兰科植物花发育分子机理研究进展

研究兰科植物花发育分子机理对兰花育种和产业发展具有重要意义。本研究从开花时间以及花器官发育的A、B、C、D和E类基因等方面回顾了近年来兰科植物花发育分子机理的研究进展,并从B类基因的进化简述了兰科植物花形态建成的机制,最后探讨了兰科植物花发育分子机理研究存在的问题以及今后研究的主要方向。     

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     

重瓣丝石竹的岩棉育苗技术

重瓣丝石竹又名重瓣霞草,为石竹科植物宿根霞草(Gypsophila paniculata)的重瓣品种,花小而多,白色,花期5—6月,是世界流行的切花材料。近年我所进行了重瓣丝石竹侧芽扦插,岩棉育苗试验,成活率达92％以上,取得了较为理想的结果。现将主要技术介绍如下。     

棉花花器官突变体的鉴定及候选基因的克隆

棉花是世界性的重要经济作物,是天然纤维的主要来源。棉花生殖生长过程现蕾、开花、结铃都直接影响棉花主要经济性状——棉纤维的产量和品质。本研究在转基因棉花材料中发现了1个花器官突变体,命名为182-9,其花器官呈现瓣化特征。PCR和Southern杂交证明突变体182-9中的外源基因已整合到基因组中,且为单拷贝插入。通过基因组重测序进行序列比较发现,突变体182-9基因组中外源T-DNA插入位点为染色体A11:59086840。PCR和Southern杂交对插入位点进行了进一步验证。根据棉花基因组注释结果,在基因组插入位点附近有3个候选基因(GH_A11G2251、GH_A11G2252和GH_A11G2253)。其中GH_A11G2251为AP2类基因。已有研究证明, AP2类基因为花器官ABC模型中控制萼片和花瓣形成的A类功能基因。qRT-PCR结果显示,GH_A11G2251在转基因受体W0的花瓣、雌蕊和雄蕊3个组织中的表达与突变体182-9中存在显著性差异。本研究为进一步深入探究棉花花器官发育的分子机制研究提供了参考。     

过量表达中国水仙(Narcissus tazetta var.chinensis)NTAG1基因促进拟南芥早花和衰老

中国水仙有金盏银盘和玉玲珑两个品种,玉玲珑由于雄蕊瓣化而形成重瓣花,而目前人们对这种重瓣花的分子机理不清楚.根据重瓣花多与C类花器官特性基因相关,本文通过RT-PCR方法分别克隆和分析了两种花型水仙品中的AGAMOUS同源基因NTAG1基因,序列分析表明,两种水仙中该基因序列完全相同,RT-PCR半定量分析它们的表达模...     

重瓣铁线莲花色与花青素的关系

为探明重瓣铁线莲花色与花青素的关系,本研究采用液质联用检测技术(HPLC-MS)对4个色系重瓣铁线莲中6种主要花青素进行了定量分析。结果表明,各色系重瓣铁线莲中均含有花青素,但花青素单体含量及总量差异显著,且不同色系中优势花青素单体不同。红色系重瓣铁线莲花青素中芍药素和矢车菊素含量明显高于紫色系和蓝色系,最高可达30.7倍和13.0倍,说明芍药素和矢车菊素可能与红色着色相关。紫色系重瓣铁线莲花青素中飞燕草素含量高于红色系,但低于蓝色系;蓝色系重瓣铁线莲花青素中飞燕草素含量最高,说明飞燕草素含量可能影响着花色从紫色到蓝色的变化。供试白色系重瓣铁线莲中只检出了少许矢车菊素,未检测到其他5种花青素,说明纯白色系重瓣铁线莲中可能不含花青素物质,检出的少许矢车菊素与供试材料萼瓣端部的微红色有关。此外,红色系重瓣铁线莲的6种花青素总量远高于其他色系,说明萼瓣呈色不同与花青素总量差异有很大关系。本研究的实施为探明铁线莲属萼瓣呈色机理奠定了基础,亦为其花色育种提供了理论依据。     

AT-hook基因及其在植物开花调控中的研究进展

AT-hook基因是能够编码与双链DNA小沟中富含AT碱基的序列特异性结合的一类基因,其所编码的蛋白含有以甘氨酸-精氨酸-脯氨酸(GRP)三个氨基酸残基为中心的DNA结合蛋白基序。笔者通过对AT-hook基因的特点和功能及其在拟南芥及水稻等高等植物开花中的调控作用综述。AT-hook基因不仅参与植物的生长发育及逆境胁迫与激素信号应答,同时在花器官的形成以及植物开花中也起着重要的调控作用。该基因在花器官组织中的表达量最高,影响成花素基因的表达,且其编码蛋白能够通过改变染色质状态或招募蛋白复合体在表观水平上调控植物开花相关基因的转录,从而影响植物开花。该基因可能为植物开花的表观遗传调控提供了新的途径。     

