植物固醇合成途径关键基因CPI1的功能进化

固醇是真核生物膜的重要组分, 在生长发育中具有重要作用。CPI1 (CYCLOPROPYL STEROL ISOMERASE1)基因是植物特有的固醇合成途径基因, 其编码产物为环丙基固醇异构酶。目前只有拟南芥(Arabidopsis thaliana)的CPI1基因被克隆并解析。研究发现, 从藻类到高等开花植物中均存在单一拷贝的CPI1基因。陆生植物CPI1的基因结构及其所编码的氨基酸序列均高度保守, 蛋白质序列相似性范围为48%–90%, 但陆生植物CPI1与绿藻CPI1的蛋白序列之间存在显著差异。蛋白质结构预测发现CPI1具有非常相似的拓扑结构, 均具有7个跨膜结构域和6个亲水环。组织表达模式分析显示, 陆生植物CPI1在不同组织中均表达, 是组成型表达基因。为了验证CPI1基因的功能, 克隆了二穗短柄草(Brachypodium distachyon)BdCPI1基因, 并转化拟南芥cpi1-1突变体。结果表明, BdCPI1能完全回补cpi1-1突变体的表型。基于单拷贝基因数目、保守的基因结构和蛋白质拓扑结构及基因表达模式, 推测CPI1基因的功能可能在陆生植物中高度保守。     

组织透明技术在植物解剖学和植物发育生物学实验教学中的应用

整体组织透明和组织切片技术是研究植物组织和器官的结构及其发育过程的常用实验手段。该文针对本科生植物学课程的侧根、胚珠(特别是胚囊)以及胚胎发育内容设计了相应的实验教学课程。该实验以拟南芥幼苗、不同发育时期的花蕾和种子为材料,经固定、脱色和组织透明,利用正置显微镜观察侧根、胚珠以及胚胎的发育过程。根组织经透明后,在显微镜下可以清晰地观察到从侧根原基的建成到侧根发生的八个发育阶段。各个发育时期的胚珠经组织透明后,在显微镜下可以清晰地观察到大孢子母细胞、功能性大孢子(FG1期)以及FG2~FG7期的胚囊。各个发育时期的种子经透明后,在显微镜下可以清晰地观察到胚胎发育的1细胞期、8细胞期、球形期、心形期、鱼雷期、拐杖期和成熟期。这些实验结果可以使学生对拟南芥等双子叶植物的侧根、胚珠以及胚胎发育过程有较为系统的了解。该实验方法在其他较小的双子叶植物中也适用。