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。     

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。     

拟南芥雌蕊发育基因调控网络研究进展

在进化过程中,植物演化出不同的有效繁殖策略。其中,雌蕊是被子植物成功繁殖的关键。拟南芥雌蕊是通过多极性系统建立起来的一个复杂的组织结构,它的发育需要通过极性建立组织特异性。拟南芥的雌蕊由两个先天融合的心皮形成,基因调控网络(gene regulatory networks, GRNS)控制和引导雌蕊的发育和分化。生长素-细胞分裂素激素途径作为GRNs的调控部分在雌蕊早期发育中起到重要作用。本综述介绍了最近几年拟南芥雌蕊发育早期相关基因,主要介绍了沿极性轴排列的雌蕊发育GRNs,同时介绍了内部和外部因素修饰GRNs的研究进展。     

microRNAs在植物发育调控中的功能研究进展

microRNAs是一类22nt左右的非编码RNA,最早在线虫中发现。目前认为,其在动物、植物、细菌以及病毒的发育调控中起到重要作用。它在细胞内的调控方式包括指导mRNA降解、转录抑制、染色体修饰。在植物体内,它能够通过与其目标基因的互补序列结合,降解其目标基因,达到对细胞代谢进行调控的目的。miRNAs作用的目标基因主要是转录因子。miRNAs对于植物分生组织正常调控功能行使、维管束正确发育、叶子极性形成和激素反应等都是必须的,并受到发育和环境的调控。本文综述了植物miRNAs在细胞发育中的作用。     

Bna-novel-miR36421调节拟南芥株型和花器官发育的功能验证

MicroRNA参与油菜种子发育、胁迫响应和胚胎发育等多种生物学过程,但其在油菜株型和花器官发育方面的报道还较少。本研究以高/低收获指数油菜中显著差异表达的Bna-novel-miR36421为对象,通过转基因植株表型、靶基因预测、表达量和双荧光素酶报告系统等解析其调控机制。Bna-novel-miR36421与植物miR167家族成员高度同源,可能为油菜新的miR167成员。Bna-novel-miR36421能靶向并抑制Bna.C03ARF6、Bna.C06ARF8、Bna.A09PATL2和Bna.C03DUF581的表达。过表达拟南芥植株中,Bna-novel-miR36421的表达量显著上调,而上述4个靶基因的拟南芥同源基因表达量极显著下降。过表达拟南芥植株株型矮小,茎间缩短,叶片高度卷曲;花器官发育异常,雌蕊膨大,雄蕊花丝缩短,花药不开裂,花粉败育。推测Bna-novel-miR36421可能通过抑制Bna.C03ARF6、Bna.C06ARF8、Bna.A09PATL2和Bna.C03DUF581基因表达,进而对油菜株型和花器官的发育起到重要的调控作用。研究结果对解析mi...     

