头孢霉素对拟南芥主根生长发育的影响

以拟南芥野生型和相关转基因株系为材料,设置0、50、100、200和400μg/mL头孢霉素处理,考察头孢霉素对主根伸长生长、根尖分生组织活性、生长素分布运输以及干细胞活性的影响,探究头孢霉素对拟南芥主根生长发育的毒性作用机制。结果显示:(1)头孢霉素能以浓度依赖的方式抑制拟南芥主根的生长,并抑制分生组织长度和CYCB1;1基因的表达,说明它能抑制根尖分生组织活性。(2)头孢霉素能降低根尖生长素报告基因DR5∷GUS、DR5∷GFP和生长素极性运输蛋白PIN1、PIN2、PIN3、PIN7和AUX1的表达,说明它能抑制根尖生长素的分布和极性运输。(3)头孢霉素能下调根尖静止中心标记系WOX5∷GFP、QC25和QC46的表达,以及SHR和SCR蛋白的表达,说明它能抑制根尖干细胞活性。研究表明,头孢霉素能通过抑制根尖分生组织活性、生长素的分布和极性运输以及干细胞活性,从而调节拟南芥主根的生长发育。     

Leukamenin E调节拟南芥幼苗根部生长素极性运输及根系生长发育

本文采用14种拟南芥转基因报告株系,研究了对映-贝壳杉烷二萜(leukamenin E)调节拟南芥根部生长素极性运输转运蛋白表达并影响根生长发育的机制。结果表明:leukamenin E浓度在20～40μmol·L~(-1)范围显著抑制拟南芥幼苗主根的生长,较低浓度leukamenin E(10μmol·L~(-1))促进侧根提前发生并增加侧根数量; 10～30μmol·L-1的leukamenin E在处理拟南芥幼苗48 h后可显著提高其根尖部生长素水平;进一步检测根部生长素极性运输转运蛋白表达,发现该浓度条件下leukamenin E促进PIN1在转录水平表达并增加其蛋白丰度,但在转录水平抑制PIN2表达并减少其蛋白丰度;同时,显著减少PIN3、PIN7和PIN4蛋白在小柱和静止中心及其周围细胞的丰度以及AUX1的定位丰度; Leukamenin E对PIN1丰度的上调以及对PIN2、PIN3、PIN4、PIN7和AUX1定位丰度的减少可导致生长素在根尖顶部的积累以及根部生长素浓度梯度的改变,引起根生长的抑制及侧根的提前发生。     

生长素结合蛋白cDNA的克隆及其在烟草中的表达

基于拟南芥内质网生长素结合蛋白基因的cDNA序列,设计合成了Ap5和Ap3两个引物,应用RT－PCR技术扩增了拟南芥的ABP基因。将该基因克隆在植物表达载体p35SSIN的35S启动子和Nos3’端之间,得到植物表达载体p35SE。通过农杆菌个导的方法对烟草SR1进行了转化,由分子杂交等检测证明,生长素结合蛋白基因已在烟草中表达,同时转基因烟草后代对生长素的敏感性明显增加。     

拟南芥突变体在生长素信号传导中的研究进展

近年来,在植物激素的信号传导研究上已取得突破性进展.生长素的信号传导通路研究除了在生长素结合蛋白(ABP)上有所进展外,在生长素应答基因(Aux IAA),生长素调节因子(ARF)以及感应突变体的研究上也取得较大进展.对生长素运输通路及PIN1蛋白的功能和其抑制剂的研究也使对生长素信号传导的认识更清楚.生长素应答基因(Aux IAA)是生长素处理后快速诱导的基因.Aux IAA蛋白具有组织特异性(例如SAU蛋白)可以用来研究外源激素对植物生长发育的影响.生长素调节因子(ARF)与生长素应答基因的启动子序列具有特异性结合,Aux IAA蛋白与生长素调节因子(ARF)相互作用,并引发一系列蛋白质降解.使用转基因的拟南芥突变体,能有效地研究生长素在植物体内的特异性分布.借助运输载体抑制剂,可以对生长素的极性运输有更深入的了解.已经证明PIN蛋白参与生长素运输并与肌动蛋白有关.而且生长素参与了赤霉素介导的植物伸长反应.     

