控制拟南芥和水稻开花时间光周期途径的分子机制

就拟南芥和水稻开花时间控制光周期途径的分子机制的研究进展作简要介绍。     

拟南芥开花时间调控的分子基础

在合适的时间开花对大多数植物的生存和成功繁衍极为重要。开花时间受错综复杂的环境因素和植物自身的遗传因子影响,由开花调控因子所构成的光周期、春化、温度、赤霉素、自主以及年龄等至少6条既相互独立又相互联系的遗传途径调控。该文综述了有关拟南芥(Arabidopsis thaliana)开花时间调控的分子机制的最新研究进展,并对今后的研究进行了展望。     

拟南芥光周期开花突变体的筛选和基因的鉴定

以双子叶模式植物拟南芥（Arabidopsis thaliana）突变体crylcry2为实验材料,用舍有激活标记质粒DSK1015的农杆菌浸花进行转化,构建了拟南芥T-DNA插入突变体库．通过筛选和观察分析,获得了一些开花时间比crylcry2明显延迟或明显提早的突变体．采用IPCR（inverse PCR）和TAIL-PCR（thermal asymmetric interlaced PCR）等方法,鉴定了这些突变体T-DNA插入位点的基因组旁邻序列,并采用半定量RT-PCR对插入位点两侧基因的mRNA水平进行了分析,初步鉴定了与开花相关的候选基因,为进一步研究其功能,深入研究隐花素调节光周期开花的作用机制奠定了基础．     

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.     

非诱导光周期对植物开花的抑制作用

非诱导光周期对植物开花的抑制作用范国强＊谭克辉（中国科学院植物研究所,北京,１０００９３）ＩＮＨＩＢＴＯＲＹＥＦＦＥＣＴＯＦＮＯＮ┐ＩＮＤＵＣＥＤＰＨＯＴＯ┐ＰＥＲＩＯＤＯＮＰＬＡＮＴＦＬＯＷＥＲＩＮＧＦａｎＧｕｏ－ｑｉａｎｇＴａｎＫｅ－ｈｕｉ（Ｉ...     

光周期途径植物开花决定关键基因FT

随着分子生物学的快速发展,大量与光周期途径开花相关的基因已经被发现和克隆,刀(FLOWER-ING LOCUS T)是光周期途径植物开花时间决定关键基因,并认为刀基因表达产物可能就是人们长期追寻的开花刺激物质,这种开花刺激物质经过叶片到茎尖的长距离运输,最终引起茎顶端开花起始.目前已在多种植物中分离出FT同源基因,并通过转基因证明FT基因的表达可促进植物提早开花.本文对国内外关于FT基因家族的研究进展进行综述,旨在为进一步深入研究FT基因功能提供参考.     

拟南芥开花时间调控的研究进展

调控开花时间是大多数植物由营养生长向生殖生长转化的一个重要生长发育过程.影响拟南芥开花时间的因素有很多,其中光照和温度是两个主要的外部因素,而赤霉素(GA)和一些自主性因子是主要的内部因素.目前,一般按照对以上因素的反应将晚花突变体归于四条开花调控途径:光周期途径、春化途径、自主途径和GA途径.在不断变化的外部环境条件和内部生理条件下,这些途径通过一些主要的整合基因如SOC1、FT、LFY等实现了对拟南芥开花时间的精确调控.     

光周期途径核心因子CO的开花调控机制

CONSTANS（CO）基因是生物钟和开花时间基因之间监测日照长度的重要元件,在光周期途径中发挥核心功能。CO可以整合光信号和生物钟信号,诱导开花途径整合子FLOWERINGLOCUST（F即和SUPPRESSOROF OVEREXPRESSION OF CONSTANS 1（SOC1）的表达,进而促进植株开花。本文综述CO基因的开花调控机制,并结合CO基因的研究现状展望了其未来的研究方向。     

拟南芥开花时间调控的整合途径

拟南芥开花时间受光周期途径、春化途径、自主途径和赤霉素途径4条途径调控。开花途径整合因子LEAFY、SDC1和FT等可整合来自不同开花途径的信号,并将信号传递给花分生组织基因,从而实现对拟南芥开花时间的精确调控。文章就整合途径基因调控网络的最新研究进展作简要介绍。     

高等植物开花时程的基因调控（Ⅰ）

高等植物从营养生长向生殖生长及发育转变的时程具有重要意义,但是了解得很少。近6年来利用分子遗传学方法详细地分析了拟南芥中的这一转变的时程变化,为高等植物开花时程的基因调控提供了一个很好的模式。有关早期或晚期开花表现型的大量突变体及遗传变异得到了阐述。这里谈到的表现型对影响开花转变的环境及内部因子的控制有重大作用。通过分子生物学、遗传学和生理学分析已经鉴定了参与此过程的不同组分,如光识别和昼夜节律（circadian rhythm）因子。另外,通过克隆某些花诱导基因及其相应的靶基因已经对参与开花信号转导途径（signal transduction pathway）的相关因子进行了系统的鉴定,这些开创性工作大大促进了高等植物开花时程的基因表达调控研究及其机理的阐明。本实验室在以黄瓜、新红宝西瓜、西葫芦为材料所获得的部分结果基础上,主要以近六年来在拟南芥方面获得的进展为依据,对高等植物开花时程的基因调控作一系统的总结,并对其开花时程基因调控的机理提出可能的作用理论模型。     

拟南芥开花诱导途径分子机制研究进展

拟南芥是分子和遗传学研究的模式植物,对植物花发育及控制花形态建成的分子遗传机制的研究进展主要是建立在对拟南芥研究的基础之上,拟南芥开花主要受到4个途径(自主途径、赤霉素途径、春化作用和光周期途径)的内源和外界信号的同时诱导.该文对近年来国内外有关拟南芥开花诱导的4个途径的分子机制研究进展进行综述,并初步绘制出各开花诱导途径基因间的调控网络图,以进一步明确基因间的相互作用模式及其在整个开花过程中的作用地位.     

