OsGA3ox通过合成不同活性GA调控水稻育性及株高

赤霉素(gibberellin,GA)是一种重要的激素,参与调控植物多种生长发育过程。GA生物合成通路已基本阐明,其中赤霉素3β羟化酶(gibberellin 3β-hydroxylase,GA3ox)是多种活性GA合成的关键酶。水稻中有2个GA3ox基因(OsGA3ox1和OsGA3ox2),其生理功能虽有初步研究,但它们在合成活性GA调控水稻发育过程中是如何分工协作尚不清楚。本研究通过CRISPR/Cas9技术获得基因编辑突变体ga3ox1和ga3ox2,发现ga3ox1花粉育性显著下降,而ga3ox2株高显著变矮,表明OsGA3ox1是花粉正常发育必需的,而OsGA3ox2是茎叶伸长必需的。组织表达分析表明,OsGA3ox1主要在未开的花中表达,OsGA3ox2主要在未伸长的叶中表达。进一步对野生型(WT)和两个ga3ox突变体未开的花、未伸长的叶及根中的GA进行检测分析,发现OsGA3ox1在花中催化GA9形成GA7与花粉育性密切相关;OsGA3ox2在未伸长的叶中催化GA20形成GA1调控株高;OsGA3ox1在根中催化GA19形成GA20,调控GA3的生成。总之,OsGA3...     

毛竹茎秆伸长过程中赤霉素生物合成、降解和信号转导关键基因的鉴定及表达分析

赤霉素(Gibberellin)是一类非常重要的植物激素,在高等植物生命活动的整个周期都起着重要的调控作用。从毛竹Phyllostachys edulis基因组中共鉴定出23个赤霉素途径基因,包括赤霉素生物合成相关的8个GA20ox和1个GA3ox基因、降解相关的8个GA2ox基因、参与赤霉素感知的2个GID1基因以及信号转导的2个GID2基因和2个DELLA基因。拟南芥、水稻和毛竹的系统进化树和保守基序分析显示赤霉素的合成代谢与信号转导在这些物种中是高度保守的。利用外源赤霉素处理毛竹种子和幼苗,发现赤霉素能显著提高种子的萌发率和幼苗的茎秆伸长,并且有着最佳的作用浓度。在GA3处理后,毛竹体内赤霉素生物合成基因GA20ox和GA3ox表达量均下调而降解活性赤霉素的GA2ox基因表达量上调;赤霉素受体GID1和正调控基因GID2的转录水平显著提高而负调控基因DELLA的表达受到抑制。这些基因在竹笋茎秆的不同形态学位置表达差异明显,大部分赤霉素生物合成与降解的相关基因GA20ox、GA3ox和GA2ox以及赤霉素受体GID1和正调控基因GID2都在竹笋的形态学上端大量表达,而赤霉素信号转导的阻遏基因DELLA在笋体形态学底端大量积累而顶端基本不表达。     

赤霉素作用机理的分子基础与调控模式研究进展

赤霉素（gibberellins或gibberellic acid,GA）作为植物生长的必需激素之一,调控植物生长发育的各个方面,如：种子萌发,下胚轴的伸长,叶片的生长和植物开花时间等。近年来随着植物功能基因组学的进一步发展,有关赤霉素生物合成及其调控,赤霉素信号转导途径,以及赤霉素与其他激素和环境因子的互作等领域的研究取得了较大的进展。本文综述了赤霉素生物合成的生物学途径及其调控研究;GA信号转导通道的研究进展,特别是DELLA蛋白阻遏植物生长发育的分子机理和GA解除阻遏作用（derepress）的分子模型;GA受体研究的新进展;探讨GA与其它激素之间的相互作用,以及植物在应答环境过程中的作用。     

赤霉素作用机理的分子基础与调控模式研究进展

赤霉素(gibberellins或gibberellic acid, GA)作为植物生长的必需激素之一, 调控植物生长发育的各个方面, 如: 种子萌发, 下胚轴的伸长, 叶片的生长和植物开花时间等。近年来随着植物功能基因组学的进一步发展, 有关赤霉素生物合成及其调控, 赤霉素信号转导途径, 以及赤霉素与其他激素和环境因子的互作等领域的研究取得了较大的进展。本文综述了赤霉素生物合成的生物学途径及其调控研究; GA信号转导通道的研究进展, 特别是DELLA蛋白阻遏植物生长发育的分子机理和GA解除阻遏作用(derepress)的分子模型; GA受体研究的新进展; 探讨GA与其它激素之间的相互作用, 以及植物在应答环境过程中的作用。     