生长素结合蛋白cDNA的克隆及其在烟草中的表达

基于拟南芥内质网生长素结合蛋白基因的ｃＤＮＡ序列,设计合成了Ａｐ５和Ａｐ３两个引物,应用ＲＴ－ＰＣＲ技术扩增了拟南芥的ＡＢＰ基因。将该基因克隆在植物表达载体ｐ３５ＳＳＩＮ的３５Ｓ启动子必Ｎｏｓ３‘端之间,得到植物表达载体ｐ３５ＳＥ。通过农杆菌介导的方法对烟草ＳＲ１进行了转化,由分子杂交等检测证明,生长素结合蛋白基因已在烟草中表达,同时转基因烟草后代对生长素的敏感性明显增加。     

山葡萄CBF基因表达载体构建及对拟南芥根生长的影响

为了研究山葡萄CBF基因调节植物对盐胁迫的应答机理,分别构建了山葡萄Va CBF1、Va CBF2和Va CBF3的植物过表达载体。经酶切及琼脂糖电泳检测证实3个基因均插入到p BASTA中,表明表达载体构建成功。然后,分别将3个植物过表达载体转入农杆菌EHA105中,并通过浸花法浸染拟南芥。利用除草剂筛选获得3个基因的拟南芥过表达株系。最后,对野生型拟南芥与转基因拟南芥进行盐胁迫处理,发现OE-CBF2转基因植株的主根伸长长度显著长于其它植株,3个转基因株系的侧根长度也明显长于野生型植株。上述结果表明山葡萄CBF基因可能在植物盐胁迫中对根部生长发育起到非常重要的调控作用。     

植物生长素的极性运输载体研究进展

生长素极性运输在植物生长发育中起重要的调控作用.植物细胞间的生长素极性运输主要通过生长素运输载体进行调控.该文对近年来有关生长素极性运输载体,包括输入载体AUX/LAX、输出载体PIN、尤其是新近发现的兼有输入和输出载体功能的MDR/PGP等蛋白家族,以及生长素极性运输中PIN与MDR/PGP蛋白间相互作用关系进行综述.     

高表达水稻WRKY72基因影响拟南芥生长素信号传导

植物转录调控因子WRKY基因家族是一个拥有众多成员的超家族,功能涵盖了植物生长发育的控制与抗病耐逆的调节。我们主要分析了OsWRKY72基因在外源植物拟南芥中的生物学功能。通过转基因拟南芥(Arabidopsis thaliana)的遗传学研究发现外源高表达该基因不单明显地抑制转基因植株的顶端优势,增强植株侧枝的生长,还改变了转基因植株叶片和角果的发育。进一步分析证实,高表达OsWRKY72基因所导致转基因拟南芥植株的表型和其它生理现象都与生长素信号通路改变所导致的表型和生理变化极其相近。这些结果说明OsWRKY72基因在外源植物拟南芥体内高表达后很可能改变了其正常的生长素信号通路。     

