植物多肽信号分子RALF的研究进展

多肽信号分子调控生物体的生长发育过程,在动物、细菌、真菌中广泛存在,而植物多肽成分的信号分子直到1991年才首次报道,但随后即从植物中陆续分离出多种多肽类生长调节因子.快速碱化因子(rapid alkalinization factor,RALF)就是其中的一种,它广泛存在于植物中.被证明在植物多个器官的不同发育时期都表达,具有使植物组织生长的培养基碱化、抑制根生长等多种作用.现对RALF同源基因的特征以及表达情况、RALF多肽的结构及生理功能等进行介绍,为RALF的进一步研究提供参考.     

拟南芥下胚轴原生质体的膜片钳全细胞记录（简报）

建立了拟南芥下胚轴原生质体的膜片钳全细胞记录方法,观测到的全细胞电流主要是外向K＋电流,其对胞外K＋浓度具有一定的依赖性,并为K＋通道阻断剂Ba2 显著抑制,外源ATP和Ca2 分别对拟南芥下胚轴原生质体的全细胞外向K 电流有显著影响,表明拟南芥下胚轴细胞质膜外向K＋通道,可能通过蛋白磷酸化或Ca2 信使调控的机制,参与细胞信号转导。     

十字花科多肽激素类基因RALF的同源基因克隆及进化分析

多肽激素类基因是对植物生长发育起重要作用的一类基因,RALF是其中的重要一员,而十字花科在中国蔬菜作物中是重要的一大类群。为了摸清十字花科多种蔬菜作物的RALF同源基因信息,该文根据前期研究从油菜中扩增到的多肽激素类基因RALFbn的序列设计引物,从提取的十字花科芸薹属、萝卜属、蔊菜属、山芥属的7份重要蔬菜作物的基因组DNA中分别克隆到了RALF的同源序列。结果表明:7种蔬菜作物的RALF同源基因编码区均在300 bp左右,且无内含子,编码的蛋白质由79个氨基酸组成,说明RALF在十字花科4个属内的保守性较强;对RALF同源基因在十字花科4个属中的表达分析表明,该类基因在根、茎、叶、花序轴等营养器官中不表达或弱表达,但主要在生殖器官中表达,其中在总花蕾和开放花中的表达量普遍高于嫩角果中的表达量,表明该类基因在十字花科中的生理活跃期是花发育时期。同时,构建了十字花科4个属中RALF同源基因的系统树,芸薹属的油菜、甘蓝和芥蓝形成一个分支,而茎瘤芥和分蘖芥形成另外一个分支,且与萝卜属、山芥属、蔊菜属的材料聚在一支,该基因的进化途径在一定程度上也反映出这几种作物的遗传背景关系。该研究结果丰富了RALF家族信息,增添了十字花科植物的分子进化数据。     

拟南芥RopGEFs家族基因在外源脱落酸处理下的表达分析

ABA不同浓度和不同时间处理拟南芥野生型7天龄幼苗,采用实时荧光定量PCR方法,分析小G蛋白ROP10和ROP乌苷酸交换因子RopGEFs基因的表达水平差异。结果表明,RopGEF7-10,12及33没有检测到表达,而RopGEFI-6,11,14ROP10在ABA处理下表现出不同的应答趋势,其中RopGEF5基因的表达变化与ROP10的变化相似。推测RopGEF5有可能在ROP10介导的ABA信号转导途经中起调控作用。     

拟南芥CIPK1基因的功能初步分析

以模式植物拟南芥为材料,采用RT-PCR分析、基因克隆、转化等方法对CIPK1基因功能进行了研究.结果发现,CIPK1(CBL-interacting protein kinase 1)基因在拟南芥茎和花中表达量最高,在叶中表达量最低;ABA能迅速诱导CIPK1基因的表达,GA则抑制该基因的表达,但2,4-D和6-BA对该基因的表达无明显影响;通过对CIPK1基因转基因突变体进行ABA处理,发现转基因拟南芥种子的萌发率明显高于野生型.以上结果表明CIPK1基因的表达具有组织特异性,并且该基因参与ABA和GA信号传导,尤其在ABA促进种子休眠的信号传导途径中具有非常重要的作用.     

