植物向光性反应的研究进展

本文对近年来有关植物向光性反应的研究结果作一综述:1)向光素和隐花色素是植物向光反应中的主要光受体,光敏色素在植物向光性反应中也起一定的作用;2)对植物的光辐照度-弯曲度曲线的分析,可知植物的正向光性运动有两种反应,即第一次正向光性弯曲和第二次正向光性弯曲;3)拟南芥(Arabidopsisthaliana)和水稻(Oryza sativa)等植物的根系具有负向光性的特性,根的负向光性倾斜生长角度为负向光性生长和向重性生长相互作用的矢量和;4)生长素的胞间运输依赖于生长素载体,生长素载体的不对称分布和动态运动是生长素极性运输和向性运动的分子基础.     

植物向光性反应的研究进展

本文对近年来有关植物向光性反应的研究结果作一综述：1) 向光素和隐花色素是植物向光反应中的主要光受体,光敏色素在植物向光性反应中也起一定的作用; 2) 对植物的光辐照度-弯曲度曲线的分析,可知植物的正向光性运动有两种反应,即第一次正向光性弯曲和第二次正向光性弯曲; 3) 拟南芥(Arabidopsis thaliana)和水稻(Oryza sativa)等植物的根系具有负向光性的特性,根的负向光性倾斜生长角度为负向光性生长和向重性生长相互作用的矢量和; 4) 生长素的胞间运输依赖于生长素载体,生长素载体的不对称分布和动态运动是生长素极性运输和向性运动的分子基础。     

"植物向性运动"和"植物生长调节剂对植物生长发育影响"的实验设计

1　“植物向性运动”的实验设计1.1　实验设计前的准备　植物的向性运动是由于受到单向外界刺激引起植物两侧的生长状况不同。单侧的光照、地心引力、水和肥都可以引起植物的向性运动。向性运动的类型有 :向光性、向重力性 (根有正向重力性 ,茎有负向重力性 )、向水性和向肥性。其中向光性、向重力性是由于单向外界刺激引起植物两侧的生长素分布不均匀所致 ;向水性、向肥性则是由于生长素分布不均匀与单侧的营养供给不均匀共同作用所致。1.1.1　选择实验材料　教材中使用的实验材料不一定是最实用的 ,效果也不一定最好。因此 ,实验材料的选…     

生命活动的调节

1　知识点评1.1　植物激素部分1)围绕植物向性运动归纳复习 :1单侧光照射下的 :暗盒开孔类、切割移置类、琼脂块替换类、云母插入、锡纸遮盖类及匀速旋转类等 ;2地心引力影响下的 :幼苗横置类、横置匀速旋转类及失重类等。2 )熟练掌握几个原理及应用 :1植物向光性原理 (受单侧光照影响生长素的分布 ,但应同时明确 ,单侧光照并不影响生长素的合成 )。2茎的背地性原理 (地心引力影响生长素分布 ,但失重状态下不再影响分布 )。3根的向地性原理 (受地心引力影响 ,同时明确根比茎对生长素的质量分数更敏感 ,根的向地生长现象反映了生长素作用具双…     

"生命活动的调节"的复习建议

1　建构知识结构植物激素的调节植物激素的概念体内合成、微量有机物运输到作用部位高效调节作用生长素发展史1 880年达尔文对金丝雀　草胚鞘生长的研究1 92 8年荷兰人温特对燕麦胚芽鞘的研究1 934年荷兰人郭葛从植物中分离出吲哚乙酸理论要点产生部位 :主要在叶原基、嫩叶、发育的种子分布部位 :多集中于生长旺盛的部位运输方向、方式 :极性运输、主动运输生理作用向性运动 :植物的向光性、向重力性两重性 :与生长素的浓度有关同一植物不同器官对生长素浓度的反应不一样植物的顶端优势生产应用顶端优势原理的利用促进扦插的枝条生根促进果…     

