生长素结合蛋白研究进展

生长素(auxin)是植物体内普遍存在的一类植物激素,它对植物的生长发育起着多方面的调节作用,如促进细胞伸长,诱导细胞分化,促进生根和单性果实(parthenocarpic fruit)的发育等,同时生长素还抑制芽的发生及果实的衰老。生长素作用机理的研究表明,生长素可以诱导一些特殊基因的快速表达,促进RNA和蛋白质的合成。因此,生长素可能是通过调节基因的表达来发挥作用。“酸生长理论”(acid growth theory)则认为,在细胞膜上存在着生长素的受体,生长素与之结合后激活了细胞质膜上的质子泵,破除了细胞壁纤维结构间的交织点,细胞壁的可塑性增加,从而使细胞伸长。尽管对“酸生长理论”一直存在争议,但植物体内存在生长素受体的证据在不断积累。70年代末,关于生长素受体的研究工作虽已全     

植物激素的受体和诱导基因

植物激素在植物生长发育的诸多方面发挥着重要作用。近年来,随着植物分子遗传学和分子生物学的发展,有关植物激素信号转导分子机制的研究取得了较大的进展。本文介绍了生长素、赤霉素、脱落酸和乙烯四种植物激素信号转导途径中的受体和诱导基因的研究进展,并展望了用生物信息学方法研究植物激素诱导基因的前景。     

生长素和乙烯互作调控硝酸铵诱导的根毛分叉

以野生型拟南芥(WT)及其生长素和乙烯不敏感型突变体(aux1-7、axr1-3、etr1-1和etr1-3)为实验材料,采用固体培养法研究了高浓度硝酸铵对根毛发育的影响,以揭示其调控根毛发育的机制。结果表明:(1)随着外源硝酸铵浓度的逐渐增加,拟南芥根毛伸长受阻,产生大量的分叉根毛。(2)高浓度硝酸铵条件下,外源活性氧或活性氧产生抑制剂二苯基氯化碘(DPI)的添加能抑制高浓度硝酸铵诱导的分叉根毛产生。(3)高浓度硝酸铵条件下,外源生长素或乙烯合成前体物质1-氨基-环丙烷-1-羧酸(ACC)处理能恢复根毛的正常生长,解除高浓度硝酸铵诱导根毛分叉现象。(4)高浓度硝酸铵条件下,外源生长素处理乙烯不敏感型突变体或ACC处理生长素不敏感型突变体均能抑制突变体分叉根毛的形成。研究表明,活性氧、生长素和乙烯都参与了高浓度硝酸铵对根毛发育的过程调控;在硝酸铵诱导的根毛分叉中生长素和乙烯存在相互作用,在缺乏生长素信号通路时,乙烯能够发挥补充作用抑制分叉根毛的产生;在缺乏乙烯信号通路时,生长素也可以弥补缺失乙烯的作用抑制根毛的分叉,但是需要更高浓度的生长素才能充分抑制分叉根毛的产生。     

外源添加巨桉两种挥发性化合物对受体植物萌发、生长及四种生理指标的影响

在前期巨桉挥发性物质鉴定及其林龄效应研究的基础上, 结合预备实验选择含量较高且随林龄变化较为明显的两种挥发性化合物(正癸烷和 2,2,4,6,6-五甲基庚烷), 研究其对受体植物(萝卜 Raphanus sativus、绿豆 Vigna radiata、莴苣 Lactuca sativa)萌发、生长及四种生理指标的影响。结果显示: 1)两种化感物质对三种受体植物种子萌发均具有抑制作用, 且随浓度升高而增强。两物质对三种受体植物根长呈低促高抑现象且随浓度的增加抑制作用逐渐增强。正癸烷对三种受体植物苗高具有低浓度促进高浓度抑制作用; 2,2,4,6,6-五甲基庚烷对萝卜和莴苣苗高具有低促高抑的作用,对绿豆苗高呈现高浓度显著抑制作用。正癸烷对萝卜、绿豆苗/根鲜重比随浓度增加呈现不显著或促进作用, 对莴苣苗/根鲜重比作用不显著; 2,2,4,6,6-五甲基庚烷对萝卜和绿豆的苗/根鲜重比呈现低浓度无显著变化高浓度促进作用, 而对莴苣苗/根鲜重比影响不显著。2)正癸烷和 2,2,4,6,6-五甲基庚烷对莴苣、2,2,4,6,6-五甲基庚烷对萝卜的 SOD活性含量无显著影响, 这两种物质对其它受体植物的 SOD、CAT 活性均具有低浓度促进或影响不显著, 高浓度时显著抑制作用。两物质对三种受体植物 MDA 含量具有低浓度抑制或无显著变化, 高浓度促进作用。两种化感物质对三种受体植物幼苗根系活力(TTC)均呈现低浓度促进或影响不显著高浓度抑制作用。     