GmNMH7基因在大豆成花诱导、花发育和开花逆转过程中的表达

大豆[Glycine max(L．) Merrill]是典型的短日照植物，光周期反应敏感品种在一定的短日一长日条件下可发生开花逆转。本实验室以大豆品种自贡冬豆为材料，将SD(短日)、LD(长日)和SDl3d-LD相结合，建立了大豆光周期反应机制研究的新的实验系统。本研究通过筛选自贡冬豆成熟花的cDNA文库得到MADS-box基因家族的一个成员GmNMH7，采用RNA原位杂交技术分析了不同光周期条件下GmNMH7基因在大豆顶端分生组织分化过程中的表达，并观察了GmNMH7基因在幼叶、幼茎、根瘤等器官中的表达情况。主要结果总结如下：在短日照(SD)条件下，自贡冬豆植株可在较短时间内完成开花诱导、正常开花和结实。GmNMH7基因在可观察到的花芽分化出现之前即开始在大豆顶端分生组织中表达，其表达时间贯穿成花诱导、花芽分化、花器官发育及种子形成的全过程。在长日照(LD)条件下，植株持续进行营养生长，没有任何形式的花器官出现，GmNMH7基因在顶端分生组织中一直不表达。在短日照13天一长日照(SDl3d-LD)条件下，60％以上的植株出现花序逆转和花逆转，另一部分植株顶端出现短花序，开花期比持续短日处理的植株晚。在出现开花逆转的植株中，GmNMH7基因的表达可随长日处理日数的增加和营养器官的出现而减弱。当顶端分生组织完全恢复叶片分化时，GmNMH7基因的表达停止。在出现短花序的植株中，GmNMH7基因一直表达，但表达量低于持续短日处理。对部分时期GmNMH7基因在幼叶、幼茎和根瘤中表达情况的研究未发现明显的规律性。GmNMH7基因在大豆花芽分化启动之前就开始表达的现象为大豆开花诱导提供了早期证据，该基因在顶端分生组织中的表达受光周期调控的事实说明，GmNMH7与大豆光周期反应、成花诱导及花器官发育有密切关系。我们推测，GmNMH7基因在上述过程中可能发挥着类似于分生组织特征基因的作用。实验结果进一步证明，本实验室利用开花(短日处理)、持续营养生长(长日处理)、开花逆转(短日-长日处理)三种发育状态(光照处理)建立的实验系统在大豆(短日植物)光周期反应和个体发育研究中有重要的利用价值。     

黑喉石斛DoCOL10基因克隆及在花发育过程中的表达模式分析

CO (CONSTANS)是植物成花诱导中光周期途径的关键基因。为探明黑喉石斛(Dendrobium ochreatum)CO同源基因在其花发育过程中的表达模式,以黑喉石斛不同时期叶片为试验材料,基于转录组测序结果,结合同源克隆和3'RACE克隆技术得到黑喉石斛CO同源基因,命名为DoCOL10。DoCOL10基因编码区长度为1 263 bp,共编码421个氨基酸;该基因编码的氨基酸序列有2个完整且相连的B-box元件和1个CCT结构域,属于CO家族第1类,为CO同源基因;Do COL10不具备跨膜结构域和信号肽,为亲水性蛋白;进化树分析结果显示,DoCOL10与兰科植物如铁皮石斛、小兰屿蝴蝶兰、墨兰等的同源基因的氨基酸序列亲缘关系最为接近,单子叶和双子叶植物之间CO进化较远,处在不同分枝中。Real-time PCR分析结果显示,DoCOL10的表达量在花芽始分化阶段出现显著上调并达到峰值,随着花芽形成呈下降趋势;DoCOL10不仅在叶片中高表达,其在花芽中的表达量也处于较高水平,在花器官中也有一定表达。为深入研究DoCOL10基因在黑喉石斛嫩茎成花机制中的作用提供理论依据。     

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...     

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。     

春兰AGAMOUS同源基因的克隆及表达分析

为深入探索春兰(Cymbidium goeringii)中C类MADS-box基因参与春兰花器官发育调控的分子机理,用同源克隆的方法从春兰花芽中分离出两个C类MADS-box基因CygoAG1与CygoAG2。在分析其序列结构的基础上,分别检测2者在春兰不同花器官中的表达差异。序列结构分析表明:CygoAG1序列全长为831bp,包含702 bp完整开放阅读框(open reading frame, ORF),编码233个氨基酸和1个终止密码子;CygoAG2基因cDNA序列全长996 bp,包含705 bp完整开放阅读框,编码234个氨基酸和1个终止密码子,2个基因编码的转录因子均包含保守的MADS、K-box结构域和AG基序。分子系统发生与进化树重建结果显示:春兰CygoAG1与CygoAG2与拟南芥MADS-box基因家族中AG (AGAMOUS)基因的同源性最高。实时荧光定量分析结果表明,春兰CygoAG1基因只在花粉团、合蕊柱和子房中表达,在其它花器官及营养器官叶片中不表达,其在子房中的表达量最高。CygoAG2基因在春兰的花器官如萼片、花瓣、唇瓣、花粉团、合蕊柱和子房中均有表达,但在营养器官叶片中不表达,其在合蕊柱(雌雄蕊合生结构)中的表达量最高。CygoAG1和CygoAG2基因在春兰花器官中的表达模式呈现一定的差异。     

