花柱——植物雌性生殖器官识别花粉的择优场所

雌鸟择偶时也许是择选带有最精美羽毛的雄鸟;雌鱼择偶时也许是择选能够捍卫称心如意生境的雄鱼。但是植物在选择能与它们的卵子进行受精的精子时却未见什么特异之处。然而,阿姆赫斯特城马萨诸塞大学的David L.Mulcahy却认为在受粉和受精的间隔期间植物的确也是有一些选择的。动物精液几乎不表达它们所携带的基因,植物花粉却表达它们携带的大多数基因。当一颗花粉粒落在柱头上时,它必须扩展成管向下穿过花柱进入子房。伴随它的生长,花粉管从雌性器官中获取营养。因此,一种植物的花粉必须与花柱的生物化学相适应。例如,花柱中苏氨酸含量低的植物在花粉中有较高的苏氨酸含量。为此花柱优良的花粉未必是彼花柱的优良花粉,Mulcahy说。     

引入基因的价值

表达新的有益基因的转基因植物是否一定有用呢?回答这一问题的关键在于携带这种基因在实际中是否会对植物自身产生不良影响。如果经转化使植物具有了抗虫性,却使产量大幅度降低,那么很明显,这对企业是没有好处的。Durham大学的Vaughan Hilder和Anghard Gatehouse正在研究向烟草中导入豇豆胰蛋白酶抑制剂CpTI基因对植物的影响,试图使之对食草昆虫产生抗性。他们选择研究一些可以表达基因、或带有此基因(以防碍表达的取向)的植物,将之与非转基因植物进行比较,看其是否有不良倾     

恢复基因增强了植物雄性不育系统

比利时Plant Genetic Systems(PGS)研究人员发现了一种恢复基因,它能中和PGS前期发现的雄性不育基因的效应.与雄性不育基因一样,这种恢复基因在能产生花粉的花药中表达.当雄性不育基因表达时,植物不产生花粉,因而不能受精.该基因系统在杂种种子产业中有巨大潜力.利用这种雄性不育基因可降低一些作物,如杂种玉米的生产成     

系统素、茉莉酸在番茄系统伤反应中的作用

当植物受到机械损伤或昆虫伤害时,植物体会在受伤部位产生伤信号分子启动防御基因的系统表达,蛋白酶抑制剂基因是防御基因的一典型代表.番茄是研究植物系统伤信号很好的模式植物,目前,三种类型的番茄系统伤信号突变体被鉴定出来,通过对番茄系统伤信号突变体进行功能分析并在它们之间进行相互嫁接实验,研究结果表明系统素和茉莉酸通过同一信号通路来激活防御基因的系统表达.系统素(或它的前体原系统素)在受伤部位激活茉莉酸的合成,使之达到系统反应的水平,应对外来伤害;茉莉酸或其衍生物是重要的系统伤信号分子,它诱导伤防御基因的系统表达.植物的系统伤反应可比做动物的炎症反应,它们之间有许多相似之处.     

花粉选择的研究进展

早在本世纪20年代就有许多关于影响花粉受精 能力的遗传研究报道亡“,。配子体自交不亲和性、玉米 中影响不正常分离的配子体因子、黑麦中的B染色体 和在种间杂交的回交过程中供体亲本基因型的消除 等,都是典型的配子体选择受精的例子,Ter- Avanesian (1947）在对陆地棉等的研究中发现,生长迅 速的花粉管产生的后代显然不同于未受到选择的花粉 管产生的后代;Lewis于50年代亦报道了在番茄中 的类似观察结果,表明配子体选择可能对抱子体世代 发生影响。Mulcahy (1979）明确提出了基因表达可能 在配子体阶段和抱子休阶段相互交错重叠的概念,并 指出对雄配子阶段的选择对于被子植物的进化和改变 植物的遗传结构具重要意义〔20,5110     

高等植物的发育与信使核糖核酸(mRNA)

植物的生长和发育是基因有序表达的过程。基因的表达包含两方面意义:转录出有功能的rRNA、tRNA等核酸分子和转录出mRNA,并通过它指导合成蛋白质。mRNA携带着蛋白质基因的信息,是基因表达的基本产物。它作为生命过程中很敏感的信息大分子,直接体现着遗传物质信息流的状态,因而能够反映基因表达及其调控的基本情况。     

植物细胞内外源基因的瞬间表达及其在基因表达调控研究中的应用

外源DNA通过物理或化学的方法导入植物原生质体后,在合适条件下,短时间内即可诱导所携带的基因表达。这种基因的瞬间表达受到导入外源基因的方法、DNA的状态及所构建的嵌合基因的结构、植物细胞本身的生理状态等因素的影响。目前这一瞬问表达系统已广泛应用于植物基因表达的调控研究。     

