拟南芥编码亮氨酸拉链蛋白的AS2基因在叶发育中具有控制极性建立的作用

在拟南芥 (Arabidopsisthaliana (L .)Heynh .)叶发育研究中 ,as2是一个经典突变体。as2典型的表型是叶片开裂或形成一种小叶状结构。遗传学和分子生物学实验证明 ,AS2基因具有抑制KNOX基因在叶中表达的功能。在本文中 ,我们着重研究了新得到的在Landsbergerecta (Ler)遗传背景下的as2突变体。除了前人报道过的as2表型外 ,新as2突变体的部分叶柄长在叶片的下方 ,形成一种荷叶状结构 ,更严重的甚至长成花丝状叶结构。这两种结构都反映了不正常的叶腹背轴极性分化。在我们所收集到的as2等位突变体中 ,只有在Ler背景下这两种结构才以高频率出现。我们通过图位克隆方法分离了AS2基因。该基因编码一个含有亮氨酸拉链结构的蛋白。在拟南芥中 ,AS2同源基因共 4 3个 ,除AS2外 ,其他基因的功能都不清楚。AS2在叶和花中表达 ,在茎中无表达 ,这种表达模式和as2突变体的表型是吻合的。     

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。     

拟南芥突变体uro的表型分析表明URO基因参与生长素调节的植物发育过程

在筛选拟南芥(Arabidopsisthaliana L.)叶突变体的过程中获得拟南芥upright rosette(uro)突变体.uro为半显性突变体,因突变体在幼苗生长期莲座叶竖直生长而得名.对uro突变体的表型进行了详细的分析,结果表明:uro突变不仅造成叶生长模式的改变,还出现多种其他异常表型.uro杂合和纯合突变体都表现出植物顶端优势的丧失,纯合突变体表现得更为严重.uro纯合突变体的一些二级分枝会被叶取代,这种叶的叶柄与叶片远轴面连接.突变体的花发育也有多种异常表型,主要表现为花瓣及雄蕊数目的改变、花器官的同源异型转化和不同花器官的融合.uro突变体茎软,细胞学水平分析表明突变体的内皮层组织发生增生,束间纤维发育及维管束分化受阻.顶端优势的丧失及维管组织的异常发育表明,URO基因可能参与生长素对植物发育的调节.pin1 uro双突变体表型的分析表明,虽然双突变茎表型出现了两亲本表型的叠加,但双突变体的花却出现了新的表型,说明URO-与PIN1基因在调节植物发育过程中具有部分遗传上的相互作用,这一结果进一步证明URO基因参与了生长素调节的植物发育过程.     

拟南芥ASL25/LBD28基因过量表达对叶片形态建成的影响

为研究ASL25/LBD28基因在植物发育过程中的作用,该研究构建了拟南芥ASL25/LBD28的过量表达载体并将其转入野生型拟南芥中,结果发现,ASL25/LBD28基因的过量表达可导致转基因拟南芥的叶片变得狭长;在叶极性发育突变体as2中,ASL25/LBD28基因过量表达导致部分转基因植株在形成1～3片畸形叶后顶端分生组织的发育会终止;而许多转基因植株则会形成许多"针状"叶.扫描电镜观察表明,不正常的叶片近轴面或"针状"叶的表皮细胞具有远轴面化的长条形细胞,说明在as2突变体中过量表达ASL25/LBD28基因影响叶片的极性发育.     

拟南芥突变体uro的表型分析表明URO基因参与生长素调节的植物发育过程

在筛选拟南芥(ArabidopsisthalianaL.)叶突变体的过程中获得拟南芥uprightrosette(uro)突变体。uro为半显性突变体,因突变体在幼苗生长期莲座叶竖直生长而得名。对uro突变体的表型进行了详细的分析,结果表明uro突变不仅造成叶生长模式的改变,还出现多种其他异常表型。uro杂合和纯合突变体都表现出植物顶端优势的丧失,纯合突变体表现得更为严重。uro纯合突变体的一些二级分枝会被叶取代,这种叶的叶柄与叶片远轴面连接。突变体的花发育也有多种异常表型,主要表现为花瓣及雄蕊数目的改变、花器官的同源异型转化和不同花器官的融合。uro突变体茎软,细胞学水平分析表明突变体的内皮层组织发生增生,束间纤维发育及维管束分化受阻。顶端优势的丧失及维管组织的异常发育表明,URO基因可能参与生长素对植物发育的调节。pin1uro双突变体表型的分析表明,虽然双突变茎表型出现了两亲本表型的叠加,但双突变体的花却出现了新的表型,说明URO与PIN1基因在调节植物发育过程中具有部分遗传上的相互作用,这一结果进一步证明URO基因参与了生长素调节的植物发育过程。     