隐花素在生长素调控拟南芥下胚轴伸长中的作用分析

以拟南芥野生型(Col-4)和隐花素双突变体cry1cry2为材料,研究不同光照条件下不同浓度吲哚乙酸(IAA)和IAA极性运输抑制剂氨基酞氨酸(NPA)对幼苗下胚轴伸长的影响。结果显示,低浓度IAA(10-7mol/L)可促进连续白光和红光下cry1cry2幼苗下胚轴伸长,而连续蓝光下cry1cry2下胚轴的伸长则受到抑制。蓝光下相同浓度的NPA对cry1cry2幼苗下胚轴伸长的抑制程度比野生型要小。RT-PCR分析结果显示,瞬时蓝光处理时IAA合成关键酶基因IGPS以及生长素应答基因IAA1和IAA5在cry1cry2突变体中的转录水平比野生型中要高。这表明隐花素可能部分通过调节IAA合成和/或IAA极性运输,介导蓝光调控拟南芥下胚轴的伸长。     

拟南芥F-box蛋白家族的功能研究进展

F-box蛋白是一类含有F-box基序、在泛素介导的蛋白质水解过程中具有底物识别特性的蛋白质。该文对国内外近年来有关F-box家族在拟南芥中的数量、种类以及在生长发育、细胞信号转导、生物及非生物逆境胁迫等多种生理过程中的作用等方面的研究进展进行综述,以期促进该家族基因在拟南芥和其他重要农作物中的功能研究,尽快描绘出该家族在植物中的代谢网络图谱。     

拟南芥下胚轴伸长与向光性的分子调控机理

下胚轴快速伸长和向光性是高等植物进行固着生活的重要适应性机制,是子叶钻出土层进行光形态发生和光合作用的必要前提。拟南芥下胚轴因其简单的生理形态结构和特异的生理功能而成为剖析植物细胞伸长和向性生长的理想模式系统。本文主要介绍光和植物激素调控拟南芥下胚轴伸长和向光性弯曲的生理基础、遗传学功能及其分子调控机理的最新进展。     

拟南芥ABI5基因对BR胁迫响应及其对下胚轴生长的调节作用

植物脱落酸不敏感蛋白5(abscisic acid-insensitive 5,ABI5)是种子中大量表达的碱性亮氨酸拉链类型(basic leucine zipper,bZIP)转录因子,在调节种子萌发和幼苗早期生长的脱落酸(abscisic acid,ABA)信号中起着核心作用.油菜素内酯(brassinoster...     

生长素、乙烯和一氧化氮对拟南芥下胚轴插条形成不定根的调节

研究生长素、乙烯和一氧化氮（NO）对拟南芥下胚轴插条形成不定根的调节,以及生长素和乙烯信号转导成员在IAA促进不定根形成中的作用的结果表明：拟南芥切条以IAA和硝普钠（N0供体）单独处理7d后的不定根形成均受到促进,其中以50μmol·L^-1 IAAμmol·L^-1 SNP的促进作用为最强,乙烯的促进作用不明显;生长素运输和信号转导以及乙烯信号转导相关突变体对IAA促进生根作用的敏感性比野生型有所下降,特别是IAA14功能获得型的突变体。IAA和NO在促进不定根形成中有协同效应。     

拟南芥雄性不育突变体ms1142的遗传定位与功能分析

经EMS诱变野生型拟南芥(Arabidopsis thaliana)群体筛选得到一株雄性不育突变体ms1142, 突变体的果荚短小, 不含种子。细胞学观察和扫描电镜结果表明, 突变体花药发育过程中, 花药中小孢子外壁异常、破裂, 最后没有花粉形成。遗传分析表明, 该突变体为隐性单核基因突变所致; 利用图位克隆的方法将MS1142基因定位于第1条染色体的BAC克隆F16P17上44 kb区间内, 目前尚未见该区间内有雄性不育基因的报道。以上结果结合生物信息学分析表明, MS1142是一个新的调控花药发育的关键基因。该工作为花药发育关键基因MS1142的克隆及功能分析奠定了基础。     

