Brassinosteroids mediate the effect of high temperature during anthesis on the pistil activity of photo-thermosensitive genetic male-sterile rice lines

Brassinosteroids(BRs)play critical roles in a wide range of plant developmental processes.However,it is unknown whether and how BRs mediate the effect of high temperature(HT)stress during anthesis on the pistil activity of photo-thermosensitive genetic male-sterile(PTSGMS)rice(Oryza sativa L.)lines.This study investigated the question.Three pot-grown PTSGMS rice lines were subjected to HT stress during anthesis.The contents of 24-epibrassinolide(24-EBL)and 28-homobrassinolide(28-HBL),the major forms of BR in rice plants,and levels of reactive oxygen species(ROS)or antioxidants(AOS),hydrogen peroxide(H2O2),1-aminocylopropane-1-carboxylic acid(ACC),ascorbic acid(AsA),and catalase activity in pistils,were determined.HT stress significantly reduced the contents of both 24-EBL and 28-EBL relative to those under normal temperatures,but the reduction varied by PTSGMS line.A line with higher BR contents under HT stress showed lower contents of ACC and H2O2,higher catalase activity and AsA content in pistils,and higher fertilization rate,seed-setting rate,and seed yield when the line was crossed with a restorer line,indicating that higher levels of BRs increase HT stress resistance.Applying 24-EBL,28-HBL or an inhibitor of BR biosynthesis confirmed the roles of BRs in response to HT stress.The results suggest that BRs mediate the effect of HT stress on pistil activity during anthesis and alleviate the harm of HT stress by increasing AOS and suppressing ROS generation.     

茶树WOX基因家族的鉴定和表达模式分析

WOX转录因子在植物的生长发育和非生物胁迫响应中起着重要的调控作用.文章基于全基因组数据,从茶树基因组中鉴定出29个WOX基因,并对其基因结构、进化关系、保守域、染色体定位进行分析,同时分析了它们在PEG诱导的干旱胁迫、盐胁迫处理中的转录组数据.结果表明,29个CsWOX(茶树WOX)基因在茶树染色体上分布不均;根据进...     

Identification of microRNAs involved in crosstalk between nitrogen,phosphorus and potassium under multiple nutrient deficiency in sorghum

Nitrogen(N),phosphorus(P),and potassium(K)are important for plant growth and development.MicroRNAs(miRNAs)play important roles in regulating plant response to nutrient(N,P,and K)deficiencies.Several miRNAs have been identified under nutrient deficiency conditions in many plant species.However,the manner in which miRNAs regulate the interaction between NPK signaling pathways under multiple nutrient deficiency remains largely unknown.We systematically compared and identified microRNAs involved in both single and triple NPK nutrient deficiency responses.We identified 32 shoot and 17 root miRNAs differentially expressed under potassium deficiency.Several NP starvation-associated miRNAs including miR169s and miR399s,were also regulated by K deficiency.Several identified miRNAs including miR5565c,miR5564,and miR1432 have not previously been associated with respectively N,P,and K deficiency(?N,?P,and?K).Expression correlation analysis between miRNAs and their predicted targets showed that miR169,miR172,and miR160 displayed expression trends exactly opposite to those of their corresponding predicted targets.Of 550 predicted novel miRNAs,novel_mir_42 was upregulated in shoots under?K but was downregulated under?N and?P.The effects of combined NPK starvation were not a simple addition of the individual stresses on sorghum seedlings.The identified common and specific differentially expressed miRNAs were observed under single and combined NPK deficiencies.These findings will help to further elucidate the functions of microRNAs and their interactions under multiple nutrient deficiency.     

油菜素内酯诱导小白菜初生根不对称生长

油菜素内酯（Brassinolide,BL）能诱导单子叶植物初生根发生不对称生长,而在双子叶植物中还未见报道。本试验通过外源施加不同浓度2,4-表油菜素内酯（2,4-Epibrassinolide,2,4-eBL）观察小白菜（Brassica chinensis L.）初生根生长状况。结果表明：2,4-eBL能诱导小白菜初生根发生不对称生长形成卷曲。随着2,4-eBL浓度的升高,根卷曲比例和曲率逐渐增大,同时向地性逐渐降低。试验发现外源施加2,4-eBL可诱导双子叶植物根不对称生长的现象,为研究油菜素甾醇（Brassinosteroids,BRs）在根生长发育中的作用提供新途径。     

