转录组分析揭示东方蜜蜂微孢子虫侵染意大利蜜蜂的分子机制

【目的】本研究旨在通过差异表达基因(differentially expressed gene, DEG)分析以及毒力因子和其他侵染相关因子分析,在转录组水平揭示东方蜜蜂微孢子虫Nosema ceranae侵染意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica的分子机制。【方法】基于前期已获得高质量的东方蜜蜂微孢子虫纯化孢子(NcCK)及侵染意大利蜜蜂工蜂7和10 d的东方蜜蜂微孢子虫(分别为NcT1和NcT2)转录组数据,根据P≤0.05且|log_2(Fold change)|≥1的标准,通过比较分析筛选出NcCK vs NcT1, NcCK vs NcT2和NcT1 vs NcT2比较组的DEG。通过相关生物信息学软件对上述DEG进行Venn分析、GO分类和KEGG代谢通路富集分析。根据Nr和KEGG数据库注释信息和相关文献进行对东方蜜蜂微孢子虫的毒力因子和侵染相关因子的统计和分析。通过RT-qPCR验证转录组数据及DEG表达趋势。【结果】从NcCK vs NcT1, NcCK vs NcT2和NcT1 vs NcT2比较组分别鉴定出1 397, 1 497和52个DEG。Venn分析结果显示各比较组共有的上调和下调基因分别为10和1个。GO分类结果显示,NcCK vs NcT1和NcCK vs NcT2中DEG富集数最多的功能条目为代谢进程、细胞进程、单组织进程、细胞、细胞组件、细胞器、催化活性和结合,而NcT1 vs NcT2中DEG富集数最多的是代谢进程、细胞进程、单组织进程、催化活性和结合。KEGG代谢通路富集分析结果显示,NcCK vs NcT1和NcCK vs NcT2中DEG分别富集到80和79条通路;富集在糖酵解/糖异生和MAPK信号通路的上调基因数量多于下调基因。毒力因子分析结果显示,孢壁蛋白9基因和孢壁蛋白12基因在NcCK vs NcT1和NcCK vs NcT2中均下调表达,孢壁蛋白8基因仅在NcCK vs NcT1中表达量下调;此外孢壁蛋白前体基因、孢壁和锚定盘复合蛋白基因、几丁质合酶基因、极管蛋白基因、蓖麻毒素B凝集素基因的表达水平在NcCK vs NcT1和NcCK vs NcT2中表现为上调。侵染相关因子分析结果表明,糖酵解途径的3个关键酶基因在NcCK vs NcT1和NcCK vs NcT2中上调表达;3个涉及ATP/ADP移位酶的基因在NcCK vs NcT1和NcCK vs NcT2中上调表达,但有1个表达量下调;2个涉及ABC转运蛋白的基因在NcCK vs NcT1和NcCK vs NcT2中上调表达,另有4个下调表达。RT-qPCR结果证实了本研究中转录组数据及DEG表达趋势的真实可靠性。【结论】本研究通过比较分析解析东方蜜蜂微孢子虫侵染意大利蜜蜂工蜂过程的转录组动态,揭示了孢壁蛋白、孢壁和锚定盘复合蛋白、几丁质酶、极管蛋白和蓖麻毒素B凝集素等毒力因子编码基因,以及己糖激酶、丙酮酸激酶、6-磷酸果糖激酶、ATP/ADP移位酶和ABC转运蛋白等侵染相关因子编码基因在病原增殖中扮演重要角色,为阐明东方蜜蜂微孢子虫的侵染机制提供了基础。     

大蒜素对白色念珠菌生物被膜形成的作用

生物被膜的形成是白色念珠菌产生耐药性的重要原因之一。本研究首先构建白色念珠菌体外生物被膜模型,通过倒置显微镜和甲基四氮盐（XTT）法检测大蒜素对白色念珠菌生物被膜形成的影响,同时采用实时荧光定量PCR法（qRT-PCR）对白色念珠菌生物被膜相关基因ALS1、ALS3、HWP1、MP65、SUN41的表达水平进行检测。结果显示,当大蒜素浓度≥12.5μg/mL时,白色念珠菌生物被膜的生长被抑制,并且在生物被膜形成的早期,大蒜素干预能有效抑制其形成;大蒜素能下调白色念珠菌生物被膜相关基因ALS1、ALS3、HWP1、MP65、SUN41的表达水平。研究结果提示,大蒜素可有效抑制体外白色念珠菌生物被膜的形成,可能与其下调生物被膜相关基因的表达有关。     

