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<正>研究阐明植物如何消除冬季记忆植物的寒冷记忆在开花过程中起着重要作用,约翰英纳斯中心(JIC)和中国科学院的科学家发现植物对寒冷的记忆在后代植株中逐渐弱化。研究结果发表在《自然》杂志上。植物能够感知冬季温度下降,缓慢地关闭一个基因,该基因的功能是在温度下降时抑制开花。这个基因在春季     

“先驱”转录因子LEC1在早期胚胎重置春化状态的机制

开花是植物由营养生长阶段向生殖生长阶段转变的重要过程, 长时间低温处理即春化对开花起到非常重要的促进作用。春化控制的拟南芥(Arabidopsis thaliana)开花中, 阻抑型转录因子FLC是重要的关节点, 春化记忆依赖于对该基因的控制。何跃辉研究组之前对拟南芥的研究揭示了转录因子VAL1或VAL2可以识别负调控开花的关键基因FLC成核区的顺式DNA元件, 协同PRC2复合体在春化过程中沉默FLC基因的表达, 并在随后的常温下继续维持FLC基因沉默直至受精结束, 使植物产生春化记忆。但在下一代中如何擦除这种记忆功能, 使FLC重新被激活, 以防止植物在过冬前或过冬时开花, 相关机制目前并不清楚。近期, 该研究组揭示了在植物胚胎发育早期一个种子特有的“先驱”转录因子参与擦除春化记忆, 重新激活FLC基因的分子机制, 并解析了胚胎中的基因激活传递到后胚胎发育(营养生长期)的表观遗传机理。该研究是开花领域的重要突破, 为作物开花调控的生产应用提供了新思路。     

“先驱”转录因子LEC1在早期胚胎重置春化状态的机制

开花是植物由营养生长阶段向生殖生长阶段转变的重要过程,长时间低温处理即春化对开花起到非常重要的促进作用。春化控制的拟南芥(Arabidopsis thaliana)开花中,阻抑型转录因子FLC是重要的关节点,春化记忆依赖于对该基因的控制。何跃辉研究组之前对拟南芥的研究揭示了转录因子VAL1或VAL2可以识别负调控开花的关键基因FLC成核区的顺式DNA元件,协同PRC2复合体在春化过程中沉默FLC基因的表达,并在随后的常温下继续维持FLC基因沉默直至受精结束,使植物产生春化记忆。但在下一代中如何擦除这种记忆功能,使FLC重新被激活,以防止植物在过冬前或过冬时开花,相关机制目前并不清楚。近期,该研究组揭示了在植物胚胎发育早期一个种子特有的"先驱"转录因子参与擦除春化记忆,重新激活FLC基因的分子机制,并解析了胚胎中的基因激活传递到后胚胎发育(营养生长期)的表观遗传机理。该研究是开花领域的重要突破,为作物开花调控的生产应用提供了新思路。     

植物如何消除春化的记忆——ELF6阻止春化状态遗传给下一代

<正>植物能够感知周围环境,控制和协调自身的发育,使其在合适的时间开花结果。春化过程就是一个很好的例子,植物通过感受冬天连续的低温环境,逐渐抑制开花抑制因子的表达,并且能够在冬季之后保持该基因的抑制状态,即植物通过表观修饰可以在随后的发育过程中记住基因的表达状态,从而促进开花。春化对于许多冬性作物(如小麦、大麦)的高产、稳产也具有重要作用。模式植物拟南芥和作物通过不同的开花抑制因子(例如:拟南芥中FLC和小麦及大麦中VRN2)响应春化过程,但研究认为它们具有类似的调节机制。认识拟南芥中FLC的调节对     

植物开花时间的遗传调控通路研究进展

开花时间对植物的繁殖成功至关重要。广泛分布的物种经常发生开花时间的分化, 从而能够更好地适应不同的环境条件。为了探索植物开花行为发生适应性分化的分子机制, 首先要明确调控开花行为的遗传通路。本文梳理了植物各类群调控开花时间的遗传通路, 以期为开花时间适应性分化的分子机制研究提供依据。 植物从营养生长向繁殖转变时, 其开花行为主要受到光照、温度、水分等外界环境因子和赤霉素等内在因素的影响。通过对模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)和其他类群的研究, 总结出了调控植物开花时间的6条通路, 包括日照长度和光质影响开花的光依赖通路, 长时间冷暴露后促进植物开花的春化通路, 高温或低温环境影响开花的温度通路, 以及赤霉素通路、年龄通路和自主通路3条内部调节过程。植物开花时间调控的6条上游通路信号传递到下游的开花整合基因FT(FLOWERING LOCUS T)和SOC1(SUPPRESSOR OF OVEREXPRESSION OF CONSTANS 1), 整合基因将这些复杂的调节因子整合后进一步传递到下游花分生组织, 从而启动开花。此外, 非编码RNA、转座子对开花时间的调控也具有重要作用。部分遗传通路被证实在植物适应环境的过程中起到了重要作用。目前对植物开花调控的研究已经有一百多年历史, 理论相对成熟。然而, 仍然存在许多具有争议和未解决的问题, 如开花基因的表达方式、开花行为的特殊调控机制、开花时间变异的适应性意义等等, 需要更进一步的研究。     

