GA2ox8基因过量表达诱导蓝光下拟南芥光形态建成

检测不同光照强度蓝光下,过量表达GA2ox8基因的转基因植株光形态建成表型的结果表明,突变体比各自的母本的下胚轴短,茎尖角度和子叶张开度较大,花青素和叶绿素的含量较高,并且其差异与GA2ox8基因的表达量呈正相关.RT-PCR检测光调节基因表达水平的结果显示,暗培养条件下其突变体幼苗中的水平比各自的母本高,蓝光下35S::GFP-GA2ox8-1.35S::GFP-GA2ox8-8与母本co1-4之间差异不明显,但scc7-D中的水平比母本crylcry2高.这似乎说明,GA2ox8基因过量表达可诱导蓝光下拟南芥幼苗光形态建成.     

转GFP::cDNA基因拟南芥筛选及相关基因的功能分析

本研究以随机GFP::cDNA融合基因转基因拟南芥为材料,筛选到在细胞核或在细胞核和细胞质中均表达GFP信号的转基因株系58个。对这些转基因株系中的cDNA插入片段进行克隆,获得4株插入片段能按原初编码框进行编码的转基因株系。对插入片段为编码富含甘氨酸蛋白AtGRP8 C-末端(富含甘氨酸的结构域)的转基因株系R2的表型分析发现,连续白光、红光或蓝光下其幼苗的下胚轴比野生型的要短,且较低光照强度白光(低于100μmol m-2s-1)、蓝光(低于75μmol m-2s-1)下的差异更加明显,但是黑暗中其幼苗的下胚轴与野生型相比无明显差异,表明AtGRP8蛋白可能通过其C-末端功能域参与调控拟南芥的光形态建成反应。     

蓝光和蔗糖对拟南芥花色素苷积累和CHS基因表达的影响

以在20μmol m^-2s^-1白光下生长13d的拟南芥(Arabidopsis thaliana,Landsbcrg生态型)幼苗为材料,采用测定叶片花色素苷含量和Northern blot方法,研究蓝光与蔗糖在诱导植物花色素苷积累及相关基因表达中的作用。结果表明：蓝光处理后,叶片花色素苷积累随光强和照光时间的延长而增加,突变体hy4叶片的花色素苷含量明显低于野生型(WT),说明隐花色素1(cry1)是蓝光诱导花色素苷积累的主要光受体：WT中苯基苯乙烯酮合酶基因(CHS)的表达受蓝光诱导,处理4h即有表达,8h达到最高,之后逐渐下降;蓝光不能诱导突变体hy4中CHS基因的表达,说明cry1介导蓝光诱导CHS基因的表达。培养基中不含蔗糖,削弱了蓝光诱导的拟南芥叶片花色素苷的积累,CHS基因表达也受到抑制。蔗糖不仅作为碳源参与蓝光诱导的花色素苷积累,还可能作为信号分子参与蓝光诱导的CHS表达。     

CONSTANS-LIKE 7过量表达降低白光和蓝光下拟南芥幼苗花青素及叶绿素的含量

以拟南芥野生型(WT)、突变体col7、以及COL7过量表达转基因株系COL7-OX-10和COL7-OX-11为实验材料,观察比较了白光、红光以及蓝光下,生长在MS培养基上的幼苗表型,以及蓝光下生长在0、100 mmol/LNaCl MS培养基上的幼苗表型。结果发现,过量表达株系幼苗在白光和蓝光下出现黄化现象,并且NaCl处理导致蓝光下幼苗黄化现象更加严重。检测幼苗的花青素及叶绿素的含量,发现白光和蓝光下,过量表达株系幼苗中花青素和叶绿素的含量明显降低,其中蓝光下生长在含100 mmol/L NaCl的MS培养基上幼苗的花青素和叶绿素含量下降尤为明显,表明COL7可能参与调控花青素和叶绿素的合成,并依赖于蓝光。     

拟南芥野生型与隐花素突变体光调节的蛋白质鉴定与聚类分析

光是控制植物生长发育十分重要的环境因子之一.隐花素是植物的蓝光受体,在植 物中调节多种光形态建成,包括抑制下胚轴的伸长、子叶的伸展和调节植物的开花时间 等,但隐花素依赖蓝光调节光形态建成的分子机制尚不清楚.本文采用比较蛋白质组学 方法研究了在持续蓝光和红光下生长的拟南芥隐花素双突变体cry1cry2和野生型幼苗的全蛋白图谱.采用基质辅助激光解吸飞行时间串联质谱(MALDI-TOF-TOF)进行肽质谱指纹图谱分析.在cry1cry2和野生型中鉴定了71个差异蛋白点.这些差异蛋白质反应光的变化可以形成6类,结果表明,光调节隐花素是通过控制许多相关基因的表达而实现的,为进一步研究拟南芥隐花素的光反应机制提供一些有用的信息.研究表明,蛋白质表达图谱可用于研究各种突变体在不同光照条件下光应答之间的关系.     