番荔枝科两种植物花器官形态发生

用扫描电镜观察了囊瓣木（Saccopetalum prolificum）和刺果番荔枝（Annona muricata）花器官的形态发生过程。刺果番荔枝和囊瓣木花被片均为3轮,其中刺果番荔枝内轮花被片数目为3枚、5枚或7枚。囊瓣木花原基最初为圆锥形,最外轮3枚花被片很快发生,之后中、内轮花被片原基连续发生,3轮花被片互生。此时花原基为六边形。花被片分化完成时,圆球形雄蕊原基沿六边形花原基的6个边螺旋向心发生,最终近轮状排列于花原基上。刺果番荔枝的雄蕊较多（约1000枚）,首先在中轮花被片所对的花原基边缘发生,之后大量雄蕊螺旋状发生。心皮分化的早期阶段,与雄蕊原基很相似,当心皮数目逐渐增多时,不能分辩出发生的顺序。成熟花中,心皮和雄蕊全都被毛覆盖,毛具有粘住传粉滴的作用。     

青藏高原地区3种蒿属植物转录组比较分析

米蒿（Artemisia dalai-lamae）、冷蒿（Artemisia frigida）和臭蒿（Artemisia hedinii）作为西北干旱半干旱地区常见植物,具有防风固沙、阻止草原退化、杀菌消炎和治疗多种疾病的功效。通过Illumina测序技术分别对3种蒿属植物进行转录组测序和分析,分别获得54 268 322,46 434 864和43 971 646条Clean reads,并对测序结果进行了SNP和可变剪接分析。在米蒿和冷蒿对比组（ADL vs AF）中筛选到6 107个差异基因,在米蒿和臭蒿对比组（ADL vs AH）中筛选到4 822个差异基因,在冷蒿和臭蒿对比组（AF vs AH）中筛选到3 755个差异基因。GO富集将差异基因注释到生物过程、细胞组成和分子功能这3个类别共47个条目。KEGG代谢通路分析将3个对比组的差异基因分别富集到198、198和197条通路。对每个对比组的前10个高表达差异基因进行了分析,并筛选出25个生物碱、萜类和类黄酮的活性成分可能相关的差异基因。本研究为蒿属植物的物种鉴定、抗逆性研究和资源利用提供一定的科学依据。     

FaesAP2B基因在甜荞长雌蕊长雄蕊突变体lpls的表达分析

为弄清甜荞（Fagopyrum esculentum Moench.）长雌蕊长雄蕊突变体lpls花和籽粒发育调控的分子机制,从甜荞中克隆出1个长1 788 bp的AP2同源基因的cDNA序列,命名为FaesAP2B（GenBank登录号为MK290847.1）。序列结构分析表明：FaesAP2B基因包含1个长1 380 bp的完整开放阅读框（Open Reading Frame,ORF）,编码1个由459个氨基酸残基组成的AP2/ERF家族转录因子,该转录因子含有2个高度保守的AP2结构域,第1个AP2结构域前还存在1个由10个氨基酸残基组成的核定位信号区。用qPCR检测FaesAP2B基因在甜荞lpls突变体根、茎、幼叶、花被片、雄蕊、雌蕊以及发育4 d的果实共7种器官中表达的组织特异性显示：FaesAP2B在甜荞突变体lpls营养组织和生殖结构中均有表达,但其在花器官和果实等生殖结构中的表达量明显高于营养组织,且在雄蕊中的表达量最高,极显著高于其在其他6种组织中的表达量（LSD,P<0.01）,同时,FaesAP2B在花被片、雌蕊和发育4 d的果实中的表达量均极显著高于其在根、茎和叶等营养器官中的表达量（LSD,P<0.01）,但该基因在其根、茎、叶间的表达量无显著性差异。推测该基因可能主要参与调控甜荞lpls突变体花和果实的发育。     

