Leukamenin E调节拟南芥幼苗根部生长素极性运输及根系生长发育

本文采用14种拟南芥转基因报告株系,研究了对映-贝壳杉烷二萜(leukamenin E)调节拟南芥根部生长素极性运输转运蛋白表达并影响根生长发育的机制。结果表明:leukamenin E浓度在20～40μmol·L~(-1)范围显著抑制拟南芥幼苗主根的生长,较低浓度leukamenin E(10μmol·L~(-1))促进侧根提前发生并增加侧根数量; 10～30μmol·L-1的leukamenin E在处理拟南芥幼苗48 h后可显著提高其根尖部生长素水平;进一步检测根部生长素极性运输转运蛋白表达,发现该浓度条件下leukamenin E促进PIN1在转录水平表达并增加其蛋白丰度,但在转录水平抑制PIN2表达并减少其蛋白丰度;同时,显著减少PIN3、PIN7和PIN4蛋白在小柱和静止中心及其周围细胞的丰度以及AUX1的定位丰度; Leukamenin E对PIN1丰度的上调以及对PIN2、PIN3、PIN4、PIN7和AUX1定位丰度的减少可导致生长素在根尖顶部的积累以及根部生长素浓度梯度的改变,引起根生长的抑制及侧根的提前发生。     

蓝光和环境温度调控拟南芥生长发育的机制研究

随着地球的周期性自转,地球上绝大部分生物都处在昼夜交替的环境之中。光照和环境温度作为两种重要的环境信号对生物体的生长发育具有至关重要的作用。光照不仅仅是植物进行光合作用的能量来源,同时也是调控植物生长发育的重要环境信号。光照和环境温度可以共同调控模式生物拟南芥的下胚轴伸长、开花启始等一系列生理过程,但是这两种环境因子如何协同调控拟南芥的生长发育却有待深入研究。中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所刘宏涛课题组的研究发现,拟南芥蓝光受体CRY1可以以蓝光依赖的方式和转录因子PIF4直接相互作用,通过抑制PIF4的转录活性,从而调控下游基因表达和植物在高温下的下胚轴伸长。通过表达谱的分析发现,蓝光和环境温度可以共同调控两个功能未知的新基因COR27、COR28的转录,COR27、COR28通过影响生物节律从而调控拟南芥的开花启始以及对冷冻胁迫的抗性。     

细胞分裂素响应调节因子介导拟南芥生长发育的作用研究

细胞分裂素作为重要的植物激素广泛参与植物生长发育。尽管细胞分裂素的作用已经广为人知,但是作为激素信号的效应器,其响应调节因子的作用未见综合报道。现就以拟南芥为例,介绍拟南芥响应调节因子在根生长发育、顶端分生组织发育及叶子形态发生中的作用。     

拟南芥开花的光周期调节

拟南芥开花时间受先质、光周期影响。已鉴定出两类影响开花光周期反应的突变体：一类是通过影响内源生理节奏从而影响光周期测量,导致开花时间改变的突变体,包括elf3和lhy;另一类是影响长日光周期应答的突变作,如constans（co）和gigantea（gi）。CO基因已经克隆,通过转基因和原位杂交分析,表明CO转录水平是长日应答促进开花的主要决定因子。     

eIF4E作用及调节机制

eIF4E作为翻译启动因子复合体eIF4-F的关键部分,调节细胞的蛋白质合成的限速步骤,ras基因加强eIF4E的磷酸化,c-myc基因增加eIF4E mRNA水平,eIF4E活性随其本身磷酸化的加强而加强,随其结合蛋白的磷酸化加强而减弱。eIF4E是新近发现的原癌,这量的eIF4E选择性地加强原癌基因等“弱mRNA”的翻译：可以通过加强蛋白质合成的速度,也可以加速mRNA由细胞核由胞浆转移。     

外源蔗糖影响AtKEA1和AtKEA2调节拟南芥幼苗根的生长

为探究拟南芥(Arabidopsis thaliana)K+/H+反向转运体KEA1和KEA2在植物生长发育过程中的功能作用,以拟南芥野生型和kea1kea2功能缺失突变体为研究材料,通过表型分析,碘化丙啶染色观察根的结构,高效液相色谱法测定内源糖含量,转录组测序及实时荧光定量PCR比较分析相关基因表达量的变化,组织化学染色检测叶片超氧阴离子的分布等研究发现：在没有蔗糖的培养基中,kea1kea2双突变体的根长显著短于野生型Col-0;进一步观察发现,与野生型相比,kea1kea2双突变体的根尖分生组织区较短,内源蔗糖含量下降,并且kea1kea2双突变体的叶片分布较多的O₂^·-。当外源添加30 g·L^-1蔗糖后,野生型与kea1kea2双突变体的根长无显著差异。转录组测序分析显示,许多参与蔗糖信号和根生长发育的关键基因在kea1kea2双突变体中的表达受到抑制。综上所述,外源蔗糖影响AtKEA1和AtKEA2参与调节的拟南芥幼苗根的生长。     

