植物高效利用磷机制的研究进展

缺磷是限制目前农林业产量的一个重要因子,传统的农林业生产主要通过施肥和土壤改良来满足植物对磷的需求,近年来人们开始发掘磷高效利用植物来替代传统方法提高磷的利用效率。本文综述了国内外有关植物高效利用磷的形态学、生理学及遗传学作用机制,植物高效利用磷的机制主要包括：(1)磷高效利用植物能通过根系形态变化(包括根伸长、根轴变细、根毛数量和密度增大、侧根幼根数量增加及形成排根等)和根冠问的物质分配改变等形态学机制来适应磷胁迫;(2)在缺磷环境下磷高效利用植物能通过根系分泌物增加、菌根侵染、根系吸收动力学特征变化及植物磷素内循环加强等生理学机制来适应磷胁迫;(3)在磷亏缺的长期选择压力下,植物可通过某些“沉默”基因的诱导表达或DNA序列的特定形成相对稳定的磷营养遗传性状,由此通过遗传学机制来增加对土壤难溶态性磷的利用,使植物表现出较高的磷素利用效率。     

高效利用土壤磷素的植物营养学研究

论述磷在农业及生态系统中的重要地位,磷资源的危机以及磷土壤中的理化特性,探讨土壤的供磷潜力,不同植物品种以及相同品种不同基因型对土壤潜在磷资源的吸收利用差异,营养机制,遗传特性及其利用不同作物的基因型来活化,吸收利用土壤难溶态磷的可行性对策,从而为充分发挥植物自身潜力,提高土壤难溶态磷的生物有效性,高效利用土壤潜在磷资源,加快土壤磷素有效循环,节省资源,保护环境,真正达到生态系统的稳定与现代化农业     

一种基于亚磷酸盐及其脱氢酶的植物磷利用和杂草控制系统的建立

磷是植物生长发育所必需的大量营养元素之一。土壤中存在大量的正磷酸盐 (Pi),但由于土壤化学和微生物转化使得土壤可利用磷的浓度并不高。土壤缺磷以及杂草的抗除草剂能力已成为当前农业可持续发展的重要限制因素,所以提高植物对土壤磷的吸收利用能力或寻求可替代正磷酸盐的磷肥以及开发新型杂草控制系统已成为亟待解决的问题。自然界中亚磷酸盐 (Phi) 是含量仅次于正磷酸盐的磷源,但仅在某些细菌中能被专一性的亚磷酸盐脱氢酶 (PTDH) 氧化利用,对植物的生长发育则具有抑制作用。利用这一特性,将从土壤宏基因组中直接扩增到的假单胞菌PTDH基因PsPtx通过农杆菌侵染法转入烟草中,并通过RT-PCR、垂直板幼苗生长、显性标记和生长竞争实验分析PsPtx转基因烟草的基因表达以及在Phi胁迫条件下的特性。结果显示,PsPtx在其转基因植株的根茎叶组织中都有几乎相同水平的表达;PsPtx转基因烟草不但能解除Phi对植物的毒害作用,并将它氧化成可用的Pi作为生长发育所需的磷源,而且在Phi胁迫条件下较野生型烟草有相当明显的生长竞争优势;另外PsPtx还具备成为植物遗传转化显性选择标记的优良特质。因此,PsPtx基因编码的亚磷酸盐脱氢酶可用于开发一种基于亚磷酸盐为磷肥和除草剂的植物磷利用和杂草控制系统,为当前农作物转基因研究存在的一些重大问题提供一个有效解决方案。     

植物与低磷环境研究进展——诱导、适应与对策

自从20世纪70年代人们发现适应低磷土壤的作物根际磷的有效性明显增加的现象之后。植物与低磷环境的研究便引起了人们的重视。植物如何适应低磷环境和如何有效利用土壤磷素资源的问题已成为国内外当前的研究热点之一。研究表明,低磷条件下,植物根系形态结构会发生适应性变化,根冠间的物质分配会向根部倾斜使根冠比增加;植物根际酸度变化、有机酸分泌和磷酸酶释放有利于活化和利用土壤中的磷素资源;不同种类或品种的植物具有不同的磷营养效率基因型,具有不同亲和力的磷转运体,也具有不同的磷活化机制。人类对植物适应低磷机制的研究还将继续,揭示植物对低磷环境的响应对策和发掘植物有效利用磷素资源的潜力,在经济上和环保上均有非常现实的意义。     

植物高效吸收和利用磷营养的遗传学研究进展

近些年来,人们对植物营养性状的遗传学背景日益了解,特别是磷素营养。随着分子生物学的快速发展,磷素营养的研究已深入到分子水平并且取得了可喜的成绩。本文从植物体内调控磷吸收利用的相关QTLs定位,缺磷诱导的基因表达,植物体内的磷调控系统,磷转运子及与磷有关的突变体的研究作一概括。     