红鳍东方鲀不同生长时期脑和肌肉的转录组比较分析

红鳍东方鲀(Takifugu rubripes)是中国北方重要的海水养殖鱼类.本研究通过Illumina测序技术对13月龄和15月龄红鳍东方鲀的脑组织和肌肉组织共12个样本进行了转录组测序与分析.结果表明:在脑组织样本中平均共得到5 510万条原始reads,在肌肉组织样本中平均共得到5 482万条原始reads.在15月龄相对13月龄脑(BB15 vs BB13)中筛选到554个差异基因,其中234个上调表达基因,320个下调表达基因.15月龄相对13月龄肌肉(MB15 vs MB13)中筛选到380差异基因,其中253个上调表达基因,127个下调表达基因.GO富集结果将差异基因分为生物过程、细胞组成、分子功能三个层面.根据KEGG代谢通路分析,在BB15 vs BB13中,注释到163个差异基因,共富集到82条通路上,其中MAPK信号通路和神经信号传递通路的富集程度最高.在MB15 vs MB13中注释到138个差异基因,富集到97条通路上,其中也是MAPK信号通路富集程度最高.共筛选出3个可能与生长相关基因MSTN2、IER2、C-FOS.研究结果为今后开展红鳍东方鲀的基因研究提供了有价值的参考信息,也为改善养殖红鳍东方鲀的生长、抗逆和抗病能力的研究提供科学依据.     

用基因芯片结合荧光差异显示—PCR筛选和识别胃腺癌转移相关的基因

使用来源于同一个胃腺癌病人的原发灶RF－1（ATCC编号：CRL－1864）和转移灶RF－48细胞系（ATCC编号,CRL－1863）作为研究肿瘤转移分子机制的模型,RF－1（实验组）和RF－48（对照组）的mRNA通过逆转录方法,将Cy3和Cy5两种荧光染料分别标记到两种细胞的cDNA上,制备成cDNA探针,并与表达谱芯片（双点4096条基因）进行杂交与扫描,重复2次实验,利用计算机数据处理判断基因是否在上述两种细胞中有表达差异,共筛选出差异表达的基因共138条,其中81条在RF－48细胞中表达明显上调,57条在RF－48细胞中表达显著下调,同时也通过荧光差异显示－PCR（FDD－PCR）技术,克服了45个涉及胃腺癌转移相关基因,包括未被发现的基因3个,在两种筛选方法中都存在差异表达的基因共有7条,对部分可能与肿瘤志移机制有关的差异表达基因的作用进行了分析和讨论,基因芯片技术可高通量,大规模地研究基因表达水平,FDD－PCR技术可克隆出未发现的新基因,二者结合,初步筛选出与转移相关的基因,有助于揭示胃腺癌转移的分子机制。     

山新杨LTP家族基因生物信息学及表达模式分析

以山新杨（Populus davidiana×P. alba var. pyramidalis）LTP家族基因为研究对象,初步分析该家族基因的序列特征和表达模式,筛选材性和抗性相关PdbLTP基因,为LTP基因的分子调控机制研究及林木遗传改良提供候选基因。通过蛋白性质分析、多序列比对分析、进化树分析初步分析LTP家族基因的序列特征。利用荧光定量PCR（qRT-PCR）分析重力、NaCl及PEG胁迫处理下山新杨LTP家族基因的表达模式。查找获得8条 PdbLTP基因序列,2条亚家族PdbGLTP基因序列。CDS序列长度在294~396 bp。LTP家族蛋白为疏水性蛋白且具有8个半胱氨酸的保守结构。qRT-PCR结果显示,PdbLTP1、PdbLTP3、PdbLTP5、PdbLTP7基因在应拉木中表达上调;PdbLTP1、PdbLTP2、PdbLTP3、PdbLTP5基因在茎中表达量最高;除PdbLTP5外,其它基因均受盐胁迫诱导;PdbLTP1、PdbLTP2、PdbLTP3、和PdbLTP5受干旱胁迫诱导。PdbLTP基因家族成员在调控山新杨木质部发育和抵抗非生物胁迫中发挥作用。     

