生长素通过调节赤霉素应答反应促进拟南芥根伸长

前人已证实 ,赤霉素通过减少DELLA蛋白的细胞核内浓度从而降低DELLA蛋白的生长抑制效应 ,拟南芥植物细胞核编码至少 5种DELLA蛋白 (GAI、RGA、RGL1、RGL2和RGL3 )。本实验证实缺少RGA(rga_2 4gal_3 )或GAI(gai_t6gal_3 )的根比突变体gal_3的长。同时缺少RGA(rga_2 4gal_3 )或GAI(gai_t6gal_3 )极大地抑制了gal_3的表型 (短根 )。RGA和GAI共同调节根和茎的伸长。它们的抑制作用可被赤霉素所抵消。当生长素运输或信号传导减弱时使得赤霉素所诱导的根细胞核RGA蛋白降解速度变慢。这说明 :通过生长素参与赤霉素介导的DELL…     

拟南芥根皮层细胞质膜内向K+通道电生理特性分析

利用膜片钳技术对模式植物拟南芥根皮层细胞原生质体的内向跨膜钾电流进行了全细胞记录,并对内向K+通道的特性进行了分析.结果表明,拟南芥根细胞质膜上的内向K+通道由超极化膜电位所激活;该通道具有较高的K+/Na+选择性,可被TEA+和Ba2+等K+通道阻断剂所抑制,而且对胞内自由Ca2+浓度变化不敏感.这为进一步利用模式植物拟南芥进行植物K+吸收机制以及植物抗盐机制的研究奠定了基础.     

外源蔗糖影响AtKEA1和AtKEA2调节拟南芥幼苗根的生长

为探究拟南芥（Arabidopsis thaliana）K⁺/H⁺反向转运体KEA1和KEA2在植物生长发育过程中的功能作用,以拟南芥野生型和kea1kea2功能缺失突变体为研究材料,通过表型分析,碘化丙啶染色观察根的结构,高效液相色谱法测定内源糖含量,转录组测序及实时荧光定量PCR比较分析相关基因表达量的变化,组织化学染色检测叶片超氧阴离子的分布等研究发现：在没有蔗糖的培养基中,kea1kea2双突变体的根长显著短于野生型Col-0;进一步观察发现,与野生型相比,kea1kea2双突变体的根尖分生组织区较短,内源蔗糖含量下降,并且kea1kea2双突变体的叶片分布较多的O₂^·-。当外源添加30 g·L^-1蔗糖后,野生型与kea1kea2双突变体的根长无显著差异。转录组测序分析显示,许多参与蔗糖信号和根生长发育的关键基因在kea1kea2双突变体中的表达受到抑制。综上所述,外源蔗糖影响AtKEA1和AtKEA2参与调节的拟南芥幼苗根的生长。     

拟南芥复制因子C亚基3在黄化苗下胚轴伸长生长中的作用

拟南芥遮光培养2．5d时,rfc3-1突变体黄化幼苗的下胚轴平均长度约比野生型植株黄化幼苗的下胚轴长27．5％。观察表明,相对于野生型复制因子C亚基3（replication factor C3,AtRFC3）基因突变体的下胚轴表皮细胞,特别是上部靠近子叶部分的表皮细胞,单细胞长度变长。将野生型RFC3基因转染到rfc3-1后,突变体恢复野生型表型,进一步说明RFC3在黄化苗的下胚轴伸长生长中有作用。     

拟南芥IQM1涉及主根生长对茉莉酸甲酯的反应

目的:进一步找出拟南芥钙调素结合蛋白IQM1介导茉莉酸信号转导的证据。方法:比较分析IQM1基因的功能缺失突变体iqm1-1及其野生型幼苗在茉莉酸甲酯(Me JA)处理后的主根长度和JAZ(jasmonate ZIM-domain)家族基因的表达。结果:Me JA抑制iqm1-1及其野生型植株的主根生长,但iqm1-1对Me JA反应的敏感度比野生型弱;与此结果一致,iqm1-1幼苗中几个JAZ基因表达上调。结论:IQM1介导茉莉酸信号转导,参与对植物根生长的调节。     