苹果属垂丝海棠MhPPOX1基因克隆及抗缺铁性功能鉴定

原卟啉原氧化酶(Protoporphyrinogen oxidase, PPOX1) 是叶绿素生物合成途径中的关键酶,为深入探究苹果PPOX1基因的功能,该研究以苹果砧木垂丝海棠(Malus halliana)为试材,采用PCR方法,克隆MhPPOX1基因,并进行生物信息学分析及功能鉴定;采用农杆菌介导法转化烟草和拟南芥,进一步分析MhPPOX1在缺铁胁迫中的功能,并对转基因烟草与拟南芥进行抗性分析。结果表明：(1)成功克隆获得 垂丝海棠MhPPOX1基因片段,经序列比对鉴定为苹果的 MhPPOX1基因(序列号：LOC103444480)。MhPPOX1基因的开放阅读框为1 644 bp,编码547个氨基酸,等电点为8.98;系统进化树分析表明,苹果属垂丝海棠MhPPOX1与白梨该家族蛋白的亲缘关系最近。(2)成功克隆获得垂丝海棠MhPPOX1启动子序列片段(2 016 bp),对该启动子顺式作用元件预测结果显示,MhPPOX1启动子序列中存在干旱、低温、光、生长素以及与叶绿素相关等响应元件。(3)成功构建过表达载体 MhPPOX1 pRI101,并成功获得转MhPPOX1基因烟草和拟南芥。(4)qRT PCR分析表明,垂丝海棠幼苗在缺铁( Fe)胁迫下植株叶片黄化枯死,且MhPPOX1基因表达量较对照显著升高;转MhPPOX1基因烟草和拟南芥在缺铁胁迫中与野生型相比均生长良好,不易黄化,且缺铁条件下转基因拟南芥和烟草的叶绿素a、叶绿素b总量以及总铁含量明显高于野生型植株,表明MhPPOX1基因过量表达提高了拟南芥和烟草对缺铁胁迫的抗性。研究认为,MhPPOX1基因在植物抵抗缺铁胁迫中可能发挥重要作用。     

木醋液的植物生长调节剂特性的分子机理研究北大核心CSCD

木醋液(wood vinegar,WV)是一种农业生产上广泛应用的植物生长调节剂类似物,但对其分子水平调节机制研究的缺乏严重限制了它的更进一步应用。试验以模式生物拟南芥为材料,通过半定量PCR(Semi-quantitative PCR,SQ-PCR)和条件控制培养,研究了不同浓度、不同时间的木醋液、生长素吲哚乙酸(IAA)处理对生长素诱导基因表达和形态学变化的影响。结果表明,木醋液可调节拟南芥生长素诱导基因Aux/IAA1、Aux/IAA5、Aux/IAA19、ARF19和SAUR-AC1的表达。通过Aux/IAA和ARF蛋白相互作用,木醋液调节途径中存在与生长素类似的负反馈。在形态学方面,木醋液、生长素IAA均可抑制叶片数量和叶片伸展,促进主根伸长和侧根形成。这表明木醋液不但以与生长素IAA相似的途径促进植物生长,且以自身的调节方式促进植物生长发育。     

木醋液的植物生长调节剂特性的分子机理研究

木醋液(wood vinegar,WV)是一种农业生产上广泛应用的植物生长调节剂类似物,但对其分子水平调节机制研究的缺乏严重限制了它的更进一步应用。试验以模式生物拟南芥为材料,通过半定量PCR(Semi-quantitative PCR,SQ-PCR)和条件控制培养,研究了不同浓度、不同时间的木醋液、生长素吲哚乙酸(IAA)处理对生长素诱导基因表达和形态学变化的影响。结果表明,木醋液可调节拟南芥生长素诱导基因Aux/IAA1、Aux/IAA5、Aux/IAA19、ARF19和SAUR-AC1的表达。通过Aux/IAA和ARF蛋白相互作用,木醋液调节途径中存在与生长素类似的负反馈。在形态学方面,木醋液、生长素IAA均可抑制叶片数量和叶片伸展,促进主根伸长和侧根形成。这表明木醋液不但以与生长素IAA相似的途径促进植物生长,且以自身的调节方式促进植物生长发育。     

生长素的极性运输及其在植物发育调控中的作用

生长素是已知的植物激素中唯一具有极性运输方式的激素。利用生长素极性运输抑制物和生长素极性运输突变体,使人们获得大量有关生长素及其极性运输在植物生长发育调控中具有重要作用的资料。与生长素极性运输有关的基因的克隆及其表达调控的研究将进而在分子水平上阐明其作用的机理。     