利用表达谱基因芯片筛选溃疡性结肠炎差异表达基因

目的:利用人类全基因组表达谱芯片技术,分析溃疡性结肠炎患者和健康者基因表达谱差异,筛选出溃疡性结肠炎相关基因。方法:采用Trizol法提取8例溃疡性结肠炎患者和8例健康对照者结肠粘膜组织总RNA并纯化,逆转录合成c DNA,利用荧光染料Cy3标记aa UTP,转录合成标记的c RNA,并与Agilent人类全基因组表达谱芯片杂交,扫描荧光信号图像,对芯片原始数据进行归一化处理,利用倍数差异和t检验计算筛选出相关差异表达基因,采用DAVID在线分析系统进行基因的功能注释和关联分析,明确差异基因的生物学功能,并对部分差异表达基因进行实时荧光定量PCR验证。结果:筛查出溃疡性结肠炎结肠粘膜组织差异表达基因4132个,其中上调基因2004个,下调基因2128个。选取6条差异表达基因进行PCR验证,结果有3条基因表达上调,3条基因表达下调,表达趋势与芯片结果一致。结论:溃疡性结肠炎患者与健康对照者基因表达存在明显差异,分析这些差异表达基因有助于我们探索溃疡性结肠炎的发病机制,为疾病的治疗提供理论依据。     

萱草叶片响应低温胁迫的转录组分析

低温胁迫是萱草（Hemerocallis fulva）生长过程中经常会遭遇的一种非生物胁迫。比较了萱草叶片在低温处理（10、5、0 ℃）下转录组与对照（15 ℃）数据的差异,共筛选出差异表达基因2 457个,其中上调基因1 253个,下调基因1 204个。差异表达基因主要富集在细胞过程、代谢过程和催化活性等49个GO过程,代谢途径、次生代谢产物的生物合成、植物激素信号转导等42条KEGG代谢途径中。其中参与植物激素信号转导通路的差异表达基因发生了不同程度的变化,GH3.10基因上调至对照组的13.624倍,IAA1基因下调0.120倍;参与可溶性糖合成通路的差异基因发生了0.076~28.114倍不同程度的变化。随后对3个低温处理组共有的29个差异表达基因进行热图和网络调控分析,基于基因在网络调控中的位置,对ABCF5、OFPs和SWEETs等基因在冷应答的作用进行了分析。本研究结果为进一步挖掘萱草低温响应的关键基因及耐寒萱草种质开发、分子育种提供了一定的理论支撑。     

荷花“重瓣化”的花器官形态发育比较观察

荷花（Nelumbo nucifera）的花型可分5种,最原始为单瓣型,然后由单瓣演化出半重瓣、重瓣、重台和千瓣型。为了揭示荷花重瓣化的分子机理,有必要从花器官的形态发育特征探究荷花花型成因及“重瓣化”的形态发育特征。实验分别选取5种荷花花型的代表品种：‘单洒锦’（单瓣型）、‘大洒锦’（重瓣型）、‘中山红台’（重台型）、‘至尊千瓣’（全重瓣型）、‘千瓣莲’（千瓣型）为材料,进行花芽分化过程形态的石蜡切片比较观察。结果发现：花芽分化过程中5个品种的萼片原基分化期和花瓣原基分化期相似,而雄蕊和雌蕊原基发育存在明显差异：单瓣、重瓣和重台品种均有正常的雄蕊和雌蕊原基分化;全重瓣品种发育初期有雄蕊及雌蕊原基分化,但后期全部瓣化;‘千瓣莲’品种不形成雄蕊和雌蕊原基,而是直接形成2至多个“花瓣增殖中心”,并由此不断分化出细小花瓣。研究认为重瓣型荷花品种的“重瓣化”花瓣主要来源于雄蕊的向心式瓣化,其次是雌蕊瓣化,属于雌雄蕊起源。而对于‘千瓣莲’型品种,花瓣的具体来源方式、花托是否直接参与瓣化及其在重瓣化过程中的作用有待于结合分子生物学手段开展进一步研究。     

