植物对非生物逆境响应的转录调控和代谢谱分析的研究进展

非生物逆境严重影响植物的生长发育,植物响应非生物逆境是通过复杂的转录调控网络和代谢网络实现的。植物转录组学和代谢组学的技术方法有助于研究植物对非生物逆境的应答机制。本文对植物非生物逆境响应中的转录调控和代谢谱分析的研究进展进行了综述。     

水稻非生物胁迫相关QTL研究进展

培育优质高产水稻品种是水稻育种工作者的首要目标。近年来,不断恶化的环境条件使水稻生长面,临更多的逆境胁迫。其中,非生物胁迫严重影响水稻产量提高和品质改善。从QTL角度研究水稻对非生物胁迫的适应机理,对于提高水稻产量、品质和抗逆性等方面具有重要的意义。本文综述了近年来水稻非生物胁迫相关QTL的研究进展,以及通过分子辅助育种手段创制多目标性状聚合的优良水稻品种的主要策略,为实现水稻优质高产和广适性的综合改良提供思路。     

植物DNA甲基化研究进展

DNA基化是一种重要的表观遗传修饰方式,强烈地影响植物染色质结构和基因的表达,因此植物DNA基化的研究对植物生长发育及进化过程的研究发展起着重要作用。本文概述了植物DNA基化的特征,并对植物DNA基化的发生机制、生物学功能、检测分析方法等方面进行了综述,旨在深入了解DNA基化对植物的影响。     

芸苔属自交不亲和细胞信号转导的研究进展

在芸苔属植物的自交不亲和细胞信号转导过程中,信号分子-SCR配体是由花粉粒产生的,被柱头乳突细胞SRK受体识别后,进行细胞内信号转导。这对受体-配体是两个由S位点编码的且高度多态的蛋白质,它们决定着自交不亲和反应。配体是位于花粉粒表面的一个小的胞被蛋白,由SCR基因编码;受体是位于柱头乳突细胞原生质膜上的跨膜的蛋白质激酶,由SRK基因编码。在自交授粉过程中,配体SCR和受体SRK的相互作用激活了受体SRK,被激活的SRK通过其下游组分ARC1介导底物的泛肽化,然后泛肽化的底物在蛋白酶体/CSN中被降解,从而导致了自交不亲和性反应。这些降解的底物可能是促进花粉水合、萌发和花粉管生长的雌蕊亲和因子。主要针对芸苔属自交不亲和细胞信号转导作一综述。     

人脐带间充质干细胞研究进展及应用前景

人脐带问充质干细胞（hUCMSC）是来源于发育早期中胚层和外胚层、存在于脐带沃顿胶和血管周围组织中的一类具有自我更新、增殖和多向分化潜能的干细胞。当前主要通过分离、扩增传代培养,然后超低温保存的方法提取保存hUCMSC。与其他来源的干细胞相比,hUCMSC具有来源广泛、可塑性强、对供者无不利影响、无伦理争论限制等优势,并且具有很强的向多组织分化的潜能,因此hUCMSC成为在组织工程、造血干细胞移植及基因治疗等研究领域具有巨大潜力的种子细胞,在临床应用方面有十分广阔的前景。     

我多组学关联分析揭示表观等位基因在拟南芥环境适应性进化中的作用及机制

表观等位基因一般是指仅由DNA甲基化差异引起的表达量不同的等位基因,对植物形态结构和各种生理过程具有重要影响。但自然条件下环境因素对植物表观等位基因的影响还不清楚,同时表观等位基因在植物环境适应性进化中的作用和机制还亟待探究。为了在全基组水平鉴定拟南芥(Arabidopsis thaliana)中与特定环境因素相关的表观等位基因,并分析它们参与拟南芥环境适应性进化的可能机制,本研究利用623株拟南芥生态型的转录组、甲基化组和种源地气候数据进行多组学关联分析,并同时进行了蛋白互作网络和基因富集分析。以春季和夏季降水量为例,本研究最终鉴定到5个基因(AGL36、AT2G34100、AT4G09360、LSU4和AT5G56910)可能具有相应的表观等位基因,基因内部或附近特定区域不同甲基化水平对它们的表达可能具有调控作用。其中与种子发育有关的印记基因AGL36首次被发现可能作为表观等位基因参与拟南芥环境适应性进化,其他4个基因均与生物胁迫响应有关。自然条件下降水量能影响当地病虫害的严重程度,而DNA甲基化能通过影响这4个免疫基因的表达来影响拟南芥免疫能力。在长期演化过程中有利于个体适应当地降水模式的表观等位基因受到正向选择,这可能是这些表观等位基因参与拟南芥降水适应性进化的潜在机制。通过蛋白互作网络、GO功能分析和KEGG通路分析,本研究还首次发现LSU4可能与LSU基因家族其他成员一样参与硫代谢网络,并通过影响硫代葡萄糖苷代谢参与拟南芥生物胁迫响应。     

