iaaM基因在烟草花粉中的表达及其在花粉发育中的作用

试验利用花粉特异表达的启动子(Lat52)和绒毡层特异表达的启动子(TA29)引导外源生长素合成代谢基因(iaaM)在烟草花粉中表达以研究生长素在花粉发育中的作用。转Lat52-iaaM基因或转TA29-iaaM基因烟草在形态上表现出变异,如从茎上形成不定根,叶呈卷曲状等典型的生长素过量表达的性状。另外,与对照相比,转基因烟草花药中IAA水平显著增加,且植株矮化,开花期推迟,有的转基因烟草未能开花。上述现象表明:Lat52和TA29启动子的表达并不仅限于花粉或绒毡层,或者说这两个启动子的表达有些泄漏。转基因烟草的花药形状有较大的变异,早期的每个花药中花粉数明显减少,但这些花粉可被醋酸一洋红染色。所有能开花的转基因烟草均可收到种子,但收自某些转基因株系的种子不能萌发。所有这些结果表明生长素在花粉发育过程中起重要作用,过量的生长素会导致花粉发育的异常。     

iaaL基因在烟草绒毡层中的特异表达对花粉胚胎发生的影响

来源于丁香假单孢杆菌的吲哚乙酰胺赖氨酸酯合成酶(indoleacetic acid-ly-sine synthetase)基因(iaaL)与来自烟草的在花药绒毡层特异表达(tapetal-specific)的启动子TA29融合后导入烟草,在转基因烟草中研究了这种嵌合基因的表达特性,并测定了各器官内源生长素水平.结果表明:TA29启动子只能启动iaaL基因在转基因植株的花药中特异表达,并导致转基因植株花药内源IAA含量的下降,但在完整植株上并没有对花药的正常发育造成明显的影响.当转基因植株的花药在不附加任何激素的改良Nistch H(NH)培养基上培养时,花粉胚胎发生频率下降至11%(对照在50%以上);当在NH培养基上补加0.2mg/L IAA时,转基因植株的花粉胚胎发生频率恢复到与对照相当(达55.7%),由此说明花药绒毡层细胞中IAA的代谢对花药培养中花粉胚的发育具有重要的意义.     

TA29—Barnase嵌合基因导入对烟草花药绒毡层及花粉发育的影响

比较研究了烟草(Nicotiana tabacum L.)TA29-Barnase转基因不育植株和正常植株的花药绒毡层及花粉发育的全过程。研究表明,外源基因在花药中特异表达导致绒毡层细胞的提前降解,这种降解一般在减数分裂早期开始,至四分体时期完成,而正常花药绒毡层的降解发生在二细胞雄配子体初期,至花粉发育的后期方才完成。转基因植株花药绒毡层的降解在细胞结构上表现为:最初发生细胞的液泡化,然后细胞核凝聚,最后整个细胞溃解。转基因植株的花粉母细胞则在减数分裂过程中逐渐降解、退化,只有少数花粉母细胞能够顺利完成减数分裂发育成小孢子。观察结果还表明外源基因在花药中的表达是不均一的。对转基因不育和自然败育在细胞结构上的不同表现进行了讨论。     

植物花粉发育的分子生物学研究进展

植物花粉发育的分子生物学研究进展＊李胜国刘玉乐＃田波（中国科学院微生物研究所）一、植物花粉发育的分子生物学（一）花粉发育相关基因尽管在花粉发育过程中,涉及近万种特异表达的基因,但是迄今所发现的特异基因也不过几十种（表１,表２）。表１植物花药花粉特异基因基因来源特异性空间时间推测功能Ｌｅｃ百合花粉母细胞减数分裂似热激蛋白ｔａｐ２金鱼草绒毡层？－有丝分裂？ＴＡ１３,２９烟草绒毡层减数分裂－有丝分...     

四环素诱导组织特异性表达系统的构建

如果获得一种可以特异调控基因表达的系统,对于研究某一基因在各个不同发育时期的功能会有很大的帮助.为了控制外源基因在特定的时间和组织内在转基因植物中表达,将四环素诱导元件和花药绒毡层特异表达启动子TA29结合,构建了一个新的系统.通过基因枪将该系统转入烟草(Nicotiana tabacum L. cv.Wisconsin 38)组织,GUS瞬时表达结果表明,四环素诱导前,没有任何烟草组织染上蓝色,表明该系统不表达;而四环素诱导仅30min后,花药就染上明显蓝色,而且集中在花药绒毡层.其对照子房在四环素诱导前和诱导后均未染上蓝色.这些结果表明,该系统既是四环素诱导又是花药绒毡层特异表达的.     