诱导植物开花的基因

美国的两组研究人员已从路边杂草拟南芥中分离出2种植物基因(“Leafy”和“Apetalal”(APl)),它们是诱导一些植物开花的主要开关。通过调控植物提前开花,遗传学家用上述基因加速果实的形成。 这项基因技术最终可用于生产早熟的遗传改良作物,使其可栽种于象加拿大这样生长季太短而使很多类植物难以生长的国家。上述基因还有助于更好地了解日照长度和温度等环境因素如何影响植物的发育。 Salk Inst.的研究人员指出,Leafy基因的超量表达对于诱导拟南芥苗开花既必需又必要。与此同时,圣     

与拟南芥春化作用相关的基因及其春化记忆模型

植物能感应春化并记住这一效应,且通过一系列的信号传导,最终调控开花。文章就拟南芥的春化相关的基因,春化记忆分子模型、春化记忆与开花调控途径以及与此不同的另一种春化记忆模型和小麦春化记忆分子机制的研究进展作了介绍。     

植物开花的组蛋白甲基化调控分子机理

开花是指植物从营养生长转变到生殖生长的生理过程, 是植物个体发育和后代繁衍的中心环节, 既受遗传基础决定,同时又受到温度和光周期等多种环境因素的调控。在拟南芥中, 已经分离了大量的与开花相关的基因, 从遗传学上已初步形成了一个开花调控的网络。组蛋白甲基化是植物发育过程的重要调节方式, 近年来关于其参与开花调控的研究有了重要进展。本文综述了具有代表性的组蛋白H3赖氨酸甲基化修饰参与调控植物开花发育的机制, 提出该研究领域的发展方向和前景。     

植物开花的组蛋白甲基化调控分子机理

开花是指植物从营养生长转变到生殖生长的生理过程,是植物个体发育和后代繁衍的中心环节,既受遗传基础决定,同时又受到温度和光周期等多种环境因素的调控。在拟南芥中,已经分离了大量的与开花相关的基因,从遗传学上已初步形成了一个开花调控的网络。组蛋白甲基化是植物发育过程的重要调节方式,近年来关于其参与开花调控的研究有了重要进展。本文综述了具有代表性的组蛋白H3赖氨酸甲基化修饰参与调控植物开花发育的机制,提出该研究领域的发展方向和前景。     

开花基因

在英国的诺里奇,Enrico Coen博士和Rosemary Carpenter领导的研究小组已经分离出开花所必需的基因,当该基因经突变失活后,植物便不能开花,代之以连续不断地产生叶芽.该基因的一些特性表明,它作为主宰基因或调控基因,激活其它很多基因,这些基因是正常开花所必需的. 研究小组从金鱼草属(Antirrhinum)植物中分离出上述基因,随后研究了携带floriculata(flo)突变(不能产生花)的植物.因具该突变的植物偶而也能够产生正常的花,所以他们怀疑该突变可能是由转位因子的插入引起的,在回复突变型植物中,这一转位因     

表观遗传学帮助植物应对寒冷

植物如何感知春天,并在春天开花《澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CRIRO）的Jean Finnegan博士探索了帮助开花植物感受和越过冬季的表观遗传机制。     

早花基因在植物教学及遗传育种中的应用

不同植物在开花时间上总是存在一定的差异,这种差异有其本身的遗传基础,也与温度和(或)光周期有密切关系,这些性状可能以数学遗传或质量遗传方式遗传下去。深入研究表明植物均不同程度地存在早花基因,Gottschal和Wellensic报道了豆类中的早花基因,报道认为早花基因是隐性等位基因;Murfet报道了在豆类中的早花基因为一个显性一个隐性组成;Bernard报道了大豆的早花基因为两个隐性等位基因;Coyne和Mattson鉴别出了菜豆的三种开花时间基因;Pinihus报道了春小麦中的一个显性早花基因;Ttai讨论了水稻上的复杂开花基因,其早花基因是由在不同位点上的4     

光和温度调控开花时间的研究进展

光和温度作为最重要的环境信号调控植物的生长与发育.植物在进化中具备了应对和适应各类环境改变的策略.它们通过整合外源信号与内源信号,继而调控各类生理过程,包括开花时间.在模式植物拟南芥中至少存在5种不同的开花调控途径:光周期途径、春化/温度响应途径、自主开花启始途径、赤霉素途径以及年龄途径.其中光周期途径与温度/春化途径主要感知外界环境信号调控开花时间,而自主途径与年龄途径则介导了植物内源信号调控开花启始.在许多植物物种中,开花时间受到光(光周期)和温度的精确调控,确保植物在特定环境下的最佳时机开花以确保产量.通过正向和反向遗传途径的研究,人们揭示了光和温度调控开花的部分分子机制,本文概述了最近的一些重要进展.     

