低氮下拟南芥叶酰聚谷氨酸合成酶突变体atdfb根发育研究

利用叶酰聚谷氨酸合成酶功能缺失突变体atdfb解析叶酸在拟南芥根发育过程中的生物学功能。纯合T-DNA插入功能缺失突变体atdfb 在土壤培养条件下生长3周,与野生型表型无明显差异。在氮源充足的1/2MS培养基上,atdfb的主根显著短于野生型,互补植株的主根长度恢复到野生型水平,说明主根缩短的表型是由AtDFB基因功能缺失造成的。在1/2MS培养基生长11 d的突变体主根长度只有野生型的23%。在低氮条件下,突变体的生长发育几乎停滞,培养11 d的突变体主根长度只有野生型的4%;5-甲酰四氢叶酸(5-F-THF)可以恢复低氮条件下atdfb-3的表型,其主根长度、根毛长度及静止中心的细胞排列均得到恢复。进一步分析发现,低氮条件下培养少于3 d的atdfb-3补充充足的5-F-THF,3 d后能像野生型一样适应低氮环境。由此说明叶酸对拟南芥根部发育及对低氮环境的适应是必需的。     

拟南芥氮代谢相关基因T-DNA插入突变体低氮响应的初步研究

氮代谢相关基因家族的拟南芥T-DNA插入突变体幼苗期对低氮环境有不同的响应.叶绿素含量,干物重,全氮含量测定结果表明:有2个氨转运蛋白基因(ammonium transport gene mutant, AMTm)和8个硝酸还原酶基因(nitrate reductases gene mutant, NRm)的T-DNA突变体与野生型对照相比对外界低氮环境的适应能力存在显著差异.     

亲和色谱和反相高效液相色谱测定菠菜和拟南芥中四氢叶酸代谢物及叶酸的含量(英文)

植物中来源于甘氨酸和丝氨酸的一碳单位转移给四氢叶酸用于四氢叶酸代谢物的生物合成.由于含量低、成份复杂以及稳定性差,植物组织中四氢叶酸代谢物和叶酸的定量分析一度是一个挑战性很强的课题.本研究旨在建立一种可靠方法测定对甲基基团要求不同的植物(例如累积甘氨酸甜菜碱的菠菜与不累积甘氨酸甜菜碱的拟南芥)中四氢叶酸代谢物和叶酸的含量,用于研究这些植物中通过叶酸途径的一碳单位通量.菠菜和拟南芥叶片在金色荧光灯下加液氮研磨,加入大鼠血浆轭合酶粗提物处理,提取物经叶酸结合蛋白琼脂糖亲和色谱柱纯化,用附有荧光和紫外检测器的高效液相色谱仪分离并测定四氢叶酸代谢物和叶酸的含量.菠菜和拟南芥叶片中单谷氨酸型N5-甲基四氢叶酸含量分别是252ng/g和64ng/g,而总N5-甲基四氢叶酸的含量分别是370ng/g和199ng/g.两种植物均检测到少量的四氢叶酸和N5-醛基四氢叶酸,但只在拟南芥叶片而非菠菜叶片中检测到叶酸.实验结果显示,菠菜中单谷氨酸型和多谷氨酸型N5-甲基四氢叶酸的含量均比拟南芥显著增多.这种样品制备和高效液相色谱方法适于测定植物中四氢叶酸代谢物和叶酸的含量.     

异三聚体G蛋白在NAA诱导的拟南芥根生长发育中的作用

以拟南芥的野生型(ws)、异三聚体G蛋白α亚基基因GPA1缺失突变体(gpa1-1,gpa1-2)和超表达突变体(wGα,cGα)为材料,通过施加不同浓度(0~0.2 mg/L)的NAA处理,对拟南芥根生长发育的一些形态指标进行了观测比较.结果表明:(1)随着培养基中NAA浓度的不断升高,5种基因型主根的伸长生长均受到抑制,且抑制作用随浓度升高而增强;4种突变体和野生型主根的生长在相同浓度NAA处理下,无明显差异;(2)NAA在一定浓度范围内,对拟南芥侧根的生长发育起促进作用;在NAA诱导的侧根生长中,G蛋白超表达突变体比野生型更敏感,缺失突变体则不敏感.初步证明G蛋白不参与主根生长发育的调节,而在侧根生长发育中可能起正调节作用.     

