往事拟南芥

拟南芥对所有研究生物学的人来说,可谓耳熟能详。它和果蝇、酵母、线虫、斑马鱼、白鼠等一样,是一种重要的模式生物,在遗传、发育和生理学等领域的研究中,     

绿木霉SM1蛋白诱导拟南芥防御反应以及激发活性氧途径研究

SM1蛋白是由绿木霉Trichoderma virens产生的一种富含半胱氨酸的小蛋白,能够作为激发子激发植物防御反应。研究了SM1蛋白对拟南芥Arabidopsis thaliana生长及诱导抗性的作用。结果表明高浓度（>10μg/mL）SM1蛋白液抑制拟南芥的生长,低浓度SM1蛋白液则不影响生长;SM1能诱导拟南芥对细菌性叶斑病Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000的抗性,引起拟南芥叶片过氧化氢的积累。SM1蛋白处理后,拟南芥叶片中植物防御反应相关基因PDF1.2、LOX2和活性氧酶基因 SOD、POD等表达显著上升,说明SM1在激活植物的JA/ET和ROS途径中发挥着重要作用。研究为进一步研究SM1诱导植物抗性的机理提供了基础。     

快速筛选拟南芥受精和早期胚胎发生相关基因的方法

阐明拟南芥受精和早期胚胎发生过程对理解被子植物生殖发育有着重要的指导意义,而利用正向遗传学方法研究拟南芥突变体的表型及其分子机理是探究植物基因功能最常用的一种方法。基于常规的插入突变(包括T-DNA和转座子)、化学诱变(如ethylmethane sulfonate,EMS)和高能射线方法构建的突变体库中假阳性突变体多,难以高效筛选到受精和早期胚胎发生相关基因的突变体。为解决这一难题,本研究建立了一种构建T-DNA插入突变体文库的新方法。即在载体p CAMBIA1302的T-DNA元件上增加花粉特异荧光标记基因(p LAT52∷EGFP),并遗传转化具有四分体花粉的Columbia野生型拟南芥突变体qrt1-2;对获得的突变体库可利用花粉荧光快速排除假阳性突变体,并采用反向PCR(inverse-PCR)扩增技术确定突变位点。此方法在筛选拟南芥受精和早期胚胎发生相关基因突变体上的成功应用表明,其是一种效率高、针对性强、操作相对快捷方便的拟南芥突变体筛选方法。     

拟南芥—植物界的“果蝇”

自 2 0世纪 80年代中期开始 ,没有任何经济价值的植物拟南芥 (Arabidopsis thaliana) ,被广泛用于植物遗传学、发育生物学和分子生物学的研究。近年来 ,植物科学中许多有价值的发现几乎都是以拟南芥为实验材料取得的 ,拟南芥已成为 1种典型的“模式”植物 ,被誉为植物界的“果蝇”。拟南芥之所以受到如此重视是由其自身特点所决定的。现就拟南芥的生物学特性、在植物科学研究中的应用及其基因组计划的进展情况作一简介。1　拟南芥的生物学特性拟南芥属十字花科拟南芥属的 1个种。其植株小、成熟个体高约 30 cm左右 ,形态特征简单。拟南芥的…     

第18届拟南芥研究国际大会（第一轮通知）

第18届拟南芥研究国际会议将于2007年6月20-23日在北京九华山庄召开。第1届拟南芥大会于1965年在德国召开,目前每年召开,我国成为第一次举办此次会议的亚洲国家。此次会议由多国拟南芥指导委员会（Multinational Arabidopsis Steering Committee,MASC）、北京生命科学研究所、中国科学院遗传与发育生物学研究所、中国科学院植物研究所、北京大学和中国农业大学联合主办。大会将将邀请国际从事拟南芥研究的著名科学家做大会报告,分别从以下方面对拟南芥作为模式植物的重要性以及对其他模式植物研究的影响进行讨论：发育机制;基因组学与遗传学;植物对环境的响应;植物对微生物体的响应;信号转导／细胞生物学;代谢／生物能等。     