毛竹赤霉素合成相关酶基因的全基因组鉴定和表达分析

赤霉素(GA)参与调节植物多种生长发育过程,其生物合成在体内受到严格的控制。研究毛竹(Phyllostachys edulis)赤霉素合成通路相关的酶基因,对于揭示其在毛竹生长发育中的作用具有重要价值。对毛竹全基因组进行分析发现,涉及赤霉素生物合成的酶基因有7类共50个,包括4个CPS、3个KS、5个KAO、1个KO、10个GA20ox、20个GA2ox、和7个GA3ox。不同酶基因的各个成员虽是比较保守的,但其基因结构、基本理化性质均存在着一定的差异。亚细胞定位预测表明,PeCPSs和PeKSs定位在叶绿体上,PeKAOs位于内质网上,PeGA20oxs、PeGA2oxs和PeGA3oxs定位于细胞质基质中。进化分析显示,毛竹GA生物合成通路相关酶与来自水稻的相应酶均具有较高的一致性,亲缘关系较近。利用转录组数据分析基因表达的组织特异性,结果表明不同类酶基因以及同一类酶基因的不同成员的表达均存在一定的差异。例如:PeCPS-1、PeCPS-4和PeKO为组成型表达,PeKAO-5主要在笋幼芽中表达,PeGA20ox-10仅在幼芽和根中表达;PeGA2oxs中有9个为组成型表达,7个为特异性表达,而PeGA3oxs中分别有5个和2个。本研究为深入了解毛竹内源GA生物合成奠定了基础,为利用GA生物合成酶基因人为调控植物生长发育提供了参考。     

棉花赤霉素氧化酶同源基因GhGA20ox1在烟草中的功能表达

为研究棉花GA20-氧化酶同源基因GhGA20ox1的功能,将该基因转入本明烟（N．benthamiana）中进行超量表达。RT-PCR分析表明GhGA20ox1基因在转基因植株中得到了不同水平的表达。GhGA20ox1基因的超量表达促进了本明烟中的GA4＋7合成,并导致赤霉素过量的表型出现。转基因本明烟的表型变化程度与GhGA20ox1基因的表达水平和GA4＋7的含量一致。这些结果表明,GhGA20ox1基因编码一个有功能的GA20-氧化酶,能够在转基因烟草中促进活性GA（GA4＋7）的合成,可以用作目的基因来提高棉花纤维和其他植物的内源GA水平。     

与AtGA20ox1启动子结合的转录因子筛选分析

赤霉素(gibberellin,GA)在植物生长发育的各个时期发挥重要作用。GA20-氧化酶(Gibberellin20-oxidase,GA20ox)是赤霉素生物合成途径中关键的限速酶,因此研究调控GA20ox基因表达的转录因子对进一步阐述赤霉素生物合成及其调控具有重要意义。本研究通过酵母单杂交技术利用AtGA20ox1启动子筛选拟南芥转录因子库,筛选获得转录因子RAP2.4f;酵母单杂交和X-gal显色结果进一步证实RAP2.4能与AtGA20ox1启动子结合;CPRG定量分析发现RAP2.4f与AtGA20ox1启动子结合作用强;双荧光素酶检测结果显示RAP2.4f对AtGA20ox1的启动子活性具有抑制作用。这些研究结果表明,RAP2.4f可能参与调控AtGA20ox1的转录。     

高等植物赤霉素2-氧化酶基因的克隆、表达及其调控

赤霉素(GA)是一类重要的植物激素,对高等植物整个生命周期的生长发育起关键作用。调控赤霉素生物合成和代谢途径中的关键酶基因的表达可以控制植物体内赤霉素的含量。GA2-氧化酶是调节赤霉素合成和代谢的关键酶之一,使活性GA失活。本文主要对GA2-氧化酶基因的克隆、表达调控及其在植物基因工程中的应用等方面进行综述,为通过基因工程技术调控植物体内活性赤霉素的含量从而得到改良品种提供思路。     

