双管基因枪介导的基因瞬时表达技术在拟南芥中的应用

基因瞬时表达是植物中研究目标基因功能的常用手段。在模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)中, 相比原生质体和农杆菌介导的基因异源表达技术, 利用粒子轰击进行基因瞬时表达一直鲜有报道。其主要原因是拟南芥叶型相对较小、基因枪操作相对烦琐以及基因表达效率差异较大。该研究通过优化双管基因枪系统, 在营养生长旺盛的拟南芥莲座叶中实现GFP和GUS基因高效表达。同时, 通过GUS报告基因明确了坏死诱导因子BAX、Avh238和ATR13/Rpp13激发拟南芥细胞坏死的表型。但在本氏烟(Nicotiana benthamiana)中明显诱导细胞坏死的Avrblb1/RB基因对, 在拟南芥中却丧失了诱导细胞坏死的活性。由于双管基因枪系统每次轰击时设置平行对照, 可有效降低转化实验中的样本变异度, 为拟南芥及其突变体研究中准确评价基因功能和高通量筛选目标基因提供新的技术参考。     

植物蛋白SUMO化修饰检测方法

SUMO化是一种重要的蛋白质翻译后修饰,对植物正常生长发育不可或缺。到目前为止已筛选到上千个可能的SUMO底物,但由于SUMO化修饰水平普遍很低,其生物学功能研究相对较少。该文详细描述了检测蛋白SUMO化修饰的常用方法,包括体外和体内SUMO化实验,以及SUMO化修饰位点的检测方法,旨在为深入研究植物蛋白SUMO化修饰提供技术支持。     

磷酸肌醇激酶FAB1调控拟南芥根毛伸长

FAB1/PIKfyve是介导PI(3,5)P₂ (磷脂酰肌醇3,5-二磷酸)生物合成的磷酸肌醇激酶。在动物和酵母(Saccharomyces cerevisiae)中, PI(3,5)P₂参与调控胞内膜运输, 但在植物中的研究较少。该文通过分析拟南芥(Arabidopsis thaliana) FAB1的T-DNA插入突变体的表型解析PI(3,5)P₂的生物学功能。拟南芥FAB1基因家族包含FAB1A、FAB1B、FAB1C和FAB1D四个基因。研究发现, fab1a/b呈现雄配子体致死的表型。利用遗传杂交获得fab1b/c/d三突变体, 发现FAB1B、FAB1C和FAB1D功能缺失导致根毛相比野生型变短, 经FAB1特异性抑制剂YM201636处理后的野生型中也观察到相似的短根毛表型。此外, fab1b/c/d三突变体中DR5转录水平降低。同时, 外源施加生长素类似物2,4-D和NAA能部分恢复fab1b/c/d植株短根毛的表型, 但fab1b/c/d突变体对生长素转运抑制剂(1-NOA和TIBA)的敏感性与野生型相似。此外, FAB1B/C/D功能缺失使根毛中ROS的含量减少且影响肌动蛋白的表达。上述结果表明, FAB1B/C/D通过调控生长素分布、ROS含量和肌动蛋白的表达影响拟南芥根毛伸长。     

84K杨PagC3H3基因表达模式分析

木质素作为木材的主要组成成分,通常是由3种单体聚合而成,在其生物合成过程中,共有10个酶家族参与负责将苯丙胺酸转化为单体木质素,其中C3H是在对-香豆酰辅酶A（p-coumaroyl CoA）到咖啡酰辅酶A（caffeoyl CoA）的羟基化过程和G/S单体形成中的关键控制酶类,探究PagC3H3基因表达模式,对于进一步了解该基因功能具有重要意义。该研究通过定量PCR对PagC3H3基因的组织特异性表达进行分析;克隆得到了长度为2 035 bp的PagC3H3的启动子序列,预测含有多个顺式作用元件;同时,将获得的PagC3H3的启动子序列构建植物表达载体pBI121-PagC3H3pro：：GUS,进行拟南芥瞬时转化,结果显示PagC3H3基因在84K杨的根、中部茎节和基部茎节中的表达量较高;瞬时转化拟南芥,GUS染色表明：在下胚轴和根中GUS活性较强,由此推测PagC3H3基因在木质素合成过程中发挥作用。     

