植物木质部发育生物学研究

本文主要介绍植物木质部发生和发育的研究历史及其进展情况，涉及的学科有生理学、系统发育学、遗传学和结构植物学等。评述了从整体、器官、组织细胞直至分子水平的研究方法、研究思路及机理分析的各种结果和假说。企望对植物木质部发育生物学的研究概况有一个比较全面的认识     

植物木质部发育生物学研究

本文主要介绍植物木质部发生和发育的研究历史及其进展情况,涉及的学科有生理学、系统发育学、遗传学和结构植物学等。评述了从整体、器官、组织细胞直至分子水平的研究方法、研究思路及机理分析的各种结果和假说。企望对植物木质部发育生物学的研究概况有一个比较全面的认识。     

白桦雌花发育过程中内源激素动态变化

以酶联免疫吸附法（ELISA）测定七年生白桦嫁接幼树雌花发育过程中脱落酸（ABA）、吲哚乙酸（IAA）、玉米核苷素（ZR）及赤霉素（GA）的含量结果表明：ABA的含量先升后降,高浓度2R分别与低浓度的IAA、GA协同作用可促进白桦雌花分化。     

白桦开花位点Flowering Locus T（FT）基因的分离及其表达

FT及其同源基因在促进植物成花和发育阶段转变过程中起重要作用。应用RT-PCR和RACE技术分离了白桦FT基因的cDNA,全长为928 bp,其开放阅读框为525 bp,编码174个氨基酸。预测的蛋白质分子量为19.6 kDa,理论等电点为7.73。该预测蛋白序列含有保守的PEBP蛋白结构域,命名为BplFT,并在GenBank注册,登录号为JQ409561。该基因序列同其它16种植物的相似性为74%～93%,其中与无花果（Ficus carica）的相似度最高为93%,与拟南芥（Arabidopsis thaliana）的相似度最低为74%,并构建了该基因序列的进化树。通过qRT-PCR的方法检测BplFT基因在白桦不同时期不同组织中的转录表达,在营养器官的表达高于花器官,成熟组织要高于幼嫩的组织,在成熟茎中的表达量最高,推测BplFT基因在成熟的营养器官发育中起重要作用,并可能参与调控次生细胞壁的形成。另外,选择了白桦雄花序突变体进行该基因的转录表达分析,该基因在突变体雌花序、雄花序、幼叶及幼茎中均为上调表达,预示着BplFT基因不仅仅参与营养组织发育,在花器官发育中也具有一定的作用。     

白桦BpBEE1基因启动子的表达特性分析

Brassinolide Enhanced Expression1（BEE1）基因属于bHLH转录因子家族,是调控油菜素内酯信号转导的重要元件。本研究克隆了BpBEE1基因的启动子,通过生物信息学对启动子顺式作用元件进行分析发现：BEE1启动子序列中含有与多种激素应答相关的元件;对转Promoter-BEE1基因拟南芥株系进行组织特异性染色和激素处理,结果表明：转基因株系中GUS染色在叶脉和根系中染色较深,MeJA、SA、BL和ABA处理后GUS活性增强,尤其是MeJA、SA、BL处理后的GUS染色最深。以上结果说明白桦BpBEE1基因参与激素应答等生物学过程,并对植物的生长发育有一定的调控作用。     

白桦BpJMJ18基因启动子克隆及表达分析

为探究BpJMJ18基因在植物生长发育过程中的功能，本研究利用PCR技术克隆白桦（Betula platyphylla）BpJMJ18基因的启动子，通过生物信息学分析发现，该启动子序列中除了包含TATA-box和CAAT-box等基本顺式作用元件外，还具有光响应元件和多种激素应答相关的元件；进而构建植物表达载体pBI101-BpJMJ18pro：：GUS，并用农杆菌介导的瞬时转化法侵染白桦，对转基因株系进行GUS染色分析，结果发现BpJMJ18基因启动子能够驱动GUS基因在白桦的主根、侧根、根尖、叶片的维管束和嫩茎中均检测到表达。上述结果说明白桦BpJMJ18启动子具有启动活性，可能影响植物的生长发育。     

