浅谈光质对植物光合作用的调控及其机理

光合作用直接影响着植物的生长与发育,其中光质对于植物的光合作用起着重要的调控作用。就这一调控方式进行分析,并探讨其具体的机理。     

ERECTA调控植物细胞生长功能的研究进展

细胞生长对于植物组织器官建成和生长发育具有重要作用。ERECTA家族参与调控植物细胞分裂和组织发育,影响植物光合作用和蒸腾效率,增加生物量,提高植物抗逆性。本研究主要对ERECTA家族功能结构域和系统进化性展开分析,系统阐述ERECTA调控植物细胞生长和光合作用的功能机制,以及参与气孔发育的调控网络,介绍ERECTA参与植物抗逆性和植物激素诱导反应的作用特点,并分析ERECTA在作物中的应用及其研究进展,展望未来ERECTA研究的主要方向及其应用策略,为作物生产潜力提升和抗逆性改良提供科学数据。     

植物激素ABA调控侧根生长发育的研究进展

侧根构型直接影响植物根系形态建成,是植物整个根系的重要组成部分,在植物抗逆反应中起着重要作用。为了研究植物激素脱落酸(ABA)调控侧根生长发育的分子机制,本研究归纳了ABA在侧根发育中的信号传递,揭示了ABA在侧根起始中的双重作用和ABA对侧根分生组织活性的抑制作用。并分析了在侧根发育过程中ABA与其他调控因素包括活性氧(ROS)、生长素、细胞分裂素、碳和氮信号,以及盐胁迫间的交叉对话机制,指出ABA通过诱导根中ROS的产生,拮抗生长素和协同细胞分裂素的作用从而达到抑制侧根生长发育;ABA还参与了复杂的碳和氮信号调控的侧根发育过程;此外,ABA信号介导了盐胁迫对侧根发育起始的抑制。ABA调控侧根生长发育的分子机制的揭示可以为改善植物根系性状,提高作物抗逆性提供指导作用,然而,ABA对根生长调控的分子机制还不是很清楚,根系形成也十分复杂,因此需要更多的努力。     

植物芽休眠调控分子机制研究进展

植物休眠是植物在面对不良生长环境时的保护性生存策略,这种策略对植物生长和发育都存在重要的意义,能帮助两年生或多年生植物躲避不利生长的外界环境,如高温、严寒或干旱等。本文从光照、温度和植物激素三个方面对国内外植物芽休眠调控的分子机制研究进行总结,并对今后的研究方向进行展望,旨在为植物芽休眠的进一步研究提供参考。     

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。     

我国科学家发现茉莉酸调控植物开花时间的分子机制

<正>开花是植物从营养生长向生殖生长转化的重要发育事件。在适宜的条件下开花结实对于繁衍后代至关重要,因而植物在长期的进化过程中形成了复杂而精细的调控机制严格控制开花时间。中国科学院遗传与发育生物学研究所李传友研究组和浙江大学汪俏梅研究组合作,发现免疫激素茉莉酸通过负向调控成花素基因FT的表达延迟植物开花。在这一过程中,AP2类转录     

中国农科院蔬菜花卉所和深圳农业基因组所揭示黄瓜果实发育的乙烯调控机制

<正>植物器官的生长和发育取决于生长刺激和抑制之间的微妙平衡。果实大小和形状是影响产量和商品价值的重要农艺性状。葫芦科是一个非常大的、多样化的植物家族,为人类提供许多重要的蔬菜和水果。研究表明,葫芦科果实由下位子房发育而来,并因为极端多样的果实大小和形态而闻名(从小到巨大,从扁圆到伸长)。然而,调控果实生长平衡,实现最终果实大小和形态的分子机制仍不清楚。     

版纳植物园揭示Mn毒害通过生长素途径抑制主根生长的机理

<正>Mn毒害抑制了主根生长和侧根发育,但其中的生理与分子机理尚不完全清楚。中国科学院西双版纳热带植物园园艺植物育种研究组联合培养研究生赵晶晶在其导师、研究员徐进的指导下,以拟南芥为材料,采用植物生理学、药理学、遗传学和分子生物学等研究手段,对Mn毒害调控植物根系发育的生理与分子机制进行了研究。结果表明,     

植物花粉发育的基因工程研究进展

植物花粉发育过程极其复杂,众多基因参与其中并对花粉发育的正常进行发挥着重要作用。植物花粉发育的基因工程研究是将花粉发育的分子水平研究和植物个体发育调控研究联系起来的中间环节,有助于全面认识植物花粉发育的机理。综述了植物花粉发育相关基因的分离、表达及其调控的研究进展,探讨了利用基因工程创造雄性不育的几种方法,并对今后的应用前景进行了展望。     

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。     

植物叶缘锯齿发育调控的研究进展

叶片是植物重要的营养器官,叶片的形成模式和发育涉及激素信号和转录因子间复杂遗传网络的调控。叶缘锯齿的产生是植物对不同环境长期适应的结果,对植物应对高温、干旱等逆境胁迫及响应光周期都有十分重要的作用。为了更清晰地认识植物叶缘锯齿的发育过程,本研究对植物叶缘锯齿形成过程中重要的调控因子及其调控机制进行了分类和总结。叶缘锯齿的发育受生长素、细胞分裂素、赤霉素等植物激素,NAM/CUC、TCP、SPL等转录因子,KNOX基因家族及其他调节因子的调控,并在单叶和复叶植物中表现出明显不同的调控模式。植物叶缘锯齿发育仍有很多未知的调控因子,因此,未来一个重要的研究方向就是要继续挖掘和鉴定更多参与植物叶缘锯齿发育的调控因子,并进一步解析其作用的分子机制,从而为今后通过调控叶形为其他作物性状改良提供理论依据。     

