外源基因在植物体内的表达调控机制

外源基因在植物体内的瞬时性或稳定性表达受植物本身代谢及分子水平的调控．同时也受来自受体植物的限制与修饰。通过调控性元件(启动子)可人为对外源基因进行调节。综述了外源基因在转基因植物体内的表达、调控及人为调节策略。     

植物基因的人工调控表达

通过增加或减少特定诱导物，可精确调节目的的基因上游构建的“基因开关”，实现外源目的基因的准确调控，使外源基因在植物体内适时、适量、有效地表达。因此构建一个拥有“基因开关”的人工调控表达系统是势在必行的，该系统的成功构建也将有利于提高转基因植物广泛应用的可能性。     

高等植物细胞周期调控研究进展

高等植物的细胞周期（cell cycle)在其生长发育过程中受严格调控的,细胞周期的运转是基因有序表达的结果,并受的因素的影响,植物细胞周期研究近年来已取得的较大的进展,本文综述了近几年与植物细胞周期调控相关的细胞周期蛋白（cyclins),细胞周期蛋白依赖性激酶（CDKs)等内部调控因子及外源影响因素的研究进展。     

外源基因在转基因植物中的表达与稳定性

外源基因能否在转基因植物中稳定表达对转基因植物的应用前景有重要的影响。影响外源基因稳定表达的因素有多种,其中包括遗传和环境因素。在某些转基因植物中,外源基因表达是受发育调控,本文主要讨论了转基因沉默及发育时期和环境条件对源基因的表达及稳定性的影响,并进一步探讨了对策。     

高等植物赤霉素2-氧化酶基因的克隆、表达及其调控

赤霉素(GA)是一类重要的植物激素,对高等植物整个生命周期的生长发育起关键作用。调控赤霉素生物合成和代谢途径中的关键酶基因的表达可以控制植物体内赤霉素的含量。GA2-氧化酶是调节赤霉素合成和代谢的关键酶之一,使活性GA失活。本文主要对GA2-氧化酶基因的克隆、表达调控及其在植物基因工程中的应用等方面进行综述,为通过基因工程技术调控植物体内活性赤霉素的含量从而得到改良品种提供思路。     

植物microRNA及其抗胁迫作用机制研究进展

植物中广泛存在的microRNA是一类长度约20~24 nt的非编码RNA,它作为负调控因子,通过降解目的基因或抑制目的基因的翻译作用,在转录后水平调控基因的表达.植物microRNA参与生长发育等功能的调控,并在抗生物或非生物胁迫中发挥着重要的作用,如调控植物体内磷、硫的代谢平衡及应对氧化胁迫等生理过程.本文对植物microRNA的特点、形成、作用机制、功能及研究技术方法进行了综述.     

深绿木霉中碳代谢抑制因子CRE1功能特性研究

木霉菌(Trichoderma spp.)是一种广泛存在于土壤及植物根系生境中的丝状真菌,具有拮抗植物病原真菌和促进植物生长的双重功效。碳代谢抑制子CRE1全局性调控细胞生长代谢过程,保障木霉在不同生境中的存活及拮抗病原菌特性。比较深绿木霉(T.atroviride)T23及其Cre1突变株(T23Δcre1)在不同培养基中的生长和代谢特性,结果表明:cre1基因沉默后,T23Δcre1较T23菌丝生长变慢,产孢滞后且降低一个数量级,cre1对菌丝生长和产孢的调控依赖于培养基组分。此外,cre1基因抑制几丁质酶、β-1,3-葡聚糖酶基因转录,区别性调控部分次级代谢合成的非核糖体肽合成酶NRPS和聚酮合成酶PKS基因的表达。综上,碳代谢因子CRE1作为一个多效性的转录调控因子,抑制细胞壁降解酶和代谢产物合成相关的基因表达,赋予木霉菌在环境中的适应性和竞争性,是深绿木霉T23生长的必要因子。     

miRNAs的表达调控机制

microRNAs(miRNAs)是一类在转录后基因调控中发挥功能的非编码小RNAs,在发育、生长和分化等过程中发挥重要作用.至今已经在动物、植物和微生物等不同生物体中鉴定出来数千种miRNAs. miRNAs可以通过降解mRNA或抑制蛋白翻译的方式调节特异基因表达.生物体内约30%的基因都受miRNAs的调节.miRNAs的表达与功能受到转录因子、表观遗传学、多核苷酸多态性及其RNA编辑等多种因素的调节.此外,特异miRNA基因敲除的成功为研究miRNAs功能提供了有力的实验模型.     