拟南芥QUA1基因在光信号途径中的表达与功能分析

光信号在植物生长发育过程中具有非常重要的作用。不同的光信号通过调节植物下游基因的表达,进而影响细胞分化、结构和功能的改变,以及组织和器官的形成,参与植物光形态建成。QUA1 (QUASIMODO1)是拟南芥糖基转移酶家族中的一个成员,参与植物细胞壁中果胶的合成。本文以拟南芥qua1-1/cry1以及qua1-1/phyB双突变体为材料,对QUA1基因在光信号途径中的功能进行了分析。结果显示,qua1-1突变体在暗、蓝光、红光以及远红外光培养条件下下胚轴的伸长均受到抑制,QUA1基因的表达同样受到光信号的调节,而且突变体中多种光信号调节基因的表达也受到了影响。通过对qua1-1突变体下胚轴的观察发现,突变体下胚轴表皮细胞长度明显变短。与cry1以及phyB突变体相比,qua1-1/cry1和qua1-1/phyB双突变体下胚轴长度明显变短,而且双突变体中光信号调节基因的表达也有明显变化,表明QUA1可能参与了CRY1以及PHYB介导的蓝光及红光信号传导。以上结果表明QUA1影响了下胚轴细胞的伸长以及光信号调节基因的表达,并参与调控多种光信号传导途径。     

蓝光对拟南芥种子萌发的影响

通过检测分析不同蓝光条件下,拟南芥野生型和蓝光受体突变体的种子萌发率发现,蓝光诱导拟南芥种子萌发,隐花素主要介导蓝光诱导拟南芥种子的早期（蓝光培养1—3d）萌发,并且与光照强度有关。施用GA生物合成抑制剂多效唑或嘧啶醇的研究结果表明,相同浓度的抑制剂对crylcry2突变体种子萌发的抑制作用比野生型强,并且解除抑制剂对crylcry2突变体种子萌发所需的外源有生物活性的GA,量也较野生型多。这些实验结果初步证实了隐花素介导蓝光诱导种子萌发,并且可能与蓝光下种子萌发过程中有生物活性的GA合成增加有关。     

拟南芥F-box基因At5g22700的功能初步分析

F-box蛋白作为SCF（Skpl,Cullin and anF-boxprotein）复合体的成员,参与调节植物的生长发育过程。At5g22700为功能未知的F-box基因家族成员。本研究通过酵母双杂交分析At5g22700蛋白与ASK（Arabidop-sis-SKP1-1ike）家族蛋白的相互作用,发现At5g22700蛋白的F-box结构域与ASK4蛋白相互作用。实时定量PCR分析该基因在不同组织器官中的表达,发现该基因在根和花中的表达量最高,说明At5g2700可能在根和花的发育中具有重要作用。以At5g22700基因的T—DNA插入突变体和过量表达转基因株系为材料,分析不同光照条件下幼苗的表型,发现蓝光下At5g22700过量表达转基因幼苗的主根比野生型长。这些研究结果表明,At5g22700在植物体内可能形成SCF复合体,并在植物幼苗主根伸长生长中起促进作用。     

金针菇光受体隐花色素Ffcry基因的鉴定及其表达模式

光照对金针菇生长发育及形态建成有重要作用。光受体隐花色素(cryptochrome)是响应光信号的主要受体之一。本研究首先鉴定了黄色金针菇FL19隐花色素基因Ffcry的基因和蛋白结构,并对其启动子中的顺式作用元件进行预测,其中包含有3个光响应元件。进一步对Ffcry基因在不同光照条件下的表达模式进行了系统研究,结果显示Ffcry基因在蓝光下表达量显著高于黑暗以及其他波长的光照条件;蓝光强度则在光通量为10 μmol/(m²·s)时Ffcry表达量最高,且Ffcry在蓝光照射20 min后逐渐上调表达,在180 min后表达量趋于稳定。最后,检测金针菇子实体不同发育时期发现,Ffcry基因在幼菇期菌盖中表达量最高,其次是伸长期菌盖和成熟期菌盖。该研究为后续研究隐花色素的分子功能以及深入揭示金针菇的光形态建成奠定了基础。     