光信号转导因子HY5调控拟南芥分枝的功能研究

光是影响植物分枝的重要外在环境因素,但光信号因子HY5（ELONGATED HYPOCOTYL5）是否调控植物分枝目前尚不清楚。创制了HY5转基因超表达植株,并获得商业化T-DNA插入突变体纯合植株。通过比较野生型（WT）、超表达植株（HY5-OE）、突变体（hy5-215）的分枝数目发现,与野生型相比,超表达植株分枝数目显著增加,而突变体分枝数目则显著减少。进一步比较这些遗传材料的拟南芥植株分枝的负调控关键因子BRC1（BRANCHED1）转录本水平差异,发现与野生型相比,超表达植株中BRC1转录本显著下调、突变体中显著上调。研究结果表明,HY5通过抑制拟南芥分枝关键负调控因子BRC1的转录水平,进而促进拟南芥的分枝。研究结果为阐明HY5调控分枝的生物学功能提供了一定的理论依据。     

拟南芥丝氨酸羧肽酶类蛋白家族的基因组学分析

基于隐马可夫模型,利用已知丝氨酸羧肽酶（Serine Carboxypeptidases,SCP）氨基酸序列作为训练集,搜索拟南芥全蛋白质组数据库,鉴定了54个推定的SCPL（丝氨酸羧肽酶类,Serine Carboxypeptidase-Like）基因,详细分析了各基因的结构特征、染色体定位与编码的蛋白质序列,发现7个可能最近发生复制事件的基因簇聚区,并且其SCPL基因广泛存在交替剪接方式。系统进化分析表明,88．9％基因编码的蛋白质属于双链羧肽酶Ⅰ或Ⅱ亚族,仅11．1％蛋白质属于单链羧肽酶Ⅲ亚族,暗示SCP蛋白不仅具有独特拓扑结构的催化中心与高度保守的“α/β水解酶折叠”三级结构,其DNA或蛋白质序列特征也可以作为系统进化研究依据。     

一氧化氮在拟南芥气孔发育中的功能研究

为了研究一氧化氮(nitric oxide,NO)在气孔发育中的功能,本实验利用NO的释放剂硝普钠(SNP)处理拟南芥野生型,结果显示,SNP处理后的子叶气孔指数(SI)和%(GMC+M)都较未处理组明显升高。继续检测拟南芥内源一氧化氮升高的突变体nox1和内源一氧化氮降低的突变体noa1的气孔参数,结果显示,nox1的气孔指数(SI)和%(GMC+M)相对野生型明显提高,noa1的气孔指数(SI)和%(GMC+M)低于野生型。荧光定量PCR结果进一步显示,NO抑制了气孔发育相关基因MUTE,SCRM,SCRM2的表达。综上结果表明,NO通过调控气孔发育相关基因的表达影响气孔发育。     

拟南芥雄性不育突变体ms214的遗传与功能分析

经过EMS诱变、背景纯化以及遗传分析,得到一株隐性核基因控制的拟南芥雄性不育突变体ms214,用图位克隆的方法将突变基因MS214定位于拟南芥第一条染色体上顶端700kb的区间内。生物信息学分析发现,该区间内有一个与蜡质合成有关的基因CERl;测序分析表明在突变体ms214中,CERl基因第一个外显子上碱基由C^509变成了u^509的突变,导致CER蛋白在该处的氨基酸由脯氨酸^170变成了亮氨酸^170;等位实验结果表明ms214和cerl是等位突变体。ms214突变体的茎和果荚呈现出与野生型不同的亮绿色;组织切片观察结果表明,突变体花药发育各个时期无异常变化;扫描电镜观察发现ms214的茎和果荚的表皮没有蜡质的形成,但是突变体成熟花粉粒表面含油层异常,具有许多小的脂肪小滴。这些结果揭示了MS214蛋白质参与蜡质合成过程,而且脯氨酸^170是该蛋白质行使功能所必需的。     