精子介导转基因动物的研究进展

精子是高度分化的细胞,它具有潜在的结合外源DNA并在受精过程中将其转入到卵内的能力。随着受精卵的发育,外源基因将随机整合到受体基因组中,部分基因能在成体中表达,部分基因不仅能表达还能遗传给后代。一旦精子能表达外源基因,那么将很容易得到大量的转基因后代。因此,精子能携带外源基因入卵和产量丰富这两大特性使精子作为载体制备转基因动物成为一个简便的途径。精子载体法制备转基因动物无需昂贵的实验设备,亦无需专门的技术。因此,提出后就备受关注。介绍精子介导的转基因动物的制作原理及具体方法的研究进展。     

农杆菌介导的枳壳转化系统建立研究初报

以枳壳为对象 ,进行了农杆菌介导的上胚轴转化系统建立研究 ,得到了携带柑桔衰退病病毒外壳蛋白基因的枳壳转化植株。研究表明 :枳壳各类外植体中 ,上胚轴是较好的转化材料 ;上胚轴出芽部位主要在形态学上端。以卡那霉素为选择剂 ,外植体水平面放置时 ,选择剂的剂量是 50～ 70mg/ L。转化研究中发现感染液中乙酰丁香酮 10 0μmol/ L的加入促进转化外植体 Gus表达阳性率的提高。延迟 1a的选择培养 ,有助于 Gus阳性芽的增多。所得 Gus阳性无性系经 Southern blot杂交检测 ,证明外源基因已稳定整合到了植物基因组中 ,所得 Gus阳性植株确为携带柑桔衰退病病毒外壳蛋白基因的转化植株     

拟南芥的印记基因和印记表达调控

基因组印记是指后代仅表达亲本之一基因拷贝的现象。印记基因的发生是防止孤雌生殖发生的有效手段之一。拟南芥FIS(Fertilisation-independent seed)印记基因mea、fis2和fie在中央细胞分裂抑制和早期胚乳发育调节中发挥重要作用。fis突变体具有两种表型:当受精缺失时二倍体胚乳自主发育,而当受精发生时形成非细胞化的胚乳。FIS多梳蛋白复合体(Polycomb protein complex)包括上述3种FIS蛋白,在目标位点催化组蛋白H3第27位赖氨酸的tri-甲基化(H3K27 tri-methylation)。DME(DEMETER)和AtMET1(Methyltransferase1)参与了mea和fis2的印记表达控制。最近研究结果表明,开花植物中转座子的插入影响邻近基因的表达,是基因组印记进化的主要驱动力量。本文综述了10年来拟南芥中FIS印记基因和相关基因的发现及其调控机理,期望能为水稻、玉米等重要作物中印记基因的研究提供借鉴和参考。     

植物抗病基因的克隆策略

通过经典遗传学分析,已经从许多植物鉴定出控制抗病性的单基因,但对于它们的分子克隆却困难重重,更不清楚它们的结构特征、表达和调控模式,产物分子组成及其作用机制。要成功地克隆植物抗病基因必须具备以下条件:①目的基因必须表型明确;②单个目的基因编码抗病性;③抗病基因是一对等位基因控制的显性基因;④易获得抗病基因的突变体和重组体。由于克隆和定性植物抗病基因具有深远的基础和应用意义,因此在过去的10年中,世界上许多国家实验室和研究小组都致力于分离那些经典遗传学精确     

被子植物胚乳自主发生的分子机理研究进展

双受精是被子植物的一个有效的进化策略,增加了胚和种苗成活的机会,其中胚乳在胚以及种子发育中至关重要。然而极少数进行无融合生殖的被子植物,它们的胚乳可以在假受精或不受精的情况下克服基因组印记效应的影响且正常发育。拟南芥胚乳自主发生突变体及相关基因的克隆,使人们可以研究和比较自然和突变植物胚乳自主发生的分子机制。本文着重介绍基因组印记对有性生殖和无融合生殖植物胚乳发育的影响,分析和讨论近年来发现的有关胚乳自主发生的基因（如MEA,FIS2,FIE,MSI1和PHE1）及其可能的作用机理。     

大肠杆菌-链霉菌穿梭载体的构建及应用

pIJ6021和pIJ4123是链霉菌的高拷贝表达载体,它们携带有受硫链丝菌素诱导的强启动子P_tipA。分别在它们的合适位点插入大肠杆菌质粒的复制子和在大肠杆菌中选择用的抗性标记基因(bla),得到了两个能在大肠杆菌和链霉菌中穿梭复制、并保持结构稳定的链霉菌表达载体：pHZ1271和pHZ1272。将透明颤菌(Vitreoscillia sp.)血红蛋白基因(vhb)克隆到pHZ1272中,用它转化变铅青链霉菌(Streptomyces lividans),经Western blotting分析和CO结合实验表明,在变铅青链霉菌中表达出了有生物活性的透明颤菌血红蛋白,从而证明所构建的pHZ1272载体具有在链霉菌中表达外源基因的功能。     