干旱胁迫诱导下植物基因的表达与调控

干旱胁迫能够诱导植物表达大量的基因 ,研究这些基因的表达与调控 ,为植物抗旱的定向育种创造条件。本文系统介绍了在干旱胁迫条件下 ,植物体内渗透调节物质和可溶性糖合成有关的基因、离子和水分通道及Lea蛋白基因的表达 ,以及与这些基因表达相关的调控元件和因子 ,干旱胁迫信号转导等方面的最新研究进展。     

植物环境响应启动子的诱导元件及转录因子

光、温度、水分等环境因素影响植物的生长发育,植物可以通过启动子中顺式作用元件与转录因子的相互协调作用,对这些信号产生响应,调控基因表达。本文综述了光、温度、水分诱导表达启动子中的顺式作用元件及相关转录因子研究的最新进展,从分子水平上探讨了环境因子诱导的基因表达调控,对研究植物适应环境的机制具有一定的意义。     

提高植物抗寒性的机理研究进展

低温胁迫是世界范围内影响植物产量和品质的主要非生物胁迫.植物抗寒生理生态研究是比较活跃和发展很快的领域.文章综述了提高植物抗寒性机理的研究进展.大量科学研究和生产实践表明,气象因素与植物自身因素是影响植物抗寒性的关键因素,前者主要是温度、光周期和水分,后者主要是植物的遗传学基础、生长时期、发育水平以及低温胁迫下细胞的抗氧化能力.保证植物抗寒基因充分表达对提高植物抗寒性有重要意义.植物抗寒性的遗传机制与调控主要通过5条路径实现:丰富多样的植物低温诱导蛋白,低温转录因子DREB/CBF可同时调控多个植物低温诱导基因的表达,DREB/CBF与辅助因子相互作用调控下游基因表达,Ca2+、ABA及蛋白质磷酸化上游调控低温诱导基因表达,以及不饱和脂肪酸酶基因的表达.基因工程改良植物抗寒性已获重要进展,但距产业化尚有许多开创性的工作要做,目前主要通过导入抗寒调控基因和抗寒功能基因而实现,后者主要是导入抗渗透胁迫相关基因、抗冻蛋白基因、脂肪酸去饱和代谢关键酶基因、SOD等抗氧化系统的基因以及与植物激素调节有关的基因.农林技术对提高植物抗寒性有重大实用价值,其中的不少技术蕴涵着深刻的科学机理,重点评述了抗寒育种、抗砧嫁接、抗寒锻炼、水肥耦合及化学诱导五大技术提高植物抗寒性的作用机理.展望了提高植物抗寒性的研究.     

我多组学关联分析揭示表观等位基因在拟南芥环境适应性进化中的作用及机制

表观等位基因一般是指仅由DNA甲基化差异引起的表达量不同的等位基因,对植物形态结构和各种生理过程具有重要影响。但自然条件下环境因素对植物表观等位基因的影响还不清楚,同时表观等位基因在植物环境适应性进化中的作用和机制还亟待探究。为了在全基组水平鉴定拟南芥(Arabidopsis thaliana)中与特定环境因素相关的表观等位基因,并分析它们参与拟南芥环境适应性进化的可能机制,本研究利用623株拟南芥生态型的转录组、甲基化组和种源地气候数据进行多组学关联分析,并同时进行了蛋白互作网络和基因富集分析。以春季和夏季降水量为例,本研究最终鉴定到5个基因(AGL36、AT2G34100、AT4G09360、LSU4和AT5G56910)可能具有相应的表观等位基因,基因内部或附近特定区域不同甲基化水平对它们的表达可能具有调控作用。其中与种子发育有关的印记基因AGL36首次被发现可能作为表观等位基因参与拟南芥环境适应性进化,其他4个基因均与生物胁迫响应有关。自然条件下降水量能影响当地病虫害的严重程度,而DNA甲基化能通过影响这4个免疫基因的表达来影响拟南芥免疫能力。在长期演化过程中有利于个体适应当地降水模式的表观等位基因受到正向选择,这可能是这些表观等位基因参与拟南芥降水适应性进化的潜在机制。通过蛋白互作网络、GO功能分析和KEGG通路分析,本研究还首次发现LSU4可能与LSU基因家族其他成员一样参与硫代谢网络,并通过影响硫代葡萄糖苷代谢参与拟南芥生物胁迫响应。     

