拟南芥低磷胁迫反应分子机理研究的最新进展

本文综述了拟南芥低磷(Pi)胁迫反应分子机理的最新研究进展, 重点介绍了低磷胁迫反应中的SUMOylation途径、转录因子在低磷反应中的功能、Pi平衡调节机制以及磷脂酶在Pi的循环利用过程中的作用, 总结了已经鉴定的参与低磷胁迫反应的基因及其可能存在的相互关系。     

拟南芥低磷胁迫反应分子机理研究的最新进展

本文综述了拟南芥低磷(Pi)胁迫反应分子机理的最新研究进展,重点介绍了低磷胁迫反应中的SUMOylation途径、转录因子在低磷反应中的功能、Pi平衡调节机制以及磷脂酶在Pi的循环利用过程中的作用,总结了已经鉴定的参与低磷胁迫反应的基因及其可能存在的相互关系。     

低磷供应对拟南芥根系构型的影响

在人工气候箱中,采用Johnson培养基对拟南芥在低磷供应条件下根系构型的变化进行了研究,结果表明：拟南芥在磷饥饿诱导下,主根缩短,侧根密度、根毛的数量和长度显著增加,并且,根尖到第一侧根和第一根毛的距离也大大缩短。这些改变增加了根系比表面积,并且使得根系分布更加靠近土壤表层,有利于提高植物吸收土壤中有机磷的效率。低磷胁迫还导致拟南芥根系分生组织区细胞形状变异,柱细胞数量减少;主根生长和细胞伸长的动力学分析显示,磷饥饿促使拟南芥主根生长变缓,细胞长度随磷饥饿程度的加深迅速缩小。CycB1;1:GUS染色分析结果表明,低磷破坏拟南芥根系分生组织细胞分裂能力,这些结果说明磷胁迫同时抑制了细胞的伸长和分裂,从而引起拟南芥主根的缩短。     

高表达miR396小分子导致拟南芥花柱头弯曲

MicroRNAs（miRNAs）是大小约21个碱基、内源、非编码的小分子RNA。以拟南芥（Arabidopsis thaliana）miR396小分子为研究对象,分别克隆到了miR396小分子的两个前体（MIR396a,MIR396b）,得到了转基因植株。通过转基因植株的遗传学研究发现,高表达miR396小分子导致转基因拟南芥的花柱头弯曲。花柱头的弯曲影响了角果的正常发育。另外,Northern杂交结果表明转基因拟南芥花部位的miR396及其前体的表达量与对照相比显著增加。这些结果表明高表达miR396小分子可以导致拟南芥花柱头弯曲。     

普通小麦基因组中耐低磷胁迫特性的染色体控制

以普通小麦中国春的一套缺四体为材料,对其耐低磷胁迫特性进行鉴定和遗传分析。结果表明：（１）第１,４,７部分同源群与低磷胁迫特性关系最密切,且第１,７部分同源群内各染色体间在该性状的遗传互补性良好。第４部分同源群则不同,４Ａ可以有效补偿４Ｂ与４Ｄ的缺失,反之则不能。（２）第２,３,５６部分同源群与低磷胁迫特性关系不密切,且这些同源群内某一染以体的缺失大多不能被其他染色体有效地补偿,尤其是第３与第６部     

低磷和干旱胁迫对小麦生长发育影响的研究初探

研究了低磷和干旱胁迫对小麦（Triticum aestivum L.）生长发育的影响。结果表明,低磷胁迫能显著降低小麦的分蘖数、叶片相对含水量和叶绿素含量,进而抑制小麦的生长发育,降低其生物产量和经济产量,不耐低磷品种中国春受影响的程度要大于耐低磷品种烟中144。在相同条件下,干旱能够强化磷胁迫效应,表现出明显的胁迫叠加现象。     

miR396-GRF模块参与植物逆境胁迫响应的研究进展

miR396-GRF模块是一类新型高效的植物生长发育调控模块。该模块中miR396通过负调控生长调节因子GRF,影响植物生长发育过程中的信号传导通路,并广泛参与植物对干旱、盐害、温度、UV-B等非生物胁迫,以及胞囊线虫和病原菌等造成的生物胁迫的响应过程。本文综述了miR396-GRF模块的调控网络和其参与植物抗逆响应的作用机理,并探讨了相关研究动态及存在的问题,旨在为进一步推动GRF相关研究提供理论参考。     

低磷胁迫下云南松幼苗的生物量及其分配

对云南松幼苗进行低磷胁迫的实验表明:不同磷处理水平下云南松幼苗的总生物量、茎叶生物量和株高在处理间的差异极为显著;随着培养液磷浓度的降低,云南松幼苗茎叶生物量和总生物量下降,株高降低,侧芽数减少;总生物量与茎叶生物量之间存在极显著的相关关系和线性回归关系,总生物量随培养液磷浓度的降低而下降主要是由茎叶生物量随培养液磷浓度的降低而下降引起的。低磷胁迫下云南松幼苗的根系生物量并没有随培养液磷浓度的降低而明显减少,根系生物量保持在比较高的水平,低磷胁迫下的云南松幼苗主要以降低茎叶生物量为代价来提高根冠比并保持根系生物量在比较高的水平来维持整个生命。实验还表明,在培养液磷浓度0.03125~0.00781mmol·L-1之间或附近,存在着一个云南松幼苗对低磷忍耐的临界值。     

