落地生根胎生苗发育及其相关基因研究进展北大核心CSCD

落地生根通过在叶片上形成胎生苗而进行无性繁殖。胎生苗在发育过程中经历了与合子胚发育类似的各个阶段。胎生苗的发育同时具有器官发生和胚胎发生的特征。研究表明,胎生苗的形成需要SHOOT MERISTEMLESS(STM)基因;LEAFY COTYLEDON 1(LEC1)基因在胎生苗发育过程中表达,但落地生根胎生苗的形成并不需要LEC1基因。FUSCA3(FUS3)基因、SAHH基因以及其他相关基因在落地生根胎生苗发育过程中的作用有待进一步的研究。对落地生根胎生苗的发育过程及相关基因进行综述,以期为相关研究提供一定的参考。     

大叶落地生根类糖原合成激酶KdSK基因的克隆与表达分析

类糖原合成酶激酶(SKs)属于丝氨酸/苏氨酸类蛋白激酶,在植物器官发育、激素信号传导过程中十分重要,并参与生物胁迫、非生物胁迫的应答过程。大叶落地生根中的胎生苗发育过程,同时具备胚胎发生和器官发生的特征,是研究无性生殖的理想模型。为了更好地理解大叶落地生根中胎生苗发育的分子机制,该研究利用RACE-PCR技术,从大叶落地生根中克隆了1个新的基因KdSK。该基因具有423个氨基酸残基,分子量为47.79 kD,等电点为8.37,其开放阅读框长为1 272 bp。其蛋白与黄瓜的同源性最高,属于植物类GSK3/shaggy蛋白激酶家族的第Ⅳ类,与苜蓿(MSK4)蛋白在进化关系上最近,且与拟南芥(AtSK4-1、AtKSK4-2)聚为一枝。保守域结构分析表明,KdSK蛋白具有明显的蛋白激酶的结构域,包括蛋白激酶的ATP结构域和丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶活化结构域。实时荧光定量PCR分析表明,该蛋白基因在大叶落地生根的根中表达量最高,且受渗透胁迫(甘露醇)的诱导上调表达。该研究首次从大叶落地生根中克隆出KdSK基因,该研究结果为进一步研究该基因的功能打下了基础。     

花生LEC1基因的克隆及表达研究

通过构建花生未成熟种子cDNA文库,结合大规模EST测序,从花生中克隆了LEC1基因2个成员的全长cDNA序列.序列分析表明,花生中LEC1的2个成员的序列在B结构域高度保守,属于LEC1型HAP3亚基.不同植物中LEC1基因在B结构域以外的序列差异很大.利用花生cDNA芯片和半定量RT-PCR对花生LEC1进行表达研究表明,LEC1在种子中高水平表达,在种子发育的不同时期表达有差异.     

麻风树LEC1基因的生物信息学分析

LEC1是调控植物种子发育过程和油脂产量的重要基因。本文选择功能已知的拟南芥LEC1基因为参考序列,对麻风树LEC1基因开展了蛋白组分和理化性质分析,蛋白结构和功能预测,系统进化分析等生物信息学研究,为进一步研究麻风树LEC1基因的生物学功能奠定了基础。     

CYC类基因在被子植物花发育中的研究进展

CYCLOIDEA(CYC)类基因属于TCP基因家族成员,在花发育过程中具有重要作用。CYC类基因在被子植物进化过程中发生基因复制事件,形成CYC1、CYC2和CYC3三大分支,其中CYC2分支成员在花对称性形成方面具有主要调控作用。CYC1和CYC3分支成员开展研究较少。综述了国内外CYC类基因的研究现状及其存在问题,并对CYC类基因的研究前景做了展望。     