Rabdosinate调节生长素极性运输蛋白PIN1、PIN3和PIN4抑制拟南芥幼苗根生长

利用3种拟南芥生长素极性运输外运载体突变体及4种转基因株系研究了二萜rabdosinate抑制拟南芥幼苗主根及侧根生长的作用机制。结果显示,60~80 μmol·L^-1的rabdosinate显著抑制野生型拟南芥幼苗主根生长及侧根形成,而对突变体pin1、pin2和pin3主根未显示明显的抑制效应,对侧根的抑制减弱;发现rabdosinate （60~80 μmol·L^-1）引起生长素报告株系根尖DR5活性升高,并增加融合蛋白PIN1-GFP丰度以及减少PIN3-GFP和PIN4-GFP的丰度。推断rabdosinate可通过增加PIN1丰度促进了根部生长素向顶运输,而减少PIN3丰度降低根尖部生长素的横向转运,引起了生长素在根尖部的累积及生长素浓度梯度的改变,进而抑制幼苗主根生长及侧根发育。     

Ca2+在茉莉酸甲酯诱导拟南芥气孔关闭中的信号转导作用

以拟南芥叶片下表皮为材料 ,分别用表皮生物分析法和激光扫描共聚焦显微镜成像技术 ,研究茉莉酸甲酯 (JA Me)促进气孔关闭过程中胞质Ca2 浓度的变化及其与气孔关闭的关系。结果表明 ,10 - 7到 10 - 3mol L的JA Me处理能促进拟南芥叶片的气孔关闭 ,其中 ,10 - 5mol L是最适浓度。用 10 - 5mol L的JA Me处理5min ,胞质Ca2 浓度从静息态的 10 5nmol L增加到 332 0nmol L ;质膜Ca2 通道阻断剂LaCl3和Ca2 螯合剂EGTA均能明显地降低JA Me对气孔关闭的促进作用。由此推测 ,胞质Ca2 可能是JA Me促进气孔关闭的重要信号转导因子     

高等植物根细胞高亲和性吸收钾的机制

K^ 是高等植物所必需的大量元素,它在植物的膨压调节、电荷平衡、叶片运动和蛋白质合成中都具有重要的作用。高等植物根细胞吸收K^ 通过高亲和性K^ 吸收系统和低亲和性K^ 吸收系统和低亲和性K^ 吸收系统两条途径。高新和性K^ 吸收系统,是在微摩尔浓度的外界K^ 水平时起作用,K^ 的吸收必须消耗能量。近年来,随着分子生物学技术和电生理技术的飞速发展,植物根细胞吸收K^ 的机制取得了较大进展。本文对高等植物根细胞高亲和性吸收K^ 的机制的研究进展进行了综述。     

甾类激素炔雌醇、炔诺酮和左炔诺孕酮对拟南芥根生长的影响

采用不同浓度的人工合成甾类激素炔雌醇、炔诺酮和左炔诺孕酮处理拟南芥幼苗,研究3种激素对其根生长和根中内源激素含量的影响.结果表明:(1)30μg?L-1炔雌醇处理显著促进主根的伸长、侧根数及侧根总长的增加,促进主根根毛数和地下部鲜重的增加,增大内源IAA和iPAs含量,以及IAA/iPAs比值;3 000μg?L-1炔雌醇处理则增加主根的弯曲度;(2)炔诺酮活性相对较弱,浓度为300μg?L-1时对主根长、侧根数、侧根总长的促进效果最大,IAA含量增加而iPAs含量降低,IAA/iPAs比值最大;3 000μg?L-1炔诺酮则引起主根弯曲,抑制根毛的生长,但促进侧根数和的地下部鲜重的增加;(3)左炔诺孕酮的活性较高,3μg?L-1时对拟南芥主根长、主根根毛数增加最为显著;300μg?L-1时对侧根数、根毛密度的增幅最大,IAA含量增加,IAA/iPAs比值最大;3 000μg?L-1时显著抑制主根的生长和侧根的生成.     

纳米银诱导拟南芥根细胞损伤与主根负向重力性生长的机制

本研究以拟南芥(Arabidopsis thaliana （L.） Heynh.)为材料,分析了纳米银（AgNPs）对根系生长、根细胞损伤和主根负向重力性的影响。结果显示:（1） 30 mg/LAgNPs处理后,拟南芥根系中积累了大量Ag元素,显著高于0.12 mg/L Ag⁺（30 mg/L AgNPs中释放的Ag⁺浓度）处理组。（2） 30 mg/L AgNPs显著抑制根毛数量和根毛长度,并抑制根毛细胞发育相关基因AtRHS12、AtRHS14、AtCOW1和AtMRH12的表达。（3） 30 mg/L的AgNPs或Ag⁺均能显著诱导根系胼胝质的形成,并损伤根细胞,而0.12 mg/L Ag⁺处理后根系损伤不明显。（4） 30 mg/L AgNPs导致拟南芥主根呈螺旋状生长,而30 mg/L及0.12 mg/L的Ag⁺则引发主根向左偏移。转录组测序及RT-qPCR分析结果表明,30 mg/L的AgNPs或Ag⁺均显著下调乙烯调控相关基因的表达,并上调乙烯合成关键酶基因AtACS7的表达。研究结果表明,30 mg/L AgNPs抑制拟南芥根毛生长,诱导根细胞损伤,并可能通过乙烯信号通路调控根的弯曲生长,其毒性效应可能来源于纳米银本身的颗粒效应。     