隐花素在生长素调控拟南芥下胚轴伸长中的作用分析

以拟南芥野生型(Col-4)和隐花素双突变体cry1cry2为材料,研究不同光照条件下不同浓度吲哚乙酸(IAA)和IAA极性运输抑制剂氨基酞氨酸(NPA)对幼苗下胚轴伸长的影响。结果显示,低浓度IAA(10-7mol/L)可促进连续白光和红光下cry1cry2幼苗下胚轴伸长,而连续蓝光下cry1cry2下胚轴的伸长则受到抑制。蓝光下相同浓度的NPA对cry1cry2幼苗下胚轴伸长的抑制程度比野生型要小。RT-PCR分析结果显示,瞬时蓝光处理时IAA合成关键酶基因IGPS以及生长素应答基因IAA1和IAA5在cry1cry2突变体中的转录水平比野生型中要高。这表明隐花素可能部分通过调节IAA合成和/或IAA极性运输,介导蓝光调控拟南芥下胚轴的伸长。     

拟南芥PRRs基因在红光和蓝光信号转导中的作用初探

以拟南芥为材料,在红光和蓝光下对PRRs(pseudo-response regulators)突变体prr5p、rr7、prr9和toc1及其野生型的下胚轴表型进行比较观察,并采用实时定量PCR方法对突变体中光信号通路相关基因ZTL(zeitlupe)和CO(constans)的节律表达进行分析.结果表明:在红光下,prr5和toc1的下胚轴长度比野生型显著增长,在蓝光下,prr7p、rr9和toc1较野生型短,表明突变体降低了拟南芥对红光的敏感性,却增强了对蓝光的敏感性.红光和蓝光下,PRRs突变体中ZTL和CO的mRNA节律表达与野生型明显不同,其中红光下prr5和prr7、蓝光下prr5和toc1中的ZTLmRNA的表达显著下降且节律消失;红光下prr7和prr9以及蓝光下prr5突变体中的COmRNA表现基本无节律.因此推测,PRRs与ZTL的相互作用很可能在红光和蓝光信号转导途径中发挥作用,且PRRs基因极有可能参与了红光和蓝光对CO的调控.     

LED光质对番茄幼苗生长及内源性GA和IAA含量的影响

采用发光二极管调制光谱能量分布,以荧光灯为对照,研究不同光质(红光、蓝光、黄光、绿光)下番茄幼苗生理特性及内源性GA和IAA水平与其生长的关系。结果表明:(1)红光和蓝光有利于番茄幼苗茎的伸长和叶面积的增加。(2)除蓝光处理下可溶性糖含量和SOD活性与对照无显著性差异外,各单色光质处理下番茄幼苗根系活力、色素含量、可溶性蛋白和可溶性糖含量、SOD活性较对照均显著降低。(3)与对照相比,各单色光质处理下番茄幼苗叶片中GA含量显著降低,IAA含量在红光下显著升高,在黄光和绿光下显著降低,且叶面积与IAA含量呈显著正相关关系。(4)番茄幼苗茎中GA和IAA含量在红光和蓝光处理下显著高于对照和黄、绿光处理,且株高与茎中GA和IAA含量呈正相关关系。     

拟南芥突变体cka3-2的筛选及其功能初步研究

CKA3-2基因属于拟南芥CK基因家族成员,该基因编码一条691个氨基酸残基的多肽.利用三引物法和实时定量PCR法鉴定获得CKA3-2基因对应的T-DNA插入纯合突变体cka3-2,并对其表T型变化进行了观察.实时定量PCR分析表明:CKA3-2基因在茎生叶中表达最高,花和茎中次之,在根、莲座叶和果荚中表达量较低.赤霉素使CKA3-2基因的表达升高,6 h时表达量明显增加,8 h时表达量下降.用50μmol/L GA3处理Col-0和cka3-2幼苗6 h,结果发现赤霉素信号转导通路相关基因如KS、KAO1、KAO2、GA2ox1、GA3OX1和GA20OX1等在两种幼苗中的相对表达量发生明显变化.此外,突变体cka3-2相对野生型Col-0来说,具有较明显的早花现象.     

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。     

IQM1基因过量表达对拟南芥气孔运动及根系生长的影响

拟南芥钙调素结合蛋白IQM家族共有6个成员,已证实IQM1是一个不依赖Ca2+的钙调素结合蛋白,其功能缺失突变体iqm1表现气孔开度小和根短的表型,而且突变体气孔开度并不因光、暗、脱落酸等诱导而变大或变小。该实验构建了IQM1基因双元表达载体并转化拟南芥,通过分子筛选及IQM1表达量分析,获得了IQM1基因过量表达植株。表型分析发现,IQM1过量表达植株在光诱导气孔开放处理后气孔开放度明显比野生型和iqm1-1增大,在暗诱导气孔关闭处理后气孔开度则显著变小;IQM1过量表达植株的主根比野生型和iqm1-1长,侧根数量比野生型和iqm1-1多,但IQM1过量表达对植株的生长形态、抽薹期、开花期及座果等方面却没有明显影响。研究表明,IQM1基因在植物气孔运动及根系生长中起着重要作用。     