紫苏PfLEC1基因的克隆及表达研究

紫苏是目前发现的α-亚麻酸含量最高的药食同源经济作物,其种子油脂中含60%以上的α-亚麻酸。该研究基于紫苏转录组测序结果,从紫苏种子中克隆获得植物种胚发生过程中的关键基因Leafy Cotyledon 1(Pf LEC1),并对其进行相关生物信息学分析、实时荧光定量PCR以及不同时期种子的脂肪酸含量测定,以探讨紫苏α-亚麻酸高效合成积累的分子调控机制。(1)序列分析结果表明,Pf LEC1基因编码区长度为621 bp,可编码206个氨基酸,属于NF-YB亚基家族,含有HAP3亚基的保守功能域B区域;在线预测该蛋白为不稳定亲水性蛋白,无信号肽和跨膜区域,定位于细胞质;进化分析表明,该蛋白序列与拟南芥、甘蓝型油菜、水稻和玉米关系较近。(2)实时荧光定量PCR分析表明,PfLEC1基因在紫苏根、茎、叶、花及种子中均有表达,且在种子中表达量最高,根中表达最低;PfLEC1在种子发育的前期表达较高,随着种子发育表达量显著下降。(3)不同阶段紫苏种子脂肪酸含量分析表明,油酸、α-亚麻酸含量随种子发育逐渐增加,而棕榈酸、硬脂酸、亚油酸含量变化则相反,其中变化最为明显的是α-亚麻酸,从种子发育5 d时的33.16%上升至20 d时的65.16%,表明紫苏种子中α-亚麻酸含量是随种子发育快速积累的。研究推测,PfLEC1可能与紫苏种子α-亚麻酸的高含量合成积累密切相关,该研究为今后深入探讨PfLEC1基因的功能奠定了分子基础。     

花生ABI3同源基因的定位分析

ABSC ISIC AC ID-INSITIVE3(AB I3)、LEAFY COTYLEDON2(LEC2)和FUSCA3(FUS3)转录因子在种子发育过程中发挥着重要的调控作用。采用Northern杂交技术,用拟南芥AB I3保守的B3结构域部分序列作为探针分别与花生根、茎、叶、子叶RNA进行了杂交,同时也对花生根、茎、叶、子叶(含胚)组织切片进行了原位杂交,结果均显示只有在花生的子叶和胚中有杂交信号出现,表明花生中可能存在AB I3、FUS3和LEC2的同源基因,且它们只分布在花生的子叶和胚中。     

油菜种子的油脂和蛋白积累及相关基因表达的研究

检测了油菜籽成熟过程的总蛋白和粗脂肪含量变化,以及与之相关23个基因在各器官及果荚各发育时期的表达情况。结果显示:蛋白在开花后25天(25 DAF)后大量累积,而油脂则在25 DAF后增速放缓,30DAF后才急剧上升。多数油脂合成相关酶基因在果荚中表达最高,叶片中次之,花蕾和花朵中有少量表达,茎中的表达很低,少数在根中表达,部分基因的表达随油菜果荚发育而持续增加,另一部分则呈先升高,再下降至25 DAF低点,再回升的趋势;转录因子LEC1、LEC2及WRI与贮藏蛋白基因Napin、Cruciferin主要在果荚中表达,前者的表达主要在果荚发育前期大量,其中WRI的出现起伏波动,后者主要在25、30 DAF大量表达。这表明种子成熟时总蛋白和粗脂肪含量变化可能与相关基因表达变化相关。     

调控植物种子发育的转录因子研究进展

植物种子是裸子植物和被子植物所特有的繁殖器官,也是人类赖以生存粮食的最主要来源。植物种子发育的过程包括形态发育和种子成熟,由一个复杂的转录因子网络管控,转录因子调控和监管整个发育过程。转录因子包含DNA结合区、寡聚化位点区、核定位信号区和转录调控区4个功能结构域,通过结构域与顺式元件相互作用调控基因的表达。研究表明,WOX家族调控胚芽发育,HAP3家族调控胚胎形态发生和细胞分化,MADS-box家族调控胚座和胚珠的发育,NAC家族调控胚珠珠被生长发育,b HLH家族调控种皮细胞的大小和形态,MYB家族是种皮发育的正调节因子。HAP家族成员LEC1和B3超家族的AFL亚家族成员LEC2、FUSCA3、ABI3一起互相作用形成一个调控网络,共同调控种子的成熟发育。Zinc finger超家族的Dof家族调控种子的胚乳发育、贮藏蛋白的合成及脂肪含量的变化,bZIP家族调控种子贮藏基因表达,AP2/EREBP家族调控种子体积与重量、蛋白与油类积累,WRKY家族、IKU、MINI3、SHB1基因和KLU基因调控种子体积大小。综述了植物种子发育过程中转录因子的结构和种类,分析了其作用顺序和功能,解析了种子发育的分子调控机制,展望了其研究方向和前景,以期为种子品质改良奠定理论基础和提供新的思路。     