生长素调节植物生长发育的研究进展

为了了解生长素对植物不同器官的影响及调控作用,本研究总结了近年来生长素在植物根、茎、叶、花、果实和种子生长发育方面的研究进展。其主要包括：生长素可以促进植物侧根和不定根的发生及生长;促进细胞分裂、伸展和分化进而促进植物茎的伸长;促进花芽萌发及影响花的形态建成和衰老;促进果实的发育和单性结实,影响果实增大和果实成熟;促进光合产物的积累,影响种子胚的形成等。除此之外还对生长素运输的生理特点、运输机制和信号转导机制等进行了梳理,了解了生长素在植物体内的调节作用主要表现在顶端优势、组织分化、器官形成、向性反应、形态建成等方面。同时还提出了生长素在网络信号调控和各器官量的分配方面研究的不足,以期为日后进一步研究提供参考。     

花器官发育的ABC模型研究进展

通过对双子叶植物拟南芥和金鱼草花器官突变体的研究 ,建立了花器官发育的ABC模型。水稻作为单子叶植物的模式植物 ,其花器官发育已经成为植物分子遗传学研究的热点。近年来有关花器官发育的基因研究已经取得了很大的进展 ,从ABC模型、MADS盒转录因子以及水稻花器官发育的ABC模型等 3方面介绍了近年来国内外的研究进展。     

莲瓣兰大雪素FT基因克隆和系统发育分析

控制植物开花的途径有光周期现象、GA、春化途径、自主途径,在光周期途径中,CO基因促进开花通过直接上调FT和SOC1基因表达,FT(FLOWERING LOCUS T)是光周期途径植物开花时间决定关键基因,并认为FT基因表达产物可能就是长期追寻的开花刺激物质,这种开花刺激物质经过叶片到茎尖的长距离运输,最终引起茎顶端花器官分化的起始.本研究以莲瓣兰大雪素作为实验材料,用RACE方法快速地克隆全长cDNA,生物信息学分析全长eDNA为662 bp,含有编码框和3'UTR,具有完整的开放阅读框(ORF) 522 bp,编码173氨基酸的蛋白质.通过系统发育分析获得一个FT同源基因.本研究为进一步对这个基因的功能研究奠定了基础.     

与植物花发育相关的miRNA研究进展

植物花器官的形成是物种得以延续的基础。研究表明,植物的花发育过程不仅受外部环境影响,同时也受内在基因调控,其中microRNA(miRNA)分子在基因调控过程中起到重要的作用。本文通过介绍模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)及一些木本植物关于miRNA方面的最新研究进展,综述这种非编码小RNA分子在调控植物花期、花器官与花育性上的作用,指出目前在miRNA研究上存在的问题,并对miRNA在花器官发育中的深入研究做出展望。     

杨树花发育相关基因及基因工程调控

杨树作为世界上重要的速生栽培树种和林木基因工程的模式树种,对其花发育分子机理的深入研究既是进行杨树开花调控的前提和基础,也为研究其它多年生木本植物花发育的研究提供借鉴.与其他开花植物相似,杨树的花发育也分为开花诱导、花的发端和花器官发育三个阶段,并且每个阶段都有多种基因的参与和调控.依据拟南芥等植物中花发育基因的信息,在杨树中也克隆了一大批与其花发育相关的基因,这些基因在表达方式、基因功能、调控等方面与其在拟南芥等植物中既有相似性,又具有杨树自身的特点.在杨树花发育相关基因的研究基础上,已经获得了提早开花及不育的转基因杨树.随着杨树花发育研究的不断深入以及实验技术的不断更新,杨树遗传改良必将发生历史性的变革.     

植物逆转座子起源的特异性转录因子ALOG基因研究进展

特异性转录因子广泛参与植物胚胎发育、器官形成、开花、果实成熟、环境胁迫以及衰老等多项生命过程,但目前还未见有关逆转座子起源的植物特异性转录因子的文献综述。ALOG基因是近些年在水稻和拟南芥中发现的唯一起源于DIRS1-like型逆转座子的特异性转录因子,是一类编码DUF640结构域的新型蛋白。该基因家族在高等植物中存在多个拷贝,并且参与了植物幼苗下胚轴和花器官等发育过程。本研究介绍了ALOG基因结构及起源,并回顾了拟南芥中ALOG基因的表达模式以及在幼苗下胚轴及花器官发育中的作用,介绍了水稻ALOG基因在内外稃发育、小穗不育外稃发育以及花序形态建成的作用。分析表明ALOG基因不仅参与了器官形成,而且与一些重要的农艺性状有关,对水稻中该基因家族其他成员以及禾本科其他粮食作物的ALOG基因家族进行功能研究是非常有价值的。随着分子生物学研究的深入开展,将在其他高等植物中发现更多由逆转座子进化而来的特异性转录因子,研究ALOG基因将为解析这些基因的功能提供参考。     

色香俱佳的重瓣矮石竹

平生素喜草花,但凡有点特色的,都想淘回家来养一养。这不,重瓣矮石竹就是我的宝贝之一。重瓣矮石竹不光"个子"小(约10厘米)、花量大、花期长(除严冬和酷暑,其余时间都可以开花),还有香味,所以当之无愧地成为适合家庭盆栽的一个珍贵品种。     

