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     

铁皮石斛SEP基因克隆与表达的研究

随着植物中越来越多的MADS-box基因被克隆出来,对经典的ABC模型进一步进行完善,提出花发育的ABCE"四元体模型",其中SEP1、SEP2、SEP3、SEP4为E类基因,SEP1同源基因在花器官识别方面起着重要的作用.本研究以铁皮石斛花器官作为实验材料,用RACE方法快速克隆全长cDNA,生物信息学分析全长cDN...     

水稻花器官发育的分子机理

在水稻上,花器官发育是从营养生长转向生殖生长的重要阶段,也是繁衍后代的必然过程,因此是生物学研究的重点与热点。通过对拟南芥、金鱼草等植物的研究,人们了解了植物花器官发育的某些重要特征,克隆了许多相关基因。本文综述了植物花器官发育的ABCDE模型,较详细地总结了参与水稻花器官发育的MADS-box基因及其功能,并介绍了近年来报道的一些水稻花器官突变体及相关基因。     

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。     

重瓣花及其分子机制的研究进展

重瓣是观赏性植物开花器官的主要观赏性状之一,是影响开花植物观赏价值的一种极其重要的育种特征。文章主要叙述了重瓣花国内外的研究进展,并对重瓣花的各种起源方式进行总结。概述了花器官的ABC模型和ABCDE模型影响重瓣花形成的分子机制,阐述了外在因素温度、激素和叶片对花瓣重瓣性的影响。研究表明,重瓣性状的形成与重瓣的起源方式、分子机制及外界其他因素有关。重瓣花的研究为重瓣植物的发展及新品种的培育提供了理论基础,也为重瓣花的研究提供了参考依据。     

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。     

AGAMOUS在花发育中的核心功能研究进展

花是植物重要的生殖器官,受到多种花发育因子的调控。AGAMOUS(AG)在花发育的不同阶段有着不同的表达模式,对于植物的繁殖和发育有着重要的作用。AG与其他花发育基因、蛋白之间的相互作用决定了植物花器官的形态建成。近年来研究发现,AG基因对于花序分生组织向花分生组织的转化起到了关键的调控作用,特别是它与WUSCHEL(WUS)基因的反馈调节途径促进了植物生殖器官的发育。本综述总结了AG基因在植物花发育调控网络中的作用及生物学功能,展望了花发育未来的研究方向与发展趋势。     

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.     

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。     

百合花发育的分子生物学研究进展

百合是重要的花卉植物,其花朵硕大,具有很高的观赏价值。由于百合的基因组较大,对其分子水平的研究较少。近年来对百合花发育相关的分子生物学研究进展迅速,已克隆了多个相关的基因,包括与花器官发育相关的MADS-box基因,LGC1基因,LLA_23基因等。本文对百合部分已克隆的与花发育相关的基因做一简述。     

水稻颖壳退化突变体degraded hull 2 (dh2)的遗传分析与基因定位

鉴定和克隆水稻花器官突变体新基因,对了解水稻花器官发育的分子遗传机制和分子信号调控途径有着重要的作用。本研究报道了1个水稻颖壳异常突变体,来源于EMS (ethyl methane sulfonate)处理的缙恢10号(Oryza sativa)诱变群体,暂被命名为degraded hull 2 (dh2)。表型分析发现突变体小花第一轮内稃或外稃横向细胞数目减少,导致内稃或外稃变窄而不能正常勾合,从而呈现开裂现象,其内三轮花器官均无明显变化。遗传分析表明该突变性状受1个隐性单基因控制。利用群体分离分析法(bulked segregation analysis, BSA),将DH2基因定位在第3染色体的IND-5和IND-14之间,遗传距离分别为0.99 cM和1.49 cM。该研究结果为DH2基因的图位克隆奠定了基础,对水稻花发育生物学研究具有重要的意义。     