红树植物胎生现象研究进展

植物胎生是指有性繁殖产生的后代在母体上直接萌发的现象, 在红树植物中最为常见。红树植物生长在热带亚热带海岸潮间带, 耐受高盐、高温、淹水缺氧和海浪冲击等复杂环境。胎生被认为是红树植物对这种特殊生境的重要适应方式。该文从形态发育、生理生化、分子水平、生态适应4个层次讨论红树植物胎生现象对复杂生境的适应性, 并指出现有研究存在的不足, 对将来的研究方向进行了展望。与非胎生胚胎发育相比, 红树植物胎生是一个遗传的程序, 在进化过程中形成了一些特殊的结构。植物激素对胎生发育起关键的调控作用, 繁殖体发育过程中, 其盐离子的种类与浓度的动态变化则是对海岸潮间带生境的重要适应特征。这种胎生繁殖体依靠在母体上完善的一系列功能性特征能更有效地适应落地后的滩涂环境。然而, 红树植物胎生发育过程的分子机理及调控机制还有待研究。理解胎生这一特殊适应性现象的本质及其进化过程将为红树林保护繁育、适应气候变化提供理论依据。     

BMP1基因在动物卵泡发生和胚胎发育中的表达规律及调控机制的研究进展

骨形态发生蛋白1(BMP1)是一类属于虾红素家族的金属蛋白酶,它在细胞外基质的形成以及调控TGFβ信号通路的过程中发挥重要作用。BMP1基因在动物卵泡发育过程中具有不同程度表达,并以某种形式参与了动物胚胎的发生和发育过程。开展对BMP1基因的研究将有助于人们从基因角度进一步阐明动物卵泡的形成和胚胎发育的机制,对医学和畜牧业等领域将产生积极的影响。着重从BMP1基因在动物胚胎发育过程中的表达定位、功能及其机制进行综述。     

拟南芥LEC同源基因的生物信息学分析

用生物信息学方法对拟南芥叶状子叶(LEC)基因的核苷酸序列以及推导氨基酸序列的组成、功能结构域、亲水性等进行了分析。结果表明,拟南芥的LEC蛋白为位于细胞核中的亲水性不稳定蛋白;通过对LEC蛋白的功能结构域的分析发现,LEC1和L1L蛋白中高度保守的区域即为CBF-NFYB-HMF结构域,LEC2和FUSCA3蛋白中高度保守的区域为B3结构域。     

拟南芥转录激活因子AtWRI1研究进展

油脂具有较高的经济价值,研究植物油脂合成的调控过程具有重要意义。转录激活因子WRI1在油脂合成调控中起关键作用。综述了At WRI1的发现及其结构特征、表达模式、功能和调控机制。At WRI属于AP2/EREPB家族中的AP2亚族,具有7个外显子,在植物各器官的不同发育时期均有表达,但在种子的油脂合成时期表达量最高。它与相应的顺式作用元件结合,能够转录激活糖酵解和脂肪酸合成相关基因的表达,从而促进油脂的合成。At WRI1是At LEC1和At LEC2的下游基因;在CRL3-BPM复合体介导下,At WRI1通过泛素-26S蛋白酶体途径降解。     

不定根发生机理的研究进展

综述了近年来试管苗不定根发生机理的研究进展,在不定根发生过程中,专一基因的表达,内源激素水平的动态变化,酶活性的变化,多胺和钙水平以及碳水化合物水平的变化与不定根诱导,根原基形成和根发育生长有密切关系。自发性生根和诱导生根系统的植物或组织在不定根发生过程中存在较大的生理生化差异。通过了解不定根发生机理的研究动态,有助于更好地研究试管苗生根和试管苗商品化生产。     

金花茶花瓣转录组分析及花瓣发育调控基因挖掘

花瓣大小是影响金花茶(Camellia nitidissima)观赏价值的主要因素之一,但金花茶花瓣发育形成机制尚不清楚。将金花茶花瓣发育过程划分为幼蕾期(S1)、初蕾期(S2)、显色期(S3)、半开期(S4)、盛开期(S5)五个阶段,利用RNA-seq技术分析花发育过程中转录组的动态变化,以期对金花茶花瓣发育形成的转录机理进行初步探究。通过对金花茶花瓣发育过程中的差异表达基因进行富集分析和趋势分析,发现生长素转导途径所含差异表达基因数量最多,部分AUX1/LAX共转运体、AUX/IAA基因、SAUR等生长素应答基因在开花过程中明显上调,表明生长素是调控花瓣生长重要的调控因子。MYB、bHLH、锌指蛋白等转录因子、木葡聚糖内糖基转移酶/水解酶(XTH)、果胶酯酶(PE)、果胶裂解酶(PL)等部分下游功能基因,其中XTH显著富集于GO分类中的水解酶活性,表明它们可能对金花茶花瓣的生长起重要调控作用。此外,对FT、SOC1、AP3、PI、SEP3等开花调控关键基因在金花茶花瓣发育过程中的表达情况进行了分析,结果表明这些基因主要以中低表达为主。高表达基因进行KEGG富集分析结果表明,次生代谢物质合成伴随着金花茶花瓣的整个发育过程。这些结果为进一步揭示金花茶花瓣发育的转录调控机制奠定了理论基础。     