转CiCHS基因拟南芥的黄酮代谢及抗氧化能力分析

该研究克隆了中间锦鸡儿的查尔酮合成酶基因(CiCHS)并转入野生型拟南芥和tt4突变体,用qRT-PCR检测了转基因拟南芥中内源AtCHS基因的表达量,用分光光度法分析了转基因拟南芥的总黄酮、丙二醛含量及DPPH自由基清除能力,用HPLC法检测了转基因拟南芥的柚皮苷含量。结果显示:(1)转基因拟南芥中,内源AtCHS基因的表达量约为野生型的十分之一,总黄酮含量明显高于野生型;HPLC测得转基因株系中柚皮苷含量高于野生型;紫外照射处理前后转基因拟南芥中丙二醛积累量明显少于野生型。(2)转基因株系提取物对DPPH自由基清除能力显著高于野生型。(3)CiCHS基因互补拟南芥tt4突变体,转基因株系的种皮呈现浅棕色。研究表明,中间锦鸡儿CiCHS基因异源表达后生成了柚皮苷,使转基因植物的抗氧化性增强,部分恢复了tt4突变体的种皮颜色。     

拟南芥SPL1基因参与调节低磷条件下的根际酸化反应

根际酸化是植物适应低磷胁迫的重要策略, 但植物是如何感知和转导低磷信号, 进而促进根际酸化的分子机制至今还不十分清楚。利用pH指示剂(溴甲酚紫)显色法从拟南芥(Arabidopsis thaliana) T-DNA插入突变体库中分离得到了1株低磷诱导根际酸化缺失突变体spl1。在含溴甲酚紫的低磷培养基上培养8小时, 野生型拟南芥根际培养基的颜色变为黄色, 而突变体spl1根际培养基的颜色没有明显变化, 表明spl1的低磷根际酸化反应能力降低。当低磷胁迫处理延长20天, spl1叶片的花青素积累明显高于野生型。同时也出现, 即使在磷营养正常条件下, spl1突变体也表现出根毛数量与长度增加的特征。进一步的研究表明, 在低磷条件下, spl1突变体根部的磷含量略高于野生型, 与磷转运相关基因的表达量明显高于野生型。分子遗传学分析结果表明, SPL1基因受低磷胁迫诱导, 主要在拟南芥的叶片和花等组织中表达, 其编码的蛋白广泛分布在细胞的各个部位。以上结果表明, SPL1参与介导低磷诱导的拟南芥根际酸化反应, 调节多种低磷胁迫反应及低磷条件下磷饥饿诱导基因的表达。     

拟南芥钾转运突变体atkup12鉴定及非生物胁迫的敏感性检测

[目的]鉴定获得拟南芥HAK/KUP/KT高亲和钾离子转运突变体atkup12,通过检测种萌期atkup12突变体在低钾、盐及氧化胁迫下的生长指标以初步明确拟南芥AtKUP12基因是否参与植物对非生物胁迫的响应。[方法]以拟南芥atkup12突变体基因组和总RNA反转后的cDNA为模板,通过PCR扩增确定AtKUP12基因T-DNA插入失活的纯合突变体。将野生型和atkup12突变体点种于0.5μmol/L低钾、不同NaCl浓度和1μmol/L甲基紫精的胁迫培养基,测定并比较突变体与野生型拟南芥在根长、种子萌发率及子叶绿化率间的差异。[结果]利用双引物法,结合反转录PCR,在DNA及RNA水平鉴定获得了AtKUP12基因的纯合突变体。低钾胁迫下,atkup12突变体种苗的根长比较野生型拟南芥短40%左右,较野生型受到了显著抑制;不同NaCl浓度胁迫下,atkup12突变体种子的萌发率较野生型显著降低;1μmol/L甲基紫精显著的抑制了突变体种苗的子叶绿化率。[结论]成功鉴定获得了AtKUP12基因T-DNA插入失活的纯合突变体,且AtKUP12基因的缺失会增加植物对盐、低钾及氧化等非生物胁迫的敏感性。     

