拟南芥LEAFY基因在花发育中的网络调控及其生物学功能

重点综述了拟南芥花分生组织特征基因——LEAFY（LFY）基因及其同源基因在花发育中的网络调控及其生物学功能。LFY基因广泛表达于高等植物的营养性和生殖性组织。LFY基因需要与其他基因相互作用,並且表达量达到一定水平时才能促进成花。LFY基因处于成花调控网络的关键位置,不仅调控开花时间和花转变,而且在花序和花的发育中也起重要作用。碳源、植物激素等因子直接或间接地影响LFY基因的表达和作用。提示通过掌握LFY基因的表达调控规律进一步探讨成花机理的可行性。 Abstract:Recent research progress on regulation network and biological roles of LFY gene in Arabidopsis thaliana and its homologue genes in floral development are reviewed emphatically in the present paper.LFY gene expresses widely in both vegetative and reproductive tissues in different higher plants,therefore investigation on role of LFY gene on flowering is of general significance.LFY gene plays an important role to promote flower formation by interaction and coordination with other genes,such as TFL,EMF,AP1,AP2,CAL,FWA,FT,AP3,PI,AG,UFO,CO,LD,GA1 etc,and a critical level of LFY expression is essential.LFY gene not only controls flowering-time and floral transition,but also plays an important role in inflorescence and floral organ development.It was situated at the central site in gene network of flowering regulation,positively or negatively regulates the level or activities of flowering-related genes.Some physiological factors,such as carbon sources,phytohormones,affect directly or indirectly the expression and actions of LFY gene.This indicates that level of LFY expression can also be regulated with physiological methods.It is probable that we can explain the principal mechanism of flowering by regulation network of LFY gene.     

欧洲千里光花发育相关基因SvGLOBOSA功能研究

菊科(Asteraceae)植物独特的头状花序具有重要的观赏与研究价值,其花发育分子机制复杂,目前相关报道较少。本研究对欧洲千里光(Senecio vulgaris)转录组数据进行筛选,初步得到MADS-box基因SvGLOBOSA(SvGLO),并对其功能进行了初步分析。通过生物信息学分析基因结构并预测其功能;qRT-PCR分析了SvGLO在野生型欧洲千里光不同组织中的相对表达量;在龙葵(Solanumnigrum)中过表达SvGLO并进行形态学观察;通过组织学染色分析转基因龙葵子房的组织细胞形态变化。结果表明,SvGLO的开放阅读框(open reading frame,ORF)长度为591 bp,编码196个氨基酸;具有典型的MADS-box和K-box结构域且在C末端含有PI基序(motif)EPFSFRVQPMQPNLQE,属于B类MADS-box基因的PI/GLO亚家族。qRT-PCR结果表明,SvGLO在花序组织中高表达,在营养器官中不表达;同时在过表达龙葵中观察萼片获得花瓣的部分特征,心皮转化为雄蕊状器官,果实发育异常。组织学染色分析结果表明,转基因龙葵的子房壁细胞形态...     

AP2功能基因在植物花发育中的重要作用

AP2基因作为调控植物花发育的功能基因,参与花分生特性建立、花器官的特性特化以及形成调控。所编码的AP2/EREBP转录因子的主要特征是都至少含有一个由60到70个左右的氨基酸组成高度保守的DNA结合区,称作AP2结合域。按其所含的AP2结构域的数目分为3个亚族,即AP2亚家族、EREBP亚家族和RAV亚家族,每个亚家族都有各自的作用。AP2基因不但自身调控着花、胚珠的发育,而且与其他因子相互协作,参与到复杂的花发育调控网络。将对AP2基因的特征和分类及其在花发育中的作用进行概述。     

植物LEAFY 同源基因的研究进展

本文就近10年来LEAFY(简写为LFY)同源基因的研究进展做了综合分析。通过对19种植物中已分离到的LFY同源基因的序列比较分析发现: LFY同源基因编码区核苷酸和氨基酸序列同源性都较高;在双子叶植物基因组中, 拷贝数却有所不同。该基因的表达特性显示其在不同植物中表达的时间和空间有所差异。根据已知序列推导的氨基酸序列构建的系统进化树表明, 单子叶植物与裸子植物的亲缘关系近于双子叶与裸子植物的亲缘关系。上述研究资料为植物成花机理研究提供了重要参考, 且在研究植物系统进化方面也具有重要的意义。     

