苹果PIN家族基因鉴定及在不定根形成中的表达分析

【目的】探究苹果PIN全基因组特征及在不定根形成过程中的表达分析,以便更深入地了解其结构特点与潜在功能,为研究不定根形成的分子机制奠定基础。【方法】利用苹果基因组数据库GDR和HMMER对苹果PIN基因家族成员进行鉴定并编号,用MEGA、TBtools和MEME等生物信息学软件对其家族成员的基因定位、系统进化关系、基因结构、保守motif基序和蛋白保守结构域等进行分析,并采用qRT-PCR方法对PIN基因家族成员在不定根形成中的表达模式进行分析。【结果】苹果PIN基因家族有13个成员,分布于基因组8条染色体上,氨基酸数目在357~660个之间,蛋白质分子质量为38.84~71.61 ku,等电点在6.93~9.35之间。启动子作用元件分析表明,13个PIN启动子上含有响应激素、生长发育和逆境相关的顺式作用元件,其中有8个PIN基因含有生长素响应作用元件,暗示他们可能参与生长素调控不定根形成。转录组分析显示,13个PIN家族成员中,有6个基因(MdPIN3、MdPIN4、MdPIN6、MdPIN7、Md-PIN11和MdPIN12)在吲哚丁酸(IBA)处理下表达上调。进一步通过qRT-PCR分析,发现MdPIN3、MdPIN4、MdPIN6和MdPIN11在IBA处理下都有明显上升趋势,其中MdPIN4表达量变化最大。【结论】通过对苹果全基因组进行分析,共鉴定到13个PIN基因,分布在8条染色体上,通过转录组和qRT-PCR分析,推测MdPIN4可能在调控苹果砧木不定根形成中起着重要作用。

不定根形成与植物激素的关系

不定根形成的关键是其原基的形成,是一个受激素调控的复杂过程,生长素起关键的调节作用。该文介绍生长素、乙烯、细胞分裂素、赤霉素、脱落酸和其它植物生长调节物质在不定根形成中的作用,并讨论了它们之间的相互关系。

几种抑制剂对钾和IAA诱导的离体黄瓜子叶不定根形成的影响

应用离体黄瓜(Cucumis sativus L.)子叶生根试法测定了几种抑制剂对钾和IAA诱导生根的影响。实验结果表明:7×10^(-4)～7×10^(-1)mmol/L的5-氟尿嘧啶和3.5×10^(-4)～1.05×10^(-2)mmoL/L的环已亚胺明显抑制钾和IAA诱导的离体黄瓜子叶的生根;0.1～1.0mmol/L的钒酸钠显著抑制钾和IAA诱导的离体黄瓜子叶的生根;2×10^(-4)～2×10^(-1)mmol/L的2,3,5-三碘苯甲酸也明显抑制钾和IAA诱导的离体黄瓜子叶的生根。钾诱导的生根与IAA诱导的生根密切相关,有可能钾对生根的促进作用是通过影响内源IAA的水平而实现的。

H_2O_2在黄瓜和绿豆下胚轴不定根形成中的作用

以黄瓜和绿豆下胚轴插条为试验材料,研究了H2O2对不定根形成的诱导作用,以及在此过程中与IAA、NO的关系。结果表明,H2O2能促进不定根的形成,最佳浓度是100μmol/L;H2O2的清除剂———过氧化氢酶(CAT)抑制了IAA诱导的不定根形成,说明H2O2可能介导了IAA诱导不定根形成的过程;NO清除剂———PTIO能抑制H2O2诱导的不定根形成,表明NO在H2O2诱导不定根形成的过程中起介导作用。综合上述结果,推测在不定根形成的过程中可能存在以下关系:IAA首先诱导H2O2合成,H2O2升高后,再诱导NO产生,最终导致不定根生成。

纳米化的二氧化钛促进绿豆下胚轴不定根形成

5￣20mg·L-1纳米化的TiO2能明显增加绿豆下胚轴不定根的数目、根干重和生根范围;光照条件下显著促进绿豆下胚轴不定根的形成;不同时间促生根效果不同,以6￣18h的效果最好。