植物非经典生长素信号转导通路解析

植物激素生长素参与调控植物生长发育的各个过程,包括胚胎发育、器官发生和向性运动等。植物通过协调生长素的合成代谢、极性运输以及信号转导来实现对不同生长发育过程的精准调控。生长素的功能依赖于其信号被感知后经由信号转导通路转换为下游复杂多样的反应。经典的生长素信号转导通路阐明了细胞核内从SCF~(TIR1/AFB)受体到Aux/IAA蛋白的泛素化降解最终通过ARF转录因子调控基因转录的完整生长素响应过程。该核内信号通路揭示了生长素转录调控生长发育的诸多分子机制,但植物生长发育调控过程中仍有许多生长素响应过程无法通过该经典信号通路解析。重点阐述生长素非经典信号通路的调控机制及其对植物生长发育的重要作用,并讨论和展望生长素非经典信号通路研究目前所面临的挑战以及研究前景。     

植物向重力反应中PIN-FORMED介导的生长素极性运输调控

植物的向性,即植物对光或重力等环境刺激信号产生的定向生长反应。在向重力性反应中,植物器官将重力感知为定向环境信号,来控制其器官的生长方向以促进生存。植物激素生长素及其极性运输在植物向重力反应中起着决定性的调控作用。质膜定位的生长素输出蛋白PIN-FORMED(PIN)通过动态的亚细胞极性定位,改变生长素运输的方向以响应环境刺激,由此植物器官间建立的生长素浓度梯度是细胞差异化伸长和器官弯曲的基础,来调控植物的形态建成和生长发育过程。本文主要讨论发生在植物重力感受细胞内早期重力感知和信号转导机制的最新研究进展、PIN介导的生长素极性运输、PIN的极性定位以及质膜蛋白丰度的调控机制等。     

丰富多彩的植物运动（二）

上文已介绍了植物运动中的感震和感夜两种运动形式,本文将着重介绍向性运动的几种形式,原生质和叶绿体的运动及其这些运动形式的生理作用。向性运动当植物所处的生态环境中某一因子对它们形成一定的刺激时,便会引起植物朝着或背着这一刺激因子的方向运动,这种运动形式称为植物的向性运动。向性运动又可分为正向性和负向性两种。这类运动是由于植物生长的不均匀性,从而引起曲度变化的运动。因此,向性运动都是与植物的生长紧密相关的一种运动方式,当植物的器官停止生长,或切除它们器官的生长区域（如茎尖或分生组织）,便不能表现出向…     

植物ABCB亚家族生物学功能研究进展

ABC转运蛋白超家族结构和功能复杂多样, 包含ABCA-ABCH八个亚家族。ABCB是ABC转运蛋白的一个亚家族, 多数定位于质膜, 少数定位于线粒体膜或叶绿体膜。ABCB与其它生长素转运蛋白(AUX1/LAX、PIN)共同参与调控植物生长素的极性运输, 在植物生长发育的各个阶段发挥作用。此外, ABCB转运蛋白还调控植物的向性运动和重金属抗性等过程。近年来, 随着越来越多植物全基因组测序的完成, ABCB亚家族在禾谷类单子叶植物水稻(Oryza sativa)、玉米(Zea mays)和高粱(Sorghum bicolor)中的生物学功能开始有少量报道, 然而多数ABCB转运蛋白的功能尚未得到阐释。该文对拟南芥(Arabidopsis thaliana)和禾谷类作物ABCB转运蛋白的研究进展进行综述, 以期为全面揭示ABCB亚家族生物学功能提供线索。     

植物ABCB亚家族生物学功能研究进展

ABC转运蛋白超家族结构和功能复杂多样, 包含ABCA-ABCH八个亚家族。ABCB是ABC转运蛋白的一个亚家族, 多数定位于质膜, 少数定位于线粒体膜或叶绿体膜。ABCB与其它生长素转运蛋白(AUX1/LAX、PIN)共同参与调控植物生长素的极性运输, 在植物生长发育的各个阶段发挥作用。此外, ABCB转运蛋白还调控植物的向性运动和重金属抗性等过程。近年来, 随着越来越多植物全基因组测序的完成, ABCB亚家族在禾谷类单子叶植物水稻(Oryza sativa)、玉米(Zea mays)和高粱(Sorghum bicolor)中的生物学功能开始有少量报道, 然而多数ABCB转运蛋白的功能尚未得到阐释。该文对拟南芥(Arabidopsis thaliana)和禾谷类作物ABCB转运蛋白的研究进展进行综述, 以期为全面揭示ABCB亚家族生物学功能提供线索。     