四环素诱导组织特异性表达系统的构建

如果获得一种可以特异调控基因表达的系统。对于研究某一基因在各个不同发育时期的功能会有很大的帮助。为了控制外源基因在特定的时间和组织内在转基因植物中表达。将四环素诱导元件和花药绒毡层特异表达启动子TA29结合。构建了一个新的系统。通过基因枪将该系统转入烟煤草（Nicotiana tabacumL.cv.Wisconsin38)组织,GUS瞬时表达结果表明,四环素诱导前,没有任何烟草组织染上蓝色,表明该系统不表达;而四环素诱导仅30min后,花药就染上明显蓝色,而且集中在花药绒毡层,其对照子房在四环素诱导前和诱导后均未染蓝色。这些结果表明。该系统既是四环素诱导又是花药绒毡层特异表达的。     

转基因雄性不育烟草花药绒毡层及花粉发育的特点

转基因雄性不育烟草花药绒毡层及花粉发育的特点罗玉英１李怀军２刘玉乐３李胜国３田波３（１首都师范大学生物系,北京１０００３７）（２北京市蔬菜研究中心,北京１０００８１）（３中国科学院微生物研究所,北京１０００８０）近年来,通过基因工程创建植物雄性...     

甘蓝型油菜BcNA1基因启动子在转基因烟草中对GUS基因表达的调控

通过PCR扩增,从甘蓝型油菜（Brassica napus)品种H165中克隆了种子贮藏蛋白基因BcNAl的启动子,将此启动子与GUS基因相连构建了植物表达载体,利用农杆菌介导法将其导入烟草,对转基因烟划GUS基因检测分析表明,BcNAl基因启动子能特异地启动GUS基因在种子中的表达;而且GUS酶的活性随着转基因烟草种子的发育而变化。同时还间接证明BcNA1基因的启动子在转基因烟草中的遗传传递方式符合盂德尔遗传定律。     

拟南芥花药绒毡层细胞中具有基因簇特征的基因进化和功能分析

在植物基因组中,除了同源基因成簇现象外,近年来还发现一些具有共表达特性的异源基因也能够以基因簇形式存在,但这些异源基因簇的进化和生物学功能尚不清楚。花药发育和花粉形成是植物进化出的特有的生殖生物学过程,同时产生了一些在花药绒毡层中特异表达和特定功能的基因簇基因。该研究通过筛选和分析花药绒毡层中基因簇基因的分子特性、表达调控、基因年龄和基因重复进化等信息,探讨花药基因簇基因与植物开花功能进化之间的关系。结果表明,在拟南芥(Arabidopsisthaliana)中共筛选到84个(13个基因簇)花药绒毡层特异高表达的基因簇基因,它们主要产生于串联重复事件,76%的基因出现在开花植物分化后的阶段,主要参与生殖发育、花粉鞘组成和脂代谢等生物学过程。研究初步解析了拟南芥花药绒毡层中基因簇基因的基本特征、生物学功能和基因进化机制,为深入揭示植物基因簇基因的遗传学功能奠定了基础。     

拟南芥花药绒毡层细胞中具有基因簇特征的基因进化和功能分析

在植物基因组中, 除了同源基因成簇现象外, 近年来还发现一些具有共表达特性的异源基因也能够以基因簇形式存在, 但这些异源基因簇的进化和生物学功能尚不清楚。花药发育和花粉形成是植物进化出的特有的生殖生物学过程, 同时产生了一些在花药绒毡层中特异表达和特定功能的基因簇基因。该研究通过筛选和分析花药绒毡层中基因簇基因的分子特性、表达调控、基因年龄和基因重复进化等信息, 探讨花药基因簇基因与植物开花功能进化之间的关系。结果表明, 在拟南芥(Arabidopsis thaliana)中共筛选到84个(13个基因簇)花药绒毡层特异高表达的基因簇基因, 它们主要产生于串联重复事件, 76%的基因出现在开花植物分化后的阶段, 主要参与生殖发育、花粉鞘组成和脂代谢等生物学过程。研究初步解析了拟南芥花药绒毡层中基因簇基因的基本特征、生物学功能和基因进化机制, 为深入揭示植物基因簇基因的遗传学功能奠定了基础。     

水稻P0491E01基因调控花药发育的功能分析(简报)

高等植物的花药发育是包含基因不同程度相互作用的复杂发育过程,一般可分为两个阶段。第一个是花药的形态建成阶段,在这一阶段中细胞与组织发生分化,小孢子母细胞进行减数分裂形成四分     

Auxin Flow in Anther Filaments is Critical for Pollen Grain Development through Regulating Pollen Mitosis

It was well known that auxin is critical for anther/pollen grain development, however, the clear distribution and detailed effects of auxin during floral development are still unclear. We have shown here that, through analyzing GUS activities of Arabidopsis lines harboring auxin response elements DR5-GUS, auxin was mainly accumulated in the anther during flower stages 10–12. Further studies employing the indoleacetic acid–lysine synthetase (iaaL) coding gene from Pseudomonas syringae subsp. savastanoi under control of the promoter region of Arabidopsis phosphatidylinositol monophosphate 5-kinase 1 gene, which conducts the anther filament-specific expression, showed that block of auxin flow of filaments resulted in shortened filaments and significantly defective pollen grains. Similar phenotype was observed in tobacco plants transformed with the same construct, confirming the effects of auxin flow in filaments on anther development. Detailed studies further revealed that the meiosis process of pollen grain was normal while the mitosis at later stage was significantly defected, indicating the effects of auxin flow in filaments on pollen grain mitosis process. Analysis employing [¹⁴C]IAA, as well as the observation on the expression of AtPIN1, coding for auxin efflux carrier, demonstrated the presence of polar auxin transport in anther filaments and pollen grains.     

