫分别处理茶树1 d后,成熟叶片中CsINV10的表达呈逐渐上升趋势;而在ABA条件处理下,该基因呈先升高后降低趋势,在处理5 d后基本不表达,表明该基因可能参与茶树对多种逆境胁迫的响应,这为后续进一步研究转化酶基因在茶树抗寒等逆境胁迫中的作用奠定基础。     

miR172调控植物生长发育及逆境胁迫的研究进展

microRNA(miRNA)是一类内源性非编码小RNA,在植物整个生长发育过程中都起着重要作用,是基因表达的重要调控因子,而microRNA172(miR172)是众多miRNA家族中的重要的一员。为了更直观的认识miR172在植物中所发挥的作用,笔者归纳和总结了miR172在调控植物生长发育过程和响应逆境的研究进展,具体分析了miR172在植物营养生长阶段转变、开花、花器官发育、节间长度、植物商品器官发育以及逆境胁迫响应等诸多过程中发挥的作用。笔者认为miR172在植物中仍有很多未知的功能尚未发掘,因此未来深入挖掘和研究miR172在植物生长过程中更多的作用是一个重要的研究方向,在此基础上深入解析miR172在此过程中的功能、分子调控机制,为人为利用miR172调控植物生长发育奠定理论基础。     

高等植物亚硫酸盐氧化酶研究进展

亚硫酸盐氧化酶(sulfite oxidase,SO)作为钼酶家族的第4个成员,参与生物体内硫代谢等重要的生理和生化过程。笔者对高等植物亚硫酸盐氧化酶的结构特征、生化特性及生物学功能等方面的最新研究进展作一综述,并展望了SO在提高植物抗环境污染(SO2、酸雨等)方面的应用潜力。     

盐胁迫对苗期番茄蔗糖代谢的影响

研究了不同浓度盐胁迫下番茄苗期蔗糖代谢相关酶（转化酶、蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶）的活性变化与糖积累的关系。结果表明：盐胁迫在一定程度上可以提高番茄幼苗体内的果糖和葡萄糖含量,降低蔗糖的含量。短期盐胁迫可以提高番茄幼苗体内转化酶的活性,使相应的可溶性酸性转化酶mRNA水平提高,处理后期转化酶活性及可溶性酸性转化酶mRNA水平下降;蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶的活性降低,但与对照之间的差异不显著;表明盐胁迫主要通过调节转化酶表达与活性变化来影响番茄苗期的蔗糖代谢水平。     

高等植物蔗糖代谢研究进展

蔗糖是植物体内重要的能量载体,也是人类食品加工的重要原料。近些年人们在蔗糖代谢的生理学、生物化学、分子生物学等领域取得了很多研究成果。主要针对近些年高等植物蔗糖的合成、转运和降解等代谢过程进行归纳和总结,期望能为今后利用生物工程手段提高植物体内的蔗糖含量提供帮助。     

高等植物类胡萝卜素生物合成研究进展

类胡萝卜素是以类异戊二烯为基础单位聚合而成的萜类化合物.在高等植物中,类胡萝卜素具有吸收光能并传递给叶绿素a,辅助植物进行光合作用的功能.此外叶黄素还具有缓解眼睛疲劳以及预防老年性黄斑变性的作用.以乙酰辅酶A (acetyl coenzyme A,Acetyl-CoA)和甘油醛3-磷酸(Glyceraldehyde 3...     