拟南芥花模式建成多阶段遗传机制

花是被子植物的繁殖器官,探究花模式建成对植物进化、形态发育和作物育种等领域的研究均具有十分重要的科学意义。本文所用数据来源于拟南芥(Arabidopsis thaliana)信息资源数据库,包括79个样本的261个基因芯片数据;采用支持向量机算法构建了拟南芥花发育三阶段的蛋白质相互作用网络;利用功能富集分析、网络拓扑结构分析和聚类分析,挖掘出一批与拟南芥花形态发育和花器官形成相关的潜在重要功能基因;基于完善花发育经典的ABCD理论模式,初步阐释了拟南芥花发育的多阶段网络遗传机制。     

不同密度下拟南芥的亲缘选择

亲缘选择理论认为亲缘个体之间通过亲缘认知而相互合作以增加其适合度。前期的相关研究证实了一些植物物种之间具有亲缘选择作用,而且不同物种对亲缘选择的响应方式各有差异。但是,现有的试验物种较少,且未考虑其他环境因子的影响。为了验证拟南芥(Arabidopsis thaliana)不同生态型对亲缘选择的响应方式,本试验选取3个拟南芥生态型[Columbia(Col)、Landsbergerecta(Ler)和Wassileskijia(Ws)]作为研究对象,在3种密度条件下,通过测度植物表型特征(株高、莲座面积、叶面积和种子数等)和各构件生物量特征(根、茎、叶和种子生物量)在亲缘处理组和非亲缘组的差异,来探索密度对亲缘选择结果的影响。结果表明,拟南芥各生态型亲缘组与非亲缘组差异主要表现在地上部分,而地下部分在亲缘和非亲缘组并没有显著差异;3种生态型拟南芥对亲缘选择的响应方式不同,Col主要表现在种子生物量上,Ler主要表现在叶和茎生物量上,Ws主要表现在种子和茎生物量上;拟南芥不同生态型对亲缘选择的响应方式依赖于种植密度,密度是影响拟南芥亲缘选择表现的重要因素。     

内生真菌KLBMP0506对拟南芥的促生作用

【目的】研究植物内生菌Wickerhamomyces sp.KLBMP0506对拟南芥（Arabidopsis thaliana）的促生作用及潜在的促生机制。【方法】本研究以野生型拟南芥为试验材料,将其与菌株KLBMP0506进行平板共培养及盆栽接种试验,并测定拟南芥鲜重、干重、主根长、侧根数、叶绿素含量和可溶性糖含量等生长、生理指标,同时对筛选的与拟南芥侧根、主根形成及生长素合成和运输相关的11个基因进行实时荧光定量聚合酶链式反应（quantitative real-time polymerase chain reaction,qRT-PCR）分析。【结果】接种目的菌株KLBMP0506后,平板试验的拟南芥鲜重及侧根、盆栽试验的拟南芥鲜重、干重、茎长、叶绿素含量和可溶性糖含量均有一定程度的增加;分隔平板试验及菌株KLBMP0506发酵液中促生活性物质分析显示,该菌株产生的挥发性有机物质及其发酵液中的正丁醇和乙酸乙酯提取物均对拟南芥有明显的促生作用;此外,qRT-PCR分析显示KLBMP0506处理后,拟南芥中与侧根形成相关基因ABI4、FLA1的表达出现不同程度的下调,与生长素合成、运输相关基因AUX1、EIR1、YUC4的表达整体呈上调趋势,表明菌株KLBMP0506可能通过调控拟南芥中与侧根形成以及与生长素合成和运输相关基因的表达,而实现对拟南芥的促生作用。【结论】本研究明确了菌株KLBMP0506对模式植物拟南芥的促生作用,为其开发成为微生物菌肥提供理论依据。     

拟南芥嫁接技术的研究进展

模式植物拟南芥的嫁接技术已广泛应用于激素运输、信号传导、小RNA运输、植物抗病和生长发育等一系列研究。现重点综述了近年来拟南芥嫁接技术的发展历程和应用,总结了拟南芥花序嫁接、下胚轴套管嫁接、无套管斜面嫁接、切除子叶嫁接以及成熟苗嫁接等技术的基本特点和操作流程,同时比较了几种拟南芥嫁接技术的优缺点,旨在帮助科研人员针对不同的研究目的快速选择合适的嫁接方法。     