葡萄ERECTA基因过表达提高拟南芥生长量和耐热性

葡萄ERECTA基因受高温诱导表达,且在葡萄的幼叶和花中表达量较高。为了研究葡萄ERECTA基因在植物生长发育和高温响应中的作用,将该基因在拟南芥中过表达,观察其表型变化和对高温的耐受性。结果表明,葡萄ERECTA基因过表达可以显著增加拟南芥叶片的长度、宽度和数量,花梗变细长,角果长度和株高显著增加。将拟南芥种子在高温处理后常温培养2 d,大部分Landsberg erecta(Ler)幼苗发育不正常,而过表达型ER-OE幼苗均未受到高温胁迫的影响。拟南芥植株在40℃高温处理4 d,ER-OE植株受胁迫程度较轻,叶片电导率的顺序为LerColER-OE;在22℃恢复5 d后,Col、Ler和ER-OE的存活率分别为33%、12%和83%。ERECTA基因既可以提高植株的耐热性,又可以增加生长量,为培育葡萄抗性新品种提供了新的基因资源,在农业生产上有很好的应用前景。     

拟南芥IQM3基因的表达分析及其突变体的鉴定

对拟南芥(Arabidopsis thaliana)IQM3基因的功能进行了分析.结果表明,推定IQM3的启动子中存在多种光、非生物胁迫和植物激素反应的顺式作用元件,可能参与植物对环境变化的反应.RT-PCR分析表明,IQM3在拟南芥莲座叶、花序叶、茎、花和根中的表达较强,但在荚果中的表达很弱;IQM3基因的T-DNA插入突变体iqm3-1和iqm3-2分别是功能缺失和超表达突变体,对这些突变体的表型分析表明,IQM3基因与种子萌发及幼苗子叶膨大有密切关系.     

拟南芥晚花突变co-2和ft-1延迟营养生长时相转变

植物胚后发育主要分为营养生长和生殖生长两个阶段,营养生长阶段又包含幼龄期和成熟期。叶片远轴面表皮毛的出现是拟南芥营养生长时相转变的形态学标志。研究利用拟南芥晚花突变体co-2和ft-1,研究了光周期途径晚花突变对营养生长时相转变(vegetative phase change,VPC)的影响。形态学指标测定和茎端分生组织解剖特征表明,光周期途径相关的两种晚花突变体比野生型Ler晚开花近一倍的时间,莲座叶的数目也比野生型多了一倍;野生型叶片远轴面表皮毛多出现在第4片真叶上,co-2和ft-1多出现在第5片真叶上,茎顶端分生组织高宽比变异趋势亦然,说明拟南芥晚花突变延迟了营养生长时相转变。     

拟南芥金属蛋白酶FtSH4通过生长素与活性氧调控叶片衰老

植物金属蛋白酶Ft SH基因家族在拟南芥(Arabidopsis thaliana)中有12个成员,目前各基因的功能还不清楚。该文利用细胞生物学和遗传学方法初步分析了拟南芥FtSH4在叶片衰老中的功能。ftsh4-4突变体叶片中H_2O_2含量及细胞死亡率增加,叶绿素含量降低;此外,突变体中过氧化物酶基因表达上调,过氧化物酶活性增加,出现早衰表型。外源抗氧化剂As A、内源和外源生长素能够通过降低ftsh4-4体内H_2O_2含量、过氧化物酶基因的表达及过氧化物酶活性,恢复ftsh4-4叶片的衰老表型。ftsh4-4突变体中生长素响应因子基因ARF2和ARF7上调表达,外源生长素和抗氧化剂能够降低ARF2和ARF7的表达,并且ARF2突变能够降低ftsh4-4的H_2O_2含量并恢复其早衰表型。以上结果表明,FtSH4基因通过生长素与活性氧在调控植物叶片衰老中起重要作用。     