植物赤霉素生物合成和信号传导的分子生物学

赤霉素 (GAs)在植物的种子萌发、茎的伸长和花的发育等许多方面起着非常重要的作用。最近几年 ,对GA生物合成及其信号传导途径相关基因的研究取得了惊人的进展。这些进展促进了对其生物合成及其信号传导途径的认识。GA生物合成相关基因的表达受到多种内源和外源因子的调控 ,其中研究较多的是发育阶段、激素水平和光信号等内源及环境因子的调控。GA信号传导通常处于抑制状态 ,GA信号通过去抑制作用激活该传导途径而促进GA刺激植物生长和发育。     

植物赤霉素生物合成和信号传导的分子生物学

赤霉素(GAs)在植物的种子萌发、茎的伸长和花的发育等许多方面起着非常重要的作用。最近几年,对GA生物合成及其信号传导途径相关基因的研究取得了惊人的进展。这些进展促进了对其生物合成及其信号传导途径的认识。GA生物合成相关基因的表达受到多种内源和外源因子的调控, 其中研究较多的是发育阶段、激素水平和光信号等内源及环境因子的调控。GA信号传导通常处于抑制状态, GA信号通过去抑制作用激活该传导途径而促进GA刺激植物生长和发育。     

果树赤霉素代谢与信号途径研究进展

赤霉素作为5大植物激素之一,在果树的花芽分化、花序发育、开花坐果、果实的生长发育及植株的形态建成等方面扮演着重要的角色,但对果树赤霉素的分子生物学研究与其他大田作物相比差距较大。为了在果树生产中能更加合理有效地利用赤霉素调控果树花果发育,研究果树赤霉素的合成及其信号转导途径的分子调控机制十分必要。研究发现GA合成的关键酶KO、GA2ox及GA20ox的表达均与果树矮化呈负相关,而KS的含量则与植株高矮呈正相关,板栗雄性不育现象也与KO、KAO的表达量密切相关。GAMYB基因及LFY基因则在果树的成花诱导和雄蕊发育等生殖生长过程中发挥重要作用。DELLA蛋白在果树的GA信号途径中作为负调控因子可致使矮化植株形成,在果树的细胞周期循环过程、转录调控、花的形成、细胞的信号转导及许多生理过程中,DELLA蛋白泛素化降解均扮演着至关重要的角色。主要从果树赤霉素的合成及赤霉素的信号途径两大方面,着重对果树赤霉素合成过程中的关键酶基因及其定位、果树赤霉素信号途径的重要元件如赤霉素受体GID1、DELLA蛋白等进行了综述,以期为高效利用赤霉素调控果树生长发育提供重要的理论参考。     

烟草赤霉素2-氧化酶基因NtGA2ox1的克隆、表达及亚细胞定位分析

赤霉素2-氧化酶(GA2ox)通过2-β-羟基化作用产生失活的赤霉素,进而调节植物体内的赤霉素的活性水平。前期,本研究在烟草侧枝发育突变体转录组数据中,发现一个赤霉素2-氧化酶基因,其表达水平与野生型相比存在显著差异,命名为NtGA2ox1。为了更好地研究该基因在烟草侧枝发育中的作用,本研究从普通烟草中分离克隆了NtGA2ox1基因。通过测序分析该基因的编码及全长序列,发现NtGA2ox1基因含有2个外显子和1个内含子,编码一条长度为379个氨基酸的序列。同源进化分析表明,该基因在多种植物中存在同源序列,特别是茄科植物。组织特异性表达分析发现,NtGA2ox1基因在烟草的各个生长阶段均有表达,其中,在花和根中表达量较高。同时,激光共聚焦显微镜结果表明,YFP-NtGA2ox1融合蛋白在细胞质和细胞核中有很强的荧光信号,表明NtGA2ox1蛋白很可能定位于细胞核和细胞质中。本研究为进一步研究赤霉素调控烟草侧枝发育提供了理论依据。     