超表达小麦硝态氮转运蛋白基因TaNRT2.1对拟南芥生长及氮吸收的影响

为了阐明小麦硝态氮转运蛋白(nitrate transporters,NRT)TaNRT2.1及辅助蛋白TaNAR2.1的硝态氮转运功能,本研究构建了TaNRT2.1单基因(单超)与TaNRT2.1+TaNAR2.1双基因超表达载体(双超),通过农杆菌介导法转化野生型拟南芥,利用潮霉素筛选与PCR鉴定分别获得了3个单超与2个双超的转基因拟南芥纯合株系。通过研究转基因拟南芥的硝态氮吸收动力学及氮含量发现:在硝态氮浓度1 mmol·L~(-1)时,仅双超能够显著提高拟南芥的硝态氮吸收速率;硝态氮浓度1 mmol·L~(-1)时,不论单超还是双超均不能提高拟南芥的硝态氮吸收速率。低氮(0.1 mmol·L~(-1) NO_3~-)条件下,2种转基因拟南芥的生长状况和氮吸收与野生型相比均无显著差异;而在高氮(10 mmol·L~(-1) NO_3~-)条件下,单超提高了拟南芥的角果重和植株生物量,双超则显著提高了拟南芥的生物量、根系生长和总吸氮量。这些结果表明,TaNRT2.1转运蛋白需与辅助蛋白TaNAR2.1联合才能调控拟南芥对硝态氮的转运。     

拟南芥CtpA纯合突变体的光合生理特征

以T-DNA插入获得的拟南芥at3g57680基因缺失的CtpA纯合突变体植株为材料,检测了其与光合作用相关的生理特征,以揭示拟南芥at3g57680基因功能和其编码的CtpA蛋白的作用.结果显示:拟南芥的CtpA突变体植株在整个生长过程中都略小于野生型植株,但能够健康生长;CtpA突变体的叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a/b和叶绿素a+b值, PSⅠ、PSⅡ和光合电子传递总链的电子传递活性,以及77K低温荧光波谱都与野生型植株无显著差异(P>0.05);CtpA突变体植株的最大光化学量子产量(Fv/Fm)和有效光化学量子产量(ΦPSⅡ)也与野生型无显著差异,而光化学淬灭系数(qP)和非光化学淬灭系数(qN)值在室温下显著低于野生型(P<0.05).研究表明, 拟南芥at3g57680基因在正常条件下对植株生长无显著影响,可能不是编码CtpA蛋白的关键基因.     

水稻温度超敏突变体ths1的鉴定和基因定位

从籼稻品种‘Kasalath’甲基磺酸乙酯(ethyl methanesulfonate,EMS)诱变突变体库中筛选到一个温度敏感突变体ths1(temperature hyper-sensitive 1)。与野生型相比,突变体ths1的主根伸长和侧根发育对温度变化非常敏感:在30°C条件下ths1表型与野生型一致;在温度低于26°C时,ths1主根变短,侧根缺失。在低温(24°C)条件下ths1侧根原基停留在原基起始阶段,根尖ROS含量显著高于野生型。遗传分析显示,ths1表型由半显性单基因控制。利用F2群体对ths1基因进行定位,将突变基因定位在第1染色体长臂着丝粒附近C01M14到RM11110两个标记之间的694 kb区间。研究结果为进一步克隆THS1基因,揭示植物感受外界温度变化的分子生理机制奠定基础。     

超表达AhNCED1拟南芥植株在渗透胁迫下抗氧化能力和抗旱相关下游基因表达变化

利用纯系超表达AhNCED1拟南芥植株,在添加300mmol·L-1山梨醇的MS培养基上胁迫培养,分析其表型及抗氧化能力。结果表明,在正常情况及300mmol·L-1山梨醇处理10d条件下,与129B08/nced3突变体和野生型比较,超表达AhNCED1植株生长状况好,主根长度增加,幼苗体内O2ˉ含量水平较低,POD和SOD酶活性较高。说明NCED1基因对于拟南芥体内抗氧化酶系统的维持有重要意义。用sqRT-PCR方法检测结果表明,野生型和超表达AhNCED1拟南芥植物体内KIN1、COR47和RAB18基因表达随脱水延长而明显增强,且在超表达AhNCED1拟南芥中增强幅度大。     