苎麻纤维不同发育时期差异表达miRNAs的表达谱分析

miRNA在植物生长发育过程中起着重要的调控作用.本研究从苎麻纤维伸长期和胞壁加厚、端壁溶合期的中苎1号苎麻韧皮组织为材料的miRNA芯片中筛选出3个差异表达的miRNAs:miR1450、miR156h和miR172b1.利用半定量RT-PCR技术对3个差异表达miRNAs在4个苎麻纤维发育时期(苎麻纤维分生期,纤维伸长期,胞壁加厚端壁融合期和纤维成熟期)的韧皮组织以及花、叶、根和地下茎等组织和器官中的表达情况进行研究.结果表明供试的3个miRNA在苎麻纤维伸长期和胞壁加厚端壁融合期的表达量均为差异表达,进一步验证了芯片结果,其中mi1450在纤维成熟期表达量最高,在纤维伸长期的表达量最低;mi156h在花、地下茎、根和叶中的表达量显著高于4个苎麻纤维发育时期;mi172b1在纤维分生期的表达量最高,在花中的表达量最低.本研究建立了苎麻miRNA的茎环RT-PCR检测体系,为进一步研究miRNA在苎麻纤维发育过程中的作用奠定了基础.     

转基因白桦的花粉活力及外源基因的遗传表达分析

采用荧光素二乙酸酯（FDA）染色比较分析转基因白桦花粉的活力的结果表明,转基因白桦的花粉活力均低于非转基因白桦。应用多重PCR和Northern杂交技术分析表明,转基因白桦花粉中有外源基因整合和转录表达。检测转基因白桦花粉中gus报告基因的活性,显示gus报告基因在花粉表达。     

白桦CESA7基因启动子的克隆与表达分析

克隆得到了一个白桦纤维素合成酶基因（CESA7）GenBanK登录号（EU591531）启动子序列,通过序列分析发现该启动子含有多个不同功能的顺式作用元件,包括光响应元件、激素响应元件、叶片形态发育元件等,推测该启动子在白桦生长发育过程中具有关键作用。将BpCESA7启动子克隆至带有GUS报告基因的植物表达载体,命名为proBpCESA7-121-GUS,并利用农杆菌介导方法侵染白桦和拟南芥,然后通过GUS组织化学染色观察BpCESA7基因启动子的组织表达特性。结果在白桦的根、茎、叶和拟南芥的根,叶,萼片、雌蕊中检测到了GUS活性,说明BpCESA7基因启动子具有启动子活性,并且在白桦的根和叶中染色最深,表明BpCESA7基因在白桦根和叶中表达量较高,并且其存在组织表达特异性。     

白桦雌花发育过程中内源激素动态变化(简报)

以酶联免疫吸附法(ELISA)测定七年生白桦嫁接幼树雌花发育过程中脱落酸(ABA)、吲哚乙酸(IAA)、玉米核苷素(ZR)及赤霉素(GA)的含量结果表明:ABA的含量先升后降,高浓度ZR分别与低浓度的IAA、GA协同作用可促进白桦雌花分化.     

白桦BpSPL2基因启动子的克隆及表达分析

SPL(SQUAMOSA promoter-binding protein-like)是植物特有的转录因子,研究表明其在参与发育阶段转变、花和果实发育等方面起着重要作用。利用PCR技术从白桦基因组DNA中扩增获得BpSPL2基因上游1 960 bp启动子序列,使用PLACE和Plant CARE在线软件分析序列,发现BpSPL2基因启动子序列中含有与开花、非生物胁迫及激素响应等相关的顺式作用元件,暗示其在植物的生长发育和胁迫应答中起重要作用。进而构建了BpSPL2基因启动子驱动GUS报告基因的植物表达载体,并利用农杆菌介导将其瞬时转化至白桦和拟南芥,通过GUS组织化学染色检测BpSPL2基因启动子的组织表达特性,结果表明BpSPL2基因启动子具有启动子活性,能够驱动GUS基因在白桦和拟南芥中表达;而其表达活性在白桦的叶片、芽及根部中较强,在拟南芥的花药、雌蕊和叶片较强,为进一步研究白桦BpSPL2基因的表达调控及其功能分析提供参考。     

白桦HD-Zip基因家族生物信息学及应答盐胁迫分析

HD-Zip转录因子蛋白家族是植物特有的一类转录因子蛋白,在植物生长发育和抵抗逆境胁迫等过程中发挥着重要作用。利用白桦全基因组数据库,获得白桦35条HD-Zip蛋白序列,参考拟南芥中该家族的分类方法,将这些成员分成HD-ZipⅠ-Ⅳ四个亚家族,并对这些成员的蛋白保守结构域、氨基酸组成、染色体分布、和理化性质等进行了预测和分析。从高盐处理的白桦幼苗根组织的转录组数据,鉴定了7个差异表达的基因。本研究为进一步研究白桦HD-Zip家族基因调控白桦耐盐性的功能提供了理论支持。     