拟南芥耐低钾突变体的筛选及遗传分析

利用乙酰甲基磺酸（ＥＭＳ）诱变方法,以幼苗根在重力作用下的弯曲生长为指标、筛选得到了拟南芥（Ａrabidopsis thaliana)耐低钾突变体。经过对突变体杂交后代的遗传分析证明,其中两株突变体的耐低钾性状为隐性单基因突变所致。鉴定、分离与植物耐低钾性状连锁的基因将有可能与对培育钾高效作物品种有重要意义。     

低磷和干旱胁迫对大豆植株干物质积累及磷效率的影响

土壤缺磷和季节性干旱已经成为南方酸性红壤地区大豆生产的主要限制因素之一。选取2个大豆品种巴西10号(磷高效)和本地2号(磷低效),研究其在不同磷素(0,15, 30 mg/kg P)和水分处理(分别在开花期和结荚期进行干旱胁迫)下的反应,从植株生物量、叶绿素含量、磷效率指标等方面研究不同基因型大豆对水磷耦合胁迫的适应机制。研究结果表明,随着土壤磷素水平的增加,两个品种的生物量和叶片叶绿素含量显著增加,根冠比则显著下降。在同一磷素水平处理下,干旱胁迫则导致较高的根冠比,对叶片叶绿素含量影响不大,两个品种表现一致。两个基因型大豆受到干旱胁迫后,其产量均显著低于正常水分处理。中等施磷能显著提高两个大豆品种的产量,但高磷处理对产量的增加幅度有限,甚至高磷处理还造成本地2号减产。巴西10号的产量随土壤中磷素的增加而增加,而本地2号的产量则为中磷>高磷>低磷,不管是磷处理还是水分处理,巴西10号的产量均高于本地2号。无论是花期干旱还是结荚期干旱,巴西10号和本地2号的根磷效率比、磷吸收效率及磷转移效率均随土壤磷浓度的增加而增加,磷利用效率则降低。总体上来讲,巴西10号的磷吸收效率和利用效率高于本地2号,而根磷效率比、磷转移效率则小于本地2号。     

sly-miR399在番茄抗晚疫病中的初步探究*

背景: 番茄(Solanum lycopersicum)是广泛种植的最具价值的果蔬之一,番茄晚疫病会导致其产量和品质降低。microRNAs(miRNAs)是一类内源性非编码RNA,广泛参与基因转录后调控。已有研究表明miR399家族可参与调控植物抗病过程。目的:探究番茄miR399(sly-miR399)对番茄抗晚疫病的影响。方法:构建sly-miR399的过表达和沉默载体,利用农杆菌介导在番茄叶片中瞬时表达;实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术检测相关基因表达水平;台盼蓝染色并统计分析瞬时过表达和瞬时沉默sly-miR399的番茄叶片的病斑情况。结果:瞬时过表达sly-miR399导致其靶基因UBC24的表达量下降了75%,病程相关蛋白(pathogenesis related proteins,PRs)SlPR1、SlPR2、SlPR3和SlPR5的表达量分别上升了3.6倍、2.2倍、2.3倍和6.4倍,茉莉酸(JA)信号通路相关基因SlJA1、SlLOX1和SlLOX2的表达量分别上升了1.3倍、2.5倍和1.5倍,JA转录抑制因子SlJAZ1的表达量下降了50%,接种晚疫病菌后,叶片上相对病斑面积明显减小;瞬时沉默导致其靶基因的表达量上升了1.8倍,PRs基因的表达量分别下降了65%、82%、52%和80%,SlJA1、SlLOX1和SlLOX2的表达量分别下降了84%、50%和65%,SlJAZ1的表达量上升了1.8倍,病菌接种后叶片上相对病斑面积明显变大。结论:初步揭示了sly-miR399在番茄抗晚疫病过程中的正调控因子作用。     

拟南芥AtTERT对大肠杆菌非生物胁迫抗性的影响

端粒酶是真核生物中维持染色体末端DNA完整性的一类特殊逆转录酶,研究拟南芥AtTERT对大肠杆菌生长及非生物胁迫的影响,为深入研究TERT蛋白非端粒功能奠定基础.将拟南芥AtTERT转入大肠杆菌,成功构建pET32a-AtTERT原核表达载体,优化诱导条件,纯化并鉴定GST-AtTERT融合蛋白,运用Western b...     