拟南芥花模式建成多阶段遗传机制

花是被子植物的繁殖器官,探究花模式建成对植物进化、形态发育和作物育种等领域的研究均具有十分重要的科学意义。本文所用数据来源于拟南芥(Arabidopsis thaliana)信息资源数据库,包括79个样本的261个基因芯片数据;采用支持向量机算法构建了拟南芥花发育三阶段的蛋白质相互作用网络;利用功能富集分析、网络拓扑结构分析和聚类分析,挖掘出一批与拟南芥花形态发育和花器官形成相关的潜在重要功能基因;基于完善花发育经典的ABCD理论模式,初步阐释了拟南芥花发育的多阶段网络遗传机制。     

蔗糖调节拟南芥花青素的生物合成

为了探讨糖在花青素合成过程中的调节作用,采用蔗糖和其代谢糖（葡萄糖 和果糖）组合处理拟南芥幼苗.实验结果表明,60 mmol/L蔗糖处理显著提高拟南芥 幼苗的花青素、还原糖含量,并上调花青素合成相关基因（CHS, FLS-1, DFR, LDOX, BANYULS）的转录,对叶绿素含量和UGT78D2基因的转录无影响;20 mmol/L 葡萄糖+20 mmol/L果糖处理,对花青素、叶绿素和还原糖的含量无影响,对花青素 合成相关基因转录影响不一;20 mmol/L蔗糖+20 mmol/L葡萄糖+20 mmol/L果糖处 理后,花青素和还原糖含量介于前两个处理之间,也上调花青素合成相关基因的转 录;但和蔗糖处理组相比,上调UGT78D2基因转录,下调FLS-1基因转录.在不同处 理组之间,花青素含量变化和还原糖含量变化趋势相同,有可能糖在调节花青素 合成的同时也调节还原糖含量.因此,蔗糖既可以通过蔗糖特异信号途径,也可以 和其代谢糖通过其他途径共同调节拟南芥花青素的生物合成.     

拟南芥反应调节因子研究进展

反应调节因子是His_Asp磷酸转移信号传导途径的重要组分。它通过在保守的Asp残基上接受由感受器转移而来的磷酸基团对下游基因进行调控 ,以对环境刺激作出反应。在高等植物拟南芥中已经发现 1 4种反应调节因子 ,它们可分为A ,B两种亚型。在结构上 ,B亚型反应调节因子的B盒序列和较长的C末端延伸使其具有转录因子的作用 ;在表达特性上 ,A亚型反应调节因子的转录受细胞分裂素和硝酸盐诱导 ;在生化特性上 ,A亚型反应调节因子具有磷酸化酶活性 ,而B亚型反应调节因子可能是AHPs的磷酸提供者     

模拟微重力对拟南芥幼苗的影响

对正常条件和模拟微重力条件下拟南芥幼苗的生长状况进行了研究,发现拟南芥幼苗的生长发育、生理生化特性、酶活性等均发生一系列的变化.并利用qRT-PCR技术深入研究了经模拟微重力处理的幼苗过氧化物酶的基因表达量的变化.这些结果为植物在受控生态生保系统中的生长提供了试验支持.     

头孢霉素对拟南芥主根生长发育的影响

以拟南芥野生型和相关转基因株系为材料,设置0、50、100、200和400μg/mL头孢霉素处理,考察头孢霉素对主根伸长生长、根尖分生组织活性、生长素分布运输以及干细胞活性的影响,探究头孢霉素对拟南芥主根生长发育的毒性作用机制。结果显示:(1)头孢霉素能以浓度依赖的方式抑制拟南芥主根的生长,并抑制分生组织长度和CYCB1;1基因的表达,说明它能抑制根尖分生组织活性。(2)头孢霉素能降低根尖生长素报告基因DR5∷GUS、DR5∷GFP和生长素极性运输蛋白PIN1、PIN2、PIN3、PIN7和AUX1的表达,说明它能抑制根尖生长素的分布和极性运输。(3)头孢霉素能下调根尖静止中心标记系WOX5∷GFP、QC25和QC46的表达,以及SHR和SCR蛋白的表达,说明它能抑制根尖干细胞活性。研究表明,头孢霉素能通过抑制根尖分生组织活性、生长素的分布和极性运输以及干细胞活性,从而调节拟南芥主根的生长发育。     

拟南芥开花过程的表观遗传调节

开花是高等植物由营养生长到生殖生长的重要转变.拟南芥的开花时间受许多基因的调控,其中一些基因的表现遗传调节对开花时间的控制发挥着重要的作用.本文就这些基因以表观遗传方式调节拟南芥开花过程的最新研究进程作简要介绍.     

