植物原生质体分离方法及其应用研究进展

植物原生质体是进行细胞工程遗传操作和植物育种的的良好材料。由于部分植物的不亲和障碍和特殊细胞信号传导途径研究等方面的需要,使得植物原生质体操作的相关研究变得独居优势。我们对近年来植物原生质体分离方法及应用等方面的研究进展进行了综述。并对植物原生质体研究未来的发展趋势进行了展望。指出在植物遗传操作及育种等方面,植物原生质体研究将变得不可或缺。研究影响植物原生质体再生的因素可能是未来植物原生质体研究的重要方向。

香蕉4-CL基因Mu4CL15的功能鉴定

在香蕉基因组中寻找具有抗倒伏功能的基因,为培育抗倒伏香蕉新品种奠定基础。香豆酸:Co A连接酶(4CL)是植物木质素合成的限速酶。香蕉A基因组中有25个4CL基因同源序列。高粱基因bmr2是一个已经被鉴定的具有4CL功能的基因。与bmr2进行序列比对,将候选基因在大肠杆菌中过量表达,提取重组蛋白,研究其催化活性。将候选基因在烟草中过量表达,研究转基因植株与对照的木质素含量和茎秆物理强度。香蕉4-香豆酸:Co A连接酶基因Mu4CL15预测的底物结合域序列、二级结构、三级结构都与bmr2的相应序列具有高度的相似性。将Mu4CL15在大肠杆菌中表达并提取纯化,重组蛋白质催化效率最高的底物是4-香豆酸,其次是咖啡酸、阿魏酸和芥子酸。将Mu4CL15在烟草中进行转化后发现,转基因植株茎秆的木质素含量显著高于只转化空载体的野生型。转基因幼苗的茎秆强度显著高于只转化空载体的野生型。在烟草中过量表达Mu4CL15能够增加烟草植株茎秆的木质素含量和抗倒伏能力。通过过量表达基因Mu4CL15极有可能能够提高香蕉植株假茎的抗倒伏能力。

香蕉抗风育种的可行性分析

为分析香蕉抗风育种的可行性,本综述分别对植物抗倒伏的机理、植物木质素的合成代谢与调控等方面的研究进展进行综述,对植物茎秆4-香豆酸:Co A连接酶基因的表达量、茎秆木质素含量与茎秆强度之间的关系进行分析,对香蕉抗风育种的可行性进行探讨。结果显示4-香豆酸:Co A连接酶位于木质素单体合成代谢的入口处,过量表达4-香豆酸:Co A连接酶基因很可能能够大幅提高香蕉假茎的木质素含量,进而增强香蕉假茎的抗风能力。香蕉是中国产量最大的热带水果。台风每年给中国香蕉生产带来巨大损失。分析香蕉抗风育种的可行性,进行抗风育种对于发展中国香蕉产业具有重要意义。通过提高4-香豆酸:Co A连接酶基因的表达量,增加香蕉假茎的木质素含量,进而增强香蕉假茎的抗风能力,培育香蕉抗风新品种,具有较高的参考价值。

植物胚性愈伤诱导的机理及提高途径

对植物胚性愈伤诱导的研究结果进行综合分析,寻找植物胚性愈伤诱导参与的基因、诱导的机理、甲基化与提高植物胚性愈伤诱导途径之间的联系,探索提高植物胚性愈伤诱导几率的可能途径,为转化困难的植物的基因工程操作奠定基础。LBD(laterial organboundaries domain)家族基因、伤口诱导脱分化蛋白WIND1(wound induced dedifferentiation1)、AP2/ERF转录因子BABYBOOM等参与了植物胚性愈伤诱导的过程;DNA甲基化在这个过程中也发挥了重要作用,植物胚性细胞通过PCG和PKL通路两种表观遗传途径促使胚性细胞保持胚性。这些研究结果表明,通过筛选距离合子胚最近的体细胞作为外植体,利用分子标记进行筛选具有胚性的细胞或组织作为外植体进行培养,在培养基中添加去甲基化的试剂等方法可能能够提高植物胚性愈伤诱导的比例,转化困难的农作物的基因工程育种有望得到显著改进。