钙结合蛋白对花粉生长发育调控研究进展

植物钙结合蛋白存在于花粉管中,通过直接或间接结合Ca^(2+),定位膜结构,形成Ca^(2+)信号通道,发生信号转导,对花粉发育及花粉管的生长起到调控作用。目前已明确以钙调蛋白(CAM)、钙依赖型蛋白激酶(CDPK)、类钙调蛋白(CML)、类钙调素B类蛋白(CBL)和激酶蛋白(CIPK)为主的植物钙结合蛋白在调控花粉发育及花粉管生长方面的重要作用。该文主要对近年来国内外已经明确的各类钙结合蛋白家族以及家族成员间不同的作用机理的研究进展进行综述,并举例阐述了钙结合蛋白家族中各类成员对花粉管特定的作用方式及调控作用,最后对今后相关领域的研究前景进行了展望。

结球甘蓝类钙调蛋白CMLs与花粉萌发NPG1及NPGRs相互作用研究

类钙调蛋白作为钙调蛋白的家族之一,调控植物生长发育、激素调控及各种胁迫,对类钙调蛋白对参与花粉萌发及伸长的深入研究具有重要意义。为研究结球甘蓝花粉CMLs与NPG1及相关蛋白互作关系,探索CMLs在花粉发育及萌发过程的功能,本研究以结球甘蓝ZG为材料,克隆到12个花粉发育及萌发相关CMLs基因,及花粉萌发基因NPG1、NPGR1和NPGR2,通过酵母双杂交试验检测编码蛋白相互之间的互作关系,并检测NPG1、NPGR1和NPGR2在不同授粉时间后的表达水平。结果表明, 12个CMLs基因开放阅读框(open reading frame, ORF)在447~1095bp之间,其中CML20、CML48、CML49、CML50均含有4个内含子, CML21含有2个内含子,其余均不含内含子;编码蛋白均不含信号肽和跨膜域,均为胞外蛋白,且均为亲水性蛋白;分别含有2~4个EF-Hands结构域,氨基酸数目在148~364个氨基酸之间,亚细胞定位预测主要定位于细胞膜、液泡及细胞核中;结球甘蓝NPG1、NPGR1、NPGR2分别聚类到不同的进化枝上,与油菜、白菜的亲缘关系最近,与拟南芥亲缘关系较近;酵母双杂交试验表明, CML13、CML21、CML24、CML42不能与NPG1、NPGR1及NPGR2在体外发生相互作用, CML15、CML20、CML25、CML39、CML41、CML48、CML49均能与NPG1、NPGR1及NPGR2在体外发生相互作用, CML50可与NPGR1、NPGR2互作,而不能与NPG1发生互作。表达分析表明, NPG1表达量在授粉后的柱头中呈显著上升趋势, NPGR1、NPGR2表达量变化均不显著;CMLs在不同授粉时间均有不同的表达量变化,其中CML15、CML20、CML39、CML41、CML49均呈现出先升高后下降的趋势。本研究在结球甘蓝中筛选得到能与NPG1、NPGRs互作的CMLs蛋白,说明多个CMLs能参与花粉萌发及花粉管伸长过程,期望为Ca^(2+)信号系统参与花粉萌发及花粉管伸长的机制研究提供参考。

番茄毛状根诱导影响因素研究进展

毛状根培养技术是在植物基因工程和植物细胞工程相互融合基础上发展的一种新的培养技术。毛状根培养系统与常规植物组织培养技术相比,具有生长快、易于培养、有效物质产量高的优点。综述了发根农杆菌诱导番茄产生毛状根的影响因素,包括发根农杆菌的菌株类型、外植体类型、预培养和共培养时间、侵染时间、菌液浓度、抗生素、外源生长调节剂和化学因子,并对番茄毛状根诱导存在的问题进行展望。