光周期对人参菜开花和品质的调控作用

为筛选促进人参菜品质形成的最佳光周期,通过盆栽试验,研究了不同光周期对人参菜生长和品质的影响,以及人参菜开花过程中生理特性的变化规律。结果表明：(1)延长光周期不仅有利于人参菜的生长还能促进其营养品质的形成。(2)在光周期为14 h/10 h(昼/夜)时,人参菜的株高、茎粗、根长、叶面积以及地上部分干鲜重均优于其他处理,长势最佳,人参菜叶片中纤维素、V_C、齐墩果酸、类黄酮、总酚以及游离氨基酸含量最高,品质最佳。(3)在光周期为14 h/10 h时,人参菜叶片的可溶性糖、可溶性蛋白以及Ca含量在花期均呈先上升后下降的趋势。研究认为,光周期为14 h/10 h对人参菜生长及品质的提升效果最好,其开花过程可能与可溶性糖、可溶性蛋白以及Ca的代谢有关。     

光周期对春石斛开花及多胺含量的影响

以春石斛为试材,研究光周期对其开花及多胺（腐胺、亚精胺和精胺）含量的影响,以期了解春石斛开花的光周期特性以及期间能源物质多胺的变化规律。结果显示,春石斛短日照处理植株开花较长日照处理的提前约18d,为称量性短日照植物;同时,短日照处理植株的花芽多,开花量犬,花径较长日照大。不同光周期诱导开花过程中,春石斛叶片内腐胺含量最高,波动较大,短日照处理下基本维持比长日照高的水平。亚精胺含量其次,且随生长发育逐渐升高,短日照处理下一直保持比长日照高的水平。精胺含量最低,变化不大,短日照下保持与长日照相同或略高的水平。由此推测,春石斛为称量性短日照植物,高水平的腐胺和亚精胺可能与春石斛花芽的形成有关。     

模式植物拟南芥开花时间分子调控研究进展

植物从营养生长到生殖生长的转变是开花发育的关键,在合适的时间开花对植物的生长和繁衍极为重要,植物开花时间的调控对农业生产发展意义重大。植物开花是由遗传因子和环境因子协同调节的一个复杂过程。近年来,对不同植物开花调控的研究,特别是对模式植物拟南芥（Arabidopsis thaliana（L.） Heynh.）的开花调控研究取得了显著进展,已探明开花时间分子调控的6条主要途径分别是光周期途径、春化途径、自主途径、温度途径、赤霉素途径和年龄途径。各遗传调控途径既相互独立又相互联系,构成一个复杂的开花调控网络。本文综述了模式植物拟南芥开花时间调控分子机制相关研究的最新进展,并对未来的研究进行了展望。     

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14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。     

高等植物开花时程的调控与光受体Ⅰ.开花时程的基因与光受体调控

系统评述了高等植物开花时程的调控与植物光受体的联系.重点说明了控制开花时程的遗传途径以及光周期途径的有关基因的研究进展.影响高等植物开花的最重要的因子之一便是光周期,光周期对高等植物开花的调控是通过相关基因间的相互作用来实现的,这些基因包括参与花启动发育控制基因,昼夜节律时间钟调控基因及光受体信号转导基因.近5年左右的时间通过对拟南芥及其一系列突变体的研究为我们展示了这一热门领域的广阔的前景.     

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     

拟南芥At1g10300基因调节叶形和开花时间

核仁G蛋白1(Nucleolar G protein 1,NOG1)是一种高度保守的核仁GTP酶,在真核生物中广泛存在,参与60 S核糖体亚基前体的组装。在线虫中敲减NOG1的表达造成生长缓慢、虫体变小和寿命延长的表型,而过量表达NOG1则使线虫的寿命缩短。拟南芥的At1g10300基因注释为NOG1-2,但是其生物学功能还有待研究。该研究对其功能进行了初步研究,首先检测了该基因在拟南芥各个器官的表达情况。结果表明:该基因在7 d龄幼苗、茎生叶和花中均有表达,其中在花中表达量最高。获得了At1g10300基因的T-DNA插入突变体,发现在长日照条件下,At1g10300突变体植株的莲座紧凑,莲座叶片长宽比降低,但叶面积和植株高度与野生型相比无显著差异,表明其叶形发生改变;突变体植株的抽薹时间晚于野生型。荧光定量RT-PCR结果表明,突变体植株中开花促进因子FT、CO和GI的表达水平下调,而开花抑制因子FLC的表达水平上调。以上结果揭示At1g10300基因的突变影响了FT、CO、GI及FLC基因的表达,使植株出现晚花表型。     

光周期对穗花狐尾藻生长、开花与种子形成的影响

通过人工补光和遮光处理,初步研究了光周期对狐尾藻生长和开花的影响。研究发现:8h短日照条件不利于狐尾藻的生长和花序形成,导致狐尾藻不能正常开花和结实;与自然日照长度(平均日照14h)条件下相比,16h长光照条件可以增加植株的高度和分枝数,形成更大的生物量;但24h全光照条件对生长有抑制作用。长光照条件下,狐尾藻花序形成时间和开花时间均比自然条件下延迟,形成花序的数目也显著较自然条件下的少,但长光照条件下形成的种子比自然条件下形成的种子具有更高的萌发率。