豆科植物早期共生信号转导的研究进展北大核心CSCD

豆科植物与根瘤菌建立特异的共生关系,在寄主根部产生固氮根瘤。此过程包含了共生信号识别与传递、根瘤菌侵染、根瘤形成以及固氮功能实现等生物学事件。研究人员已经从2种豆科模式植物蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)和百脉根(Lotus japonicus)的共生固氮体系中,筛选到许多与根瘤菌共生相关的突变体及其相对应的功能基因,建立起包含结瘤因子识别、共生信号传递和转录响应在内的早期共生信号途径。该文对豆科植物早期共生信号途径的新进展进行了综述。     

东方百合LoABI1基因的克隆及表达分析

该研究以东方百合‘索邦’为材料,采用RT-PCR扩增方法克隆ABI1基因,对其进行了生物信息学分析,并采用实时荧光定量PCR检测其组织表达特性和低温处理过程及定植后的表达特征,以明确ABI1基因的功能特性,为解析百合ABA信号转导途径及其调控低温解除休眠过程的机理奠定基础。结果表明：(1)成功克隆得到东方百合LoABI1基因,其编码序列长度为1 341 bp,共编码446个氨基酸;LoABI1氨基酸序列中含有1个蛋白磷酸酶2C(PP2C)保守结构域。(2)系统进化分析显示,LoABI1蛋白与水稻PP2C家族成员OsPP2C06的同源进化关系最近,且与拟南芥AtABI1聚为一支,同属于PP2C基因家族中的A亚群。(3)亚细胞定位发现,LoABI1蛋白定位于烟草表皮细胞的细胞核和细胞质。(4)qRT-PCR荧光定量分析显示,LoABI1基因在百合茎生根、嫩茎、叶片及各花部组织中均有表达,且在幼嫩组织中表达量较高;LoAB1I基因在冷藏期间的表达量呈先升高后降低的趋势,并于冷藏期第5周达到峰值,但在定植期间持续下降且保持较低水平。(5)经4℃低温处理60 d的百合鳞茎在定植后14～28 d能...     

百合黄烷酮3-羟化酶基因LhSorF3H的克隆与表达

为了探究百合花色的调控机制,以东方百合品种‘索邦’(Sorbonne)的花蕾为试验材料,根据前期转录组测序结果,成功克隆出黄烷酮3-羟化酶(flavanone 3-hydroxylase,F3H)基因的编码序列和基因组序列,其中,编码序列全长1 110bp,可编码369个氨基酸;基因组序列全长1 438bp,包含3个外显子和2个内含子,命名该基因为LhSorF3 H(GenBank登录号为MF614135)。生物信息学分析结果显示,黄烷酮3-羟化酶在进化上具有较高的保守性。LhSorF3 H编码的蛋白与郁金香(Tulipafosteriana)最为相似。半定量RT-PCR结果显示,LhSorF3H在花被、柱头以及花柱中表达明显,在花丝、子房、嫩茎、茎生根及上部叶片中表达较弱,而在花药和中下部叶片中基本不表达。LhSorF3 H在不同发育阶段的花被片中均有表达(S2和S6阶段除外);黑暗处理使LhSorF3 H表达降低,黑暗处理2h的LhSorF3 H表达量降到最低,之后表达量开始上升;转入光照条件后,LhSorF3H的表达水平持续增加。研究表明,LhSorF3 H基因对昼夜节律和光照具有双重响应的特性。     

百合VAL2基因的克隆与表达分析

以东方百合‘索邦’为材料,克隆获得VAL2基因(以下称LoVAL2)。序列分析显示,LoVAL2编码序列长度为2 793 bp,共编码930个氨基酸;预测LoVAL2蛋白具有5个结构域:PHD-L、B3、CW、ZnF-like和EAR结构域。系统进化分析显示,LoVAL2与天门冬亲缘关系较近,与玉米、铁皮石斛等亲缘关系次之,与拟南芥亲缘关系较远。荧光定量表达分析显示,LoVAL2在茎生根、嫩茎、成熟叶、嫩叶及花部组织中均有表达;LoVAL2在雌蕊和雄蕊中的表达于5 mm花蕾中呈现较高水平,随着花蕾发育表达水平下调,之后在雌、雄蕊中的表达水平又分别于20 mm、25 mm花蕾中显著上调,表明LoVAL2基因可能参与雌、雄蕊的早期以及后续发育;亚细胞定位发现LoVAL2在烟草表皮细胞中定位于细胞核,符合转录因子的核定位特征。     