拟南芥ERECTA基因的研究进展

ERECTA是从拟南芥La-0(Landsberg)中分离出来的一个类受体激酶,它可以与多种基因相互协作控制植物器官的形态建成。其拟南芥突变体Ler(Landsberg erecta)被广泛应用于分子遗传学研究。目前已有文章报道该基因在花序结构,叶片形态,气孔发育,抗病性等方面具有重要的作用。随着分子生物学与遗传学的发展,ERECTA基因新的功能被逐渐发现。本文综述了ERECTA基因在拟南芥的分生组织,叶,花以及生物与非生物胁迫等方面的功能。     

棉花GhMADS7基因正调控棉花花瓣发育

MADS-box基因家族作为一类重要的转录因子,主要参与植物花器官的生长发育。GhMADS7/98具有保守的MADS-box及K结构域,属于AG亚家族MIKC~C型MADS-box基因。通过同源序列比对发现,GhMADS7/98与拟南芥AtAG (AT4G18960)基因的蛋白序列具有64%的同源性。组织表达分析表明, GhMADS7基因在花瓣、花药、柱头和胚珠等花器官组织中均有表达。为进一步研究该基因的功能,构建了该基因的RNAi干涉载体并转化棉花,获得了表达量明显下调的转基因株系。表型观察发现,在干涉植株长度为5~6 mm和7~8 mm的花蕾中出现花瓣发育延缓的表型;通过对干涉系转基因植株花瓣进行石蜡切片观察发现,相较于野生型植株,干涉系植株花瓣中的维管束存在明显的收缩现象;通过qRT-PCR检测发现,转基因株系中控制花瓣发育的A、B类基因的表达量出现异常。因此推测GhMADS7在棉花花瓣发育过程中起着重要的作用。     

一个水稻花器官数目突变体的遗传分析与基因定位

水稻颖花突变体是开展鉴定和克隆水稻花器官发育基因研究的重要材料,在水稻重组自交系构建过程中,发现一个水稻花器官数目突变体,暂命名为fon6(floral organ number).首先对突变体的花器官性状进行鉴定,然后利用F2群体进行遗传分析和基因定位.该突变体的特征为浆片颖壳化,内外稃和雌蕊增多,雄蕊减少并外露,雌...     

一个水稻长护颖突变体的遗传分析和基因定位

花器官发育异常突变体是研究植物花发育分子机理的重要材料。本研究在特种栽培稻品种"鸭血糯"中发现一个长护颖自然突变体,命名为Osleg(Oryza sativa long empty glumes)。组织细胞学分析表明,该突变体护颖的远轴表皮细胞凸凹不平,毛状体较多,许多瘤状体轴向平行排列,与外稃表皮细胞结构相似。遗传分析结果表明,该突变性状受一对隐性基因控制。将Osleg纯合体与籼稻品种9311杂交构建F2定位群体,利用已公布的水稻SSR标记和自行设计的STS标记对突变位点进行基因定位,最终将OsLEG定位在水稻7号染色体短臂上的LC15和LC25标记之间,物理距离约207kb,为进一步克隆OsLEG基因和研究禾本科植物花器官的分子调控机理提供了重要科学依据。     

植物器官脱落分子生物学研究进展

植物器官脱落(organ abscission)是自然界普遍的现象。器官脱落发生的区域叫做离区(abscission zone)。器官脱落时离区细胞的细胞间质和细胞壁发生降解,导致远端器官离开母体。离区的发育和功能行使是多种基因参与的精确而复杂的调控过程。落粒性是作物栽培和育种中的重要农艺性状,是植物器官脱落的典型形式之一。落粒性适宜的作物品系驯化是人类文明史上最重要的成就之一,但直到近年人们才对禾本科植物落粒的分子机制有了新的认识。本文重点综述拟南芥、水稻、番茄等模式植物中离区发育和器官脱落的分子生物学研究进展,并对今后的研究方向做了简要展望。     