秀珍菇乙烯受体基因克隆及其在1-MCP保鲜处理下的表达

本研究通过生物信息与分子生物学手段,对秀珍菇乙烯受体基因进行克隆,并用荧光定量PCR检测1-MCP处理前后秀珍菇乙烯受体基因的表达情况。本研究克隆到1个秀珍菇可靠的乙烯受体基因PpuETR1,该基因编码的氨基酸序列含有保守的组氨酸激酶结构域,与双孢蘑菇的组氨酸蛋白激酶感应蛋白和植物的同源乙烯受体同源。该基因在1-MCP处理后表达量受到了明显的抑制,在贮藏期间均呈下调表达,这从分子水平上说明1-MCP抑制了乙烯受体基因的表达,从而减缓了乙烯信号通路对秀珍菇成熟衰老作用。实验结果为1-MCP对秀珍菇的保鲜作用机理研究提供了一定的数据支持。     

绿原酸对莴苣生长的化感作用及其机理研究

酚酸类化合物是一类重要的化感物质,广泛存在于农作物等植物体内以及耕作土壤中,与植物的化感效应以及连作障碍密切相关。该研究以蔬菜类植物莴苣为受体,采用植物细胞和生理学方法,分析酚酸类化感物质绿原酸抑制莴苣生长的活性效应及其作用机理,以揭示绿原酸介导的化感作用及连作障碍机制。结果显示:(1)绿原酸对莴苣的根长、茎长以及鲜重等生长指标均表现出低浓度(0.1和1.0μmol/L)促进、高浓度(10、100和1 000μmol/L)抑制的活性作用模式,其在10μmol/L及以上浓度时对根长和鲜重具有显著抑制作用,但在各浓度下对莴苣茎长无显著影响。(2)绿原酸处理后,莴苣根尖细胞分裂指数明显下降,随处理浓度的升高,各分裂时期的细胞比例也显著降低,导致细胞分裂过程受阻。(3)较低浓度(0.1、1.0和10μmol/L)绿原酸对莴苣根尖细胞活力无明显影响,较高浓度绿原酸(100和1 000μmol/L)使莴苣根尖死细胞显著增多,根尖端绝大部分细胞失去活力。(4)DHE荧光染色显示,与对照相比,低浓度(0.1和1.0μmol/L)绿原酸对莴苣根部的活性氧积累无明显影响,当绿原酸处理浓度大于10μmol/L时,随处理浓度升高莴苣根部的活性氧积累明显大量增多。研究表明,绿原酸能够诱导莴苣体内活性氧产生并积累,从而导致莴苣细胞分裂受阻、细胞活力降低,最终影响莴苣幼苗的生长发育。     

紫茎泽兰叶片化感作用对10种草本植物种子萌发和幼苗生长的影响

化感作用在生物入侵过程中具有重要的意义,紫茎泽兰具有化感物质,它能抑制豌豆等一些对化感物质敏感的植物种子萌发,但它对入侵早期直接与之竞争的植物的影响以及化感作用与其入侵性的关系还知之甚少。以紫茎泽兰入侵早期直接与之竞争的草本植物和为替代控制紫茎泽兰引进的牧草为材料,利用培养皿滤纸法研究紫茎泽兰叶片提取液对种子萌发和幼苗生长的影响,探讨化感作用与其入侵性的关系,并为其替代控制提供依据。紫茎泽兰叶片提取液对10种受体植物种子萌发和幼苗生长均有化感作用,不同浓度的提取液对植物的化感作用强度不同,低浓度时较弱,高浓度时较强。高浓度的提取液能降低种子发芽率、发芽速率、胚轴和胚根长度,增加幼苗丙二醛含量,其中发芽速率更敏感,可能是衡量化感作用的最敏感指标。不同植物对紫茎泽兰化感作用的敏感程度不同,无芒虎尾草、白三叶、细叶苦荬和莎草砖子苗对紫茎泽兰化感作用较敏感,紫花苜蓿最不敏感。     