H_2O_2介导H_2S诱导的拟南芥气孔关闭

以拟南芥（Arabidopsis thaliana）为材料,研究了过氧化氢（H2O2）在硫化氢（H2S）调控气孔运动信号转导中的作用。结果表明,光下H2S的供体硫氢化钠（NaHS）能够诱导拟南芥气孔关闭;且能够显著提高叶片和保卫细胞胞质H2O2含量;H2O2的清除剂AsA和H2O2合成酶的抑制剂可不同程度地抑制NaHS诱导的拟南芥气孔关闭及叶片和保卫细胞胞质H2O2水平的升高;NaHS对AtrbohD、AtrbohF、Atpao2和Atpao4突变体气孔关闭、叶片和保卫细胞胞质H2O2水平升高的诱导作用要明显的小于野生型,但对AtPAO2和AtPAO4过表达株系叶片和保卫细胞H2O2水平的升高较野生型显著。据此推测,来源于NADPH氧化酶、细胞壁过氧化物酶和多胺氧化酶途径的H2O2参与H2S诱导的拟南芥气孔关闭。     

H2O2介导的H2S产生参与干旱诱导的拟南芥气孔关闭

以野生型拟南芥(Arabidopsis thaliana)及其突变体(atrbohD、atrbohF、atrbohD/F、atl-cdes、atd-cdes)和过表达株系(OEL-CDes、OED-CDes)为材料,利用药理学实验,结合分光光度法和激光共聚焦显微技术,探讨硫化氢(hydrogen sulfide,H2S)在干旱诱导的拟南芥气孔关闭中的作用及其与过氧化氢(hydrogen peroxide,H2O2)的关系.结果表明,H2S清除剂次牛磺酸(hypotaurine,HT)及合成抑制剂氨氧基乙酸(aminooxy acetic acid,AOA)、羟胺(hydroxylamine,NH2OH)和丙酮酸钾(potasium pyruvate,C3H3KO3)+氨水(ammonia,NH3)均可不同程度抑制干旱诱导的气孔关闭;干旱对OEL-CDes和OED-CDes植株气孔关闭的诱导作用明显,而atl-cdes和atd-cdes叶片气孔对干旱胁迫反应的敏感性下降;干旱胁迫能明显增加拟南芥保卫细胞中H2O2水平及叶片中H2S含量,提高D-/L-半胱氨酸脱巯基酶活性及基因表达量,而对突变体atrbohD、atrbohF和atrbohD/F没有显著影响.清除H2O2可减弱干旱胁迫对H2S含量和D-/L-半胱氨酸脱巯基酶活性的诱导效应.研究结果表明H2S位于H2O2下游参与干旱诱导拟南芥气孔关闭的信号转导过程.     

H2O2介导的H2S产生参与干旱诱导的拟南芥气孔关闭

以野生型拟南芥(Arabidopsis thaliana)及其突变体(atrbohD、atrbohF、atrbohD/F、atl-cdes、atd-cdes)和过表达株系(OEL-CDes、OED-CDes)为材料, 利用药理学实验, 结合分光光度法和激光共聚焦显微技术, 探讨硫化氢(hydrogen sulfide, H₂S)在干旱诱导的拟南芥气孔关闭中的作用及其与过氧化氢(hydrogen peroxide, H₂O₂)的关系。结果表明, H₂S清除剂次牛磺酸(hypotaurine, HT)及合成抑制剂氨氧基乙酸(aminooxy acetic acid, AOA)、羟胺(hydroxylamine, NH₂OH)和丙酮酸钾(potasium pyruvate, C₃H₃KO₃)+氨水(ammonia, NH₃)均可不同程度抑制干旱诱导的气孔关闭; 干旱对OEL-CDes和OED-CDes植株气孔关闭的诱导作用明显, 而atl-cdes和atd-cdes叶片气孔对干旱胁迫反应的敏感性下降; 干旱胁迫能明显增加拟南芥保卫细胞中H₂O₂水平及叶片中H₂S含量, 提高D-/L-半胱氨酸脱巯基酶活性及基因表达量, 而对突变体atrbohD、atrbohF和atrbohD/F没有显著影响。清除H₂O₂可减弱干旱胁迫对H₂S含量和D-/L-半胱氨酸脱巯基酶活性的诱导效应。研究结果表明H₂S位于H₂O₂下游参与干旱诱导拟南芥气孔关闭的信号转导过程。     