受赤霉素调节的拟南芥F-box基因筛选分析

赤霉素(Gibberellins,GAs)作为一种植物激素,对植物的生长发育具有重要调控作用,但其作用机制有待进一步完善。F-box蛋白是SCF复合体的一个亚基,通过特异性识别底物来调控植物的生长发育。本研究采用生物信息学方法,通过分析拟南芥基因芯片数据库提供的数据筛选到38个受GA调节的候选F-box基因,并对其中6个基因进行了实时荧光定量PCR验证。Plant CARE分析显示,其中30个基因的启动子区具有GA响应元件、以及IAA、ABA、光、温度干旱胁迫、或生物钟相关的顺式作用元件。通过分析Bio Grid数据库提供的相互作用对象,发现其中18个候选F-box蛋白与GA2ox1,GA3ox1和GA3ox3具有相互作用关系。基因表达谱分析表明,这些候选F-box基因在拟南芥各个组织器官中都有不同程度的表达,对IAA、ABA、光、温度干旱等胁迫或不同光周期都具有一定的响应。为深入研究GA调控植物生长发育的分子机制提供了重要线索。     

高等植物赤霉素代谢及其信号转导通路

赤霉素是一类重要的植物激素,对植物的生长发育,如种子的萌发、茎的延展、叶片的生长、休眠芽的萌发以及植物的花和种子的发育等生理具有重要的调控作用。从1926年被发现至今,阐明了赤霉素代谢机理及调控机制,明确了赤霉素在植物体内的信号转导途径。本文综述了赤霉素的生物合成途径及其平衡的调节;赤霉素受体GID1、DELLA蛋白在赤霉素信号转导途径中的作用及相关研究;泛素介导的DELLA蛋白降解在赤霉素信号转导中的研究进展。     

DELLA蛋白在被子植物有性生殖中的作用

DELLA蛋白是植物生长发育过程中响应赤霉素(GA)应答途径的关键调控因子, 主要行使转录调控因子的功能, 几乎参与了植物生长发育的各个重要过程。已有的研究表明, DELLA蛋白在被子植物的雄性生殖器官、雌性生殖器官和胚胎等组织中均有表达, 在植物有性生殖过程中起着极其重要的作用。该文综述了DELLA蛋白的分子结构、特性及其在植物有性生殖过程中的表达与功能, 并讨论了现存的问题及研究思路。     

能源植物小桐子赤霉素合成代谢及信号转导相关基因的鉴定及序列分析

赤霉素(gibberellin,GA)是一类非常重要的植物激素,在植物种子萌发、茎干伸长、叶片生长、腺毛发育、花粉成熟、开花诱导和果实成熟等生长发育过程中都发挥着重要的作用。GA在一年生草本植物中可以促进开花,而在大多数多年生木本植物中则抑制成花诱导。为了更好地研究赤霉素在木本油料能源植物小桐子(Jatropha curcas)开花调控方面的作用机理,我们对小桐子整个基因组中参与GA合成代谢和信号转导的全部基因进行了鉴定和序列分析。这些基因包括6个多基因家族编码的蛋白,即GA2氧化酶(GA2-oxidase,GA2ox)、GA3氧化酶(GA3-oxidase,GA3ox)、GA20氧化酶(GA20-oxidase,GA20ox)、GID1(GIBBERELLIN INSENSITIVE DWARF1)、DELLAs和F-box蛋白,以及2个单基因编码的蛋白,EL1(EARLY FLOWERING1)和SPY(SPINDLY)。采用拟南芥和水稻中已经鉴定的上述基因编码的蛋白序列在小桐子基因组序列数据库和本实验的小桐子转录组数据库中进行BLASTP分析,找到17个同源蛋白的全长序列,并将其与28个拟南芥的、16个水稻的、24个葡萄的和22个蓖麻的同源蛋白构建系统发育树进行比对分析。结果表明,小桐子中参与赤霉素合成代谢及信号转导的大多数基因与蓖麻和葡萄同源基因的相似度更高。     

赤霉素代谢与信号转导及其调控种子萌发与休眠的分子机制

种子的萌发能力由胚周围组织(种皮和胚乳)强加的物理限制与胚的生长潜能之间的平衡所决定.覆盖胚根尖端的珠孔端胚乳细胞的弱化被植物激素赤霉素(gibberellin, GA)促进但被脱落酸抑制,是胚根伸出的重要前提.GA是一种调控植物许多关键生理过程,如种子萌发、根和茎的伸长、开花、座果和种子发育的重要激素. GA在种子萌发与休眠解除中的作用主要受其生物合成与分解代谢和信号转导途径的调控.本文主要综述了GA的生物合成与代谢、GA的信号转导以及它们对种子萌发和休眠解除调控的研究进展.此外,本文也提出了本领域需要进一步研究的科学问题,试图为解释GA调控种子萌发与休眠的分子机理提供新的研究信息.     