与芒果子叶切段不定根形成相关基因的cDNA片段的克隆

在研究芒果子叶横切所形成的远轴面和近轴面的不定根形成时发现,只在近轴面形成不定根。该研究利用抑制性扣除杂交(suppressive subtractivehybridization,SSH)方法,以子叶切段远轴切面作为参照样品,近轴切面作为检测样品,构建正向差异cDNA文库,分离与芒果子叶切段不定根形成相关基因的cDNA片段。经Virtual Northern杂交分析,获得6个阳性克隆。序列分析和同源性比较结果表明这些cDNA片段均为首次报告,它们分别与转运蛋白、转录调控因子及酶基因的DNA序列同源。

培养因子对艾西丝南瓜芽增殖及不定根形成的影响

以艾西丝南瓜带芽茎段为外植体 ,研究了基本培养基、激素、糖、光照、培养基支持物等因子对芽增殖及不定根形成的影响。结果表明 :艾西丝南瓜芽增殖的最佳培养条件为 :MS +BA 0 .5～ 1 .0mg/L +IAA 0 .1～ 0 .5mg/L +食用白糖 30g/L ,芽的月增殖系数稳定在 1 0左右 ;不定根诱导的适宜条件是 :1 /2MS +食用白糖 2 0g/L ,生根率达 86% ;且自然散射光条件 ( 1 0 0 0～ 50 0 0Lx)优于灯光 ( 1 0 0 0～2 0 0 0Lx) ;以脱脂棉作生根培养基支持物效果优于琼脂 ,其芽增殖系数和生根率分别提高 2 6%和 7%。

乙烯在Ⅰ-69杨茎插穗不定根形成中的作用

以I-69杨嫩枝、半硬枝和一年生硬枝为试验材料,研究了乙烯在茎插穗不定根形成中的作用。生长素类物质处理可诱导乙烯释放,在扦插生根的整个过程中,乙烯释放量均比对照高,同时促进不定根形成。而用GA_3、ABA和KT处理,乙烯释放量均与对照相同,它们不促进,甚至抑制或强烈抑制不定根形成。用浓度为25μg·ml^(-1)-1000μg·ml^(-1)的乙烯气体处理,均能促进I-69杨硬枝插穗不定根形成和芽的萌发。乙烯利处理,低浓度(小于25μg·ml^(-1))促进,随浓度提高从无促进到抑制。高浓度乙烯利、IBA和NAA处理插穗其形态变化相似。试验结果认为乙烯对I-69杨插穗不定根形成的作用与生长素相类似,低浓度促进,高浓度抑制。

一氧化氮在萘乙酸诱导不定根形成过程中的作用研究

研究了新型信号分子一氧化氮(NO)在萘乙酸(NAA)诱导绿豆下胚轴插条不定根形成过程中的作用.结果表明,与对照相比,一氧化氮供体硝普钠(SNP)和NAA都显著诱导插条不定根形成,根数、鲜重和干重都显著高于对照.SNP和NAA复合处理的生根效果明显好于两者单独处理.不同浓度NO清除剂羧基-2-苯-4,4,5,5-四甲基咪唑-1-氧-3-氧化物(c-PTIO)能够有效抑制NAA诱导不定根形成,其最适浓度为200μmol/L.此外,一氧化氮合酶(NOS)抑制剂L-硝基精氨酸甲酯(L-NAME)也能够部分抑制NAA诱导的生根效应,最适浓度为30mmol/L.内源NO检测结果表明NAA处理后NO水平明显提高,c-PTIO和L-NAME则抑制此效应.结果表明,NO在NAA诱导绿豆下胚轴插条不定根形成过程中起着至关重要的作用,NOS参与此过程中NO的产生.