黄腐酸对水稻幼苗根系生长的影响及其与生长素的关系北大核心CSCD

该研究以水稻品种‘宁粳6号’为材料,通过外源使用黄腐酸(FA)与生长素抑制剂共同处理水稻,探究FA对水稻根系生长的影响及其与生长素之间的关系。结果表明:(1)50~800 mg·L^(-1) FA处理水稻幼苗6 d后,当FA浓度超过100 mg·L^(-1)时显著促进水稻种子根的伸长生长;FA浓度超过400 mg·L^(-1)时,与对照组相比水稻的平均侧根长和侧根密度显著增加。(2)与对照相比,低浓度FA处理对水稻幼苗根尖生长素的含量无显著影响,但400 mg·L^(-1) FA处理后显著提高了内源生长素的含量。(3)3μmol·L^(-1)生长素合成抑制剂4-联苯硼酸(BBo)、4-苯氧基苯基硼酸(PPBo)或30μmol·L^(-1)生长素信号转导抑制剂2-(对-氯苯氧)-异丁酸(PCIB)处理均可显著抑制水稻根和侧根的发生;1μmol·L^(-1)生长素极性运输抑制剂三碘苯甲酸(TIBA)可显著抑制水稻种子根的伸长生长与侧根发生,但对侧根长度无显著作用。(4)FA与BBo或PPBo共同处理可显著抑制FA对水稻根系伸长生长与侧根发生的促进作用;TIBA和PCIB分别和FA共同处理水稻,可显著抑制FA对种子根伸长生长的促进作用,且PCIB可显著抑制FA对侧根发生的促进作用,但TIBA对此没有显著影响。研究发现,外源FA可能通过调控植物内源生长素的合成、极性运输或信号转导来调控水稻根的伸长生长和侧根的发育。     

ROP2参与植物生长素快速响应的膜泡运输调控

ROP2(Rho-related GTPases from plant)为植物中特有的小G蛋白Rho家族的成员,参与植物细胞信号转导过程。为了探讨其在生长素信号响应过程中对细胞膜泡运输的调控作用,构建了拟南芥ROP2过表达(OX-ROP2)、组成激活型表达(CA-rop2)和显性失活型表达(DN-rop2)的载体,分别转化到膜泡标记和生长素结合蛋白ABP1(auxin binding protein 1)调控表达的烟草BY2细胞系,结合生长素处理开展了ROP2对细胞生长素作用下膜泡运输的调控。在生长素IAA作用下,ROP2的过表达和组成激活型表达都能明显促进细胞的膜泡外排运输,而ROP2的显性失活型表达则抑制细胞膜泡外排运输。如果同时诱导细胞中ABP1过表达,能显著增强ROP2对膜泡外排运输的促进作用,而ABP1受干扰抑制表达时,ROP2的过表达及组成型激活表达对膜泡外排的促进作用都受到明显抑制。IAA处理细胞2 min时就可以观察到细胞对IAA信号响应的膜泡运输明显变化,此时细胞核向内膜系统、内膜系统向细胞质膜之间的膜泡外排运输逐渐增强,外排运输的方向趋向于生长素高浓度方向更活跃。该研究说明,植物ROP2参与生长素快速响应的信号转导途径,能促进膜泡朝向生长素浓度较高的一侧外排运输。     