云南干热河谷水库气候效应对车桑子幼苗生长发育的影响及其作用机制

干热河谷地区水电站建设对当地植被的潜在影响是一个值得关注的生态学问题。车桑子是当地植被灌木层的主要成分,开展水库气候效应对车桑子生长、发育影响的研究具有现实价值。以车桑子的实生幼苗为材料,将土壤含水量控制为13%、7%和1.5%,空气湿度控制为50%、65%和75%,从幼苗生长、构件发育、根系发育、生物量分配等方面研究了降水减少和大气湿度增加的气候效应对车桑子的影响,通过叶绿素含量、Fv/Fm、丙二醛(MDA)含量和叶片可溶性糖含量等指标,从光合系统特性、膜质过氧化和渗透调节3个方面研究了车桑子的受损与适应机制。结果表明,土壤干旱能够抑制车桑子幼苗高生长和根系发育的各项指标,并促进生物量向根系分配;当大气湿度增加时,幼苗高生长和根长虽呈增加趋势,但生物量积累、根系发育指标及RMR却具有单峰效应,显示空气湿度过高时对其生长发育具有抑制作用。综合而言,由于大气湿度增加能够部分补偿土壤的干旱效应,干热河谷区水库建设的气候效应不会对车桑子幼苗的生长和发育产生重要影响。结果还表明,土壤干旱和大气湿度变化对叶绿素含量无影响,土壤水分胁迫和空气湿度下降导致Fv/Fm显著下降,说明光合电子传递链受损是车桑子光合抑制的主要原因;土壤水分胁迫导致MDA含量升高,说明细胞膜质过氧化是车桑子幼苗受损的重要机制;而土壤干旱导致叶片可溶性糖含量升高,说明车桑子幼苗具有较好的渗透调节机制。研究结果对评估干热河谷区水电站建设对植被的影响具有参考价值。     

三种植物生长调节物质对白及幼苗假鳞茎生长发育的影响

该研究以一年生白及幼苗为材料,通过测定生物量、氨基酸含量、蛋白质及多糖含量的变化,研究不同浓度的芸苔素内酯(BR)、萘乙酸(NAA)和茉莉酸甲酯(Me-JA)喷施对白及幼苗假鳞茎快速生长发育影响。结果表明:1.6×10~(-4)mmol·L~(-1)的BR处理组,假鳞茎鲜重达3.39 g/株,高于其他处理组,分别是清水对照(CK1)和沼气肥对照组(CK2)的1.19倍和1.25倍;单个假鳞茎(单株)的新生萌芽数也高于其他处理,达到2.17个,说明生产效益至少可提高19%。把两个对照组和三种植物生长调节物质处理后假鳞茎产量最高的处理组(即1.6×10~(-4)mmol·L~(-1)的BR、0.5 mmol·L~(-1)的NAA和0.25 mmol·L~(-1)的Me-JA)进一步测定假鳞茎氨基酸、蛋白质和多糖含量,发现CK2氨基酸含量最高,高达8.58%,而CK1含量最低,仅为5.21%,三种植物生长调节物质处理组分别是7.26%、7.53%和5.69%。蛋白质含量由高到低依次是沼气肥对照组、1.6×10~(-4)mmol·L~(-1)BR、0.5 mmol·L~(-1)NAA、0.25 mmol·L~(-1)ME-JA和清水对照组,它们的含量分别是11.6%、11.0%、10.5%、9.14%、7.72%,这说明与氨基酸含量基本一致。三种植物生长调节物质处理后白及多糖含量分别为24.2%、26.5%、26.5%,均远高于清水对照(19.3%)和沼气肥对照(21.8%)。综合分析认为,1.6×10~(-4)mmol·L~(-1)的BR能同时提高白及假鳞茎的产量和质量。该研究结果对于白及规模化种植栽培具有重要指导意义。     