染色体展片法观察拟南芥雄性减数分裂过程中的染色体形态

减数分裂指DNA复制1次, 细胞核分裂2次, 产生染色体数目减半的单倍体配子, 是真核生物有性生殖所必需的环节。拟南芥(Arabidopsis thaliana)是分子遗传学研究的传统模式生物。近年来, 随着显微镜技术的快速发展, 利用细胞学方法观察拟南芥减数分裂过程中的染色体形态和同源染色体互作事件, 将有助于深入认识减数分裂的分子遗传机制。该文详细描述了染色体展片法观察拟南芥雄性减数分裂细胞中的染色体形态。     

过表达水稻OsAQP增强转基因拟南芥耐盐性

水稻OsAQP是实验室前期从cDNA文库中筛选的功能未知的水通道蛋白质编码基因。本文采用DNA重组技术构建其植物过表达载体,并对拟南芥进行了遗传转化,筛选获得转基因拟南芥。采用50、100、125和150 mmol/L梯度盐胁迫处理,结果显示,转基因拟南芥的发芽率、根长以及鲜重分别比对照至少高17%、40.8%和14.29%,且差异达到显著水平（P<0.05）。在正常条件下,转基因植株叶片中抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性显著高于WT;经300 mmol/L NaCl处理,转基因拟南芥叶片中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、APX酶活性均升高,与处理前相比分别提高7.37倍、30.87倍和1.77倍,且与WT的酶活性差异达到显著水平（P<0.05）;丙二醛(MDA)含量也在处理后上升,但在转基因植株中的含量低于WT,分别是WT的0.74倍、0.68倍和0.62倍,差异同样达到显著水平（P<0.05）。本研究提示,OsAQP过表达不仅能够促进拟南芥种子萌发和根系生长,而且在盐胁迫下通过提高拟南芥内源抗氧化酶活性、降低膜脂过氧化程度,增强了转基因植株对一定程度盐胁迫的耐受性。     

河岸带内生烟曲霉的香豆素类抗氧化产物提高拟南芥抗涝害能力研究

涝害是一种阻碍植物生长发育的水分胁迫因子,严重影响着全球的农林业生产。近年来的研究表明,生活在特殊环境下的植物内生菌可以协助宿主抵抗各种胁迫环境。前期研究从三峡河岸带灌木疏花水柏枝(Myricaria laxiflora)中分离到1株内生烟曲霉(Aspergillus fumigatus)SG-17,其抗氧化产物可以增加水稻中控制活性氧合成的关键酶NADPH氧化酶的含量,并提高其抗旱能力。为了研究该菌在植物应对水淹胁迫中的作用,通过质谱、核磁等分析方法对其抗氧化物质进行了鉴定,利用全淹法评价了其对拟南芥抗水淹胁迫的能力,并通过定量PCR对拟南芥的NADPH氧化酶Atrbohs基因家族进行了表达分析。结果显示SG-17中高抗氧化活性的物质是一种香豆素类似物(Z)-N-(4-hydroxystyryl) formamide(NFA),它可有效提高拟南芥的抗水淹能力,并显著增加水淹之后与活性氧代谢密切相关的丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)和乙醇脱氢酶(ADH)的含量。进一步研究表明,NFA可以调节拟南芥AtrbohD和AtrbohF两个水淹胁迫反应基因的表达,暗示在遭受淹水胁迫的河岸带植物内生菌,可产生抗氧化产物来调节植物体的活性氧代谢路径,从而提高植物的抗涝害能力。     

植物细胞质外体pH感受机制的解析

质外体是植物感受和应答环境胁迫(包括生物和非生物胁迫)的前沿区域。质外体的pH值是被严格调控的重要生理参数。环境胁迫(如细菌病害)等会引起植物细胞质外体碱化现象。然而, 质外体pH如何协调根生长与免疫响应? 其分子调控机制尚不清楚。最近, 南方科技大学生命科学学院郭红卫团队与清华大学-德国马克斯普朗克研究所-科隆大学柴继杰团队以模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)为研究材料, 通过遗传学、细胞生物学、生物化学和结构生物学等综合手段, 发现细胞表面小肽-受体复合物可作为质外体pH感受器, 感受和应答分子模式触发的免疫(PTI)引发的拟南芥根尖分生组织细胞质外体碱化。该研究揭示了植物根尖分生组织细胞质外体pH感受的蛋白质复合物及响应机制, 以及免疫与生长之间的协调机制, 加深了人们对植物如何平衡生长与免疫应答生物学反应过程的理解。