铝胁迫对拟南芥根尖AtPIN2蛋白表达活性的影响

铝胁迫能影响根尖生长素的运输,这与生长素运输载体密切相关,PIN2作为根尖生长素的运输蛋白,其独特的组织定位可能诱导PIN2蛋白参与了铝调节生长素的运输过程。该研究以拟南芥PIN2缺失突变体(pin2)、PIN2□∷□GFP融合体及其野生型(WT)为材料,应用激光扫描共聚焦显微技术,研究铝处理对拟南芥根尖生长素运输蛋白PIN2的表达活性、蛋白在组织及亚细胞水平分布及其对铝内置化作用的影响。结果表明:短期铝处理或低铝浓度能明显增加拟南芥根尖细胞PIN2蛋白表达活性,而长期铝处理或高铝浓度抑制其表达活性;以100μmol·L-1Al Cl3处理4 h的蛋白表达活性最高。蛋白印迹反应发现,铝处理促进PIN2蛋白在细胞膜上累积,减少胞内囊泡中PIN2蛋白的含量;囊泡运输抑制剂(BFA)能抑制铝诱导PIN2蛋白的分配。铝胁迫增加拟南芥根尖细胞H2O2累积,pin2的H2O2累积量大于WT,而相对根长小于WT。Morin染色结果显示,pin2的铝内置化显著小于WT。上述研究表明,PIN2蛋白在100μmol·L-1Al Cl3处理条件下活性最高,细胞膜累积程度加强,铝内置化能力增强,从而调节根系的生长发育。该研究结果进一步为铝抑制生长素的运输机制提供了理论基础。     

铝胁迫对拟南芥根尖ＡｔＰＩＮ２ 蛋白表达活性的影响

铝胁迫能影响根尖生长素的运输,这与生长素运输载体密切相关,PIN2作为根尖生长素的运输蛋白,其独特的组织定位可能诱导PIN2蛋白参与了铝调节生长素的运输过程。该研究以拟南芥PIN2缺失突变体( pin2)、PIN2□∷□GFP融合体及其野生型( WT)为材料,应用激光扫描共聚焦显微技术,研究铝处理对拟南芥根尖生长素运输蛋白PIN2的表达活性、蛋白在组织及亚细胞水平分布及其对铝内置化作用的影响。结果表明：短期铝处理或低铝浓度能明显增加拟南芥根尖细胞PIN2蛋白表达活性,而长期铝处理或高铝浓度抑制其表达活性;以100μmol?L-1 AlCl3处理4 h的蛋白表达活性最高。蛋白印迹反应发现,铝处理促进PIN2蛋白在细胞膜上累积,减少胞内囊泡中PIN2蛋白的含量;囊泡运输抑制剂( BFA)能抑制铝诱导PIN2蛋白的分配。铝胁迫增加拟南芥根尖细胞H2 O2累积,pin2的H2 O2累积量大于WT,而相对根长小于WT。 Morin染色结果显示,pin2的铝内置化显著小于WT。上述研究表明,PIN2蛋白在100μmol?L-1 AlCl3处理条件下活性最高,细胞膜累积程度加强,铝内置化能力增强,从而调节根系的生长发育。该研究结果进一步为铝抑制生长素的运输机制提供了理论基础。     

高等植物局部生长素合成的生物学功能及其调控机制

局部生长素合成是目前植物生长素研究领域中的重要热点之一, 受内源发育信号和外界环境因子的时空调控。局部生长素合成在植物配子体发生、胚胎与果实发育、器官发生、向性生长和逆境响应中具有重要的生物学功能。该文在扼要介绍生长素局部合成与顶端合成、极性运输及其稳态之间互作的基础上, 重点介绍了近年来有关局部生长素合成的生物学功能及其调控机制的最新进展。     

“植物的向性运动和生长素的发现”一节教学设计

1　设计思想“植物的激素调节”是植物生命活动调节的基本形式。第 1课时 ,主要介绍了生长素的发现过程和植物的向性运动。这节课的设计思想是 :根据素质教育理论 ,充分利用教材的编写特点和学生已有的知识 ,采用了教师的“过程式教学”和学生的“研究性学习”相结合的教学模式 ,重点培养学生科学的思维方法和研究方法 ,提高学生的科学素质。2　教材分析这一节的教材重点介绍了达尔文等科学家 10 0多年前的实验 ,从而揭示了生长素的发现过程 ,同时教材还安排了“植物向性运动”的实验设计和观察。这些内容都为学生提供了科学探究的良好素材…     