月季花瓣数量遗传分析

以‘窄叶藤本月季花’(Rosa chinensis‘Zhaiye Tengben Yuejihua’)ב月月粉’(R.chinensis‘Old Blush’)杂交群体为材料,分析其花瓣数量的分离特点,对单瓣花与重瓣花的花芽分化过程进行观察,并对花瓣、雄蕊及瓣化雄蕊进行表皮细胞超微结构的观察。结果显示:杂交群体的花瓣数量分离明显,出现从5~54片的连续变异;花瓣数量、瓣化雄蕊数量、雌蕊数量的遗传模型为2MG-AD(2对加性-显性-上位性主基因控制),雄蕊数量的遗传模型为0MG(无主基因控制);月季重瓣花形成的原因为雄蕊瓣化,重瓣花形成的关键时期为雄蕊原基形成后期,可见到雄蕊瓣化为花瓣的现象;月季瓣化雄蕊的表皮细胞形态、褶皱程度介于单瓣花花瓣和重瓣花外轮花瓣之间。     

大叶铁线莲大小孢子发生及雌雄配子体发育

铁线莲属植物在花部形态和结构方面存在较大差异, 遗传背景相对复杂。因此, 在杂交育种前对其进行胚胎学研究具有重要意义。利用石蜡切片技术对大叶铁线莲(Clematis heracleifolia)大小孢子发生及雌雄配子体发育过程进行研究, 结果显示, 大叶铁线莲具雄株和两性花植株。雄花中, 雄配子体发育偶见败育现象; 而两性花中多数花粉发育异常, 形成功能性雌花。正常发育的两性花中, 雄蕊较雌蕊先发育完全。花药4室, 具腺质绒毡层, 偶见变形绒毡层。胞质分裂为同时型, 以四面体型四分体为主, 偶见左右对称型。成熟花药中, 花药壁由纤维状加厚的表皮及药室内壁构成, 花粉粒为2-细胞型, 近球状, 散沟型。子房1室, 内含少量退化胚珠及1个发育正常的胚珠, 倒生, 单珠被, 薄珠心, 蓼型胚囊, 具线形大孢子四分体及双核反足细胞。大叶铁线莲可能处于相对进化的过渡地位。在杂交育种中, 建议以雄花植株作为父本, 两性花植株仅用作母本; 在两性花花芽大小为0.5-0.8 cm时进行去雄处理。     

大叶铁线莲大小孢子发生及雌雄配子体发育

铁线莲属植物在花部形态和结构方面存在较大差异, 遗传背景相对复杂。因此, 在杂交育种前对其进行胚胎学研究具有重要意义。利用石蜡切片技术对大叶铁线莲(Clematis heracleifolia)大小孢子发生及雌雄配子体发育过程进行研究, 结果显示, 大叶铁线莲具雄株和两性花植株。雄花中, 雄配子体发育偶见败育现象; 而两性花中多数花粉发育异常, 形成功能性雌花。正常发育的两性花中, 雄蕊较雌蕊先发育完全。花药4室, 具腺质绒毡层, 偶见变形绒毡层。胞质分裂为同时型, 以四面体型四分体为主, 偶见左右对称型。成熟花药中, 花药壁由纤维状加厚的表皮及药室内壁构成, 花粉粒为2-细胞型, 近球状, 散沟型。子房1室, 内含少量退化胚珠及1个发育正常的胚珠, 倒生, 单珠被, 薄珠心, 蓼型胚囊, 具线形大孢子四分体及双核反足细胞。大叶铁线莲可能处于相对进化的过渡地位。在杂交育种中, 建议以雄花植株作为父本, 两性花植株仅用作母本; 在两性花花芽大小为0.5-0.8 cm时进行去雄处理。     