植物高效吸收和利用磷营养的遗传学研究进展

近些年来 ,人们对植物营养性状的遗传学背景日益了解 ,特别是磷素营养。随着分子生物学的快速发展 ,磷素营养的研究已深入到分子水平并且取得了可喜的成绩。本文从植物体内调控磷吸收利用的相关QTLs定位 ,缺磷诱导的基因表达 ,植物体内的磷调控系统 ,磷转运子及与磷有关的突变体的研究作一概括。     

提高植物磷营养效率（候选）基因研究进展

低磷限制植物产量提高和品质改良是全球亟待解决的土壤养分问题之一,利用现代转基因技术结合常规育种手段培育磷高效新品种是解决这一问题的有效途径。目前,已有百余个磷营养效率候选基因被克隆,但真正用于植物转基因育种实践的却寥寥无几,且进展缓慢。究其原因可能是由于现有候选基因种类繁杂且未系统分类,有些基因的功能尚未明确,缺少克隆与育种交流平台等问题。鉴于此,本文将目前已克隆的植物磷营养效率候选基因按照其功能不同进行分析,对基因的生物学功能及其潜在应用价值进行归纳总结。这不仅为分子生物学家选择目标基因,解析植物磷高效分子机制提供参考,同时为育种学家进行基因转化,培育磷高效新品种搭建平台。     

既主内政, 又辖外交——以PHR为中心的基因网络调控植物-菌根真菌的共生

磷是植物生长发育必需的大量矿质营养元素, 但自然界大部分土壤都存在严重缺磷的问题。为了适应这一营养逆境, 植物演化出一系列低磷胁迫应答反应。通过改变基因的转录水平调控低磷胁迫应答反应, 而转录因子PHR1在调控植物对低磷胁迫的转录响应中起关键作用。此外, 大部分陆生植物还能与丛枝菌根真菌建立共生关系, 通过丛枝菌根真菌更有效地从土壤中获取磷元素。最近, 中国科学院分子植物科学卓越创新中心王二涛研究组发现, 以PHR为中心的转录调控网络控制植物-丛枝菌根真菌共生的建立。因此, PHR不但在维持植物细胞自身的磷稳态中发挥作用, 而且参与植物与外界微生物的相互作用, 为植物有效地从环境中获得磷元素提供了另外一条途径。     

植物低磷胁迫适应机制的研究进展

磷对植物生长发育起到至关重要作用。但是土壤中存在大量植物不可利用的磷。根际周围非常低的有效磷含量是限制植物生长的因素。植物在遭受低磷胁迫时,其根形态、磷酸酶、有机酸、磷转运体等方面会产生一些适应机制。论述了这些机制最新研究进展．并对这一问题的研究方向进行展望。     

高等植物对磷饥饿自我拯救的分子生物学机制

磷饥饿状态下,植物通过一系列生理、生化变化主动适应胁迫逆境,包括植物对土壤难溶性磷的活化、根系对低浓度有机磷的有效吸收,以及对吸收磷的再利用等。而这些生理生化反应都有其特定的分子生物学基础。本文着重综述与这三方面特性有关的分子生物学研究进展,包括与根系有机酸合成以活化难溶性磷有关的ＰＥＰ羧化酶（ＰＥＰＣ）;与有效吸收低浓度有机磷有关的高亲和力磷转运子;以及与利用生长介质中的有机磷有关的ＲＮａｓｅ、磷酸酶（ＡＰａｓｅ）;Ｃａ２＋－ＡＴＰａｓｅ;低磷营养胁迫导致的植物与菌根菌互作的分子生物学;以及磷饥饿诱导差异表达的基因等。     

基因系统生态及其应用

运用基因生态系统观点,探讨了基因的行为生态,提出了基因具有整体性、联系性、有序性和平衡性等特性．还讨论了基因生态的应用及其发展前景．     

人血小板生成素重组载体的构建与体外表达

应用基因克隆技术,以人ＴＰＯｃＤＮＡ为目的基因,构建真核细胞表达重组体ＶＲＴＰＯ,藉脂质体将其转染于ＮＩＨ３Ｔ３细胞,应用ＰＣＲ、ＲＴ－ＰＣＲ及Ｗｅｓｔｅｒｎ印迹等技术对其转染及表达情况进行鉴定．结果表明：ＶＲＴＰＯ构建成功,在ＮＩＨ３Ｔ３细胞可表达人ＴＰＯ,为应用人ＴＰＯｃＤＮＡ进行质粒ＤＮＡ骨骼肌直接注射于动物体内的基因治疗研究奠定了基础     

多倍体植物中基因表达模式的变化

植物杂交和多倍化能导致基因组结构发生变化,并显著影响了基因表达,因此认为杂交和多倍化是促进植物进化的一个重要力量。近些年大量的研究表明植物多倍化后基因表达模式发生了复杂的改变,包括基因沉默、基因表达的基因组偏向性及组织特异性、基因激活等现象,本文对这些现象及其特点和机制进行了综述。     

基因突变的分子检测技术

基因突变的分子检测是确定生物性状与某种遗传变异的关系、探讨生物物种内基因的差异、了解生物种间亲缘和进化的关键技术,对群体遗传学和生物分类学研究、遗传病诊断等都有着重要的理论意义和实用价值。因此,对于基因突变的检测方法的研究目前受到广泛关注。对基因突变的形式及其分子检测技术作了全面综述。     