烟草GA合成调控转录因子RSG应答甲醇和乙醇刺激的分子机理初探

为了考察甲醇或乙醇促进植物生长与赤霉素(GA)的合成关系,该研究在MS固体培养基中培养并添加外源GA和GA合成抑制剂多效唑(PAC),分析其对2mmol/L甲醇或乙醇促进烟草生长的影响及GA合成调控转录因子RSG(for repression of shoot growth)应答甲醇或乙醇刺激的分子机理。结果显示:(1)外源添加GA可增强甲醇或乙醇对烟草生长的刺激作用,而添加PAC却抑制甲醇和乙醇对烟草生长的刺激作用。(2)14-3-3蛋白与RSG结合抑制RSG进入细胞核及其转录调控活性;甲醇和乙醇诱导烟草14-3-3基因的转录和表达,对RSG蛋白表达也有诱导作用。(3)甲醇和乙醇可降低14-3-3蛋白与RSG的相互作用,同时增强RSG与GA20ox1启动子的结合。研究表明,甲醇和乙醇刺激烟草的生长可能通过增加RSG表达,且减弱RSG与14-3-3蛋白的结合来增加RSG细胞核定位作用,从而增强RSG与GA20ox1启动子的结合,最终增加GA的合成,从而促进烟草的生长,这可能是甲醇和乙醇促进烟草生长的一种重要的分子机制。     

荔波连蕊茶GA20氧化酶基因的克隆及表达分析

根据植物GA20ox基因编码区的保守序列设计引物,以山茶属荔波连蕊茶幼嫩茎段为材料,提取总RNA,进行RT-PCR。采用RACE技术扩增获得1 567 bp的GA20氧化酶基因全长cDNA序列,命名为ClGA20ox2(GenBank登录号KF823787)。序列分析表明,ClGA20ox2开放阅读框(ORF)为1 146 bp,编码382个氨基酸,5'非编码区115 bp,3'非编码区303 bp。预测的蛋白质分子量为43.56 kD,等电点为7.02,所推导的蛋白氨基酸序列与夹竹桃和杨树GA20ox蛋白的同源性分别为73%和72%。ClGA20ox2与其它植物GA20ox蛋白比较,构建系统进化树,结果显示山茶GA20ox蛋白与夹竹桃和杨树的GA20ox蛋白的亲缘关系最为密切。实时定量PCR结果显示,该基因在荔波连蕊茶的根、茎、叶和种子中均有表达,其表达模式却不同:ClGA20ox2基因在二年生茎段中的表达丰度最高,在顶端分生组织中表达丰度最低,在嫩叶和根中表达丰度较高,成熟叶片和种子表达丰度较低。     

蒺藜苜蓿株高控制基因COSTIN的克隆及功能研究

株高是影响植物株型建成的重要农艺性状之一,直接决定作物的倒伏性和生物产量,但目前关于苜蓿等豆科牧草株高性状形成的分子调控机制尚不清楚。通过定向筛选豆科模式植物蒺藜苜蓿Tnt1逆转座子插入突变体库,分离鉴定了一个蒺藜苜蓿矮化突变体compact stalk internodes(costin),该突变体的矮化表型是由于茎节伸长受到抑制所致。通过基因表型连锁分析成功克隆了COSTIN基因,该基因编码一个钙离子交换蛋白,与拟南芥的CALCIUM EXCHANGER 7(CAX7) 基因高度同源。qRT-PCR检测发现COSTIN基因在茎、叶和果荚等组织中有较高的表达。进一步研究发现在costin突变体中赤霉素合成途径关键基因MtCPS、MtKAO1、MtGA20ox4、MtGA20ox7和MtGA3ox1表达下调;外施赤霉素GA3可以恢复costin突变体的矮化表型。上述研究表明COSTIN基因通过影响植物激素赤霉素的生物合成来调控蒺藜苜蓿的茎节伸长。