植物驱动蛋白: 从微管阵列到生理活动调控

驱动蛋白(kinesin)是以微管为轨道的分子马达, 其催化ATP水解为ADP, 将贮藏在ATP分子中的化学能高效地转化为机械能, 在细胞形态建成、细胞分裂、细胞运动、胞内物质运输和信号转导等多种生命活动中发挥重要作用。对植物驱动蛋白的研究落后于动物和真菌, 其原因不仅由于植物进化出独有的驱动蛋白家族, 而且其家族成员数量远多于动物驱动蛋白。该文主要总结了驱动蛋白在微管阵列动态组织, 包括周质微管和有丝分裂早前期微管带、纺锤体及成膜体中的角色和功能, 以及其对植物生理活动的调控作用。同时对重要经济作物大豆(Glycine max)中的驱动蛋白进行了系统分析、分类及功能预测, 发现大豆驱动蛋白数量庞大。结合公共数据库中大豆转录组数据, 对部分大豆驱动蛋白进行功能预测, 以期对大豆及其它作物驱动蛋白功能研究提供线索和启示。     

成熟促进因子及其对卵母细胞成熟调控机制研究的新进展

卵母细胞成熟调控机制一直是发育生物学和生殖生物学领域的热点问题。以现代分子生物学理论为基础,科学家们对卵母细胞成熟分裂的分子生物学调控机理进行了大量研究。发现了细胞周期中许多关键的调控因子：cdc基因、周期蛋白依赖性激酶(CDKs)及细胞周期蛋白(cyclin)。本文对卵母细胞成熟调控的核心调控物质——成熟促进因子(maturation—promoting factor,MPF)的分子结构、周期变化及其在卵母细胞成熟过程中与丝裂原激活蛋白激酶(mitogen—activated protein kinase,MAPK)相互作用关系的最新进展进行了综述。     

人工栽培蛹虫草退化现象的分子分析*

利用PCR-RFLP和RAPD方法对野生驯化蛹虫草及其退化菌种进行了基因水平的分析。PCR-RFLP实验,采用真菌通用引物ITS1和ITS4,扩增出5.8S和其两端的两个转录间隔区(ITS),选用5种识别四个碱基的内切酶(HaeIII、AfaI、TagI、AluI和XspI),其中只XspI酶切结果在两个菌种中存在差异,进一步测序表明,整个片段全长534bp,共有13个位点发生碱基突变,且都为c转换为t。RAPD实验,选用4组计80个随机引物进行PCR扩增,共筛选出9个对所有供试个体均存在明显差异的引物。结果表明了退化菌株较野生驯化菌株在DNA水平上发生了频率较高的突变,这些突变可能直接与导致菌种退化的基因相关联。     

大豆细胞核雄性不育基因研究进展

雄性不育是指植物雄蕊不能正常生长和产生有活力花粉粒的现象。利用雄性不育突变体开展杂交育种工作,是快速提高作物单产的有效途径。目前,通过杂种制种已大幅度提高了水稻(Oryza sativa L.)、玉米(Zea mays L.)和小麦(Triticum aestivum L.)等作物的产量。大豆(Glycinemax(L.)Merr.)作为自花授粉作物,通过人工去雄生产杂交种子不仅困难而且经济上不可行。由于适用于杂交种生产的不育系资源短缺,目前大豆还没有实现大规模杂种优势利用。因此,快速实现大豆杂种优势利用迫切需要鉴定稳定的大豆雄性不育系统。本文总结了大豆细胞核雄性不育(genic male sterility, GMS)突变体及不育基因研究进展,同时结合拟南芥(Arabidopsis thaliana)、水稻和玉米中已报道的细胞核雄性不育基因,从反向遗传学的角度,为大豆核雄性不育基因的鉴定提供依据。     

大豆花药优势表达基因GmFLA22a调控雄性育性的功能研究

我国大豆对外依赖度高,加速提高大豆产量是目前亟需解决的问题。利用杂种优势是大幅提高作物产量的有效途径之一,近年来基于隐性核不育基因开发的智能雄性不育系统,为快速利用大豆杂种优势提供了可能。但是,大豆雄性不育基因研究相对滞后。本研究基于课题组大豆花器官转录组数据,筛选到在大豆早期花药中优势表达基因GmFLA22a,编码含有FAS1结构域的成束状阿拉伯半乳糖蛋白,亚细胞定位表明其可能在内质网中发挥功能。利用基因编辑技术获得Gmfla22a突变体,突变体植株在营养生长阶段与对照组相比没有明显差异,但在生殖生长阶段表现为结实率显著降低。Gmfla22a突变体花粉活力和花粉萌发率均无明显异常,组织切片并染色观察发现,突变体植株花药室壁增厚,花粉粒释放延迟、不完全,这可能是导致Gmfla22a结实率降低的原因。综上,本研究初步揭示GmFLA22a可能参与调控大豆雄性育性,为深入揭示其分子功能提供重要遗传材料,同时为大豆杂种优势利用提供基因资源和理论依据。     

人工栽培蛹虫草退化现象的分子分析

利用PCR-RFLP和RAPD方法对野生驯化蛹虫草及其退化菌种进行了基因水平的分析。PCR-RFLP实验,采用真菌通用引物ITS1和ITS4,扩增出5．8S和其两端的两个转录间隔区(ITS),选用5种识别四个碱基的内切酶(HaeⅢ、AfaI、TagI、AluI和XspI),其中只XspI酶切结果在两个菌种中存在差异,进一步测序表明,整个片段全长534bp,共有13个位点发生碱基突变,且都为c转换为t。RAPD实验,选用4组计80个随机引物进行PCR扩增,共筛选出9个对所有供试个体均存在明显差异的引物。结果表明了退化菌株较野生驯化菌株在DNA水平上发生了频率较高的突变,这些突变可能：直接与导致菌种退化的基因相关联。     

不同生态区域向日葵油酸含量对气候因子的响应规律

该研究以内蒙古自治区农牧业科学院选育的3个向日葵品种‘NKZ4’、‘NK244’和‘NK175’为试验材料,于2014和2015年在陕西武功、山西介休、内蒙古呼和浩特、辽宁沈阳、吉林长春、新疆乌鲁木齐和黑龙江齐齐哈尔7个不同生态条件的向日葵主产省区种植,测定各种植区主要环境气候因子以及各品种籽粒中油酸等脂肪酸组分含量,分析向日葵籽实油酸含量对气候因子的响应规律,并确定关键影响因子,探究气候因子对向日葵油酸形成的影响机理。结果表明：(1)不同生态区间向日葵品种籽实的脂肪酸含量差异较大,其油酸含量总体变化趋势为随纬度的增加而降低。(2)气候因子中日照时数、日均最高气温、日均最低气温、日均气温4个因子与向日葵油酸含量密切相关。(3)在向日葵各生育阶段和全生育期,籽实油酸含量与日照时数均呈显著负相关关系,与日均最高气温、日均气温呈显著正相关关系;在现蕾 开花阶段,油酸含量与平均风速呈显著负相关关系;在开花 成熟阶段和全生育期,油酸含量与日均最低气温呈显著正相关关系。研究发现,向日葵籽实油酸含量受种植区日均最高气温和日均气温影响最大,日均最高气温、日均气温升高5 ℃,籽实油酸含量由20%可上升至40%。