小麦花发育MADS-box基因的表达模式分析

为解析小麦花发育的分子机制,构建了MADS-box基因系统进化树,发现小麦中存在花发育ABCDE模型的各类基因。半定量RT-PCR和定量RT-PCR分析结果显示,A类基因AP1/FUL小麦中的同源基因TaFUL在所有花器官中都表达,在外稃和內稃中表达水平最高。B类基因TaAP3和C类基因TaAG的表达模式保守,TaAP3在浆片和雄蕊中表达,TaAG在雄蕊和雌蕊中表达。D类基因OsMADS13的同源基因除了在雌蕊表达外,在浆片也有较高的表达,暗示该基因可能同时影响胚珠和浆片的发育。E类基因TaSEP在内稃和内三轮器官表达,在外稃和护颖中不表达。LHS1是禾本科特有的MADS-box基因亚家族,发挥E类基因的功能。TaLHS1除了在內稃和外稃表达,在护颖中也有表达。水稻中控制心皮发育的DROOPING LEAF(DL)基因的同源基因TaDL除了在外稃和心皮表达外,在护颖中也有表达。根据这些结果,我们认为控制小麦花发育的分子机制比较保守,但部分基因功能在进化过程中可能发生了分化。另外,结合小麦外稃和护颖形态结构分析,TaLHS1以及TaDL的表达模式暗示小麦的护颖和外稃这两个器官可能有共同的起源。     

Mapping and candidate gene analysis for a new top spikelet abortion mutant in rice

Grain numbers is one of the determinations for rice yield and directly associated with spikelet numbers per panicle and its normal development. Lots of genes responsible for spikelet numbers and spikelet early development have been identified, but the molecular information about the spikelet development at later development is still limited. Here, we isolated a rice spikelet abnormal development mutant, which shows degenerated spikelet at the top panicle and named aborted top spikelet mutant 1(Ats1). The spikelets derived from the middle and bottom branches per panicle of Ats1 show normal development with those of wild type. However, a large number of branches and spikelets with arrested development were often observed only on apex panicle. The abnormality did not appear until the stage In8 when rachises elongate rapidly and reproductive organs get mature, based on observations through SEM analysis. The aborted spikelet could develop the complete floral organs with a pair of rudimentary glume, a pair of empty glume, two lodicule, six stamens and one carpel. But all these floral organs did not develop maturity. Genetic analysis on two F₂ populations indicated that the Ats1 was controlled by a single dominant gene. By using bulked segregant analysis of F₂ population developed from Ats1 crossing with Songjing6, ATS1 was mapped on chromosome 8 between RM3819 and RM5556. Then, the fine mapping was performed with 1078 F₂ population developed from Ats1 and IR36. The ATS1 locus was finely mapped in an 85.7 kb region between RM22448 and STS8‐2 with 8 genes according to the rice annotation project database. Sequence analysis of the candidate genes within the delimited region of the Ats1 and Akihikari showed two‐nucleotide changes, including single‐nucleotide substitutions corresponding to an amino acid substitution from asparagine to lysine acid in exons 3 and a 1‐bp deletion resulting in a premature stop codon in exon 22 at the candidate gene, LOC_Os08g06480. A cleaved amplified polymorphic sequence (CAPS) marker, CAPS‐ats1, was developed from the 1‐bp deletion site. The complete cosegregation of the CAPS genotypes with the matching phenotypes were observed in the F₂ populations. This suggested that Os08g06480 is most likely the ATS1 gene. These results will provide more information for better understanding of the molecular mechanism governing top spikelet abortion within a short developmental period.     

分子标记技术及在水稻遗传研究中的应用

分子标记是一种新类型的遗传标记,作为研究生物遗传变异和进化关系的重要手段,其快速发展与应用对水稻分子生物学和生物技术的发展起着巨大的推动作用。本文就截止目前近20多种分子标记技术的原理、一般特点、和检测技术及在水稻遗传研究中的应用现状进行了概述。