NtGNL1基因通过调控囊泡运输影响烟草根毛的极性生长

极性生长是植物生长发育中的常见现象,但囊泡运输与极性生长的关系还未完全明确。花粉管和根毛是植物细胞极性生长的典型模式。早期研究显示NtGNL1(Nicotiana tabacum GNOM-LIKE 1)通过调节囊泡的后高尔基体转运来影响烟草的花粉管生长。本文以NtGNL1 RNAi转基因植株为材料,研究NtGNL1基因在根毛生长中的作用。结果表明,NtGNL1 RNAi转基因植株的根毛生长明显滞后于野生型,且其根毛出现膨大、弯折、扭曲等形态,与NtGNL1 RNAi转基因植株的花粉管异常形态类似。q RT-PCR检测RNAi转基因株系根毛中PIN1、PIN2、GL2、ROP6、RHD6基因的m RNA表达量,显示PIN2和GL2的表达量显著下调,PIN1、ROP6和RHD6的表达量变化不明显。FM4-64染色表明烟草根表皮细胞和根毛的囊泡分布都受到影响,即NtGNL1基因也影响根毛中的囊泡运输。BFA处理加剧了囊泡的聚集程度,提示根毛尖端还存在其它对BFA敏感并调控囊泡运输的基因。以上证据显示,NtGNL1基因通过囊泡运输途径影响烟草根毛的极性生长,NtGNL1基因的表达下调也影响了PIN2和GL2的表达,从而间接影响根毛的极性生长。     

苹果MpSNAT1的克隆与表达特性分析

以‘富士’和‘嘎啦’苹果(Malus pumila)叶片总RNA为模板,克隆5-羟色胺-N-乙酰基转移酶(SNAT)基因,利用DNAMAN、MEGA 5.1等软件对该基因进行生物信息学分析,采用荧光定量PCR技术测定SNAT的表达水平。结果表明,获得的苹果SNAT全长c DNA序列为750 bp,编码249个氨基酸,命名为Mp SNAT1(登录号MF443136)。Mp SNAT1编码蛋白的理论分子量约27.8 k Da,为非分泌型、亲水的不稳定蛋白,具有乙酰基转移酶(GNAT)功能结构域。序列多重比对及系统进化树分析表明,Mp SNAT1编码氨基酸序列与桃和拟南芥的同源性高,一致性分别为91.2%和63.6%。炭疽叶枯病菌接种后,苹果叶中Mp SNAT1表达量升高,但‘富士’和‘嘎啦’中基因上调水平和持续时间存在显著差异。此外,外源褪黑素处理后,苹果叶中Mp SNAT1显著上调表达,但外源水杨酸(SA)处理后,Mp SNAT1表达量均不同程度降低,表明该基因表达不受SA诱导。     

生长素极性运输在水稻根发育中的作用

生长素极性运输(PAT)在植物生长发育尤其是极性发育和模式建成中起重要作用。采用2种PAT抑制剂TIBA(2,3,5-triiodobenzoic acid)和HFCA(9-hydroxyfluorene-9-carboxylic acid)处理水稻(Oryza sativa 1.cv．Zhonghua)幼苗,结果表明：PAT影响水稻根发育包括主根的伸长、侧根的起始和伸长以及不定根的发育。PAT的抑制导致主根变短、侧根和不定根数目减少。外源附加生长素(NAA)可以部分恢复不定根的形成但不能恢复侧根的形成,表明在侧根和不定根的形成上可能具有不同的机制。切片结果表明,30μmol／L TIBA处理后并不完全抑制侧根原基的形成,进一步研究表明生长素由胚芽鞘向基部的运输在水稻不定根的起始和伸长中起关键作用。     

γ-氨基丁酸对烟草MAPK和ACS1基因表达的分叉调节

为探讨γ-氨基丁酸(GABA)在植物生长发育中的调控机理,以含有3种不同浓度的GABA的1/2MS培养基培养烟草(Nicotiana tabacum)品种‘SR1’种子,结果表明:低浓度GABA(1mmol/L)促进了烟草幼苗的生长,主根的长度比对照高30%,同时该浓度处理提高了MAPK基因的表达水平;较高浓度(10~100mmol/L)GABA抑制了主根的伸长,表现出乙烯反应的效应。在叶和根中,ACS1基因表达水平的提高受不同浓度GABA的调节。MAPK和ACS1基因对GABA信号的不同表达模式可能与不同的信号途径有关。     