卵泡生长发育的调节因子

胎儿期卵巢中的卵泡仅有一小部分能发育到成熟并排卵,大多数卵泡都要发生闭缩。闭缩发生在卵泡生长发育的各个阶段,在不同阶段,调节卵泡分化的因子是各不相同的,本文综述了在卵泡生长发育各个阶段的调节因子,主要包括内分泌因子,局部分泌因子和细胞内的调节因子。原始卵泡闭缩是卵泡褪化的主要原因;在低速生长的腔前卵泡阶段,局部会产生一些生长因子,这些因子能够促进卵泡生长发育,抑制其闭缩,腔室卵泡阶段,是卵泡生长发育最重要的阶段,在该阶段,FSH是其重要的调节因子。另外,胰岛素类生长因子1和白细胞介素1β也是腔室卵泡阶段的重要调节因子,排卵前卵泡能够表达促黄体激素受体,促黄体激素和其受体是此阶段卵泡存活的调节因子。但是,对黄体波和排卵间的时间了解甚少。在此阶段,孕激素是卵泡存活的调节因子。     

拟南芥HECT E3s家族基因表达模式和功能的初步研究

利用GUS组织化学染色法,研究由拟南芥泛素蛋白连接酶HECT家族基因(UPLs)启动子起始的β-葡萄糖苷酸酶报告基因(GUS)的表达模式。结果表明:UPLs家族中6个成员的启动子在拟南芥植株的不同组织和不同时期均有所表达,且在莲座叶发育的早期和衰老期表现出较高活性。进一步观察upl3和upl4突变体发现,upl3和upl4突变体除了upl3有较明显的叶型变化,两者均表现为延迟衰老现象;且突变体中衰老相关基因的表达水平不同于野生型。研究推测UPL3和UPL4可能参与了叶片生长发育过程的调控,同时还参与调控植株衰老进程。     

模拟微重力对拟南芥幼苗的生物学效应

对正常条件和模拟微重力条件下生长的拟南芥幼苗进行比较试验,结果表明模拟微重力会产生如下影响:(1)影响拟南芥幼苗的生长发育;(2)影响拟南芥光合特性;(3)影响拟南芥的生理特性;(4)影响拟南芥植株的钙离子分布。此外,运用基因芯片技术探讨模拟微重力对拟南芥基因表达的影响。     

番茄E8基因启动子的克隆及其在拟南芥中的表达

利用PCR技术从番茄基因组DNA中克隆长约1.1kb的E8基因启动子与517bp的E8基因片段,将其二者连接构建植物表达载体,导入农杆菌,通过花序侵染法转化拟南芥,得到转基因拟南芥。用RT-PCR分析转基因拟南芥中E8基因启动子驱动E8基因小片段的结果表明,E8基因小片段mRNA仅在转基因拟南芥长角果中转录,根、茎、叶、花中不转录,提示E8基因的1.1kb启动子在异源植物拟南芥中仍具有驱动外源基因果实特异性表达的特性。     

脱落酸激素诱导拟南芥幼苗中花青素的合成

脱落酸(abscisic acid,ABA)激素是一类重要的生长调节物质,参与调控植物的多种生理过程。花青素(anthocyanins)是植物次生代谢产生的类黄酮化合物,对植物的生长发育和逆境胁迫响应有重要作用。该文以拟南芥(Arabidopsis thaliana)为研究对象,探讨ABA信号对花青素生物合成的调控功能和作用机制。结果表明:外源施加ABA显著提高野生型幼苗茎尖中花青素的积累。相一致的是,ABA能诱导某些与花青素合成相关的转录因子及合成酶基因的表达。遗传学分析发现,ABA诱导花青素合成部分依赖于MBW复合体中的核心转录因子,如TTG1、TT8及MYB75等。初步机制研究揭示,ABA信号途径中的bZIP类转录因子ABI5能与TTG1、TT8及MYB75等相互作用形成蛋白复合物。综上结果认为,ABA信号诱导拟南芥幼苗中花青素的积累,并可能通过ABI5与MBW复合体协同作用调控花青素的合成。     

骨骼肌中脂肪沉积及其调节机制

<正>常状态下骨骼肌中有一定量脂滴存在,在骨骼肌急性损伤、肌营养不良症、肌萎缩、肥胖和糖尿病等病理状态下,骨骼肌中脂肪沉积增多,并在上述疾病发生和发展中发挥重要作用。但骨骼肌中脂肪沉积发生和发展的具体调节机制尚不够清楚,阐明骨骼肌中脂肪沉积的关键信号途径和调控因子,发掘改善骨骼肌脂肪沉积的新途径和新方法,不仅将有助于加深我们对上述疾病发病机制的认识,还有望为治疗这些疾病提供新的思路。本文综述了骨骼肌中脂肪沉积及其调控的研究进展和主要机制。