植物AREB／ABF转录因子及其参与的ABA信号转导

AREB（ABA responsive element binding protein）／ABF（ABRE binding factors）转录因子即ABA（脱落酸）应答元件结合蛋白,参与调控ABA相关基因的表达,提高植物对环境胁迫的适应能力。本文从AREBs的克隆与表达、在抗非生物胁迫中的作用以及参与的ABA信号转导等方面阐述现有的研究进展。     

植物非结构性贮藏碳水化合物的生理生态学研究进展

非结构性碳水化合物是参与植物生命过程的重要物质。蔗糖不仅是植物体内碳水化合物运输的主要形式,而且可以在基因表达水平上对细胞内的代谢进行调节。果聚糖是植物营养组织碳水化合物的主要暂贮形式;淀粉是植物主要的长期贮存物质之一。植物体内非结构性碳水化合物的代谢在很大程度上影响着植株的生长发育和对环境因子的响应。综述了植物非结构性贮藏碳水化合物的生理生态学研究进展,着重介绍了蔗糖,果聚糖和淀粉代谢的生理过程及对环境因子（温度和水分）和人为因素的响应机制。     

转录因子网络与植物对环境胁迫的响应

转录因子所介导的基因表达调控网络在植物抵御各种环境胁迫的反应中具有重要功能.已鉴定的参与植物环境胁迫响应的转录因子及家族有APETALA2/EREBP、BZIP、WRKY和MYB等.这些转录因子组成调控网络,精细调控植物胁迫反应中各种相关基因的表达.转录因子及其调控网络的遗传修饰已成为从系统水平上探索胁迫生物学和提高植物胁迫耐性和抗性的有效工具.     

植物氮代谢及其环境调节研究进展

氮代谢是植物的基本生理过程之一,也是参与地球化学循环的重要组成部分,植物氮素同化的主要途径是经过硝酸盐还原为铵后直接参与氨基酸的合成与转化,期间硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酰胺合酶(GOGAT)、天冬酰胺转氨酶(AspAT)等关键酶参与了催化和调节,以氨基酸为主要底物在细胞中合成蛋白质,再经过对蛋白质的修饰、分类、转运及储存等,成为植物有机体的组成部分,同时与植物的碳代谢等协调统一,共同成为植物生命活动的基本过程,文中概述了植物氮素同化的途径、几种关键酶的特性和调控机制,简述了氮素代谢的信号传导、植物细胞蛋白质的形成、转运、储存和降解过程,基于水分胁迫等关键生态因子对氮代谢的影响及其调节机制的评述,强调了未来需加强研究的7个方面。     

光调控植物种子萌发分子机制研究进展

萌发是种子植物进入农业生态系统的重要发育阶段。对于需光类种子,光是调控其萌发最重要的环境信号因子之一,红光促进而远红光抑制种子萌发。光敏色素是调控种子萌发的主要光受体。活化的光敏色素诱导萌发主效抑制因子PIF1发生蛋白降解,调节赤霉素和脱落酸代谢和信号途径相关基因的表达,从而促进种子的萌发。同时,一系列的表观遗传因子通过改变染色质结构,动态调节萌发相关基因的表达从而影响种子的萌发进程。该论文重点论述了光调控种子萌发的转录及表观遗传机制研究进展,并对其在农业生产中的应用进行了展望。