光调控植物种子萌发分子机制研究进展

萌发是种子植物进入农业生态系统的重要发育阶段。对于需光类种子,光是调控其萌发最重要的环境信号因子之一,红光促进而远红光抑制种子萌发。光敏色素是调控种子萌发的主要光受体。活化的光敏色素诱导萌发主效抑制因子PIF1发生蛋白降解,调节赤霉素和脱落酸代谢和信号途径相关基因的表达,从而促进种子的萌发。同时,一系列的表观遗传因子通过改变染色质结构,动态调节萌发相关基因的表达从而影响种子的萌发进程。该论文重点论述了光调控种子萌发的转录及表观遗传机制研究进展,并对其在农业生产中的应用进行了展望。

光敏色素A调控光响应基因表达及其翻译后修饰研究进展

光是调节植物生长发育最重要的环境信号因子之一。植物通过光受体感受自然环境中光的强度、方向以及光周期等信号的变化,从而调控其生长发育过程。光敏色素A(phytochrome A,PHYA)是植物中唯一的远红光受体蛋白,具有在黑暗下在细胞质中合成,而在照光后快速入核和降解的特性,并通过多种途径精确调节了植物光响应基因的转录网络。同时,蛋白质翻译后修饰在调节PHYA稳定性和活性的过程中发挥了重要的作用。该文论述了PHYA调节光响应基因表达以及PHYA翻译后修饰方向的研究进展,并展望了PHYA在农作物分子设计育种中的应用前景。

不同榉树种源遗传多样性的ISSR分析

应用ISSR(Inter S imp le Sequence Repeat)分子标记技术对云南邱北、易门、龙庆、双柏和浙江平湖5个种源(每种源19个样本)的榉树进行了遗传多样性的研究。由其18条ISSR引物扩增得到216个清晰的条带,其中多态性条带215个,多态性条带百分率(PPB)为99.54%。POPGENE软件分析结果表明,邱北种群的遗传多样性水平最高(PPB=88.43%,HE=0.260 5,HO=0.401 4),其次是易门种群,龙庆、双柏、平湖3个种群的遗传多样性水平相差较小。Ne i’s遗传多样性的分析表明,5个榉树种源在其总的遗传变异中有80.28%的存在于群体内,群体间的遗传变异仅占总变异的19.72%。由UPGMA聚类分析可知,易门和龙庆种群的亲缘关系最近,先聚合在一起,然后依次与邱北、双柏聚类,最后与亲缘关系最远的平湖种群聚合。其研究结果对榉树资源的遗传多样性保护具有指导作用。

水稻种子萌发期高压诱导的SSH-cDNA文库构建与分析

为了研究高压处理对高等植物基因表达的影响，以萌发过程中经高压处理后的水稻种子的mRNA作为检测子（Tester），以对照样品的mRNA作为驱动子（Driver），采用抑制差减杂交（SSH）结合镜像选择技术（MOS）构建了高压处理后水稻种子萌发过程中诱导表达的差减cDNA文库，并通过蓝自斑筛选获得了580个重组克隆。菌液PCR检测结果表明，这些克隆中的插入片段的大小主要分布在200～1000bp之间，平均大小约为575bp，其中单一扩增条带的有效重组克隆数为542个，有效的重组克隆率为93．3％。对部分重组克隆进行测序发现，受高压诱导表达的基因主要涉及到代谢、胁迫响应、转录调控等方面。为高压处理后水稻种子基因表达模式变化的研究打下了基础。

重金属镉处理的水稻幼根cDNA抑制差减杂交文库的构建

重金属污染是影响水稻生长和稻米品质的重要因素,其中又以镉(Cadmium,Cd)污染最为严重,然而目前对其分子机制以及解决措施却了解甚少。本研究以水稻品种日本晴为材料,采用0.5 mmol/L镉处理水稻幼根48 h,通过运用结合分子镜像选择(mirror orientation selection,MOS)技术的抑制差减杂交(suppression subtractive hybridization,SSH)方法,构建cDNA抑制差减杂交文库,并进行microarray筛选,用于分离应答镉胁迫的差异表达基因。揭示水稻应对镉胁迫处理的分子机理,为水稻耐受镉胁迫基因的分离奠定了基础。

水稻组蛋白脱乙酰化酶基因HDA705启动子的克隆与表达特性分析

为探讨水稻(Oryza sativa)组蛋白脱乙酰化酶基因HDA705的功能和表达特性,根据NCBI上登录的水稻HDA705基因(GenBank登录号:AK111861)的序列,克隆了5′端2 kb的启动子片段proHDA705,并构建了proHDA705:GUS表达载体。通过农杆菌介导法转化水稻,并获得了转基因株系。GUS检测结果表明,proHDA705仅在水稻的根、茎、叶及部分颖壳的表皮毛等器官中表达,而在花器官中不表达,这表明HDA705具有组织表达特异性。

利用酵母双杂交系统筛选水稻组蛋白去乙酰化酶HDA705的互作蛋白

为了解水稻(Oryza sativa)组蛋白去乙酰化酶HDA705的生物学功能,构建了HDA705酵母双杂交诱饵表达载体与双杂交文库,并筛选了与HDA705相互作用的蛋白。结果表明,HDA705的诱饵载体无自激活活性且对酵母无毒性作用,文库的滴度也适合常规的酵母双杂交文库筛选。通过对酵母双杂交文库的筛选,共获得了164个阳性克隆,经DNA测序分析,这些克隆编码47个可能与HDA705相互作用的蛋白,其中包括3个在逆境响应或激素信号转导过程中起到重要作用的(辅)转录因子、6个参与光合作用的叶绿体蛋白、1个含有R3H结构域的蛋白以及22种酶类等。这为进一步研究HDA705的生物学功能提供了重要的线索。

高压对水稻种子萌发的影响

以籼稻品种粤丰占、粳稻品种秋光、粤丰占的高压后代压诱1号和压诱2号的种子为材料,研究了高压处理对不同浸种时间种子萌发的影响。结果表明:高压处理后,所有品种种子的发芽势和发芽率均随处理压力的升高而降低;相同的压力处理后,发芽势和发芽率在同一品种不同浸种时间的种子之间也存在显著差异;相同高压条件下秋光的发芽势和发芽率都比粤丰占的高;高压后代压诱1号和压诱2号种子对高压的耐受性与非高压后代粤丰占种子的没有显著差异,说明高压能够影响种子的萌发,并且不同类型的水稻品种种子的耐压性不同,高压处理不能明显提高其后代的耐压性。