沙棘的花芽分化及花器发育进程研究

利用光学显微镜对中国沙棘花芽分化及花器发育进程进行观察研究,结果表明:沙棘花芽分化分为花芽分化开始期、花序分化期、花蕾分化期、花萼分化期、雄蕊分化期、雌蕊分化期。花粉性细胞的发育经过花粉母细胞、二分体、四分休、单核花粉粒、双核花粉粒几个阶段。胚囊发育包括孢原阶段、四分孢子、经减数分裂,形成成熟胚囊等几个阶段。该研究为合理制定沙棘的栽培技术措施和培育新品种提供了科学依据。     

沾化冬枣花果发育过程中氮素和细胞分裂素的变化动态研究

以沾化冬枣(Zizyphus.Jujuba Mill.var.inermis.)为试材,研究了花果发育期间ZR(玉米素核苷)i、PA(异戊烯基腺苷)以及氨基酸、可溶性蛋白和总氮等指标的变化动态。结果表明:ZR和iPA在沾化冬枣花器官发育过程中起着重要作用,果实的发育基本表现为"慢-快-慢-快-慢"的变化趋势,纵径生长略高于横径。花和果实的发育过程中,各氮素指标与细胞分裂素(ZR iPA)的变化可显著分为3个阶段:一是从显蕾期至瓣平期,此期细胞分裂素和各氮素指标迅速上升,达到最高峰;二是从瓣平期到硬核时(花后45 d左右),此期各指标迅速下降至最低点;三是从硬核时至采收,此期果实内各氮素指标缓慢回升,细胞分裂素(ZR iPA)出现一高峰后下降。     

箭筈豌豆AGAMOUS同源基因及其启动子的克隆和分析

AGAMOUS(AG)是参与植物雌蕊和雄蕊发育调控的最重要花器官同源基因之一。通过TAIL-PCR、RACE和RT-PCR技术相结合,获得了箭筈豌豆花器官同源基因VsAG(VsAGAMOUS)及其上游调控序列。该基因DNA序列总长3 158 bp,CDS区域735 bp,编码含有244个氨基酸残基的蛋白产物。序列在氨基酸水平上与近缘植物豌豆PsAG基因序列一致性达98%,与拟南芥AtAG基因一致性为68%。将该基因在GenBank上注册,登录号为JF313850。生物信息学分析表明,VsAG基因第2内含子区域含有丰富的转录调控元件,在种类和功能分化上与基因上游调控序列表现出相似特征。这一结果暗示了第2内含子对豆科植物AG基因表达调控的重要作用,并为通过基因工程方法创造箭筈豌豆优良育种材料奠定了基础。     

拟南芥APETALA1基因在花发育中的网络调控及其生物学功能

为了阐明拟南芥花分生组织特征基因--APETALA1（AP1）基因在开花调控网络的中心位置,笔者重点综述了AP1在花发育中的网络调控及其生物学功能,探讨了花发育机制的研究重点。AP1既是花分生组织决定基因,也是花器官发育特征基因,处于成花调控网络的关键位置。AP1基因需要通过与其他调控基因的相互作用,决定花分生组织的形成、花芽的起始及花器官的发育。     

福建省花卉业的现状与发展对策

笔者对福建省花卉业进行深入的调研,分析现状,找出存在的问题,提出今后的发展的对策,以其为发展福建省花卉业提供一些依据。调研表明：福建省花卉业良性发展,形成了优势区域布局,产品日趋多样化,育苗技术初步应用,销售渠道基本畅通。但也存在竞争力不强、抵御自然灾害能力弱、科技含量不高、市场信息与服务体系融合不恰及优惠政策力度不够等问题。笔者认为发展福建省花卉业应进一步优化产业结构,走产业化道路,要制定优惠政策,健全政策法规和标准,进一步拓宽销售渠道,实施科教兴花战略,拓展闽台花卉合作交流,提升花卉产业层次     

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。