植物组蛋白赖氨酸甲基化建立过程及其遗传性研究进展

表观遗传学主要包括DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA,组蛋白甲基化作为组蛋白修饰中的一种重要修饰,在植物体的发育和环境适应中发挥着重要作用。组蛋白甲基化主要发生在赖氨酸残基上,同时根据不同的赖氨酸位点和每个赖氨酸位点甲基化程度的不同,形成了不同的赖氨酸甲基化修饰。根据对基因的不同功能,通常将组蛋白赖氨酸甲基化修饰分为2大类:(1)能够促进基因表达的,如H3K4me3和H3K36me3;(2)能够抑制基因表达的,如H3K9me2和H3K27me3。不同的组蛋白赖氨酸甲基化去甲基化过程需要相应的阅读(reader)、书写(writer)和擦除(eraser)3种蛋白。同时,组蛋白赖氨酸甲基化的遗传性质目前还不是很清楚。综述了植物中组蛋白赖氨酸甲基化建立与去除过程,以及对组蛋白赖氨酸甲基化可遗传性的探讨。     

植物抗逆反应中水孔蛋白的表达调控研究

水孔蛋白(aquaporin,AQP)作为一种功能性跨膜输水蛋白,对植物体形成水选择性运输通道并实现水分的跨膜运输起到重要的作用.当植物处于盐、干旱、低温等逆境胁迫状态时,体内的水分平衡被打破,水孔蛋白在水分运输和胞内渗透压的调控等方面表现出重要作用.综述了植物抗逆反应中水孔蛋白表达调控的研究进展.     

激光、高压静电场克服羽衣甘蓝自交不亲和及其分子机制的研究

利用激光、高压静电场对自交不亲和的羽衣甘蓝的花粉进行处理,以期克服其自交不亲和。通过对处理后的花粉的表面结构和蛋白酶活性及其萌发情况的研究,进一步分析激光、高压静电场的生物效应。同时利用分子生物学手段Northern杂交技术,检测了经激光、高压静电场处理的花粉,在授粉后柱头上SLG和SRK基因表达的差异,以探讨激光、高压静电场对生殖反应作用的分子机制。结果表明:通过适宜剂量的激光、高压静电场处理,羽衣甘蓝的花粉萌发率提高,成熟花粉水溶性总蛋白,α-淀粉酶活力,总淀粉酶活力均不同程度的提高,同时自交亲和指数和结籽率提高。从花粉的表面结构的电镜显微观察分析,花粉壁的雕纹受到了伤害,网脊线有轻微断裂,网眼变大。授粉后,取不同时间间隔的柱头样品提取总RNA,利用Northern杂交技术检测SLG和SRK基因的表达量,授粉后24 h激光处理和高压静电场处理与对照比较,SLG和SRK基因的表达量均降低。     

羊草水孔蛋白基因LcPIP的克隆与表达分析

本研究基于羊草水孔蛋白EST序列,应用RACE克隆技术从盐胁迫的羊草中克隆了cDNA全长为1204bp的水孔蛋白基因,其GenBank登录号为KJ459872。经生物信息学分析,该基因开放阅读框为879bp,其编码的蛋白含有292个氨基酸,蛋白质分子量为30.93kDa,理论等电点(pI)为7.00,与已知的小麦、大麦和玉米等单子叶植物来源的同类基因同源性较高,相似性为80%~98%,与小麦TaPIP1的遗传关系最近,与PIP1家族聚为一类。荧光定量PCR分析显示,在200mmol·L-1的Na2CO3胁迫不同时间后,羊草根中LcPIP基因的表达量在6h时受到抑制,12~24h之间表达量明显上升,但胁迫持续48h后,LcPIP表达量降至极低水平。羊草叶片的LcPIP基因表达量逐渐上升,48h达到最高峰,72h表达量下降。