植物激素及其对水稻植株发育调控的研究进展

随着我国科技力量的飞速发展,科学家们在激素受体基因分离鉴定、激素控制株型以及激素间的相互作用等方面取得了突破性进展,其中生长素(IAA)在协调体内外调节机制中起着不可或缺的作用;细胞分裂素(CTK)可以通过对细胞分裂与分化的调节而参与对水稻生长发育的调控;赤霉素作为植物生长的必需激素之一,调控植物生长发育的各个方面,如:种子萌发,下胚轴的伸长,叶片的生长和水稻开花时间等;脱落酸(ABA)同样也是一种重要的植物激素,受到生物胁迫和非生物胁迫的调控,在水稻对胁迫耐受性和抗性中发挥着重要作用;乙烯(ETH)则是一种多功能的植物激素,它在水稻生长发育和应对生物及非生物胁迫过程中起着重要作用。本文着重阐述了近几年植物激素在生理学研究方面的研究进展,提出了我国在植物激素研究领域的未来发展方向与趋势,同时也展望了植物激素研究对水稻重要农业性状改良的意义。     

多效唑在植物生产上的应用现状

多效唑是一种植物生长延缓剂,具有延缓植物生长、抑制茎枝伸长,促进分蘖,促进成花和座果,增强抗旱及抗寒性,提高耐盐性和延缓植物衰老等多种效应。本文从组织培养、抗逆性研究、产质量研究以及残留问题等方面综述了多效唑在植物生产中的应用和研究情况,为多效唑在植物生产上的应用研究提供方便。     

STE20L4促进拟南芥下胚轴伸长的机制研究

下胚轴伸长是高等植物进行正常生命活动的保障,下胚轴的伸长协助植株破土而出并由异养转变为自养生长。本研究通过对一系列拟南芥突变体材料进行下胚轴观察,鉴定到一个具有短下胚轴的突变体ste20l4,并对其调控下胚轴伸长的分子机制进行初步探索。结果表明：STE20L4编码与酵母中STE20同源的丝裂原活化蛋白激酶,在MAPK级联信号通路中作为MAP4K激活下游的MAP3K。基因型鉴定和半定量结果显示,ste20l4-1、ste20l4-2均为功能缺失的突变体。通过表型观察,ste20l4突变体无论在长日照（16 h光照/8 h黑暗）、短日照（8 h光照/16 h黑暗）及黑暗（24 h黑暗）条件下与野生型相比均呈现出短的下胚轴。细胞学结果显示,突变体ste20l4短的下胚轴是由于其细胞长度的变短而不是细胞数目的变化导致的。植物激素赤霉素可促进下胚轴的伸长,对其处理的敏感性可作为是否参与GA信号转导途径的判断方法。在不同梯度浓度的GA处理（0、0.5、1、2、5 µmol/L）下,ste20l4突变体与野生型相比下胚轴伸长作用不明显。多效唑（PAC）是内源GA合成的抑制剂,随着不同梯度浓度的PAC处理（0、0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5 µmol/L）,ste20l4突变体下胚轴伸长的抑制作用相对于野生型不明显。上述生理学结果表明,STE20L4参与到GA信号转导通路中调控拟南芥下胚轴的生长发育。将STE20L4蛋白与荧光标签融合后转染烟草或拟南芥原生质体观察其亚细胞定位,结果表明STE20L4在细胞膜和细胞质中均有表达。对野生型、ste20l4突变体中进行一系列GA下游与下胚轴伸长相关基因的RT-qPCR检测,结果表明XTH17、EXP2、PRE1、PIF4、YUC2和SAUR19基因的转录水平在ste20l4突变体中明显下调,即STE20L4可能通过间接调控这些下游基因的表达参与下胚轴的伸长。综上,STE20L4参与GA信号转导通路,且通过促进GA下游下胚轴伸长相关基因的表达调控下胚轴的伸长。本研究初步阐述了STE20L4调控植物下胚轴伸长的分子机制,为进一步研究MAPK与GA互作调控植物生长发育提供参考。     

小RNA测序揭示miRNAs在油棕合子胚发育中的作用

油棕是世界上产油效率最高的热带木本油料作物,其棕榈油产量与合子胚发育密切相关.油棕的合子胚发育是一个系统且复杂的生物过程,其中涉及许多基因的精确调控.MicroRNAs(miRNAs)是重要的信号分子,调节植物的各种发育过程.一些miRNAs已经被整合到基因调控网络中协调植物胚发育的可塑性,但对于其在油棕合子胚发育过程...     

茉莉酸反应基因转录抑制因子JAZ蛋白家族研究进展

茉莉酸类物质在调节植物对逆境的反应和生长发育方面有重要作用.最近,从模式植物拟南芥中分离鉴定了茉莉酸响应基因的转录抑制因子JAZ(茉莉酸ZIM结构域蛋白)蛋白家族的12个成员,这是植物茉莉酸信号途径分子机制研究的重大进展.JAZ蛋白不仅是联系COI1和下游茉莉酸反应基因的环节,而且COI1-JAZ蛋白的相互作用导致发现活性形式的茉莉酸类物质及其受体.笔者综述了JAZ蛋白家族的结构特点、不同成员之间及其与MYC转录因子之间的相互作用,以及JAZ蛋白对茉莉酸响应基因的转录调节机制,并展望其在橡胶生物合成中的调节作用.     