拟南芥突变体tgd表型和分子生物学特性分析

主要研究1个由Ds插入所造成的大片段缺失拟南芥突变体tgd(ten gene deletion)．这个突变体来自于基因陷阱拟南芥突变体库．对这一突变体的后代卡那霉素抗性分离比分析和Southern杂交表明,只有1个Ds拷贝插入此突变体基因组中,但是Tail-PCR和随后用特异基因序列为引物的验证PCR证实在Ds插入过程中造成了30 kb基因片段的缺失．根据对拟南芥基因组序列的注释,这30 kb的序列中包含10个基因．这一多基因缺失突变体有多效性表型．整株表现为株型矮小,发育迟缓,根系不发达,极易失水而死,茎细弱,较短,花序不正常．其中,莲座叶的表型最为明显,突变体叶形较细,叶片较厚．为了研究这些基因在多效性表型产生中所发挥的功能,对来自ABRC种子库中所有基因的T-DNA插入突变体,即salk line的表型进行了分析,发现所有基因的T-DNA插入突变体均没有可见的表型．这一现象暗示,突变体tgd的表型是10个基因缺失的综合效应,但是10个基因的相互关系以及与tgd表型的相互关系仍有待于继续研究．     

Activation tagging,a novel tool to dissect the functions of a gene family

In a screen for morphological mutants from the T1 generation of approximately 50 000 activation-tagging lines, we isolated four dominant mutants that showed hyponastic leaves, downward-pointing flowers and decreased apical dominance. We designated them isoginchaku (iso). The iso-1D and iso-2D are allelic mutants caused by activation of the AS2 gene. The T-DNAs were inserted in the 3' downstream region of AS2. Iso-3D and iso-4D are the other allelic mutants caused by activation of the ASL1/LBD36 gene. These two genes belong to the AS2 family that is composed of 42 genes in Arabidopsis. The only recessive mutation isolated from this gene family was of AS2, which resulted in a leaf morphology mutant. Applying reverse genetics using a database of activation-tagged T-DNA flanking sequences, we found a dominant mutant that we designated peacock1-D (pck1-D) in which the ASL5/LBD12 gene was activated by a T-DNA. The pck1-D mutants have lost apical dominance, have epinastic leaves and are sterile. These results strongly suggest that activation tagging is a powerful mutant-mining tool especially for genes that make up a gene family.     

ERECTA family genes regulate development of cotyledons during embryogenesis

Receptor-like kinases are important regulators of plant growth. Often a single receptor is involved in regulation of multiple developmental processes in a variety of tissues. ERECTA family (ERf) receptors have previously been linked with stomata development, above-ground organ elongation, shoot apical meristem function, flower differentiation and biotic/abiotic stresses. Here we explore the role of these genes during embryogenesis. ERfs are expressed in the developing embryo, where their expression is progressively limited to the upper half of the embryo. During embryogenesis ERfs redundantly stimulate the growth of cotyledons by promoting cell proliferation and inhibiting premature stomata differentiation.     

3种黑杨无性系水分利用效率差异性分析及相关ERECTA基因的克隆与表达

提高植物水分利用效率（WUE）是未来解决我国甚至世界干旱缺水的最重要手段之一。因此,培育和筛选高WUE的品系和品种意义重大。本文通过对3种在充分浇水处理下不同北美黑杨无性系WUE、叶片δ13C的差异分析发现WUE在黑杨无性系之间也存在差异。ERECTA基因可以通过改变气孔密度来提高WUE。我们在欧美杨中克隆到了该基因(PdERECTA)。该基因序列长2844bp,编码948个氨基酸,并且具有保守的类受体蛋白激酶家族的膜外富含亮氨酸和胞内激酶区域。荧光定量表达分析证明该基因在ABA 、盐、冷等胁迫处理下都被诱导表达。组织特异表达分析说明PdERECTA 基因在顶端叶表达量最高,半成熟叶次之,成熟叶衰老叶和根中则无表达。