植物提取物对番茄主要病害防控研究进展

番茄在栽培过程中由于环境条件、栽培管理水平、品种特性等各种因素的影响,易受叶霉病、早疫病、晚疫病、青枯病、灰霉病等侵害。为了实现番茄的优质高产,病害防治成为主要面临的问题。然而随着化学农药的推广应用,出现乱施滥施的现象,并且化学农药的使用会造成不同程度的农药残留、土壤退化等问题。研究和开发各类新的、安全的植物源农药将成为主要解决途径之一,而植物提取物的研究则是植物源农药的来源和基础。因此,对不同植物提取物对番茄病害的防控研究进展进行概述,期望为未来植物源农药的研发提供一定依据。

基于四环素调控系统的叶绿体启动子在大肠杆菌中活性检测

旨在研究四环素调控系统在叶绿体基因工程中调控启动子活性。以四环素基因及四环素特异性识别序列的核心操控区为基础,首先合成带有四环素核心操控区的prrn O1O2启动子,通过酶切连接的方法连接到表达载体Bio3-GFP,并在大肠杆菌中验证该启动子的活性。结果表明,在该启动子的驱动下GFP基因表达使菌落呈明亮绿色;构建四环素诱导下GFP基因的表达载体Bio3-Tet R-prrn O1O2-GFP,筛选出适应大肠杆菌生长的最高四环素使用浓度为5μg/m L;然后构建四环素调控系统下的GFP表达载体,在未加入四环素时,prrn O1O2启动子的功能被抑制,加入四环素后,GFP基因表达出绿色荧光蛋白。说明利用四环素调控系统可以在大肠杆菌中控制叶绿体启动子prrn O1O2的活性,从而避免了核基因组对质体基因组的调控干扰,为进一步利用质体基因工程育种提供有效的方法和途径。

LAT52启动子在甘蓝花药中的表达模式

[目的]验证花药特异性启动子LAT52能否在甘蓝花药中发挥功能。[方法]从番茄中扩增得到LAT52核心序列608 bp,进行序列分析,连接LAT52启动子到双元表达载体p BI121,转化农杆菌GV3101,用农杆菌浸染法侵染甘蓝幼苗下胚轴,获得2株阳性植株,对转基因甘蓝植株的花蕾、花药及花粉进行GUS染色。[结果]LAT52核心序列608 bp具多个与花粉特异性表达相关的元件,浸染的LAT52启动子仅在花药及花粉中表达出蓝色,其他部位未染上蓝色。[结论]LAT52启动子仅在甘蓝花药及花粉中特异性表达。

新型基因编辑技术发展及在植物育种中的应用

近年来出现了几种新型基因编辑技术,包括锌指核酸酶(ZFN)、转录激活子样效应因子核酸酶(TALEN)、规律性重复短回文序列簇与Cas9(CRISPR/Cas9)系统。这些基因编辑技术是通过特异性结构识别靶位点,核酸酶发挥切割作用,对靶位点进行定点编辑,由于此类基因编辑技术具有高效准确、制作简单的特点,已被广泛应用到植物基因功能研究和定向改良植物性状方面。在此综述上述3种新型基因编辑技术的原理,比较不同编辑技术的差异,总结在拟南芥、烟草、水稻、玉米等作物育种中的应用,指出基因编辑存在的问题,对这些技术在基础研究及育种实践中的应用进行展望。

土壤改良剂在设施蔬菜上的应用研究进展

连作是导致设施土壤生态环境恶化的主要原因,而土壤改良剂的应用是克服连作障碍的有效途径。介绍土壤改良剂的种类及作用,从白菜、番茄、黄瓜和辣椒等蔬菜作物上的应用进行概述,对其在农业生产上的应用前景进行展望。