柔枝松组培苗不定根形成的影响因子探讨

试验以组织培养获得的柔枝松不定芽为对象,对其进行不定根诱导研究。结果发现:IBA对不定根的诱导无明显影响。IBA和NAA配合使用时,形成了大量畸形不定根。NAA对不定芽的伸长生长有明显的促进作用,当培养基中添加0.05 mg.L-1NAA时,苗高达3.12 cm,显著高于其他处理。不同浓度NAA及其不同诱导时间对不定根的形成无明显促进作用,反而促进了大量愈伤组织的形成。总之,柔枝松不定芽在无植物生长调节剂的1/2GD培养基能稳定诱导不定根形成,最高生根率为16.67%,说明柔枝松不定芽可能易诱导潜伏根原基,并在无植物生长调节剂的刺激的培养条件下伸长生长。IBA和NAA的使用浓度和诱导时间仍需进一步研究。

控制墨西哥玉米幼苗在淹水条件下不定根形成的QTL

在潮湿的温带和亚热带地区过多的降雨会造成土地淹没或积水，从而降低作物生产力。在日本为了最大限度地提高土地生产力，通常把玉米栽培在陆稻田间；在这种情况下，稻田排水往往较差，并且积水可能发生在春末至初夏季节。为了提高积水土壤中的作物生产力，需要培育积水耐性品系。

干旱胁迫下NO对万寿菊外植体不定根形成的影响

多种证据表明一氧化氮(NO)做为信号分子对植物生长发育和其他生化指标有显著性影响。本文以万寿菊品种“奇迹”为实验材料,研究了干旱胁迫下不同浓度的NO对其不定根形成的影响。

红毛五加不定根形成过程中形态及生理生化特征

本研究对红毛五加(Eleutherococcus giraldii)不定根发育过程中的形态和生理生化变化规律进行分析,为提高红毛五加扦插技术提供理论支撑。以红毛五加当年生扦插条为试材,对生根过程中不定根形态、营养物质含量、抗氧化酶活性、植物激素含量等进行测定。结果显示,红毛五加插穗基部未发现潜伏根原基,属诱导生根型,扦插生根过程中既有皮部生根,又有愈伤组织生根,属于混合生根型;随着不定根的形成,可溶性蛋白、可溶性糖的含量在愈伤组织未生成期(Ⅰ期)、愈伤组织生成期(Ⅱ期)、不定根发生期(Ⅲ期)均较低,在根伸长期(Ⅳ期)分别增加至最高;超氧化物歧化酶(SOD)活性在Ⅰ~Ⅳ期持续升高,过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性呈现先升高后降低的趋势;插穗皮部脱落酸(ABA)、赤霉素(GA3)含量在Ⅱ期减少,随后趋于平稳,吲哚乙酸(IAA)含量在Ⅲ期减少,随后趋于平稳。玉米素核苷(ZR)含量持续减少。IAA/ABA在前三个时期较高,在Ⅳ期下降。综上结果表明,红毛五加属于混合生根型,可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、SOD活性升高有利于不定根的形成,POD、CAT的活性升高有利于愈伤组织的形成,少量的IAA、GA3有利于插穗基部的不定根分化。