辣椒R2R3-MYB转录因子家族的全基因组鉴定与比较进化分析

MYB转录因子作为植物中最大的转录因子家族之一, 参与植物的生长、代谢、抵御生物和非生物胁迫等多种生理生化过程。R2R3-MYB是MYB转录因子家族的主要存在形式。辣椒是具有重要经济价值的蔬菜作物, 其R2R3-MYB转录因子缺乏系统的研究。从一年生辣椒(Capsicum annuum)、浆果状辣椒(C. baccatum)和中国辣椒(C. chinense)基因组中分别鉴定出94、92和94个R2R3-MYB基因, 基于系统发育关系将其分为28个亚族。共线性分析表明, 3种辣椒间存在73组直系同源R2R3-MYB基因, 一年生辣椒、浆果状辣椒和中国辣椒分别存在5、4和2个特有的R2R3-MYB基因。鉴定出12对重复基因, 其中8对是串联重复基因, 它们在3种辣椒分化前就已经存在。比较基因组学分析表明, 在辣椒进化过程中同源R2R3-MYB转录因子发生了功能分化。组织表达分析表明, 辣椒R2R3-MYB基因主要有3种表达特征: 在根、叶、茎和花中均高表达, 如CaMYB13/CbMYB12/CcMYB13; 仅在花中高表达, 如CaMYB93/CbMYB86/CcMYB12; 仅在根中高表达, 如CaMYB48/CbMYB47/CcMYB51。研究结果为深入揭示R2R3-MYB转录因子在辣椒生长发育中的生物学功能奠定了基础。     

月季红双喜花瓣变色的化学基础及比较转录组分析

月季(Rosa hybrida)花色丰富, 是世界著名的观赏花卉。月季红双喜因其花瓣的变色特性而在市场上广受欢迎。该研究通过类黄酮和类胡萝卜素靶向代谢并结合转录组分析, 发现红双喜的黄色花瓣呈色主要源于叶绿素、类胡萝卜素以及类黄酮的积累, 红色花瓣呈色主要是花青素苷积累增加且糖苷化的结果。花青素苷合成关键基因CHI、ANS和UFGT, 以及R2R3-MYB家族的AN2-like成员在红色花瓣中的强烈表达是花青素苷积累的分子基础; 类胡萝卜素成分改变及相关基因的表达变化在红双喜花瓣变色过程中也起重要作用, 并且miRNA156可能参与其调控过程。该研究揭示了月季红双喜花瓣变色的分子和化学基础, 研究结果为观赏植物花色分子设计育种提供了重要理论依据。     

Evolution of petal epidermal micromorphology in Leguminosae and its use as a marker of petal identity

Background and Aims

The legume flower is highly variable in symmetry and differentiation of petal types. Most papilionoid flowers are zygomorphic with three types of petals: one dorsal, two lateral and two ventral petals. Mimosoids have radial flowers with reduced petals while caesalpinioids display a range from strongly zygomorphic to nearly radial symmetry. The aims are to characterize the petal micromorphology relative to flower morphology and evolution within the family and assess its use as a marker of petal identity (whether dorsal, lateral or ventral) as determined by the expression of developmental genes.

Methods

Petals were analysed using the scanning electron microscope and light microscope. A total of 175 species were studied representing 26 tribes and 89 genera in all three subfamilies of the Leguminosae.

Key Results

The papilionoids have the highest degree of variation of epidermal types along the dorsiventral axis within the flower. In Loteae and genistoids, in particular, it is common for each petal type to have a different major epidermal micromorphology. Papillose conical cells are mainly found on dorsal and lateral petals. Tabular rugose cells are mainly found on lateral petals and tabular flat cells are found only in ventral petals. Caesalpinioids lack strong micromorphological variation along this axis and usually have only a single major epidermal type within a flower, although the type maybe either tabular rugose cells, papillose conical cells or papillose knobby rugose cells, depending on the species.

Conclusions

Strong micromorphological variation between different petals in the flower is exclusive to the subfamily Papilionoideae. Both major and minor epidermal types can be used as micromorphological markers of petal identity, at least in papilionoids, and they are important characters of flower evolution in the whole family. The molecular developmental pathway between specific epidermal micromorphology and the expression of petal identity genes has yet to be established.Key words: Epidermis, Fabaceae, Papilionoideae, Caesalpinioideae, Mimosoideae, petal surface, scanning electron microscopy, papillose conical cells, tabular rugose cells, tabular flat cells, organ identity     

Potential sites of bioactive gibberellin production during reproductive growth in Arabidopsis