SPL转录因子的研究进展

SPL(squamosa promoter-binding protein like)基因家族是植物特有的一类转录因子,主要通过结合下游基因启动子区的顺式作用元件GTAC基序,从而参与调控下游基因的表达。SPLs转录因子在植物的生长发育、信号传导、应答环境胁迫等方面有着重要的作用。目前研究表明,大豆SPL转录因子在参与调控大豆植株分枝数,产量和生育期等方面扮演重要作用。文章首先从该家族转录因子的克隆入手,回顾该基因家族的由来历史,然后介绍其结构上的保守性和独特性,最后重点综述SPL转录因子在植物中的调控网络,及其生物学功能,并对其在大豆及其它农作物生产上的应用前景及其调控植物性状的具体机制进行展望。     

小麦品种东农冬麦2号根中TaEXPA7部分同源基因的克隆及表达特性分析

膨胀素(expansin)是植物生长发育过程中诱导细胞壁松弛和伸展的蛋白,包括EXPA、EXPB、EXLA、EXLB四个基因家族,对植物根系的形成及快速发育具有重要作用。本试验以寒地冬小麦品种东农冬麦2号两叶一心期的根为材料,克隆了TaEXPA7基因的3个CDS全长,其氨基酸序列同源性较高,仅信号肽处有两个氨基酸不同,其核酸序列长度均为777bp,编码258个氨基酸,分别命名为TaEXPA7-A、TaEXPA7-B、TaEXPA7-D,且分别定位于2AL、2BL、2DL染色体。蛋白均含有DPBB-1和Pollen-allerg-1两个保守结构域,分子量为27 670.74Da,等电点为8.09,均为疏水性蛋白;与节节麦、二穗短柄草的相似性分别为99%和92%。采用两叶一心期的根进行qRT-PCR分析发现,TaEXPA7-A/B/D三个基因在根尖中的表达量均较高,伸长区和成熟区次之;对冬小麦根进行低温、干旱和激素处理后,这三个基因均下调表达,并且TaEXPA7-B基因的相对表达量较高,TaEXPA7-D的相对表达量较低。由此可见,多倍体小麦不同染色体上的基因在应对不同环境胁迫时,表达以及应答模式存在差异,并且在不同的环境胁迫下,发挥主导作用的染色体也存在差异;此外,该基因在根中的表达可能与低温、干旱以及外源激素的胁迫有一定的关系,可能是促进根系生长的重要基因。     

夏玉米花丝生长发育动态的研究

以不同穗型的玉米品种为材料,对玉米花丝生长发育动态进行研究.结果表明,花丝的发生首先开始于果穗中下部,其次是基部和中部,顶部花丝出现最晚;花丝出现集中在开始出现后的最初两天.吐丝后第三天生长速率最大.中下部花丝最先抽出苞叶,其次是基部和中部,顶部最晚.前两天的吐丝总量超过50%,尤以第二天吐丝百分率最高.衰亡过程也开始于中下部,基部和中部其次,顶部最晚;每一根花丝从基部开始衰亡,然后向顶部逐渐推移.果穗短粗型的品种花丝发育比较集中、吐丝较快;果穗细长型的品种花丝发育较缓慢,吐丝期延长,发育较晚的顶部花丝不易吐出苞叶。     

干旱胁迫对中亚大麦农艺性状的影响及其相关基因定位

干旱是影响大麦产量的主要非生物胁迫之一。挖掘大麦干旱响应基因,有利于大麦耐旱品种的改良。本研究以167份中亚大麦品种为材料,测定正常灌水(出苗期、拔节期、孕穗期、抽穗期、灌浆期各灌水1次)、灌水2次(出苗期、孕穗期各灌水1次)以及灌水1次(出苗期灌水1次)处理下大麦的株高、穗长、单株穗数和主穗小穗数,结合群体分子信息,对这4个性状进行全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS)。结果表明,167份中亚大麦没有明显的地理亚群。全基因组关联分析共鉴定到8个与性状关联的位点,筛选到17个与大麦抗旱性相关的潜在候选基因,其中,调控大麦株高、穗长、主穗小穗数和单株穗数的候选基因分别有7、4、4和2个。同时,对耐旱系数(drought tolerance index,DI)进行GWAS关联分析,鉴定到7个与大麦耐旱相关的QTL,分布在1H、4H、5H和7H染色体上,存在96个潜在候选基因。该研究为后期大麦分子育种和抗旱功能基因克隆提供了基础数据。     