植物LEAFY同源基因的研究进展

本文就近10年来LEAFY(简写为LFY)同源基因的研究进展做了综合分析.通过对19种植物中已分离到的LFY同源基因的序列比较分析发现:LFY同源基因编码区核苷酸和氨基酸序列同源性都较高;在双子叶植物基因组中,拷贝数却有所不同.该基因的表达特性显示其在不同植物中表达的时间和空间有所差异.根据已知序列推导的氨基酸序列构建的系统进化树表明,单子叶植物与裸子植物的亲缘关系近于双子叶与裸子植物的亲缘关系.上述研究资料为植物成花机理研究提供了重要参考,且在研究植物系统进化方面也具有重要的意义.     

MITF与黑素细胞的发育、分化和功能调节

MITF是一种具有基本-螺旋-环-螺旋-亮氨酸拉链(basic-helix-loop-helix-leucine zipper,bHLHZ-ip)结构的转录因子,研究证实其在色素细胞的发育、分化和功能调节中发挥关键性作用。MITF基因突变导致色素细胞的发育缺陷与功能障碍,同时MITF与其他信号分子发生复杂的相互作用。深入研究MITF对色素细胞发育分化和功能调节的影响对色素细胞生物学的发展具有重要意义。     

呼吸中枢发育的基因调控研究进展

脑干呼吸中枢组成一个复杂的网络系统,产生和调控节律性呼吸。近年来,人们利用分子生物学技术研究发现,小鼠某些基因突变可影响呼吸中枢特定神经元的发育,并由此导致特殊的呼吸表型。最近,在人类某些中枢性呼吸疾病中,也发现了相应的基因突变。因此,基因水平的研究为深入认识节律性呼吸活动的产生和调控机制提供了新的研究途径。本文就目前研究较多、相对较深入的一些呼吸中枢发育调节基因的研究进展作一综述。     

兰花的功能基因

对兰花的花发育相关基因、花色、激素及代谢途径相关功能基因的研究进展和前景作了介绍和讨论。     

水稻OsYABBY6基因参与叶片发育的初步研究

水稻YABBY基因家族在植物侧生器官发育过程中起着重要调控作用。在研究中,采用合成型转录因子的方法将转录抑制结构域EAR融合于OsYABBY6的C-端,获得转基因株系CE-OsYABBY6。表型分析发现,转基因株系CE-OsYABBY6-16和CE-OsYABBY6-19成熟期的剑叶均明显表现出朝近轴面卷曲,其卷曲指数相比于野生型均显著提高(P0.05),说明OsYABBY6参与了水稻叶的发育调控。进一步的细胞组织学分析发现,与野生型相比,CE-OsYABBY6-16叶片横切面中的泡状细胞束的总数、非正常泡状细胞束的数量和比率均显著增加,说明OsYABBY6蛋白与泡状细胞的发育相关。同时,转基因株系CE-OsYABBY6中细胞周期及细胞伸长相关基因的转录水平显著升高,说明OsYABBY6对细胞分裂及生长产生了影响,最终导致了叶片发育的异常。总之,水稻转录因子OsYABBY6参与了叶的近-远轴发育调控,尤其是叶片近轴面的发育调控,而且是泡状细胞发育和叶片伸展所必需的。     

植物花发育调控基因AGAMOUS的研究进展

拟南芥AGAMOUS基因(AG基因)是重要的植物花发育调控基因。本文主要对AG基因的结构、功能以及同源基因的分离和AG基因的表达调控等方面的研究进展进行了综述,并对AG基因研究中存在的问题和研究方向进行了讨论。     

野生大豆种子雨的研究

对野生大豆种子雨的时空动态及其与外界天气情况关系的初步研究表明,在野 生大豆整个种子雨的历程中,出现３个较为明显的炸荚和种子散落的高峰,并且峰的出现 与天气晴朗（相对湿度）相关,而与气温相关性不大．野生大豆种子雨的空间分布格局主要 是野生大豆种子炸荚的自身习性（炸荚弹力）和荚本身在植株上的空间分布有关,而与风 向（风力≤７级）关系不大．     

野生大豆种子雨的研究

对野生大豆种子雨的时空动态及其与外界天气情况关系的初步研究表明,在野生大豆整个种子雨的历程中,出现3个较为明显的炸荚和种子散落的高峰,并且峰的出现与天气晴朗(相对湿度)相关,而与气温相关性不大.野生大豆种子雨的空间分布格局主要是野生大豆种子炸荚的自身习性(炸荚弹力)和荚本身在植株上的空间分布有关,而与风向(风力≤7级)关系不大.     