拟南芥高温诱导组织坏死突变体(eil)的鉴定分析

eil是新发现的高温诱导叶片出斑的拟南芥突变体,遗传分析表明该突变体是核遗传单基因隐性突变的纯合体。对野生型和突变体H2O2含量和组织染色的分析结果表明,在突变体表型出现前就有H2O2的积累;突变体幼苗生长在含有DPI[NAD(P)H氧化酶抑制剂]的培养基中,高温条件下没有观察到突变体叶片出斑。实验结果表明拟南芥EIL基因功能与氧爆发有关,氧爆发引起了eil细胞死亡,EIL是负调氧爆发的基因。     

拟南芥prr5突变体对ABA的响应

以拟南芥为材料,统计PRRs （pseudo-response regulators）突变体 prr5及其野生型经ABA处理后的萌发率、根长和NaCl处理后的萌发率,并采用实时定量PCR方法,对不同浓度ABA处理的拟南芥幼苗中的PRR5基因表达进行分析.结果表明：prr5突变体对ABA弱敏感,其种子萌发率比野生型显著或极显著增高,主根比野生型长,且PRR5基因表达受ABA抑制.同时,NaCl处理后,prr5的萌发率比野生型极显著增高.因此,推测prr5可能为ABA信号通路相关基因.     

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。     

拟南芥AMP1负调控植物对高盐胁迫的反应

高盐胁迫严重影响植物的生长发育及农作物产量,因此鉴定盐胁迫响应相关基因至关重要。拟南芥的AMP1编码一个推测的谷氨酸羧肽酶,参与植物的生长发育、光形态建成与种子休眠。研究证明了AMP1的一个新功能,它的缺失提高了缺失突变体amp1的抗高盐胁迫的能力,研究证明amp1突变体的强抗高盐胁迫表型一方面是由于在高盐胁迫下amp1突变体比野生型中积累了更多的甜菜碱和脯氨酸降低了突变体细胞的水势,另一方面高盐胁迫条件下amp1突变体中高盐胁迫响应的下游基因RD29A,以及AHA3的表达量也高于野生型,后者可促进Na+的外排;高盐条件能够对植物造成氧化胁迫,研究发现AMP1的缺失还上调了抗氧化相关基因ZAT10/12的表达量,进而降低了在高盐胁迫条件下amp1突变体内过氧化物的积累水平,减轻对细胞的损伤和生长的抑制,这些都提高了amp1突变体的抗高盐胁迫的能力。以上结果证明在拟南芥中AMP1负调控植物对高盐胁迫的反应过程。     

H2S位于SOS上游参与盐胁迫诱导的拟南芥气孔关闭

以拟南芥野生型、SOS突变体(Atsos1、Atsos2和Atsos3)、H2S合成相关酶L-/D-半胱氨酸脱巯基酶(L-/D-CDes)基因缺失突变体(Atl-cdes和Atd-cdes)和过表达株系(OEL-CDes和OED-CDes)为材料研究了H2S和SOS信号转导途径在盐胁迫诱导拟南芥气孔关闭中的作用及其相互关系。结果表明,盐胁迫能够引起拟南芥叶片H2S含量、L-/D-CDes活性及其基因表达量显著升高,诱导野生型拟南芥和OEL-CDes和OED-CDes叶片气孔关闭,但对Atl-cdes和Atd-cdes气孔开度无显著影响;而H2S清除剂次牛磺酸(hypotaurine,HT)可减弱盐胁迫诱导的拟南芥气孔关闭的作用,表明H2S参与盐胁迫诱导的拟南芥气孔关闭过程。外源H2S诱导野生型拟南芥气孔关闭,但对SOS突变体气孔开度无显著影响;同时盐胁迫下Atsos1、Atsos2和At-sos3亦表现出H2S含量及L-/D-CDes活性显著升高,且与野生型相比,盐胁迫对Atl-cdes和Atd-cdes叶片AtSOS基因表达量无显著影响。表明盐胁迫诱导气孔关闭过程中H2S位于SOS上游。     