Gene structure and chromosomal localization of mouse cyclin G2 (Ccng2)

Cyclins are essential activators of cyclin-dependent kinases (Cdk) which, in turn, play pivotal roles in controlling transition through cell-cycle checkpoints. Cyclin G2 is a recently discovered second member of the G-type cyclins. The two members of the G-type cyclins, cyclin G1 and cyclin G2, share high structural similarity but their function remains to be defined. Here we characterize the structure of the mouse cyclin G2 gene by first cloning and sequencing the full-length mouse cyclin G2 cDNA. The cyclin G2 cDNA was used to isolate the cyclin G2 gene from a BAC library and to establish that the gene was transcribed from eight exons spanning a total of 8604 bp. The cyclin G2 gene was mapped by fluorescence in situ hybridization (FISH) to mouse chromosome 5E3.3.–F1.3. This region is syntenic to a region on human chromosome 4. The expression of cyclins G1 and G2 was examined in various tissues, but no correlation between expression patterns of the two genes was observed. However, during hepatic ontogenesis the cyclin G2 expression level decreased with age, whereas cyclin G1 expression increased. Transient expression of cyclin G2-green fluorescent protein (GFP) fusion protein in NIH3T3 cells showed that cyclin G2 is essentially a cytoplasmic protein, in contrast to the largely nuclear localization of cyclin G1. Our data suggest that, despite the close structural similarity between mouse cyclins G1 and G2, these proteins most likely perform distinct functions.     

Gene structure and chromosomal localization of mouse cyclin G2 (Ccng2)

Cyclins are essential activators of cyclin-dependent kinases (Cdk) which, in turn, play pivotal roles in controlling transition through cell-cycle checkpoints. Cyclin G2 is a recently discovered second member of the G-type cyclins. The two members of the G-type cyclins, cyclin G1 and cyclin G2, share high structural similarity but their function remains to be defined. Here we characterize the structure of the mouse cyclin G2 gene by first cloning and sequencing the full-length mouse cyclin G2 cDNA. The cyclin G2 cDNA was used to isolate the cyclin G2 gene from a BAC library and to establish that the gene was transcribed from eight exons spanning a total of 8604 bp. The cyclin G2 gene was mapped by fluorescence in situ hybridization (FISH) to mouse chromosome 5E3.3.–F1.3. This region is syntenic to a region on human chromosome 4. The expression of cyclins G1 and G2 was examined in various tissues, but no correlation between expression patterns of the two genes was observed. However, during hepatic ontogenesis the cyclin G2 expression level decreased with age, whereas cyclin G1 expression increased. Transient expression of cyclin G2-green fluorescent protein (GFP) fusion protein in NIH3T3 cells showed that cyclin G2 is essentially a cytoplasmic protein, in contrast to the largely nuclear localization of cyclin G1. Our data suggest that, despite the close structural similarity between mouse cyclins G1 and G2, these proteins most likely perform distinct functions.     

代谢工程中基因修饰与基因表达的工具

代谢工程利用重组DNA技术导入定向改造的基因 ,以改进微生物细胞的某些代谢特性 ,已经发展成为一个工业微生物育种和优化发酵过程的强有力工具。基因的修饰与表达是代谢工程的重要组成部分。本文介绍了近年来代谢工程中基因修饰与表达所用的工具方面的进展。     

基因工程技术在花卉中的应用

近年来花卉产业得到了蓬勃发展,不断成熟的基因工程技术为花卉的品质改良提供了新的思路,也为花卉产业化发展带来了新的机遇。本文综述了影响植物花色、花型、花期等相关基因及转基因的研究,展望了基因工程技术在花卉育种和产业化应用的发展前景。     

人新基因HBRP基因工程细胞系的建立

在研究牛精浆蛋白 (bovineseminalplasmaproteins ,BSPproteins)及其相关蛋白在受精卵发育过程中的重要作用时 ,在人睾丸组织中发现并克隆了一个与BSP蛋白相关新基因的序列 ,其开放阅读框架 (openreadingframe ,ORF)编码了一个含 2 2 3个氨基酸残基的蛋白质 ,氨基酸序列中含有4个纤连蛋白Ⅱ型结构域 ,与BSP蛋白在结构上有一定的相似性 ,称其为人BSP相关蛋白 (humanBSP relatedprotein ,HBRP) ,并在GenBank注册 ,登录号为AF2 791 4。预测该蛋白是与BSP蛋白功能相关的结合蛋白 ,并已成功地将该基因定位在 1 9号染色体 1区 3带上。为进一步研究该新基因的生物学功能 ,利用重组质粒pEGFP C2 HBRP转染人胚肾HEK2 93细胞 ,通过G41 8筛选出药物抗性克隆 ,建立了稳定的基因工程细胞系 ,为该基因功能的研究奠定了基础 ,对该基因功能的进一步研究有重要的意义 义。