不同生态环境野生大豆的结构比较研究

对生长在不同生态环境的蝶形花科Ｆａｂａｃｅａｅ 大豆属Ｇｌｙｃｉｎｅ 的两个野生大豆Ｇ．ｓｏｊａ 品系进行了扫描电镜观察及比较研究．结果表明,生长在盐渍生态环境的野生大豆茎和叶体表都具有盐腺,盐腺圆球型,基部有一个小柄,着生在盐生野生大豆茎、叶表皮外切向壁的胞间层处．幼嫩的盐腺靠泌盐孔泌盐,成熟的盐腺靠整体破碎释盐．而生长在黑土地生态环境的野生大豆的茎和叶外切向壁未发现有泌盐的盐腺,其茎叶的表皮都呈现出平滑状态．因此两种不同生态环境的同科同属植物在微观结构上显示出明显差异．     

耐盐野生大豆(Glycine soja)的光周期效应

以原产山东东营的耐盐野生大豆为材料 ,观察了不同日长和不同光周期数处理对植株开花时间、数量、结荚率、鼓粒率以及生长和光合速率的影响 :(1)短日照处理促进野生大豆开花 ,其开花临界日长是 13h ;(2 )在 8h日长处理条件下野生大豆开花所需最小光周期数是 10个 ,且随着处理光周期数的增加 ,促进开花和开花后发育的效应有逐步增强的趋势 ,不足的光周期数处理可以引起成花逆转现象 ;(3)经短日处理的野生大豆植株生长减慢、光合速率降低 ,且随着日长缩短 ,生长和光合速率的下降程度增加     

野生大豆盐碱胁迫相关GsTIFY11b的克隆与功能分析

以耐盐碱野生大豆(Glycine soja L.G07256)为材料,采用同源克隆方法和RT-PCR技术获得一个TIFY类基因的全长cDNA(命名为GsTIFY11b)。进化树分析表明,与其他物种相比,GsTIFY11b与拟南芥的AtTIFY11a基因相似性最高,达到56%;序列分析表明GsTIFY11b蛋白除具有TIFY保守结构域外,还具有一个N端保守结构域和一个C端保守的Jas结构域;实时荧光定量PCR结果显示该基因受盐和碱胁迫诱导表达;将GsTIFY11b转化拟南芥来验证其耐盐碱功能,获得两个转基因纯合体株系,盐碱胁迫分析结果表明,GsTIFY11b的超量表达没能提高拟南芥对盐碱胁迫的耐性,并且与野生型相比,转基因植株在种子萌发期和苗期表现出对盐胁迫更加敏感。盐胁迫信号通路相关marker基因在转基因拟南芥中的表达特性分析表明,GsTIFY11b可以调控RD29B、KIN1、DREB等基因的转录。在洋葱表皮细胞中瞬时表达GsTIFY11b-GFP融合蛋白的结果表明,GsTIFY11b定位于细胞核中。上述结果表明,该基因在细胞核中起着转录调节子的作用,可能是通过调控盐胁迫信号通路中关键基因的表达来改变植物对盐胁迫的耐受性。     

野生大豆种子cDNA文库的构建与分析

为了分离与鉴定野生大豆优良基因,以双高型优质野生大豆的近成熟种子为材料,采用裂解法提取了总RNA;以Oligo（dT）为引物,经SA—PMPS法分离出mRNA,反转录酶催化合成cDNA,并以cDNA第一链为模板在DNA聚合酶Ⅰ的作用下合成cDNA第二链,双链cDNA经加接头等步骤,成功构建了野生大豆cDNA文库。文库的重组率约为93．7％,PCR检测重组克隆的插入片段平均大于1000bp,测序片断大于500bp,表明构建的近成熟种子cDNA文库质量较高,为进一步进行EST测序和全长克隆打下了基础。     