植物开花时间：自然变异与遗传分化

开花时间是植物的重要生活史性状。对模式植物的研究表明： 从感受内外环境信号开始到最终分化形成功能性花器官的过程涉及复杂的信号转导途径和调控网络; 开花时间受多种因子的调控, 而FT基因作为整合途径成分起到非常关键的作用。植物的花期变异在物种、群体和个体水平上具有复杂的自然变异模式, 且不同植物的花期变异随全球环境变化而具有不同的变异趋势。植物个体之间通过传粉进行的基因交流需要功能性开花时间的一致或重叠, 而花期变异会导致群体之间或群体内部亚群体之间的基因流障碍和遗传分化, 并可能导致邻域或同域的物种形成。该文分析了植物花期变异与群体遗传分化的关系, 认为决定开花时间的基因在物种分化中可能起到关键的作用, 而对开花时间自然变异模式的研究对于揭示晚近分化快速辐射物种的进化模式具有重要意义。     

研发动态

新加坡发现植物开花的"按钮"新加坡国立大学的研究人员发现了植物开花的基因"按钮",有望在未来"调控"植物的开花时间,加快作物在不同环境下开花结果的速度,以增加作物产量。以往的研究显示,植物会通过叶子接受光信号,并传递一种叫"开花素"的信号至茎端,从而使植物开花。     

EMF基因与植物营养生长

在高等植物中,外源和内源因素共同调控着植物从营养生长到生殖生长的转换。拟南芥EMF1和EMF2基因缺失的突变体不经过任何营养生长,种子萌发后便开花,这说明EMF基因是植物花发育的抑制基因。目前已从水稻、玉米、拟南芥等植物中克隆得到EMF同源基因,但其功能研究大多停留在拟南芥上。研究表明,EMF基因决定着植物营养生长阶段的发育,抑制植物开花。因此,开展EMF基因的分离、克隆和功能研究,有利于阐述植物营养生长过程阶段的抑花机制。对EMF基因的研究进展进行了综述,并提出EMF基因表达调控的闸门模型,以对EMF基因功能的进一步分析提供参考。     

植物开花时间: 自然变异与遗传分化

开花时间是植物的重要生活史性状。对模式植物的研究表明: 从感受内外环境信号开始到最终分化形成功能性花器官的过程涉及复杂的信号转导途径和调控网络; 开花时间受多种因子的调控, 而FT基因作为整合途径成分起到非常关键的作用。植物的花期变异在物种、群体和个体水平上具有复杂的自然变异模式, 且不同植物的花期变异随全球环境变化而具有不同的变异趋势。植物个体之间通过传粉进行的基因交流需要功能性开花时间的一致或重叠, 而花期变异会导致群体之间或群体内部亚群体之间的基因流障碍和遗传分化, 并可能导致邻域或同域的物种形成。该文分析了植物花期变异与群体遗传分化的关系, 认为决定开花时间的基因在物种分化中可能起到关键的作用, 而对开花时间自然变异模式的研究对于揭示晚近分化快速辐射物种的进化模式具有重要意义。     

植物MADS-box基因的研究进展

MADS-box基因是一类重要的转录调控因子,在动物、植物、真菌中都有分布。在植物中从根、茎、叶到花的发育,果实的成熟MADS-box基因都起作用,尤其是在开花植物中花的发育,开花时间的控制等方面起着重要的作用。综述了MADS-box基因的分类、进化、结构、以及MADS-box基因在植物花器官发育,开花时间的控制,果实的成熟等方面的作用。     

拟南芥FT基因原核表达载体的构建、表达和蛋白纯化

FT基因是植物成花素,在植物的开花调控中起着重要作用。构建了用于原核表达的FT-eGFP表达载体,并在大肠杆菌BL21中进行重组蛋白的诱导表达。从IPTG诱导浓度、诱导时间和诱导温度等方面进行了细致的分析,最终建立了FT-eGFP融合蛋白诱导表达的优化体系:当菌液OD600=0.6-1.0时,采用IPTG1.0mol/L,在28℃诱导表达6h。摸索和建立了利用HisTrapKit标签,经过镍柱纯化,纯化目的蛋白的技术体系,为进一步研究FT基因在植物开花调控中的应用奠定了基础。     

浙江古田山亚热带常绿阔叶林开花物候:气候因素、系统发育关系和功能性状的影响

植物的开花物候受气候因素、植物系统发育关系和功能性状的影响。然而当前植物开花物候研究中未见同时考虑这3个因素的报道。为了解它们相互之间的影响, 本研究利用中国东部地区浙江省古田山国家级自然保护区亚热带常绿阔叶林24 ha大样地(GTS; 118°03′50′′-118°11′12.2′′ E, 29°10′19′′-29°17′41′′ N)设置的130个种子雨收集器5年的开花数据检验这3个因素对开花的影响。结果表明, 古田山植物的开花高峰期集中在5月, 群落开花格局明显受温度和降雨的影响。利用植物DNA条形码数据研究发现, 植物间系统发育关系对古田山植物开花时间有显著影响, 亲缘关系近的物种开花时间更相近。植物的平均开花时间受最大树高的影响, 但不受传粉方式、花色、种子质量和扩散方式的影响。该研究结果说明气候因素、植物系统发育关系和功能性状都可能影响植物开花物候格局, 同时考虑这3个因素能够帮助我们更好地理解开花物候格局。