日本晚樱PrseSHP基因的克隆与功能分析

采用同源克隆方法结合RACE技术,从日本晚樱(Prunus lannesiana)品种‘大岛樱’中克隆到花发育调控相关的PrseSHP基因(GenBank登录号为GU362645)。PrseSHP基因序列全长1 223bp,包含1个长741bp的完整开放阅读框,编码246个氨基酸和1个终止密码子。分子系统发生分析表明,PrseSHP属MADS-box转录因子的PLE/SHP进化系,并与蔷薇科植物的SHP同源蛋白聚于同一进化分支;蛋白序列比对显示,该转录因子拥有M、I、K和C共4个结构域,且其C末端结构域中包含高度保守的AGⅠ和Ⅱ基序。基因表达分析表明,PrseSHP基因主要在‘大岛樱’的花瓣、雄蕊、雌蕊和幼果等器官中表达,在花萼中仅能检测到微弱的转录信号,在幼叶中不表达,与其他植物SHP同源基因的表达模式有一定的差别。功能分析显示,转PrseSHP基因拟南芥植株明显比野生型拟南芥弱小,转基因拟南芥在6~8片莲座叶后即抽薹开花,时间较野生型拟南芥(14~17片莲座叶后抽薹开花)明显提前,证明异位表达的PrseSHP基因能促进拟南芥早花,其在花发育过程中可能参与调控植物开花。     

γ-氨基丁酸对烟草MAPK和ACS1基因表达的分叉调节

为探讨γ-氨基丁酸(GABA)在植物生长发育中的调控机理,以含有3种不同浓度的GABA的1/2 MS培养基培养烟草(Nicotiana tabacum)品种‘SR1'种子,结果表明:低浓度GABA(1 mmol/L)促进了烟草幼苗的生长,主根的长度比对照高30%,同时该浓度处理提高了MAPK基因的表达水平;较高浓度(10-100 mmol/L)GABA抑制了主根的伸长,表现出乙烯反应的效应.在叶和根中,ACS1基因表达水平的提高受不同浓度GABA的调节.MAPK和ACS1基因对GABA信号的不同表达模式可能与不同的信号途径有关.     

拟南芥WUSCHEL基因在转基因烟草中的超表达

WUSCHEL(WUS)是近年报道的一个重要的干细胞调控基因.本实验用RT-PCR技术从拟南芥(Arabidopsisthaliana L.)中克隆到其cDNA并构建了双增强的CaMV3 5S启动子驱动的超表达载体pBKB.借助农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导转化烟草(Nicotiana tabacum L.),获得转基因植株.PCR和RT-PCR鉴定分别证明,外源WUS已整合到烟草基因组并已表达.转基因烟草地上部分出现大量异位增生的突起,扫描电镜观察表明:突起部分的细胞与分生组织细胞相似,部分突起能够发育为叶芽、花芽,表明WUS超表达引起烟草细胞异常分裂并在已分化组织中重新启动了器官形成.茎尖和花的内两轮器官没有上述变化.结合拟南芥的有关研究,推测烟草中可能也存在类似拟南芥WUS和其阻抑蛋白CLAVATA3、AGAMOUS间的反馈调节机制.转基因烟草叶发育表型变化明显,与生长素极性运输受抑制引起的表型相似,因此,作为生长点调控基因,WUS可能通过生长素对叶的发育进行调控.本研究为WUS基因的功能分析和有关生物技术应用提供了有意义的信息.     

拟南芥生长素受体基因TIR1启动子的克隆及序列分析

以野生型拟南芥 (Arabidopsis Columbia)基因组DNA为模板,通过PCR扩增得到拟南芥生长素受体基因TIR1启动子2008片段,将该片断克隆到PGM-T载体上.序列分析表明,该启动子大小为2008bp,RNA聚合酶识别序列TATA-box,TIR1特异表达和增强序列CAAT-box皆完整,与已报道的序列比较仅有3个核苷酸发生改变,同源性为99.85%.将该启动子与GUS基因融合,构建成表达载体后,在拟南芥和烟草叶片中做瞬时表达,结果分析显示:拟南芥和烟草叶片中均有GUS 酶活性存在.