活性氧不敏感型拟南芥的突变体对H2O2的响应

检测拟南芥ros突变株对H2O2响应的结果表明,此种突变体对H2O2有较强的耐受性,表现为气孔开度对H2O2不敏感和H2O2胁迫时的膜脂过氧化水平较低。采用激光扫描共聚焦显微术(LSCM)并结合H2O2荧光探针H2DCFDA检测外源ABA诱导保卫细胞的结果显示,突变体内荧光强度比野生型拟南芥低,暗示此种突变体消除H2O2的能力可能有提高,从而可增强植株抗氧化胁迫的能力。     

拟南芥RALF多肽家族的功能多样性初步分析

绿色植物中的快速碱化因子(Rapid alkalinization factor,RALF)为一类进化保守的多肽信号分子,以基因家族形式存在。模式植物拟南芥中至少存在35个RALF基因成员,前期研究显示拟南芥RALF家族的部分成员,比如RALF1/23,RALF4/19可分别作为Cr RLK1L类蛋白受体激酶家族成员FERONIA及BUPS1/2的配体,调控细胞伸长、植物免疫应答及双受精等过程,但是RALF家族其他成员是否具有生物学活性,以及不同成员之间是否具有功能性差异均尚不清楚。因此,本研究异源表达了19个代表性的RALF,并对其生物学活性和功能性差异进行了分析。实验结果表明,19个RALF均对根的生长起到不同程度的抑制作用,进一步挑选了部分代表性RALF成员进行了活性氧(Reactive oxygen species,ROS)迸发及丝裂原活化蛋白激酶(Mitogen-activated protein kinase,MAPK)磷酸化实验分析,实验结果表明,我们确证了11个RALF蛋白参与了MAPK信号的响应,同时,证实16个RALF蛋白抑制了由flg22引起的ROS的释放。此外,不同RALF成员在下胚轴细胞伸长上的作用也存在明显差异,比如RALF10促进下胚轴的伸长。以上研究结果表明不同RALF之间既存在功能冗余性,又存在功能性差异。本研究丰富了对RALF功能复杂性和多样性的认识。     

Induction of defence gene expression by oligogalacturonic acid requires increases in both cytosolic calcium and hydrogen peroxide in Arabidopsis thaliana

Responses to oligogalacturonic acid (OGA) were determined in transgenic Arabidopsis thaliana seedlings express-ing the calcium reporter protein aequorin. OGA stimulated a rapid, substantial and transient increase in the concentration of cytosolic calcium ([Ca^2 ]cyt) that peaked after ca. 15 s. This increase was dose-dependent, saturating at ca. 50 μg Gal equiv/ml of OGA. OGA also stimulated a rapid generation of H202. A small, rapid increase in H2O2 content was followed by a much larger oxidative burst, with H2O2 content peaking after ca. 60 min and declining thereafter. Induction of the oxidative burst by OGA was also dose-dependent, with a maximum response again being achieved at ca. 50 μg Gal equiv/mL. Inhibitors of calcium fluxes inhibited both increases in [Ca^2 ]cyt and [H2O2], whereas inhibitors of NADPH oxidase blocked only the oxidative burst. OGA increased strongly the expression of the defence-related genes CHS,GST, PAL and PR-1. This induction was suppressed by inhibitors of calcium flux or NADPH oxidase, indicating that increases in both cytosolic calcium and H2O2 are required for OGA-induced gene expression.     

Plant growth and phosphorus accumulation of wild type and two root hair mutants of Arabidopsis thaliana (Brassicaceae)

Arabidopsis thaliana root hairs grow longer and denser in response to low-phosphorus availability. We tested the hypothesis that wild-type Arabidopsis would acquire more phosphorus under phosphorus-limiting conditions than mutants that do not have the root hair response. The growth and phosphorus acquisition of wild-type Arabidopsis (WS) were compared to two root hair mutants (rhd6 and rhd2) under eight phosphorus treatments ranging from 0.4 mmol/m to 54 mmol/m phosphorus. At the lowest phosphorus treatment, all plants were small and showed severe phosphorus stress symptoms. At 1.5 mmol/m phosphorus, WS plants had greater shoot biomass, absolute growth rate, total phosphorus, and specific phosphorus absorption than the two root hair mutants. At the highest phosphorus treatment, there was no difference between genotypes in any of the parameters measured. We conclude that the response of increased root hair growth under low phosphorus availability in Arabidopsis is important in increasing phosphorus acquisition under phosphorus-limiting conditions.