高等植物CO基因研究进展

开花是植物由营养生长向生殖生长转变的重要时程。光周期和温度在这一过程中起主要作用。在拟南芥和水稻中,CONSTANS(CO)基因位于生物钟的输出途径,是生物钟和开花时间基因之间监测日照长度的重要元件,它可以整合光信号和生物钟信号,节律性地激活FLOWERINGLOCUST(FT)的表达,从而诱导开花。本文作者在追踪国内外对该基因的研究中发现,目前研究者已经从30余个物种中克隆到CO同源基因并对其序列特征、表达模式和功能特性进行了研究。CO基因编码的蛋白均包含两个保守的结构域:靠近氨基端的B-box结构域即锌指结构域和靠近羧基端的CCT结构域。CO基因的表达受昼夜节律钟调控。不同物种中该基因拷贝数不同,CO基因不同拷贝之间的功能存在差异。系统进化分析表明,该基因在双子叶植物和单子叶植物,以及不同科、属的植物中也存在分化。国内外这些关于CO基因家族的研究成果为进一步研究该基因功能和进化关系,并通过转基因调节植物开花期提供了有价值的参考资料。     

马铃薯块茎RNA提取及RT-PCR法克隆酸性转化酶基因

马铃薯块茎由于富含多糖和酚类物质造成RNA提取难度大。通过在SDS-phenol提取缓冲液中加入2％PVP及10mmol／L半胱氨酸以除去大量的酚类物质，利用改进后的SDS-酚法提取的马铃薯块茎总RNA电泳结果表明，总RNA质量高于未经改进的方法。并进行RT—PCR克隆与马铃薯块茎低温糖化反应过程密切相关的块茎酸性转化酶(acid invertase)基因，经核酸序列对比分析，与公布的己知序列具有98．96％的同源性，为利用反义技术抑制酸性转化酶活性进行马铃薯块茎抗低温糖化研究作好了准备工作。     

高等植物黄嘌呤脱氢酶的研究进展

黄嘌呤脱氢酶(xanthine dehydrogenase, XDH)是钼酶家族成员之一,在嘌呤代谢过程中起重要作用,催化黄嘌呤和次黄嘌呤生成酰脲类物质,且与氮同化、激素代谢、活性氧产生等过程有关。因此对高等植物XDH的结构特征、生物学功能及最新研究进展等方面进行了综述,并展望了XDH在延缓叶片衰老方面的应用价值。     

黄瓜酶促抗氧化系统对逆境胁迫的生理响应研究进展

黄瓜是一种深受消费者喜爱的蔬菜,但其在采后贮运过程中不可避免地会受到机械损伤、高温、冷害、盐碱、病虫害等环境的胁迫。当遭受逆境胁迫时,其体内的酶促抗氧化系统会对逆境胁迫做出相应的生理响应加以抵抗,以减轻因受到逆境胁迫对其品质造成的伤害。本文主要介绍植物体内超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)等抗氧化酶系统,综述黄瓜酶促抗氧化系统对逆境胁迫生理响应的研究进展,旨在对黄瓜果实采后逆境胁迫防控提供一定的参考。     

甘薯细胞壁蔗糖转化酶基因IbCWIN家族成员鉴定及表达分析

甘薯是重要的粮食、饲料、工业原料作物和新型的生物能源作物,细胞壁蔗糖转化酶是植物源、库组织蔗糖代谢的关键酶,但关于甘薯细胞壁蔗糖转化酶基因IbCWIN家族成员的研究尚未见报道。本研究测定供试品种不同组织部位的蔗糖淀粉含量,利用生物信息学方法对IbCWIN基因家族的理化性质、保守结构域、系统进化关系、启动子作用元件、组织特异性表达模式进行分析。结果表明,甘薯茎中蔗糖含量最高,须根和叶次之,块根最低;块根淀粉含量最高,极显著高于其他部位。甘薯中含有10个IbCWIN基因,编码氨基酸442～1115个,蛋白质分子量范围49.56～124.44kD,等电点为5.0～9.1。分布在8条染色体上,都含有Glyco₃2保守结构域及相同或相似的保守基序motif,属于糖基水解酶基因家族GH32。IbCWIN与木薯MeCWINV同源性高, IbCWIN基因家族启动子区域含有多种类型的顺式作用元件。qRT-PCR结果表明,IbCWIN基因家族在甘薯不同组织中均有表达且有多种表达模式,其中IbCWIN2和IbCWIN9在块根中表达量显著高于其他组织部位。本研究为下一步探索甘薯IbCWI...