大豆microRNA基因GmMIR160A负调控植物叶片衰老进程

:叶片衰老是受内外多种因子影响的遗传发育进程.生长素、细胞分裂素和乙烯等多种植物激素是调 控叶片衰老的重要内部因子,它们通过长或短距离运输形成叶片组织内特定的区域分布和浓度梯度,从而直 接或间接参与植物叶片衰老过程.分子遗传学表明,细胞分裂素和乙烯分别是叶片衰老的抑制子和正调节 子,而生长素如何参与叶片衰老的分子机制目前还不清晰.植物体内成熟小分子RNA 由小RNA 基因转录 并通过特定酶加工形成的２１~２３bp的双链RNA分子.这些小分子通过不完全配对方式抑制其靶基因转录 和/或表达,参与植物生长发育多个过程,然而这类小RNA 分子如何调控植物叶片衰老发育过程目前则还鲜 有报告.大豆是重要的油料作物,具有典型的单次结实性衰老特征.研究大豆叶片衰老具有重要的科学意义 和深远的应用价值.该文采用实时荧光定量PCR(qPCR)技术分析大豆(Glycinemax)microRNA基因Gm- MIR１６０A 的表达模式,发现大豆第一复叶中GmMIR１６０A 表达受外源生长素和黑暗处理的诱导,暗示该基 因是生长素快速响应的叶片衰老相关基因.为进一步探究GmMIR１６０A 在大豆叶片发育中的功能,构建了 肾上腺皮质激素(Glucocorticoid,GR)类似物地塞米松(Dexamethasone,DEX)诱导表达GmMIR１６０A 双元表 达载体并通过农杆菌介导的子叶节方法转化野生型大豆.通过抗性筛选和基因组PCR 鉴定并结合表型分 析,共获得了４株诱导表达的稳定遗传转基因植株(株系OXＧ３、OXＧ５、OXＧ７和OXＧ８).GmMIR１６０A 过表达 植株根、茎、叶、花和果实在形态学上与野生型相比无显著差异,但叶片的叶绿素含量增加、最大光量子效率 (Fv/Fm)增强.进一步分子分析发现,转基因大豆叶片中GmARFs 和衰老标记基因(GmCYSP１)表达明显下 降,表明大豆Gma-miR１６０通过抑制靶基因GmARFs 的表达来负调控植物叶片的衰老进程.该文揭示了生 长素通过小分子RNA调控叶片发育一条新途径,为研究植物激素调控植物叶片衰老提供了新的思路.     

油橄榄加工废液对小麦和玉米种子萌发及相关酶活性的影响

用不同稀释倍数的油橄榄加工废液(OMWS)处理小麦和玉米种子,采用计数法、测量法和比色法测定了发芽率、根长和相关生化参数,以探索OMWS对种子萌发特性及相关酶活性的影响。结果表明:不同稀释倍数的OMWS对小麦和玉米种子的发芽率、发芽势和生长存在不同程度的影响;低稀释倍数(高浓度)的OMWS(原液和5倍稀释液)在抑制种子发芽的同时,对叶芽和根的生长存在延缓甚至毒害作用;随着稀释倍数的提高(浓度降低),这种抑制作用逐渐减弱,而高稀释倍数(30和50倍稀释液)处理则表现出一定程度的促生作用,这种影响存在浓度依赖性。OMWS处理同样可导致种子可溶性蛋白质含量以及过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性的变化,呈现高浓度抑制和低浓度诱导增强的趋势;OMWS处理后小麦和玉米根的生长与POD和PAL活性存在明显正相关性。研究认为,OMWS对小麦和玉米种子的发芽及生长存在高浓度抑制和低浓度诱导的双重作用,并可能以多酚的影响为主;鉴于OMWS中多酚及其氧化产物可能产生的高浓度抑制、植物毒性和低浓度诱导化感作用,其在用做有机肥料或土壤改良剂时应做适当稀释处理。     

与授粉有关的因子调节的乙烯生物合成基因在兰花花器官中的表达

分析了与授粉有关的因子调节的ＡＣＣ合酶和ＡＣＣ氧化酶基因在朵丽蝶兰（ＤｏｒｉｔａｅｎｏｐｓｉｓｈｙｂｒｉｄａＨｏｒｔ．）花中的表达。生长素和乙烯均可诱导ＡＣＣ合酶和ＡＣＣ氧化酶的ｍＲＮＡ在花器官中积累。然而,去雄却不能诱导这两个基因在花器官中表达。生长素和乙烯所诱导的ＡＣＣ合酶和ＡＣＣ氧化酶的ｍＲＮＡ在花器官中的积累模式相似。原位杂交结果表明,生长素和乙烯处理后ＡＣＣ氧化酶的ｍＲＮＡ在柱头的表皮和薄壁细胞中积累。根据ＡＣＣ合酶和ＡＣＣ氧化酶基因表达的结果,对生长素、乙烯和去雄在兰花授粉后乙烯生物合成过程中的作用进行了分析。