不同浓度赤霉素对红茄、水茄和刺天茄种子萌发的影响

野生茄属植物具有很大的利用价值,但在常规条件下野生茄种子不容易萌发。该试验以不同浓度的赤霉素(0~1 000mg·L^(-1))处理种子并统计其发芽率、发芽势及发芽指数,从而探讨不同浓度赤霉素对红茄、水茄及刺天茄种子萌发的影响。结果表明:水茄和刺天茄的发芽率、发芽势及发芽指数均随着GA浓度的升高呈现出上升的趋势,在GA浓度为1 000 mg·L^(-1)时水茄和刺天茄的发芽率最大,且均为73.33%;红茄的萌发在600mg·L^(-1)时各项指标均达到最大值,其中发芽率为47.78%,之后各项指标随着GA浓度的升高呈下降的趋势。

植物中lncRNAs的研究进展

随着高通量测序技术的飞速发展,越来越多的lncRNAs在植物中被发现,并具有生物学功能。lncRNAs是长度大于200个核苷酸且不具备编码蛋白质功能的一类RNA分子。目前lncRNAs在动物中的功能、作用机制等方面的研究较深入,lncRNAs不仅在表观遗传水平、转录水平、转录后水平上调控基因的表达,也参与诸多生命过程调控如基因组印迹、染色体重塑、转录激活等。在植物中虽有关于lncRNAs的研究,但由于缺乏有效的技术方法而相对滞后。该文就近几年来国内外关于植物lncRNAs的来源、结构特征、分类、功能等方面的研究进展进行综述,为进一步理解和研究植物中lncRNAs的功能和分子机制提供参考。

不同比例茶渣基质对娃娃菜生长及品质的影响

为茶渣废弃资源的科学合理利用提供参考,以红芯娃娃菜品种为试验材料,采用盆栽试验研究茶渣与红土不同配比基质栽培娃娃菜对其幼苗生长及品质的影响。结果表明:茶渣与红土不同配比基质对娃娃菜幼苗生长及品质的影响存在一定差异。随着红土配比增加或茶渣配比减少,娃娃菜幼苗的单株叶片数、茎粗、单株重及根重呈不断增加趋势,株高和根长则呈逐渐下降趋势,并以茶渣∶红土为1∶3基质栽培娃娃菜的幼苗综合素质最好,茶渣∶红土为1∶2基质其次,而纯茶渣基质则不利娃娃菜生长。娃娃菜幼苗叶片的叶绿素、可溶性糖和Vc含量随茶渣配比减少分别呈逐渐增加、不断减少和先减少后增加趋势。因此,合适的茶渣与红土配比可促进娃娃菜幼苗生长,并提高其品质。

野生茄属资源——水茄的开发利用

综述了水茄的生物学特性及分布、开发价值(药理作用、食用价值、育种栽培和观赏价值)与繁殖技术(播种育苗、扦插繁殖、分蘖繁殖和组织培养繁殖),并对水茄的开发利用进行了展望。

不同农业有机废弃物对辣椒生长及土壤酶活性的影响

为探究不同农业有机废弃物作为基肥对辣椒生长质量及根际土壤酶活性的影响,以皱皮椒为试验材料,采用盆栽方式,把经过发酵处理并添加EM菌的农业有机废弃物与鸡粪、红土按相同比列混合均匀进行试验。结果表明,施用茶渣处理较其他处理能显著增加辣椒株高、茎粗、鲜干质量及叶绿素含量,而且施用茶渣处理显著提高了土壤中腐殖质含量及蔗糖酶活性。综上,茶渣作为基肥能对辣椒生长及土壤腐殖质、土壤酶活性产生正反馈作用。

全长转录组测序在植物中的应用研究进展

全长转录组测序(Iso-Seq)是指使用第三代测序(TGS)技术获得mRNA的全长序列。随着以单分子实时(SMRT)测序为代表的TGS技术逐渐发展成熟,以及该技术在基因组和转录组de novo测序等方面的优势,全长转录组测序技术已经广泛被应用于动物、植物、微生物测序研究中,并挖掘出大量相关数据。本文综述了基于Iso-Seq技术的原理及其在模式植物和非模式植物研究中的应用,期望为研究植物全长转录组相关分析提供参考。