高等植物成花诱导的分子机理研究进展

开花是高等植物的一个重要特征,它不仅决定植物个体能否顺利繁衍后代,同时也与人类的生活紧密相关。高等植物的开花调控包括3个方面:成花诱导、花发育和开花。其中,成花诱导是植物开花的基础,决定植物的开花时间,进而决定其生殖能力和地理分布。近二十多年来,对植物成花诱导的分子机理研究不断深入,揭示了多条开花调控途径的分子机制,如光周期途径、春化途径、赤霉素途径、温度途径、自主途径、年龄途径等,植物生长素和细胞分裂素等植物激素、化学物质、生物和非生物胁迫和植物外界营养诱导开花的分子机理也取得了突破性进展。本综述系统地总结了高等植物成花诱导的分子机理研究进展,尤其是近几年的研究成果,同时对该领域的研究趋势进行了讨论和展望,为植物花期调控的理论研究和遗传改良提供参考。     

被子植物胚珠发育的分子机理研究进展

胚珠是被子植物雌配子体的载体,是种子的前身,在植物有性生殖过程中占有十分重要的地位,研究胚珠发育的分子进化机制一直是人们关注的热点。拟南芥是植物分子生物学研究的模式植物,为植物器官发育的研究提供理论基础。本研究结合了近年来拟南芥胚珠发育分子机制研究的相关报道,从拟南芥胚珠起源的心皮边缘分生组织、胚珠特性形成、胚珠原基发育、珠被发育、胚囊发育五个方面进行了论述,以此为基础提出对今后胚珠发育研究的建议。     

植物器官脱落相关激素和酶的研究进展

研究植物器官脱落机制对调控植物生长和促进农产品产量和品质具有重要意义。植物器官脱落是一个复杂的生理过程,脱落发生部位离区形成后能够通过感受外界环境因子以及自身生长因子等脱落信号来调节植物细胞内生理生化反应从而完成器官脱落。本文主要从生理学和分子学方面对植物器官脱落的激素调控机制（生长素、乙烯、脱落酸）和酶调控机制（果胶酶、纤维素酶、过氧化物酶）进行综述,以期为进一步研究植物器官的脱落机理提供参考。     

兰科植物花器官发育MADS-box调控基因研究进展

兰科植物具有高度分化的花结构,是研究花器官发育调控机制的理想材料。目前,对兰花花器官发育调控基因研究已取得了一定进展。本文主要针对蝴蝶兰(Phalaenopsis aphrodite)、文心兰(Oncidium Gower Ramsey)、石斛(Dendrobium nobile)和中国兰(Cymbidium spp.)等兰花中已发现的花发育相关基因进行介绍。研究发现MADS-box基因在兰花的花器官形成过程中起重要作用,A、B、C、D和E类基因共同作用形成独特及多样的兰花结构。最后提出了兰科植物花器官发育现存问题及今后的展望。     

墨兰PI基因过表达载体构建及功能初步分析

MADS-box基因是植物中一类重要的转录调控因子,在生长发育调控和信号传导中发挥着重要作用,并参与花器官的发育和开花时间的调节。兰花中存在大量MADS基因,但这些基因的作用仅有少量研究报道。本研究将墨兰MADS基因家族中PI (PISTILLATA)基因cDNA开放框序列连接到pBWA(V)HU-ccdB-GUS载体上,构建了过表达载体,随后通过农杆菌介导法转化铁皮石斛原球茎,获得转基因株系;采用潮霉素抗性筛选,获得阳性植株,并利用试管开花技术,获得阳性植株开花苗,对开花表型进行观察。结果显示,PI基因在铁皮石斛中过表达能导致铁皮石斛花朵表型发生变化,阳性转化苗花朵在整体花型、中萼瓣和捧瓣的形状、花瓣边缘颜色、合蕊柱内侧的斑点区和紫色条带、舌瓣的颜色和形状等方面都发生了变异,尤其在舌瓣变化最明显,说明PI基因可能与兰花花瓣表型形成有关。本研究结果可为阐明墨兰舌瓣的形成机理及兰花基因工程育种性状改良提供参考依据。     

莲瓣兰大雪素SEP1基因克隆和表达的研究

随着植物中越来越多的MADS-box基因被克隆出来,人们对经典的ABC模型进行了改进和完善,提出花发育的ABCDE模型,其中SEP1、SEP 2、SEP 3、SEP 4为E类基因,SEP1同源基因在花器官的形成过程中起至关重要的作用.本研究以莲瓣兰大雪素作为实验材料,用RACE方法快速地克隆全长cDNA,生物信息学分析全长cDNA为1047 bp,具有完整的开放阅读框(ORF)753 bp,编码250氨基酸的蛋白质,获得一个SEP1同源基因.通过基因表达在各个授粉前和授粉后3d的合蕊柱中.本研究为进一步对这个基因的功能研究奠定基础.