隐花素在生长素调控拟南芥下胚轴伸长中的作用分析

以拟南芥野生型(Col-4)和隐花素双突变体cry1cry2为材料,研究不同光照条件下不同浓度吲哚乙酸(IAA)和IAA极性运输抑制剂氨基酞氨酸(NPA)对幼苗下胚轴伸长的影响。结果显示,低浓度IAA(10-7mol/L)可促进连续白光和红光下cry1cry2幼苗下胚轴伸长,而连续蓝光下cry1cry2下胚轴的伸长则受到抑制。蓝光下相同浓度的NPA对cry1cry2幼苗下胚轴伸长的抑制程度比野生型要小。RT-PCR分析结果显示,瞬时蓝光处理时IAA合成关键酶基因IGPS以及生长素应答基因IAA1和IAA5在cry1cry2突变体中的转录水平比野生型中要高。这表明隐花素可能部分通过调节IAA合成和/或IAA极性运输,介导蓝光调控拟南芥下胚轴的伸长。     

拟南芥钙调素结合蛋白参与胁迫响应的研究

采用实时荧光定量RT-PCR和Northern blotting技术检测了野生型拟南芥中CBP60g基因对丁香假单胞菌和非生物胁迫的响应,并对丁香假单胞菌接种后,野生型拟南芥、cbp60g-1突变体和CBP60g过表达转基因植物中抗逆相关基因的表达变化进行检测。结果显示:(1)在野生型拟南芥中CBP60g基因的表达能被丁香假单胞菌、高盐、冷和机械损伤所诱导。(2)经丁香假单胞菌诱导后病程相关基因PR5和AIG1的表达在过表达转基因植物中明显高于野生型。(3)受干旱和ABA诱导的AtMYB2基因的表达在过表达转基因植物中也高于野生型。研究表明,CBP60g同时参与了拟南芥对生物和非生物胁迫响应。     

DELLA蛋白缺失对拟南芥干旱胁迫耐受性的影响

为探索DELLA蛋白缺失对拟南芥耐旱能力的影响,对拟南芥野生型Ler和DELLA蛋白缺失突变体della进行干旱处理,测定存活率、萌发率、离体叶片的失水率、脯氨酸、可溶性糖和丙二醛含量,并对发挥植物细胞脱水保护功能的胚胎晚期丰富蛋白编码基因LEA和ABA应答基因LOX3、COR15b、COR413的表达量进行了检测。结果表明:(1)干旱21d后复水,della突变体的存活率明显高于野生型Ler;(2)della突变体在含甘露醇的固体培养基上的萌发率显著高于Ler;(3)della突变体离体叶片的失水速率明显低于Ler;(4)干旱胁迫后,della突变体脯氨酸、可溶性糖和丙二醛含量的积累低于Ler;(5)干旱胁迫后,della突变体的LEA基因上调表达程度高于Ler,而ABA应答基因上调表达程度低于Ler。研究表明,DELLA蛋白的缺失有助于提高植物抗旱能力。     

蓝光对拟南芥种子萌发的影响

通过检测分析不同蓝光条件下,拟南芥野生型和蓝光受体突变体的种子萌发率发现,蓝光诱导拟南芥种子萌发,隐花素主要介导蓝光诱导拟南芥种子的早期（蓝光培养1—3d）萌发,并且与光照强度有关。施用GA生物合成抑制剂多效唑或嘧啶醇的研究结果表明,相同浓度的抑制剂对crylcry2突变体种子萌发的抑制作用比野生型强,并且解除抑制剂对crylcry2突变体种子萌发所需的外源有生物活性的GA,量也较野生型多。这些实验结果初步证实了隐花素介导蓝光诱导种子萌发,并且可能与蓝光下种子萌发过程中有生物活性的GA合成增加有关。