油橄榄压条不定根发生的转录组分析

探明油橄榄生根过程中基因表达调控的变化规律,可为控制不定根发生的关键基因的筛选奠定基础。以油橄榄品种‘田园1号’为研究对象,采用生根粉1号(1500 mg/kg)处理油橄榄压条,并在压条后的第0、10、20、30和40 d取样(记为YT0、YT10、YT20、YT30、YT40)进行转录组测序,分析油橄榄生根过程不同阶段的差异基因的表达变化,挖掘出参与油橄榄生根过程的重要代谢通路及生根相关差异表达基因。结果显示:(1)压条生根过程中差异表达基因在YT0与YT10间共1218个,包括829个上调和389个下调;在YT10与YT20间共有1157个,包括567个上调和590个下调;在YT20与YT30间共1163个,包括499个上调和664个下调;在YT30与YT40间共1458个,包括952个上调和506个下调。(2)通过差异基因GO功能注释分析发现显著富集的类名包括细胞膜、催化活性、氧化还原酶活性、辅因子结合、转运活性、跨膜转运蛋白活性、碳水化合物代谢过程等。(3)通过差异基因KEGG富集分析,发现参与生根过程的主要通路包括植物激素信号转导、苯丙烷生物合成、淀粉和蔗糖代谢、戊糖和葡萄糖醛酸相互转化、氨基糖和核苷酸糖、核糖体、半胱氨酸和蛋氨酸代谢等。结果表明:在压条生根过程中,与植物激素信号转导有关的基因包括ARF、GH 3、AUX1、SAUR、JAZ、CYCD3、MYC 2等;与苯丙烷生物合成途径相关的基因包括β-葡萄糖苷酶、反-肉桂酸4-单加氧酶、苯丙氨酸解氨酶等;参与生根过程的转录因子包括bHLH、MYB、ERF、NAC、C2H2和WRKY等家族。

美国山核桃不定根形成过程中相关蛋白质的鉴定及功能分析

美国山核桃是扦插后极难生根的树种,为研究其不定根生根机制,利用MALDI-TOF-MS技术对美国山核桃不定根发育关键时期的差异蛋白进行鉴定分析,发现了48个表达相对差异的蛋白点,选择其中18个差异蛋白进行肽质谱指纹分析并进行同源性比较。结果表明,美国山核桃不定根形成的生理过程中产生了差异蛋白质,其中包括了能量代谢相关蛋白、逆境胁迫相关蛋白和信号传递相关蛋白等差异蛋白。分析可知:能量代谢相关蛋白有ATP合成相关酶类、光合作用相关蛋白及烯醇化酶等;逆境胁迫相关蛋白与热激蛋白同源;信号传递相关蛋白主要为细胞色素酶类和血红结合蛋白。

转录组测序的吲哚丁酸诱导青榨槭不定根发生的激素调控机制

【目的】为了阐明吲哚丁酸(IBA)诱导青榨槭不定根发生的激素调控机制。【方法】依据青榨槭扦插生根过程的解剖学观察,分别于对照期和4个生根关键时期采集插穗生根部位树皮组织进行IBA处理下的比较转录组学研究和生理指标检测。【结果】4个对比组分别鉴定到6774、6256、4522、4571个差异基因。GO(Gene ontoloy)富集分析发现,碳水化合物代谢和不定根发育等条目在不定根表达和伸长阶段高度富集。KEGG(Kyoto encyclopedia of genes and genomes)富集分析显示参与玉米素、油菜素内酯生物合成以及植物激素信号转导途径的差异基因发挥着重要作用。激素含量检测结果表明,高浓度的生长素参与了不定根的诱导过程,而相对低水平的生长素有利于其后期发育;细胞分裂素和玉米素均在愈伤组织形成期出现转运峰;油菜素内酯在生根初期被显著诱导。【结论】IBA刺激青榨槭不定根启动与增强生长素运输相关,不定根形成早期需要一定水平的细胞分裂素积累才能促进生根,玉米素和油菜素内酯的生物合成促进了不定根原基的诱导和启动。