拟南芥与水稻之间简单重复序列的比较分析

利用Perl,C 语言编写了鉴定和分析简单重复序列的一系列程序,在全基因组水平上分析了拟南芥(ArabidopsisthalianaL.)简单重复序列的分布及简单重复序列和基因的关系。共发现5652个简单重复序列(≥20bp),大约每20.6kb有1个简单重复序列。拟南芥各染色体之间简单重复序列的密度基本一致。拟南芥的27480条编码序列中,只有677条编码序列含有725个简单重复序列,其中的3碱基简单重复序列多数对应的是小的亲水性的氨基酸。在拟南芥和水稻(OryzasativaL.)第4号染色体的高度保守的基因中,简单重复序列却并不保守。通过比较拟南芥和水稻之间简单重复序列的差异,推论出:水稻的全基因组和基因中简单重复序列的密度都比拟南芥大,这可能是水稻基因组序列比拟南芥大的原因之一,水稻基因组中0.21%来自简单重复序列,而拟南芥中只有0.13%;不但不同物种的基因组对简单重复序列的偏好性不同,而且不同物种的基因对简单重复序列的偏好性也不同。在水稻和拟南芥中都发现了一些嵌套性的卫星序列。     

Regulation of root hair density by phosphorus availability in Arabidopsis thaliana

We characterized the response of root hair density to phosphorus (P) availability in Arabidopsis thaliana. Arabidopsis plants were grown aseptically in growth media with varied phosphorus concentrations, ranging from 1 mmol m⁻³ to 2000 mmol m⁻³ phosphorus. Root hair density (number of root hairs per mm of root length) was analysed starting at 7 d of growth. Root hair density was highly regulated by phosphorus availability, increasing significantly in roots exposed to low-phosphorus availability. The initial root hairs produced by the radicle were not sensitive to phosphorus availability, but began to respond after 9 d of growth. Root hair density was about five times greater in low phosphorus (1 mmol m⁻³) than in high phosphorus (1000 mmol m⁻³) media. Root hair density decreased logarithmically in response to increasing phosphorus concentrations within that range. Root hair density also increased in response to deficiencies of several other nutrients, but not as strongly as to low phosphorus. Indoleacetic acid (IAA), the auxin transport inhibitor 2-(p-chlorophenoxy)-2-methylpropionic acid (CMPA), the ethylene precursor 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid (ACC), and the ethylene synthesis inhibitor amino-oxyacetic acid (AOA) all increased root hair density under high phosphorus but had very little effect under low phosphorus. Low phosphorus significantly changed root anatomy, causing a 9% increase in root diameter, a 31% decrease in the cross-sectional area of individual trichoblasts, a 40% decrease in the cross-sectional area of individual atrichoblasts, and 45% more cortical cells in cross-section. The larger number of cortical cells and smaller epidermal cell size in low phosphorus roots increased the number of trichoblast files from eight to 12. Two-thirds of increased root hair density in low phosphorus roots was caused by increased likelihood of trichoblasts to form hairs, and 33% of the increase was accounted for by changes in low phosphorus root anatomy resulting in an increased number of trichoblast files. These results show that phosphorus availability can fundamentally alter root anatomy, leading to changes in root hair density, which are presumably important for phosphorus acquisition.     

拟南芥与水稻之间简单重复序列的比较分析

利用Peri,C 语言编写了鉴定和分析简单重复序列的一系列程序,在全基因组水平上分析了拟南芥(Arabidopsisthaliana L.)简单重复序列的分布及简单重复序列和基因的关系.共发现5 652个简单重复序列(≥20bp),大约每20.6kb有1个简单重复序列.拟南芥各染色体之间简单重复序列的密度基本一致.拟南芥的27 480条编码序列中,只有677条编码序列含有725个简单重复序列,其中的3碱基简单重复序列多数对应的是小的亲水性的氨基酸.在拟南芥和水稻(Oryza sativa L.)第4号染色体的高度保守的基因中,简单重复序列却并不保守.通过比较拟南芥和水稻之间简单重复序列的差异,推论出:水稻的全基因组和基因中简单重复序列的密度都比拟南芥大,这可能是水稻基因组序列比拟南芥大的原因之一,水稻基因组中0.21%来自简单重复序列,而拟南芥中只有0.13%;不但不同物种的基因组对简单重复序列的偏好性不同,而且不同物种的基因对简单重复序列的偏好性也不同.在水稻和拟南芥中部发现了一些嵌套性的卫星序列.