拟南芥突变体在生长素信号传导中的研究进展

近年来,在植物激素的信号传导研究上已取得突破性进展.生长素的信号传导通路研究除了在生长素结合蛋白(ABP)上有所进展外,在生长素应答基因(Aux IAA),生长素调节因子(ARF)以及感应突变体的研究上也取得较大进展.对生长素运输通路及PIN1蛋白的功能和其抑制剂的研究也使对生长素信号传导的认识更清楚.生长素应答基因(Aux IAA)是生长素处理后快速诱导的基因.Aux IAA蛋白具有组织特异性(例如SAU蛋白)可以用来研究外源激素对植物生长发育的影响.生长素调节因子(ARF)与生长素应答基因的启动子序列具有特异性结合,Aux IAA蛋白与生长素调节因子(ARF)相互作用,并引发一系列蛋白质降解.使用转基因的拟南芥突变体,能有效地研究生长素在植物体内的特异性分布.借助运输载体抑制剂,可以对生长素的极性运输有更深入的了解.已经证明PIN蛋白参与生长素运输并与肌动蛋白有关.而且生长素参与了赤霉素介导的植物伸长反应.     

生长素通过调节赤霉素应答反应促进拟南芥根伸长

前人已证实 ,赤霉素通过减少DELLA蛋白的细胞核内浓度从而降低DELLA蛋白的生长抑制效应 ,拟南芥植物细胞核编码至少 5种DELLA蛋白 (GAI、RGA、RGL1、RGL2和RGL3 )。本实验证实缺少RGA(rga_2 4gal_3 )或GAI(gai_t6gal_3 )的根比突变体gal_3的长。同时缺少RGA(rga_2 4gal_3 )或GAI(gai_t6gal_3 )极大地抑制了gal_3的表型 (短根 )。RGA和GAI共同调节根和茎的伸长。它们的抑制作用可被赤霉素所抵消。当生长素运输或信号传导减弱时使得赤霉素所诱导的根细胞核RGA蛋白降解速度变慢。这说明 :通过生长素参与赤霉素介导的DELL…     

生长素及其运输蛋白对植物铝胁迫的响应

铝对植物的毒害作用主要表现为抑制根尖生长,而根尖生长与生长素及其运输密切相关,铝可能影响了生长素及其代谢过程,但目前尚不清楚生长素及其运输蛋白如何参与植物应对铝胁迫响应。本文通过分析、总结前人研究,并结合自己的前期研究结果,初步阐述生长素或其运输蛋白对植物铝胁迫的响应,即铝影响生长素代谢的相关基因,干扰根尖生长素运输蛋白在细胞内分布及其囊泡运输,调控生长素的极性运榆,进而抑制根尖生长。另一方面,生长素或其运输蛋白又参与了植物应对铝胁迫过程,这主要体现在参与了植物铝毒信号传递、根系铝内置化过程和减缓铝诱导的氧化胁迫。最后,本文提出了生长素及其运输蛋白对植物铝胁迫响应的可能模型。     

生长素调控根向重力性在植物激素实验教学中的应用

根是植物重要的器官,其向重力生长是由生长素的浓度与分布所调控的,是植物对环境信号作出的生理反应。本文对模式植物拟南芥的根进行改变重力方向的刺激,借助含有响应生长素的分子标记的DR5rev:GFP、DR5:3xVenus和DR5:GUS转基因株系,可视化在重力方向改变刺激下根尖两侧的生长素不对称分布,同时观察生长素极性运输载体的相关突变体pin2-T、aux1-T在重力方向改变刺激下的表型,帮助学生深入理解生长素调控拟南芥根向重力生长的生理机制。