瑞香狼毒根中活性物质的分离鉴定及作用机理

以瑞香狼毒根为研究材料,模式植物拟南芥为受体,采用实验室活体生物实验方法研究了瑞香狼毒根提取物及不同极性溶剂萃取物对7 d龄拟南芥幼苗的生长抑制作用;采用活性跟踪的化合物分离方法,分析了其中的活性化合物成分,并通过拟南芥DR5-GUS转基因株系,研究了单体化合物对拟南芥生长发育及根系生长素分布的影响.结果显示,瑞香狼毒根乙醇提取物对拟南芥有很强的生长抑制作用,其乙酸乙酯和氯仿萃取物的抑制活性最为显著,从氯仿萃取物中分离得到两种香豆素类化合物伞形花内酯(1)和西瑞香素(2),其中化合物1能够显著抑制拟南芥幼苗生长及根系发育,且明显降低了根部内源生长素的分布水平;化合物2也有较为明显的抑制活性.研究表明,氯仿和乙酸乙酯萃取物是瑞香狼毒植物毒活性的主要有效部位;伞形花内酯(1)和西瑞香素(2)是瑞香狼毒植物毒活性的有效成分,化合物1对拟南芥生长发育的抑制作用与生长素途径密切相关.     

3种接种方法对十字花科黑腐病菌Xcc8004菌株在拟南芥Col-0上致病力的影响

十字花科黑腐病菌(Xanthomonas campestris pathovar campestris,Xcc)是引起十字花科植物黑腐病的病原菌,也是研究寄主与病原微生物相互作用分子机理的模式菌之一.Xcc可以感染白菜、萝卜和甘蓝等十字花科农作物,也可以感染重要的模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana).由于拟南芥的全基因组测序已经完成,因此,拟南芥是研究寄主植物对Xcc浸染的防卫反应的分子机理的最理想的寄主材料.但是,到现在为止,一套完善的在拟南芥上进行Xcc致病检测的实验系统还没有建立.为此,本研究比较了"叶片压渗法"、"剪叶法"和"叶片中脉穿刺法"这3种常用的病原细菌接种方法对Xcc的实验室菌株8004 (以下简称Xcc8004)在哥伦比亚生态型拟南芥(A.thanliana ecoype Colombia 0,Col-0)上的致病力的影响.结果发现,在拟南芥Col-0叶片上用"叶片压渗法"接种Xcc8004可以引起明显致病症状,而用"剪叶法"和"叶片中脉穿刺法"接种均不能引起病症.这一结果说明,不同的接种方法的对Xcc在拟南芥上的致病力有很大的影响.因此,要在拟南芥Col-0上进行Xcc8004的致病力检测,本研究建议采用"叶片压渗法"而不用"剪叶法"和"叶片中脉穿刺法".此外,本研究还建立了一套简易的拟南芥试验用苗的栽培方法.     

CRISPR/Cas9介导靶向敲除拟南芥GGB基因突变体的鉴定

GGB是抗旱负调控基因。为了获得拟南芥ggb突变体材料,构建了以拟南芥U6启动子驱动GGB sgRNA的CRISPR/Cas9基因组编辑载体。将构建好的编辑载体利用农杆菌介导的浸花法转化野生型拟南芥。对转基因后代GGB基因的测序结果分析发现,在靶位点处有缺失4个碱基和增加1个T碱基的2种突变体产生。分别对野生型拟南芥和上述2种ggb突变体进行半定量RT PCR分析结果显示,突变体材料中几乎检测不到GGB基因表达,说明获得了GGB基因敲除突变体。对野生型和ggb突变体叶片失水率、耐旱表型及单株种子量的测定结果表明,与野生型相比,拟南芥GGB基因突变后,叶片失水率显著减少,抗旱性明显增强,而单株种子量却并没有改变。研究表明,GGB是一种理想的作物分子育种的候选靶基因,获得的突变体为今后从农作物中克隆的GGB同源基因进行功能互补验证提供了有用的遗传材料。     