大麦HvLEC1基因的克隆及其表达特征分析

植物LEC蛋白是NF-Y转录因子的一类B亚基,在植物胚状体形成过程中起重要作用。为了研究大麦小孢子体外培养形成胚状体的机理,本研究利用RACE技术在大麦中克隆了一个新的LEC基因,该基因cDNA全长为1004 bp,开放阅读框全长为597 bp,编码198个氨基酸,其蛋白1~59位氨基酸含有LEC结构域,命名为HvLEC1。HvLEC1在大麦的根、茎、叶和小孢子培养过程中均能表达,其中小孢子培养7 d时表达量最高,且HvLEC1在大麦品系BI04中的表达量比基19高,BI04愈伤产量也比基19高,表明HvLEC1表达量和愈伤产量有相关性,受盐胁迫后HvLEC1在大麦的根中快速上调表达,提示HvLEC1可能不仅参与小孢子胚状体发生,而且参与盐胁迫响应。     

卵胎生就是假胎生吗?

问：卵胎生就是假胎生吗？答：生物在长期的进化过程中,形成了各式各样的发育繁殖方式,其中卵生、胎生是大家非常熟悉的发育繁殖方式,但除了这两种方式以外,有的书中还经常提到卵胎生和假胎生,那么卵胎生是否就是假胎生呢？卵生是指胚胎在体外完成发育,由卵黄提供胚胎营养物质,如鸟类、大多数昆虫等。胎生是指胚胎在母体内完成发育,并通过胎盘由母体提供全部营养物质,如除单孔类外的所有哺乳动物。而卵胎生既具有卵生的特点,又具有胎生的特点,即胚胎在母体内完成发育,但在发育过程中营养物质全部依靠本身的卵黄供给,而不与母体…     

飞机草花蕾中Beclin1基因的克隆与表达

以入侵植物飞机草的不同时期花蕾为材料,利用RT-PCR法扩增得到了与PCD相关的类Beclin1基因的部分cDNA序列(大约700 bp),与烟草叶片中的基因序列(AY701316)同源性为95%;Northern blotting结果表明类Beclin1基因在花蕾发育中期的表达量高于初期和后期;通过DNA ladder检测表明在花蕾发育过程中伴随着PCD的发生,这些结果表明花蕾发育中期是PCD初期发生的活跃期,是绒毡层逐渐退化和花粉不断形成的过程.通过对生殖过程中的细胞程序性死亡的分子生物学研究,初步揭示了飞机草入侵过程与PCD的相互关系.     

白骨壤幼苗的形态特征及其生物量

白骨壤1年生幼苗的株高、基径、根长、呼吸根高、叶面积以及根、茎、枝、叶、胎生苗和全株生物量等计量指标,呈现算术平均值>中值>众值组段中点的规律,符合正偏态分布节数、叶数、呼吸根数、胎生苗数等计数指标的算术平均值和中值相等,二者大于或等于众值组段中点.研究发现白骨壤1年生幼苗能生长指状呼吸根以及开花、结果和发育胎生苗,而且胎生苗成熟后直接萌发形成新的幼苗.根据实测的数据,采用一元线性回归、多元线性回归和非线性回归拟合了白骨壤1年生幼苗主要形态因子和生物量的回归模型.     

云南大叶茶体细胞胚发生及体细胞胚苗形成体系的建立

利用云南大叶茶(Camellia sinensis var.assamica Kitamura)胚性细胞系(CL_1)中悬浮培养物,建立了高频率同步化体细胞胚发生及体胚苗形成体系。以改良的MS为基本培养基,将CL_1中培养物由液体保持培养基(0.1mg/L 2,4-D 0.5mg/L 6-BA)继代转入液体诱导培养基(0.05mg/L 2,4-D 0.50mg/L6-BA),暗培养诱导28d,转入不含任何激素的液体分化培养基中再培养28d,获得了不同发育时期的体细胞胚,其发生频率为81.5％。不同发育时期的体细胞胚用不同目的细胞筛收集,在液体生长培养基(1/2 MS 1.0mg/L GA_3 0.5mg/L 6-BA)中培养发育成熟。ABA有利于高质量体细胞胚的形成。20～70月大小的体细胞胚在固体生长培养基中成苗转换率为75％。在液体悬浮培养条件下观察记录了体细胞胚发育过程,证实其过程与合子胚的形态发生过程相似。