轮作对黄瓜生长及根际土壤微生态环境的影响研究进展

黄瓜(Cucumis sativus L.)为葫芦科1年生蔓生或攀援草本植物,作为设施栽培的主要蔬菜作物,经济效益显著,但连作障碍已成为制约高产高效和可持续发展的重要因素。前人研究表明,作物轮套作是克服土壤连作障碍的有效方法之一。对黄瓜轮套作的研究与进展进行综述,并分析了轮作黄瓜根际土壤微生态环境及生长的影响。

不同基质对辣椒幼苗生长的影响

为甘蔗渣在蔬菜穴盘育苗基质中的应用提供科学依据,以添加EM菌、添加壳聚糖和不添加不同处理甘蔗渣与蛭石、珍珠岩和鸡粪按体积比7∶1∶1∶1的比例混合均匀后的基质进行穴盘育苗,研究其对辣椒幼苗生长的影响。结果表明:甘蔗渣添加壳聚糖基质的育苗效果优于添加EM菌,其幼苗株高、茎粗、鲜质量、根体积、叶绿素含量、壮苗指数、生长函数均较添加EM菌显著提高。甘蔗渣添加壳聚糖基质对辣椒幼苗的生长具有促进作用。

不同有机物料对辣椒育苗效果的影响研究

为探究不同有机物料混配作育苗基质对辣椒穴盘育苗效果的影响,文章以经过粉碎腐熟的核桃青皮、稻壳生物炭和草炭为主要材料进行辣椒育苗,测定辣椒幼苗出苗率、株高、茎粗、叶绿素含量,并计算根冠比和壮苗指数。结果表明,基质配方为稻壳生物炭:草炭:蛭石:珍珠岩=4:4:1:1时对辣椒幼苗质量有促进作用,且复配基质通透性更优良,更容易浇水。

类钙调蛋白在植物生长发育及逆境胁迫中的功能研究进展

作为Ca^(2+)信号系统的重要家族成员,类钙调蛋白(CMLs)参与植物的各种生理生化过程,包括生长发育、生物胁迫、非生物胁迫和激素作用等。本文就类钙调蛋白在植物生长发育过程中功能的研究进展进行系统的综述,并对类钙调蛋白相关领域的研究进行展望,以期为CMLs的深入研究提供参考。

结球甘蓝类钙调素蛋白基因BoCML39的克隆与表达分析

类钙调素蛋白作为钙调素蛋白的家族之一,调控植物生长发育、激素调控、病原菌防御及各种胁迫。本研究以结球甘蓝为试验材料,通过克隆获得BoCML39基因,其开放阅读框(ORF)为510 bp,编码169个氨基酸,不含内含子。预测BoCML39蛋白分子量为19.25 k D,等电点为4.35,为亲水蛋白,含有4个EF-hand结构域;系统发育树表明结球甘蓝BoCML39蛋白与白菜CML39蛋白处于同一进化枝,与油菜CML39蛋白、甘蓝CML39蛋白的亲缘关系近;三级结构预测发现该蛋白包含9个α-螺旋结构、5个β-转角、2个β-折叠、7个无规则卷曲和4个似小球状的钙离子结构。qPCR表明干旱(PEG6000,150 g/L)、盐(NaCl,200 mmol/L)、低温(4℃)、高温(37℃)、过氧化氢(H2O2,30 mmol/L)、脱落酸(ABA,100μmol/L)、水杨酸(SA,2 mmol/L)、茉莉酸甲酯(MeJA,100μmol/L)不同处理条件均能上调结球甘蓝叶和根中BoCML39的表达。研究结果初步证实BoCML39基因响应逆境胁迫(PEG6000,Na Cl,4℃,37℃)、活性氧(H2O2)和激素(ABA,SA,MeJA)调控,为Bo CML39参与植物逆境、活性氧和激素调控信号途径及其功能研究提供科学依据。