赤霉素和光对拟南芥种子萌发和幼苗生长的影响

以拟南芥的赤霉素 (GA)缺陷型突变体ga 1,ga 2 ,ga 3和GA不敏感型突变体ga i为材料 ,研究了光和 4种GA对拟南芥种子萌发和幼苗生长影响的相互关系。结果表明 :(1)烯效唑对ga i种子萌发的抑制在光下可明显被GA恢复 ,而在黑暗中GA的作用不明显。 (2 )在光下低浓度的外源GA3 可使ga 1,ga 2和ga 3的种子萌发 ,而在黑暗中同样浓度的GA3 则难以使种子萌发。 (3)光可以降低种子萌发所需求的GA的剂量。 (4 )ga i和ga 1的幼苗的呼吸代谢有明显差异。以上结果说明 :光对拟南芥种子萌发的促进主要是提高了种子对GA反应的敏感性而不是增加GA的生物合成     

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。     

拟南芥CK1A基因功能初步研究

利用RT-PCR方法从拟南芥中分离了1个CK基因家族成员CK1A, 该基因的ORF全长2 112 bp, 编码一条703个氨基酸残基的多肽。构建了CK1A基因的植物表达载体35S: GFP: CK1A, 采用基因枪法进行的洋葱表皮细胞GFP瞬时表达实验表明, 荧光信号主要分布在细胞核上, 显示CK1A基因的产物可能在细胞核上发挥作用。半定量RT-PCR分析表明: CK1A基因在花中表达量最大, 其次是茎和根, 在叶和叶柄中表达量较弱。蓝光使CK1A基因的表达升高, 12 h时表达量明显增加, 24 h时表达量下降。酵母双杂交结果显示CK1A蛋白在蓝光下能与CRY2蛋白发生相互作用, 暗示CK1A基因可能参与拟南芥的蓝光信号传导途径。     

光质对番茄和莴苣幼苗生长及叶绿体超微结构的影响

采用发光二极管(LED)精确调制不同光谱能量分布,以荧光灯光照为对照,研究光质对番茄和莴苣幼苗生长及叶绿体超微结构的影响.结果表明：红光下番茄、莴苣幼苗的可溶性糖、淀粉和碳水化合物含量均显著高于对照,叶片叶绿体中淀粉粒膨大显著;蓝光极显著抑制了番茄下胚轴伸长,显著提高了莴苣和番茄幼苗叶片叶绿素a和类胡萝卜素含量;红蓝光下莴苣幼苗叶片的可溶性糖、淀粉、碳水化合物、蔗糖含量和C/N均达到最大值且显著高于红光处理,番茄和莴苣幼苗的主根显著伸长,幼苗叶片中叶绿体形态正常,基粒增多,基质片层清晰,淀粉粒体积明显小于红光处理.光质对植物幼苗的光形态建成、生长、碳氮代谢及叶绿体发育有显著影响;红光下光合产物积累显著但运输受阻严重,在红光中添加适量蓝光更有利于莴苣幼苗的碳水化合物积累,并可促进幼苗根系生长,有利于同化产物输出.     

芪合酶基因Fm-STS在何首乌毛状根中的过量表达分析

目的:通过过量表达探究在何首乌中得到的芪合酶基因Fm-STS的功能.方法:由含CaMV 35S启动子驱动以及荧光标记蛋白(Green fluorescent protein,GFP)基因的植物转基因基础表达质粒pBIN-35S-GFP构建过量表达质粒pBIN-35S-STS-GFP(阳性),并同空白表达质粒pBIN-35S-GFP(空白)均导入野生型发根农杆菌ATCC15834中,转化何首乌外植体(无菌苗叶片),诱导生成毛状根并培养,对毛状根进行高效液相色谱分析芪合物二苯乙烯苷含量变化以及实时荧光定量检测基因Fm-STS表达差异.结果:在过表达组和空白组中毛状根中发根农杆菌Ri质粒中的rolB基因和外源基因GFP均有表达,芪合物二苯乙烯苷含量依次为4.67 mg/g和2.18 mg/g(干重),在mRNA水平上检测基因Fm-STS表达量:过表达组是空白组的2.41倍.结论:基因FM-STS是何首乌中芪合物二苯乙烯苷生物合成过程中的酶基因,过量表达在基因功能研究中有良好的应用.