天山北部拟南芥生存群落特征及其与环境的关系

为了解拟南芥在天山北部的分布状况及环境依赖特点, 分析拟南芥的自然选择特征, 本文对天山北部分布的13个拟南芥(Arabidopsis thaliana)生存群落结构、组成及其与环境关系进行了研究, 并分析了拟南芥与群落主要物种的种间联结性。结果表明: 拟南芥生存的群落结构简单, 其中天山北坡中段的石河子、一四三团、沙湾、独山子地区的8个群落均为草本类型, 优势种相似, 而与伊犁果子沟、额敏和阿勒泰的5个群落差别较大。属的区系成分分析表明世界分布、北温带分布以及地中海、西亚至中亚分布型成分占大多数, 具有典型的地中海旱生植物区系分布特征, 体现了本地拟南芥分布及演化的干旱、半干旱的地理环境特点。采用双向指示种分析(TWINSPAN)将13个群落分为新疆绢蒿–猪毛菜–角果毛茛(Seriphidium kaschgaricum–Salsola collina–Ceratocephalus testiculatus)、新疆绢蒿–猪毛菜(S. kaschgaricum–S. collina)、新疆绢蒿–狭果鹤虱(S. kaschgaricum–Lappula semiglabra)、新疆绢蒿–旱麦草(S. kaschgaricum–Eremopyrum triticeum)、勿忘草–草原苔草(Myosotis sylvatica–Carex liparocarpos)5个群落类型。去势典范对应分析(DCCA)表明纬度、坡向、土壤有机质及pH值是决定天山北部拟南芥种群分布的主导因子。拟南芥分布与群落内其他物种有极强的依赖关系, 与13个群落62个主要物种的种间联结性分析表明, 共有119个正关联性种对, 明显高于72个负关联性种对, 与各群落优势种呈显著正关联。拟南芥种群分布数量在群落间差异较大, 分布于降雨较少的天山中部浅山地带拟南芥种群数量均高于降雨较丰富的天山西部伊犁果子沟地区, 是否发生适应性分化需要深入研究。     

AHA1转基因拟南芥的抗铝性生理解析

AHA1基因是植物体内编码质膜H⁺ATPase的一个重要基因,参与植物的生长发育与抗逆胁迫反应.本文以AHA1转基因型及其野生型拟南芥为材料,研究了铝胁迫对拟南芥养分吸收、抗氧化胁迫和有机酸分泌的影响.结果表明：Al降低了拟南芥根系对N、K、Ca和Mg的吸收,但增加了根系对P的吸收,且AHA1转基因型拟南芥比野生型积累更多的P和较少的Al.铝胁迫诱导拟南芥抗氧化酶SOD和POD活性增加,转基因型与野生型之间没有明显差异.Al对拟南芥有机酸分泌具有明显的诱导作用,且AHA1转基因型分泌较多的有机酸.质膜H⁺ATPase的活性抑制剂钒酸盐对拟南芥有机酸分泌具有明显的抑制作用;而Zn²⁺、Mg²⁺可促进Al对拟南芥有机酸分泌的诱导,并部分恢复钒酸盐的抑制效应.说明AHA1基因通过增加拟南芥根系对P的吸收以及有机酸分泌,提高了植物的抗铝性.     

拟南芥ASK基因研究进展拟南芥ASK基因研究进展拟南芥ASK基因研究进展拟南芥ASK基因研究进展拟南芥ASK基因研究进展

泛素-蛋白酶体系统（ubiquitin-proteasome system, UPS）是广泛存在于真核生物中的一种重要的蛋白降解系统。拟南芥ASK （Arabidopsis SKP1-LIKE）基因编码拟南芥E3连接酶SCF复合物的一个亚蛋白, 在拟南芥SCF复合物中起到连接器的作用。近年来, 人们对ASK基因及其同源基因进行了很多表达规律、基因功能方面的研究。本文从ASK基因表达方式、对生理发育过程的调节、与F-box相互作用及ASK基因的进化方式4个方面对这些进展进行总结。已有的研究结果表明, ASK基因在拟南芥中广泛地表达并表现出各自不同的表达水平和表达方式, 它们在很多发育和生理过程中起到重要作用。     

拟南芥ASK基因研究进展

泛素-蛋白酶体系统(ubiquitin-proteasome system,UPS)是广泛存在于真核生物中的一种重要的蛋白降解系统。拟南芥ASK(Arabidopsis SKP1-LIKE)基因编码拟南芥E3连接酶SCF复合物的一个亚蛋白,在拟南芥SCF复合物中起到连接器的作用。近年来,人们对ASK基因及其同源基因进行了很多表达规律、基因功能方面的研究。本文从ASK基因表达方式、对生理发育过程的调节、与F-box相互作用及ASK基因的进化方式4个方面对这些进展进行总结。已有的研究结果表明,ASK基因在拟南芥中广泛地表达并表现出各自不同的表达水平和表达方式,它们在很多发育和生理过程中起到重要作用。     