问题解答

问有些双子叶植物的种子无胚乳,那么它们也有双受精现象吗?受精极核发育成什么? 答双受精现象是被子植物所特有的,受精卵发育成种子的胚,受精极核发育成种子的胚乳。双子叶植物是被子植物,当然也不例外。因此,一些种子无胚乳的双子叶植物,也具有双受精现象,受精极核也发育成胚乳,并且其发育过程与有胚乳种子的胚乳发育过程是一样的。     

赤霉病菌特异抗体-防御素融合蛋白的表达和功能鉴定

华中农业大学生命科学技术学院刘春雷,该校植物科技学院廖玉才,张静柏等科研专家选择对赤霉病菌具有高度特异性和亲和力的单链抗体,用它与植物防御素构建成融合蛋白基因,再将融合蛋白及防御素基因分别与细菌表达载体pGEX和植物表达载体pMBIA构建成重组载体,在细菌中经IFFG诱导表达GST融合蛋白     

一种适用于少量幼胚材料的电激转化方法

设计制作了一种适合于对少量植物细胞材料进行电激转化的装置.用该装置对小麦受精后4～7 d的幼胚进行电激转化获得成功.当电容为20μF、电场强度为500V@cm-1时,由Act1启动子驱动的GUS基因的瞬时表达频率为34.2%,而CaMV 35S启动子控制的GFP基因的瞬时表达频率为7.9%.     

高等植物基因表达与转录因子

基因在植物体内的表达受到了严格的调控;不同基因,其表达程度不同。例如,与发育及分化有关的基因在表达时还有“时空和空间”的专一性问题,即它们只在特定组织中表达,而且只在特定的发育阶段表达。可见,高等植物基因表达调控起到了维持正常的生长、发育等一切生命活动的作用。目前,高等植物基因表达调控机制研究,已成为植物分子生物学的热点与中心问题,而在转录水平上基因表达调控的研究是这一热点中的重点。本文简要地介绍一下有关这方面的研究进展情况。     

斑马鱼整体原位杂交法研究MMP15a的发育相关表达的初步观察

克隆斑马鱼基质金属蛋白酶15a（MMP15a）基因,并研究其在斑马鱼胚胎早期发育中的时空表达状况。收集不同发育时期的斑马鱼胚胎,制备DIG标记的MMP15a RNA探针,采用全胚胎原位杂交方法研究MMP15a基因在胚胎斑马鱼的表达。结果MMP15a基因在胚胎受精后一个细胞时期就开始表达,从受精后24h起,在眼睛处表达明显,从受精后48h MMP15a在胸鳍和耳囊有特异性表达至到受精后96h。MMP15a在斑马鱼胚胎发育不同时期表达明显,且在胸鳍和耳囊处有持续表达。     

一种适合于少量幼胚材料的电激转化方法

设计制作了一种适合于对少量植物细胞材料进行电激转化的装置。用该装置对小麦受精后 4～ 7d的幼胚进行电激转化获得成功。当电容为 2 0 μF、电场强度为5 0 0V·cm- 1 时 ,由Act1启动子驱动的GUS基因的瞬时表达频率为 34 .2 %,而CaMV 35S启动子控制的GFP基因的瞬时表达频率为 7.9%。     

水稻种子发育期间特异锌指蛋白基因的筛选与分析

.锌指蛋白基因是植物基因组中最大最复杂的基因家族之一.大部分的锌指模体存在于转录因子中,它们在转录水平上参与植物生长发育及植物对生物和非生物胁迫的反应.为了解锌指蛋白基因在水稻种子发育中的作用,本研究通过多种数据库搜索获得了878个水稻锌指蛋白基因.从中选取311个利用RT-PCR技术分析它们在水稻成熟期根、茎、叶、花及不同发育阶段种子中的表达特征.结果发现,共有196个基因能在至少1个水稻器官中表达,其中10个为种子特异性表达基因.进一步分析发现,10个特异表达基因在水稻种子不同发育阶段中的表达具有种子阶段表达特异性.同时分析它们的基因及蛋白结构特点,结果显示它们的结构较简单,其中3个蛋白含有线粒体靶肽,5个蛋白含有CCCH锌指结构域.另外,分析种子特异性表达基因上游调控区的顺式作用元件,结果表明它们都含有TATA-box、CAAT-box和种子特异调控元件,除此之外还发现了光、激素和胁迫反应相关调控元件.这些结果为进一步研究它们在种子发育过程中的生物学功能提供了有用的线索.