小麦SPL家族基因在非生物胁迫下的表达分析

SQUAMOSA promoter binding protein like(SPL)是一类在植物中广泛存在的转录因子家族,在调控植物生长发育、响应逆境胁迫等方面发挥着重要作用。为解析小麦中SPL家族基因响应非生物胁迫的机理,本研究采用生物信息学的方法在全基因组范围内对小麦SPL基因家族成员进行鉴定,并对鉴定到的SPL基因进行表达模式分析。结果表明,在全基因组范围内共鉴定到56个小麦SPL基因,其中27个是miR156的靶基因;系统进化分析发现,56个小麦SPL基因聚类为7个亚家族。基于转录组数据对表达模式进行分析,发现36个小麦SPL基因与非生物胁迫响应相关,响应缺氮、缺磷、高盐、低温、干旱、高温胁迫以及热旱共胁迫的基因分别有12、16、22、6、13、14和21个,其中TraesCS3D02G425800同时响应7种非生物胁迫。qRT PCR验证结果与转录组数据基本一致。     

DREB转录因子在植物抗逆胁迫中的作用机理及应用研究进展

干旱、高盐和低温等非生物胁迫严重影响植物的生长发育和作物产量。转录因子在调节植物生长发育以及对外界环境胁迫的响应方面起着重要作用。DREB转录因子含有一个保守的AP2/EREBP结构域,参与外界环境胁迫的应答响应,通过结合DRE(Dehydration responsive element)顺式作用元件,调控下游胁迫相关基因的转录表达,改良植物的抗性。本文在前人研究的基础上,综述了DREB转录因子的结构特征、介导的信号传递途径、对非生物胁迫的响应以及转基因的研究进展,旨在为作物的抗逆育种提供理论依据。     

葡萄成花分子生物学研究进展

开花是植物从营养生长向生殖生长转变的重要时期,而开花调控成为近年来植物分子生物学研究的热点。拟南芥中存在多条调控开花的信号途径如光周期途径、春化途径、赤霉素途径和自主途径等。目前,在葡萄中已经发现了许多葡萄花发育相关的重要基因,是拟南芥花发育相关基因的同源基因,并且绝大多数基因具有与拟南芥相似的功能。本文综述了开花相关基因在葡萄开花时间、花发育过程以及其他过程中的功能,以期为葡萄成花机制的深入研究提供一些参考。     

Soybean stem growth under high-pressure sodium with supplemental blue lighting

High-pressure sodium (HPS) lamps are popular for plant lighting because of their high energy conversion efficiencies. Yet their spectrum has very little blue light (BL), which may cause undesirable morphological responses. To study this, McCall' soybean [Glycine max (L.) Merr.] plants were grown for 28 d in growth chambers using HPS lamps, with or without supplemental light from blue phosphor fluorescent lamps. Total photosynthetic photon flux (PPF) levels (including blue fluorescent) were kept near 300 or 500 micromoles m-2 s-1. Blue fluorescent levels ranged from 7 to 20 micromoles m-2 s-1, providing from 6 to 18 micromoles m-2 s-1 of supplemental BL (400-500 nm). Stem and internode lengths were longest under 300 micromoles m-2 s-1 HPS lighting and became progressively shorter with increasing supplemental BL until a total of approximately 30 micromoles m-2 s-1 of BL (from HPS and BL supplement) was present in the spectrum. Beyond this, extra BL had no effect. Two other lamps rich in BL, metal halide (Optimarc) and fluorescent (Vita-Lite), also produced plants with short stems, as did HPS lighting maintained at 500 micromoles m-2 s-1. Results suggest that use of high-pressure sodium or other blue-deficient sources for lighting at low to moderate photosynthetic photon flux levels may cause abnormal stem elongation, but this can be prevented by adding a small amount of supplemental blue light.     

水稻WRKY转录调控因子基因功能研究进展

 WRKY转录调控因子的生物学功能涉及植物生长发育、物质代谢、抗病耐逆、氧化衰老等诸多方面。水稻全基因组测序完成后,水稻WRKY转录调控因子基因的功能研究随之逐渐开展,目前已经发现它在植物抗病、耐逆、衰老、糖代谢以及形态建成方面发挥重要作用。随着研究的深入,水稻WRKY基因的编号未能统一,很容易让人混淆,有必要进行校正。结合作者实验室的一些研究结果,对水稻WRKY基因家族的研究现状进行了综述,以期为进一步深入开展WRKY基因家族的研究提供帮助。