转基因PnDof30拟南芥非生物胁迫下的抗性分析

Dof(DNA-binding with one finger)转录因子是植物中特有的一类转录因子,是锌指蛋白家族中的一个具有众多成员的家族,氨基酸长度一般在200~400,含有非常保守的N端和较为多变的C端。已有研究表明,Dof转录因子家族在参与植物发育的多种生理途径和调节碳氮代谢、增加氮素的吸收与利用,提高植株抗逆能力中起着重要作用。为了探究小黑杨(Populus simonii×P.nigra)中Dof30基因的抗逆能力,本研究以转基因PnDof30拟南芥为研究对象,对干旱、盐和渗透胁迫后过表达PnDof30拟南芥株系L2和野生型拟南芥WT的生理指标进行比较。发现胁迫后拟南芥株系L2的种子萌发率、根长和鲜重等指标均高于WT;同时SOD、POD、脯氨酸含量高于WT,叶绿素和MDA含量下降;胁迫后L2中的PnDof30基因表达量显著提高。这些结果表明了PnDof30基因具有抗旱、耐盐和渗透胁迫的能力,对全面了解Dof转录因子的抗逆胁迫功能具有重要的意义。     

拟南芥乙烯突变体在干旱胁迫下的形态学差异

为了揭示乙烯在植物与环境相互作用过程中的生物学功能,以拟南芥（Arabidopsis thaliana）的ein2-5、ein3-1、EIN3ox、EIL1ox 4种乙烯突变体与Col-0野生型为材料,对比研究它们在干旱胁迫条件下的生长和形态学变化。研究发现,干旱胁迫导致莲座叶直径、叶片面积、花序、水势等指标发生显著变化,同时不同突变体的形态适应特点呈现显著差异。这些结果表明,乙烯积极参与了植物形态塑造过程,与植物的抗旱性具有紧密相关性。     

碳离子束辐照拟南芥介导外源基因转移的研究

采用700keV或4.0MeV碳离子束辐照拟南芥种子,通过对样品的显微摄影,发现随着辐照剂量的增加,碳离子束对种子表面的损伤逐渐加剧,特别是在4.0MeV碳离子束辐照下,当剂量达到1×1014ions·cm-2后,种皮局部逐渐被刻蚀殆尽,甚至造成种皮局部破裂。对拟南芥种子进行台盼蓝染色后的显微观测显示,碳离子束辐照可以导致拟南芥种皮细胞着染,在剂量较大的情况下,部分皮下细胞也可着染,表明碳离子束可作用到皮下细胞,为外源基因提供导入的通道。GUS基因导入后的组织化学检测表明:质粒pCAMBIA1301能够进入4.0MeV碳离子束辐照后的拟南芥种子,并在种子和幼芽中获得瞬间表达。     

PEX5参与调控拟南芥根系抗逆性的初步研究

以拟南芥过氧化物酶体生成蛋白突变体pex5和野生型为试验材料,初步研究PEX5对拟南芥根系抗逆性的影响。结果表明,在MS基础培养基中,突变体pex5的根长相较于野生型根长显著变短;同时,拟南芥pex5突变体株高也低于野生型,说明PEX5基因功能缺失影响了拟南芥根系和茎的生长。pex5突变体在添加氯化钠或甘露醇的MS培养基上培养时,萌发和根伸长受到的抑制显著高于野生型,突变体幼苗的SOD和POD活性也显著低于野生型,说明PEX5参与调控拟南芥根系的抗逆性。本研究为解析PEX5在植物抗逆中的调控机制提供了重要参考。     

拟南芥叶绿体中DEG蛋白酶功能的研究进展

DEGP家族蛋白酶广泛分布于原核生物和真核生物细胞中。在拟南芥中有16个DEGP类似的蛋白酶,根据蛋白质组学数据,其中有4个定位于叶绿体中,分别命名为DEG1、DEG2、DEG5和DEG8。结合生物化学和分子生物学等研究手段对拟南芥叶绿体中的DEGP蛋白酶进行了分析,现有的研究初步证明了这些蛋白酶参与光系统II（PSII）复合物反应中心D1蛋白的降解,从而在PSII复合物的修复循环和功能维护中起重要作用。该文概述了拟南芥叶绿体中DEG蛋白酶的结构和功能的最新研究进展。     

Classification of Genes Differentially Expressed during Water-deficit Stress in Arabidopsis thaliana: an Analysis using Microarray and Differential Expression Data

Many changes in gene expression occur in response to water-deficitstress. A challenge is to determine which changes support plantadaptation to conditions of reduced soil water content and whichoccur in response to lesions in metabolic and cellular functions.Microarray methods are being employed to catalogue all of thechanges in gene expression that occur in response to specificwater-deficit conditions. Although these methods do not measurethe amount or activities of specific proteins that functionin the water-deficit response, they do target specific biochemicaland cellular events that should be detailed in further work.Potential functions of approx. 130 genes of Arabidopsis thalianathat have been shown to be up-regulated are tabulated here.These point to signalling events, detoxification and other functionsinvolved in the cellular response to water-deficit stress. Asmicroarray techniques are refined, plant stress biologists willbe able to characterize changes in gene expression within thewhole genome in specific organs and tissues subjected to differentlevels of water-deficit stress.