Gibberellin 3-oxidase (GA3ox) catalyzes the final step in the synthesis of bioactive gibberellins (GAs). We examined the expression patterns of all four GA3ox genes in Arabidopsis thaliana by promoter-beta-glucuronidase gene fusions and by quantitative RT-PCR and defined their physiological roles by characterizing single, double, and triple mutants. In developing flowers, GA3ox genes are only expressed in stamen filaments, anthers, and flower receptacles. Mutant plants that lack both GA3ox1 and GA3ox3 functions displayed stamen and petal defects, indicating that these two genes are important for GA production in the flower. Our data suggest that de novo synthesis of active GAs is necessary for stamen development in early flowers and that bioactive GAs made in the stamens and/or flower receptacles are transported to petals to promote their growth. In developing siliques, GA3ox1 is mainly expressed in the replums, funiculi, and the silique receptacles, whereas the other GA3ox genes are only expressed in developing seeds. Active GAs appear to be transported from the seed endosperm to the surrounding maternal tissues where they promote growth. The immediate upregulation of GA3ox1 and GA3ox4 after anthesis suggests that pollination and/or fertilization is a prerequisite for de novo GA biosynthesis in fruit, which in turn promotes initial elongation of the silique.     

NORMAL FLORAL ONTOGENY AND COOL TEMPERATURE-INDUCED ABERRANT FLORAL DEVELOPMENT IN GLYCINE MAX (FABACEAE)

Floral onset in soybean (Glycine max cv. Ransom) is characterized by precocious initiation of axillary meristems in the axils of the most recently initiated leaf primordium. During floral transition, leaf morphology changes from trifoliolate leaf with stipules, to a three-lobed bract, to an unlobed bract. Soybean flowers initiated at 26/22 C day/night temperatures are normal, papilionaceous, and pentamerous. Sepal, petal, and stamen whorls are initiated unidirectionally from the abaxial to adaxial side of the floral apex. The median sepal is located abaxially and the median petal adaxially on the meristem. The organogeny of ‘Ransom’ flowers was found to be: sepals, petals, outer stamens plus carpel, inner stamens; or, sepals, petals, carpel, outer stamens, inner stamens. The outer stamen whorl and the carpel show possible overlap in time of initiation. Equalization of organ size occurs only within the stamen whorls. The sepals retain distinction in size, and the petals exhibit an inverse size to age relationship. The keel petals postgenitally fuse along part of their abaxial margins; their bases, however, remain free. Soybean flowers initiated at cool day/night temperatures of 18/14 C exhibited abnormalities and intermediate organs in all whorls. The gynoecium consisted of one to ten carpels (usually three or four), and carpel connation varied. Fusion of keel petals was often lacking, and stamen filaments fused erratically. Multiple carpellate flowers developed into multiple pods that were separate or variously connate. Intermediate type organs had characteristics only of organs in adjacent whorls. These aberrant flowers demonstrate that the floral meristem of soybean is not fixed or limited in its developmental capabilities and that it has the potential to produce alternate morphological patterns.     

Phytochrome photoreceptors mediate plasticity to light quality in flowers of the Brassicaceae

The family of phytochrome photoreceptors mediates stem-elongation responses to ambient ratios of red?:?far-red light (R?:?FR). Although phytochrome genes are expressed in flowers in addition to vegetative parts, nothing is known about floral plasticity to R?:?FR or the pleiotropic effects of phytochrome genes on flowers. Here, the following floral morphologies were compared: (1) wild-type Arabidopsis thaliana and Brassica rapa plants experiencing high R?:?FR characteristic of sunlight vs. low R?:?FR typical of foliar shade and (2) wild-type and phytochrome-deficient A. thaliana plants. Wild-type A. thaliana exposed to low R?:?FR had diminished petal and pistil lengths but longer filaments for a given petal size than plants experiencing high R?:?FR. Brassica rapa plants had qualitatively similar responses. In comparison to wild-type A. thaliana, mutants lacking phytochrome A had smaller flowers (smaller petals, pistils, and filaments), whereas phytochrome B-deficient mutants exhibited longer filament lengths. These results provide the first evidence that R?:?FR and phytochromes affect floral phenotypes in addition to vegetative ones. Although the ecological relevance remains to be established, the observed plasticity of flowers to R?:?FR may be relevant to individual fitness in some species because stigma and filament positions can affect pollen removal and levels of self-pollination.