白桦BpbHLH112基因克隆及其启动子表达特性分析

克隆白桦BpbHLH112基因的编码序列，并进行生物信息学分析。通过实时荧光定量PCR技术分析该基因在不同胁迫处理下的表达模式，进一步克隆了BpbHLH112基因上游1 446 bp的启动子区域，序列分析表明，该区域含有多个逆境响应、激素响应以及信号转导等相关元件，通过构建BpbHLH112启动子片段融合GUS报告基因的表达载体并进行烟草瞬时转化，分析在不同胁迫处理条件下BpbHLH112启动子驱动GUS基因表达的活性，结果表明BpbHLH112启动子的表达能够被一些逆境胁迫因子诱导，本研究结果为深入研究BpbHLH112调控白桦应对非生物胁迫作用的分子机理提供了理论依据。     

白桦APETALA2基因启动子的克隆及其表达分析

APETALA2（AP2）转录因子亚家族普遍存在于植物中,参与植株的生长发育、胁迫应答和多种生理生化反应的信号传导。本研究从白桦（Betula platyphylla Suk.）基因组中克隆了AP2基因2 308 bp的启动子序列,生物信息学分析发现,该序列除具有TATA-box和CAAT box等高等植物普遍具有的保守元件外,还具有大量光响应元件和激素响应元件,如响应赤霉素、脱落酸、茉莉酸甲酯等的元件。将白桦AP2基因启动子克隆至pBI121-35S：：GUS植物表达载体中,命名为pBI121-proAP2：：GUS,用农杆菌介导法侵染白桦和拟南芥,并进行GUS染色分析,结果表明AP2基因启动子驱动下的GUS报告基因在整个拟南芥中都表达,在白桦的营养器官和雌花种翅及花柄中也有表达,说明其具有启动活性,可能参与该器官的发育。     

东北地区白桦雌配子体的形成与胚胎发育研究

以20年生白桦(Betula platyphylla)的雌花序为材料,研究了白桦的大孢子发生、雌配子体形成和胚胎发育过程.结果表明:1)大孢子母细胞经过减数分裂形成直线排列的4个大孢子,其中珠孔端的3个大孢子退化,合点端的大孢子进行3次有丝分裂,形成八核胚囊,8个核迅速细胞化,最终发育为成熟胚囊.胚囊发育类型为单孢子蓼型胚囊;2)胚的发育经过原胚、球形胚、心形胚和鱼雷胚等阶段发育为成熟胚;胚柄在球形胚时期最发达,但胚柄短小,只由3个扁平细胞组成,之后逐渐退化.本文同时对雌花的结构和发育特点在桦木科各属中的异同、白桦胚胎发生类型及胚胎发育进程的同步性进行了讨论.     

白桦BpPIN5基因启动子组织定位及外源激素应答分析

PIN家族蛋白作为IAA的极性输出载体,在植物胚胎发育、器官发育和向性生长,尤其是植物叶序、叶脉的形成及维管组织分化过程中起关键作用。为了明确白桦（Betula platyphylla）BpPIN5基因对外源激素的应答特性,实验以白桦全基因组DNA为参考,克隆获得BpPIN5基因的上游1 447 bp启动子序列,采用PLACE在线软件对该序列含有的顺式作用元件进行预测,结果表明,BpPIN5启动子序列含有生长素（IAA）、赤霉素（GA）、水杨酸（SA）、脱落酸（ABA）、茉莉酸甲酯（MeJA）、乙烯（ET）等不同类型的生长素响应元件。实验构建了pro-BpPIN5：：GUS载体进行白桦转基因,GUS组化染色分析显示,BpPIN5启动子在白桦叶裂顶端、细叶脉及根中有转录活性。分别用IAA、GA、MeJA、SA及ABA激素处理转基因白桦,结果显示,BpPIN5启动子对上述5种激素在白桦第1叶片的裂叶边缘、第2叶的叶柄及根组织部位均有应答,且响应变化基本一致。研究结果为揭示白桦BpPIN5基因功能提供参考。