沙冬青根瘤菌的抗逆性

沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus)是西北荒漠地区珍稀常绿阔叶灌木,综合沙冬青分布区内气候、土壤和水分等因子,选取宁夏中卫县沙坡头、内蒙古磴口县、内蒙古阿拉善左旗、内蒙古乌拉特后旗作为样区,于2004年4月中下旬沙冬青的花期调查和收集根瘤,并结合地理环境对分离得到的根瘤菌进行抗逆性初步分析。调查发现根瘤的生成及其在宿主植物上的着生部位、大小、形状、颜色等因生境条件的不同而有所差异,水分是其主要的影响因子;分离得到根瘤菌17株,对其耐盐性、耐酸碱性、生长温度范围和抗生素抗性进行了研究。结果表明,64.7%的菌株可以在含3%NaCl的YMA培养基上生长;94.1%的菌株可以在pH 5~11的范围内生长;全部菌株在60 ℃处理10 min后仍能生长;不同菌株对不同抗生素表现出不同的抗性,ZW₄和WH₄¹对各抗生素表现出较强的抗性。分离自磴口县的根瘤菌普遍表现出较强的抗酸碱和抗高温的能力,这是对其环境的适应。本研究证明沙冬青根瘤菌具有较强的抗逆性,但菌株间存在差异,这可能是对沙冬青分布区多种景观生态类型的适应。同时测定了几种伴生植物中间锦鸡儿(Caragana intermedia)、猫头刺(Oxytropis aciphylla)和柠条(Caragana corshinskii)根瘤菌的抗逆性,与沙冬青根瘤菌表现出一定的相似性,具较强的抗逆性,说明生态环境对豆科植物-根瘤菌共生体有重要的影响。沙冬青的高抗性可能与沙冬青根瘤菌的高抗性有关。沙冬青与其根瘤菌的共生关系有利于其植物群落的发育和多样性的维系。     

百合转录因子MYB12的克隆与表达分析

以东方百合‘索邦’(Lilium oriental hybrid ‘Sorbonne’)为材料,克隆获得花青素苷生物合成通路中的关键转录因子Lhsor MYB12基因。序列分析结果显示,Lhsor MYB12最大开放阅读框长720 bp,编码239个氨基酸,具有2个典型的DNA结合结构域;该基因包括3个外显子和2个内含子。该基因的氨基酸序列与郁金香(Tulipa fosteriana W. Irving)中的MYB氨基酸序列相似性最高。系统进化分析结果表明,Lhsor MYB12在MYB基因家族中与已报道的控制花青素苷合成的基因形成一簇。进一步采用染色体步移技术,获得了Lhsor MYB12基因起始密码子上游2143 bp的启动子序列,顺式作用元件预测结果显示,该序列中除核心启动子元件(TATA box)外,还包含有MYB蛋白的绑定位点、光反应元件以及参与昼夜节律等反应的相关元件。基因表达分析结果表明,Lhsor MYB12仅在‘索邦’花丝、花柱和花被片中表达;且在花蕾发育过程中表达量逐渐增高,花蕾盛开时表达量最大,但内、外花被的表达起始阶段不同。黑暗处理可导致Lhsor MYB12表达水平降低;光照条件下该基因的表达水平随处理时间的延长表现出先上升后下降再持续上升的趋势。研究结果提示Lhsor MYB12的表达变化规律可能与其启动子中相应的顺式作用元件相关。     

豆科植物早期共生信号转导的研究进展

豆科植物与根瘤菌建立特异的共生关系,在寄主根部产生固氮根瘤。此过程包含了共生信号识别与传递、根瘤菌侵染、根瘤形成以及固氮功能实现等生物学事件。研究人员已经从2种豆科模式植物蒺藜苜蓿（Medicago truncatula）和百脉根（Lotus japonicus）的共生固氮体系中,筛选到许多与根瘤菌共生相关的突变体及其相对应的功能基因,建立起包含结瘤因子识别、共生信号传递和转录响应在内的早期共生信号途径。该文对豆科植物早期共生信号途径的新进展进行了综述。