一氧化氮和乙烯在黄瓜不定根发生过程中的作用及其关系

为探讨乙烯(ethylene)和一氧化氮(NO)在植物不定根形成过程中的作用及其相互关系,以黄瓜为试材,运用生理学、药理学和细胞生物学的方法研究NO参与乙烯诱导不定根生成过程中细胞周期时相、光合参数和营养物质含量的变化。结果表明,50μM NO供体S-亚硝基-乙酰青霉胺(SNAP)可显著促进黄瓜外植体不定根的形成。乙烯利(ethrel)和SNAP可以单独或协同促进黄瓜不定根的发生,且共处理效果更显著;处理ethrel的根数和根长分别较对照高62%和103%,处理ethrel+SNAP的根数和根长分别较对照提高了82%和128%。NO清除剂c PTIO能抑制乙烯对不定根形成的促进作用,但对内源乙烯的释放无影响,说明在不定根生成过程中NO处于乙烯信号通路的下游。乙烯和NO提高了黄瓜外植体内可溶性总糖、可溶性蛋白、叶绿素含量和叶绿素荧光参数,降低了外植体淀粉含量;在12 h时,处理ethrel的外植体可溶性糖含量、叶绿素a含量和最大光化学效率(Fv/Fm)值较对照分别增加了75%、190%和28%;处理ethrel的淀粉含量在4 h时较对照降低了33%。ethrel和SNAP促进细胞从G1期向S期转移,激活细胞周期活性;同时,c PTIO逆转了乙烯对营养物质含量、光合系统及细胞周期的诱导效应。可见,乙烯诱导黄瓜不定根的发生过程需要NO的参与。本研究结果为进一步探讨乙烯和NO信号调控在植物生长发育补充了新的资料,拓展了对植物不定根发生调控机制的认识。

植物激素与不定根的形成

高水平的生长素可诱导不定根原基发生 ,高水平的脱落酸似乎有同样的作用 ,但效应不如生长素强 ;赤霉素似乎可增强生长素对不定根原基的诱导作用 ,却抑制脱落酸的诱导作用 ;细胞分裂素抑制不定根的发生 ;且上述激素处理都具时效性 ;而乙烯似乎与不定根的发生无直接关系 ;SA和 JA在不定根形成中可能只影响内源生长素和细胞分裂素的合成和代谢。

芒果生长素反应因子类蛋白的cDNA克隆和表达

通过SSH法获得了一个与不定根形成相关的差异表达的cDNA片段 ,其推导的氨基酸序列与拟南芥的生长素反应因子 (ARF)类蛋白具有较大的同源性 ,因此将它命名为MiARF。用所设计的基因特异引物进行 3′RACE扩增获得包含完整读码框架 (ORF)的MiARF1(GenBank登录号为AY2 5 5 70 5 )和MiARF2 (GenBank登录号为AY30 0 80 8)。MiARF1全长为 32 72bp ,其中 ,ORF含 2 5 2 3bp ,5′非翻译区 (5′UTR)含 2 85bp ,3′非翻译区 (3′UTR)含 4 6 4bp。由该序列所推导的氨基酸序列与拟南芥ARF2 (BAB10 16 2 )的ID值为 6 4 % ,E值为 0 ,在DNA结合区域 (DBD)、III和IV区域的同源性更高 ,ID值均大于 80 %。MiARF2cDNA全长为 14 74bp ,其中ORF含 981bp ,5′非翻译区含 2 85bp ,3′非翻译区含 2 0 8bp ,由该序列所推导的氨基酸序列与拟南芥ARF2 (BAB10 16 2 )的ID值为 84 % ,E值为e- 1 51 。MiARF2仅具有DBD保守区并与MiARF1的基本相同 ,但缺乏III和IV区域。VirturalNorthern杂交表明 :MiARF2在生根的组织中表达水平高 ,而在非生根的组织中未见表达 ;MiARF1在生根及非生根的组织中均有表达。

非洲紫罗兰组培技术研究

以非洲紫罗兰幼嫩叶片为外植体,探讨了外源激素对其愈伤组织诱导、不定芽分化、继代增殖与不定根形成的影响,并筛选了适宜的激素水平范围.试验表明:采用MS+0.1～2.0 mg/L(单位下同)6-BA+0.01～0.5NAA培养基,愈伤诱导率在20%以上;采用MS+0.1～1.06-BA+0.01～0.5NAA+0.1～1.0 GA培养基对芽的生长及增殖效果好,并提出GA具提高不定芽长势和成苗率的作用;采用1/2MS+0.1～0.5NAA或0.1IBA或0.1～0.5IAA,生根效果均好.在腐叶土:珍珠岩=5:3的基质3中炼苗,成活率可达90%以上.