关于野大豆盐腺问题的探讨

以中国3个省的盐生野大豆(Glycine soja Sieb. et Zucc.)为材料,在沙基培养、溶液培养和大田种植3种种植条件下用不同浓度的盐处理,观测了茎叶表面附着物的形态分布和腺毛的超微结构,测定了叶片腺毛分泌物中和叶片组织内部Na+和Cl-的含量变化,并对腺毛的3个细胞以及表皮细胞和叶肉细胞内的Na+相对含量变化进行了X射线微区分析.结果发现:盐生野大豆茎叶表皮上生长的附着物中只有表皮毛和腺毛,腺毛的形态类似于禾本科植物中的一些盐腺,叶片上的腺毛均生长在叶脉上;腺毛细胞内部结构具有一般盐腺的特点,如有大液泡,稠密的细胞质,大量的线粒体、叶绿体、胞间连丝以及较厚的细胞壁等.通过测定在无盐对照、盐处理和盐处理加盐腺泌盐抑制剂条件下盐生野大豆叶片腺毛分泌物中和叶片组织内部的Na+和Cl-含量,结果显示,盐生野大豆腺毛具有泌盐功能,加入泌盐抑制剂后,其泌盐作用停止;腺毛的3个细胞以及表皮细胞和叶肉细胞内的Na+在不同的盐浓度下的微区定位分析结果表明,盐生野大豆叶片的腺毛细胞有较强的积累Na+的能力.综合分析认为,盐生野生大豆的腺毛就是具有泌盐功能的盐腺,没有发现其他类型的盐腺.     

野生大豆盐碱胁迫相关GsTIFY11b的克隆与功能分析

以耐盐碱野生大豆(Glycine soja L.G07256)为材料, 采用同源克隆方法和RT-PCR技术获得一个TIFY 类基因的全长cDNA(命名为GsTIFY11b)。进化树分析表明, 与其他物种相比, GsTIFY11b与拟南芥的AtTIFY11a基因相似性最高, 达到56%; 序列分析表明GsTIFY11b蛋白除具有 TIFY保守结构域外, 还具有一个N端保守结构域和一个C端保守的Jas结构域; 实时荧光定量PCR结果显示该基因受盐和碱胁迫诱导表达; 将GsTIFY11b转化拟南芥来验证其耐盐碱功能, 获得两个转基因纯合体株系, 盐碱胁迫分析结果表明, GsTIFY11b的超量表达没能提高拟南芥对盐碱胁迫的耐性, 并且与野生型相比, 转基因植株在种子萌发期和苗期表现出对盐胁迫更加敏感。盐胁迫信号通路相关marker基因在转基因拟南芥中的表达特性分析表明, GsTIFY11b可以调控RD29B、KIN1、DREB等基因的转录。在洋葱表皮细胞中瞬时表达GsTIFY11b-GFP融合蛋白的结果表明, GsTIFY11b定位于细胞核中。上述结果表明, 该基因在细胞核中起着转录调节子的作用, 可能是通过调控盐胁迫信号通路中关键基因的表达来改变植物对盐胁迫的耐受性。     

关于野大豆盐腺问题的探讨

以中国3个省的盐生野大豆(Glycine soja Sieb. et Zucc.)为材料,在沙基培养、溶液培养和大田种植3种种植条件下用不同浓度的盐处理,观测了茎叶表面附着物的形态分布和腺毛的超微结构,测定了叶片腺毛分泌物中和叶片组织内部Na^ 和Cl^-的含量变化,并对腺毛的3个细胞以及表皮细胞和叶肉细胞内的Na^ 相对含量变化进行了X射线微区分析。结果发现：盐生野大豆茎叶表皮上生长的附着物中只有表皮毛和腺毛,腺毛的形态类似于禾本科植物中的一些盐腺,叶片上的腺毛均生长在叶脉上;腺毛细胞内部结构具有一般盐腺的特点,如有大液泡,稠密的细胞质,大量的线粒体、叶绿体、胞间连丝以及较厚的细胞壁等。通过测定在无盐对照、盐处理和盐处理加盐腺泌盐抑制剂条件下盐生野大豆叶片腺毛分泌物中和叶片组织内部的Na^ 和Cl^-含量,结果显示,盐生野大豆腺毛具有泌盐功能,加入泌盐抑制剂后,其泌盐作用停止;腺毛的3个细胞以及表皮细胞和叶肉细胞内的Na^ 在不同的盐浓度下的微区定位分析结果表明,盐生野大豆叶片的腺毛细胞有较强的积累Na^ 的能力。综合分析认为,盐生野生大豆的腺毛就是具有泌盐功能的盐腺,没有发现其他类型的盐腺。