石榴YABBY基因家族的生物信息学分析

YABBY基因家族是种子植物特有的转录因子,该家族具有N-末端锌指结构域和C-末端螺旋-环-螺旋保守结构域;在植物的生长发育,特别是叶片的生长、果实的发育、花器官的形成和植物次生代谢物质的代谢中起重要作用。本研究从石榴基因组中鉴定到6个YABBY基因,并将其划分为5个亚族。不同器官和品种的表达分析表明:Pg YABBY基因家族在石榴的生长发育和生理过程中起重要作用。转录组分析表明:PgYAB2可能负调控石榴果皮和种子的发育。PgINO有可能负调控外种皮的发育。PgFILb基因有可能通过调控木质素或半纤维素等次生代谢物质的生物合成相关基因的表达进而调控石榴籽粒的硬度。本研究结果为石榴YABBY家族基因功能研究、探索YABBY调控石榴果实发育及品质形成提供参考,为石榴的分子育种提供科学依据。     

逆境诱导开花调控机理的研究进展

表观遗传修饰可以影响植物生长和发育的多个方面,是植物响应环境和发育调控的重要方式。开花同样受到环境和发育的调控,保证植物在逆境条件下也能完成生命周期。笔者简述了植物在非生物胁迫（例如寒冷、干旱和高盐等）条件下的表观遗传变化,及其开花调控的最新研究进展。这些表观遗传修饰主要包括DNA甲基化和组蛋白修饰,在植物的生长发育过程中,开花的表观遗传修饰与逆境响应的表观遗传修饰之间存在重要的联系,植物可能通过相同的表观遗传因子或途径同时调控开花和逆境响应。     

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。     

转录因子JAGGED调控拟南芥花瓣的形态建成

在自然界中,被子植物的花瓣有着特殊的生物学功能,花瓣在植物的生殖过程中发挥重要作用,是与多种授粉昆虫产生接触的界面,有利于授粉者驻留在花瓣上进行高效的传粉作业,从而影响植物的授粉和农作物产量。拟南芥是一种模式植物,其花瓣的结构简单,细胞类型少,是研究器官形态建成的一种非常理想的模型。JAGGED(JAG)是一类具有单链C2H2锌指结构的转录因子,在植物的器官形态发育和极性生长过程中具有非常重要的调节作用。本综述讨论了拟南芥转录因子JAG作为重要的生长调节子调控花瓣的生长发育和形态建成,以及JAG通过调控生长素信号通路、边界特化和DNA复制等方面相关基因的表达来影响花瓣器官发育,并根据目前的研究进展对JAG调控花瓣形态建成的分子机制进行了分析总结。     

拟南芥隐花色素CRY光信号通路的研究进展

隐花色素又称蓝光/紫外光A受体,是调控植物光形态发育以及动植物生物钟的一类光裂解酶。隐花色素最早在拟南芥中发现,后来广泛地发现于其他植物、微生物和动物中。拟南芥隐花色素CRY1(Cryptochrome1)和CRY2(Cryptochrome2)作为植物感受外界光信号的光受体,主要参与调控了植物光形态建成和光周期开花过程。目前对于拟南芥隐花色素的遗传学功能、光化学特性及其相关蓝光信号转导的分子机制已有较为深入的研究。最近,随着隐花色素光敏原初反应相关分子机制的解析,如:CRY2蓝光特异的二聚化和磷酸化等,为最终揭示蓝光信号传递机制提供了重要的理论基础,并借此有望在将来的研究中进一步解析隐花色素调控植物生物钟等重要生物进程的相关分子机制。     

植物硫化氢生理效应及机制研究进展

硫化氢是继一氧化氮和一氧化碳之后的第三种气体信号分子。最近研究表明硫化氢在植物生长过程中起到非常重要的生理作用。本文总结了硫化氢在植物体内合成途径、硫化氢的生理效应及机制的研究进展,包括调节植物气孔关闭、种子萌发、根系发育、抗干旱、重金属胁迫、耐热激、植物抗病、植物衰老等多种生理过程,提出了利用现代生物技术进一步明确植物硫化氢信号功能及调控机制的建议。     

Andrew H．Paterson博士

Andrew H．Patcrson博士，美国乔治亚大学，植物基因组图谱实验室教授。主要从事某些农作物和模式植物的基因组分析，他们应用植物DNA分子标记和新的分子生物学方法，预期达到的目标是：分离或调控控制植物的生长和发育的基因；鉴定或调控赋予主要作物新性状或改良性状的基因；鉴别、评价和利用新方法来进行作物遗传改良。     

植物叶形态建成的分子机理研究进展

了解植物生长及其构成器官的调控机理是生物学上的一个重要目标。植物叶的发育是一个有趣的过程,由多种复杂的途径相互作用进行调控。一方面,叶发育的过程具有很强的可塑性,环境因素可以影响叶最终的大小和形态;而另一方面,植物叶片的发育过程普遍地遵循着一个基本模式,即叶原基从植物地上部分的顶端分生组织周围区起始发育,经过一系列细胞分裂和分化的程序最终发育成成熟的叶。在这一过程中,每一阶段都涉及转录因子、小分子RNA及植物激素等多种调控因素的复杂调控作用,最终形成形态大小固定的一片叶。本综述中主要从植物叶原基发育、叶轴性发育、叶大小发育和叶形发育等方面阐述了植物叶发育过程中各种因素的调控作用     

植物体中的糖信号及其转导机制

糖不仅作为呼吸底物为植物的生长和发育提供能量和代谢中间产物;而且具有信号的功能,从而调控植物的生长和发育。本文概述了植物体内糖信号产生的途径、存在的糖信号系统以及糖信号的转导和调控机制。