蒙古沙冬青气孔及保卫细胞内向钾离子通道特性研究

蒙古沙冬青是一种豆科,常绿灌木,主要分布在我国西北地区。蒙古沙冬青作为沙生植物的一种,有很强抗旱能力。蒙古沙冬青具有很低的蒸腾强度,其蒸腾作用与气孔的活动密切相关。气孔开放过程,保卫细胞质膜上的内向钾离子通道介导钾离子进入保卫细胞。本研究通过观测蒙古沙冬青和拟南芥气孔及保卫细胞原生质体,结果显示,蒙古沙冬青气孔密度明显比拟南芥气孔密度要低;蒙古沙冬青气孔保卫细胞周长是拟南芥的1.7倍;而蒙古沙冬青保卫细胞的体积约是拟南芥的3倍。通过膜片钳技术,记录蒙古沙冬青和拟南芥保卫细胞原生质体内向钾离子通道电流,膜电位为-180 m V时,蒙古沙冬青电流密度明显小于拟南芥。蒙古沙冬青保卫细胞内向钾离子通道转运钾离子的能力比较弱,可推测蒙古沙冬青气孔不易开放。通过比较发现,旱生植物蒙古沙冬青低的气孔密度和保卫细胞弱的转运钾离子能力,是其具有低的蒸腾强度关键。     

极性生长的细胞中胞嘧啶甲基化的动态变化及其对GABA信号的响应

DNA胞嘧啶(C)的甲基化(5m C)在植物发育过程中具有重要的调节作用,多种环境因子如逆境胁迫、植物内/外源性因子等均会触发DNA甲基化的变化。为探讨γ-氨基丁酸(GABA)对植物发育的可能调节机制,本研究以极性生长的烟草花粉管和拟南芥根为材料,分析5m C的含量及其对GABA信号的响应。结果表明,1.0 mmol/L GABA能显著促进烟草花粉管和拟南芥根的极性生长;同时,GABA处理使烟草花粉管和拟南芥根的基因组中5m C含量显著降低、5-羟基胞嘧啶(5hm C)含量显著增加。5hm C是5m C去甲基化途径中的一个重要中间产物,本研究证实了GABA可以作为一种重要的外源信号调节DNA甲基化的动态变化。     

天山北部拟南芥生存群落物种多样性的空间格局

在对新疆天山北部浅山地带拟南芥（Arabidopsis thaliana）生存分布调查的基础上,研究了13个拟南芥样地（生存群落）的综合物种多样性格局特征及环境因子对其空间格局的影响。结果表明,各样地物种多样性指数差异明显。天山西支婆罗科努山的伊犁地区多样性最大,塔尔巴哈台山额敏地区其次,天山中部8个样地多样性较低且变幅较大,阿尔泰山阿勒泰地区多样性指数处于中等水平,总体上,13个拟南芥样地物种多样性空间格局异质性明显;各样地拟南芥及其邻近种种类及数量不一,以天山中部最多;物种多样性空间格局与降水量变化关系拟合较好,随降水量增加而增大;物种多样性指数的DCCA排序表明,除降水量外,坡向、有效钾及电导率等微环境因子也是影响物种多样性空间格局的重要因素。     

拟南芥在新疆干旱地区的室内栽种及遗传转化

目的：结合新疆夏季干燥炎热、干旱少雨,冬季严寒漫长,春秋季节短促的气候特点,栽种满足实验要求的拟南芥植株并建立有效的转基因体系。方法：对拟南芥生长培养基质、光照条件、湿度等方面进行改进,并利用农杆菌介导法对拟南芥进行功能基因的转化。结果：获得拟南芥生长适合的栽种条件：培养基质为蛭石：珍珠岩（3：1）,浇1／2MS营养液;光周期前4周8h光照;4周后16h光照;湿度为40％（60％,并通过基因转化获得了阳性植株。结论：为新疆地区以拟南芥开展转基因植物功能研究奠定了良好的研究基础。