Effects of specific expression of iaaL gene in tobacco tapetum on pollen embryogenesis

The indoleacetic-acid-lysine synthetase (iaaL) gene from Pseudomonas syringae subsp. savastanoi was fused to tobacco tapetum-specific expression promoter TA29, and introduced into tobacco. The expression pattern of this chimeric gene was studied, and the endogenous indoleacetic acid (IAA) levels in different organs were assayed. The results demonstrated that TA29 promoter was only able to direct the specific expression of iaaL gene in transgenic tobacco anther, and resulted in the decrease of endogenous IAA levels in transgenic tobacco anther. No significant phe-notype variation was observed among the transgenic plants at the whole plant level. However, the percentage of pollen embryogenesis was reduced to 11 % when anthers of the transgenic plants were cultured on the modified hormone-free Nistch H (NH) medium, while those of both CK1 and CK2 (see sec. 1.2.2) were more than 50% ; when the an-thers were cultured on NH medium supplemented with 0. 2 mg/L IAA, the percentage of pollen embryogenesis re-stor     

烟草花发育过程中花药和花粉IAA分布规律的研究

以烟草（Nicotiana tabacumL.）花药为材料,通过4’,6-二脒基-2-苯基吲哚（DAPI）染色详细观察花粉发育过程,获得了花药发育时期与花蕾大小的对应关系;通过吲哚乙酸（IAA）单克隆抗体、免疫组织化学技术以及DR5∶∶GUS转基因植株的GUS活性对花药和花粉发育过程中生长素的分布规律进行了研究。免疫酶标记结果表明,在不同的花药发育时期IAA水平呈现出明显的差别。小孢子母细胞时期,IAA在整个花药中均有分布,并且在小孢子母细胞发育晚期,IAA信号集中在小孢子母细胞的细胞核中;随着小孢子母细胞减数分裂后形成四分体,IAA信号逐渐减弱,四分体中几乎没有信号;单核花粉期的花药中IAA信号进一步减弱,仅存在于花药壁中;待小孢子继续发育为成熟二核期时,花粉和整个花药组织中均出现较强的IAA信号。GUS活性检测结果表明,烟草DR5∶∶GUS转基因植株中花药和花粉粒的GUS信号与IAA免疫酶定位结果基本一致。总的来说,IAA在烟草花药和花粉中的积累呈现出由强到弱、再由弱到强的分布规律,暗示IAA在被子植物花药和花粉发育过程中可能起着较为重要的作用。     

雄性不育相关基因msLTP的反义RNA验证

根据普通白菜雄性不育相关的脂质转移蛋白基因(msLTP)的cDNA序列设计引物,从普通白菜花蕾的cDNA中扩增出312bp的片段,然后将该片段连接至双元载体pBI12l中,得到反义RNA植物表达载体并导入农杆菌LBA4404菌株中,通过农杆菌介导法转化菜心;利用PCR和Southern blot分析检测得到了25株转基因植株,转基因植株的花粉部分畸形或空瘪,花粉离体萌发率为38.56%,较未转化植株的萌发率(76.32%)降低了37.76个百分点.研究表明,反义RNA技术使msLTP基因沉默而导致了菜心转基因植株的部分花粉发育不良,说明msLTP基因在普通白菜和菜心等花粉发育中具有重要作用.     

玉米Ubi－1启动子在可育转基因玉米植株中的表达活性

本工作将玉米泛素基因－1启动子（Ubi-1)与大肠杆菌β－葡萄糖苷酸酶基因（gus,uidA)的编码区融合,通过基因枪粒子轰击方法转化来自水成熟胚盾片组织的I－型愈伤组织,经PPT选择获得可育的玉米转基因植株,并采用组织化学方法分析了Ubi-1启动子驱动的gus基因在不同组织,细胞中的表达活性,发现gus基因在除花药壁以外的其它所试组织中均可以有效表达。Ubi：GUS在花粉,卵细胞中T1代转基因植株未成熟胚中的表达显示该启动子在植株发育的早期阶段即具有活性。对T0代转基因植株的花粉进行GUS组织化学染色,gus基因呈1：1分离,显示外源基因在转基因植株中以孟德尔方式遗传。同时发现,使用玉米本身的启动子Ubi-1可以降低外源基因在转基因玉米中的拷贝数,进而避免基因沉默现象的发生。目前已得到第二代转基因种子。