蒺藜苜蓿小G蛋白MtROP5对拟南芥角果及侧器官发育的影响

【目的】利用拟南芥异源表达MtROP基因并研究其功能,为蒺藜苜蓿中MtROP蛋白的功能研究,及进一步探索MtROP蛋白在蒺藜苜蓿和微生物共生互作过程中的作用提供理论依据。【方法】利用同源克隆方法获得了蒺藜苜蓿(Medicagotructula)中与拟南芥AtROP5高度同源的ROP蛋白基因MtROP5,用MtROP5表达载体转化拟南芥并严格筛选转化植株,观察T2代转化植株角果、侧枝分叉、簇毛等器官的表型,并结合启动子-GUS、GFP、RT-PCR等试验手段,研究MtROP5的组织表达特性及其对各种激素的应答反应,通过拟南芥异源表达MtROP5对其功能进行研究。【结果】与对照相比,过表达CA-MtROP5(Constitute activityMtROP5,CA-MtROP5)、MtROP5、GFP-MtROP5的拟南芥植株的角果变短,而角果数目相应增加。过表达CA-MtROP5植株角果的顶端具有较多花粉管,DN-MtROP5(Dominant negativeMtROP5,DN-MtROP5)及MtROP5转化植株的花粉管则较早凋亡。过表达CA-MtROP5、DN-MtROP5植株的侧生器官及花序的极性发生改变,转化CA-MtROP5和MtROP5的转基因拟南芥的簇毛分支数目增加。启动子-GUS及GFP-MtROP5的表达模式表明,该基因在叶脉、花药、下胚轴、气孔及簇毛等部位特异表达。RT-PCR及启动子-GUS表达分析表明,生长激素可诱导该基因的上调表达。【结论】MtROP5在果实及侧器官的极性发育中具有较为重要的作用,可能参与了生长素相关途径的调控。

同源多倍体化对植物侧生器官形态建成影响的研究进展

同源多倍体化过程可以产生不同倍性的整倍体或非整倍体,其植株在侧生器官形态建成上可表现出规律性的变化,且同源多倍体化后植株定殖能力和远源杂交能力增强。系统阐述了整倍体化对叶片、花萼、花瓣等侧生器官形态建成的影响及非整倍体化对植物侧生器官形态建成的影响,为今后通过同源多倍体化改良作物性状提供理论依据。

杨梅侧生器官边界域基因组鉴定及进化分析

为探究杨梅侧生器官边界域基因(LBD)在杨梅全基因组中的数量和结构,利用杨梅最新基因组的数据,结合生物信息学的方法对基因蛋白进行结构、系统进化和共线性分析,对杨梅LBD基因家族进行了鉴定,并分析其分子质量和等电点,为今后研究LBD基因家族在杨梅成长过程和逆境调节中的详细功能奠定基础。结果表明,从杨梅基因组中共鉴定出33个杨梅LBD(MrLBD)基因,根据染色体分布对其进行重命名。根据其LBD结构域和系统进化树分析的特征,杨梅LBD家族基因分为ClassⅠ和ClassⅡ两类,各有28个和5个LBD基因。杨梅LBD家族基因的结构并不复杂,其中内含子总数不超过2。在对保守域的研究中,通过对LBD基因进行亚细胞定位、三级结构的同源建模和种内与种间共线性分析,发现同一组的基因往往具有相似的外显子-内含子、基序和蛋白质结构。

卷丹侧生器官边界域基因LlLBD18的克隆和功能分析

以卷丹(Lilium lancifolium)为试材,克隆了1个LBD转录因子基因,命名为LlLBD18(GenBank序列号ON455210)。其开放阅读框为684 bp,编码227个氨基酸,含有1个典型的LOB结构域。进化树分析发现LlLBD18与姜(Zingiber officinale)ZoLBD18的亲缘关系最近。亚细胞定位结果显示LlLBD18定位于细胞质和细胞核。荧光定量PCR分析表明,LlLBD18在卷丹初生珠芽中表达量最高,其次是根中,在叶片中最低。在珠芽形成过程中,LlLBD18的整体表达情况为先上升后下降再上升,且在珠芽原基启动前期(离体诱导4 d)最高。功能研究发现,在卷丹中过表达LlLBD18可以促进珠芽形成,而沉默LlLBD18后的珠芽形成受到显著抑制,表明LlLBD18在卷丹珠芽形成中起正向调节作用。

HvLBD19基因对大麦不定根发育的调控

植物LBD基因家族是植物特异的转录因子家族,在调控植物生长发育和氮素代谢方面起到重要的作用。基因组共线性分析表明,大麦(Hordeum vulgare L.)HvLBD19基因为水稻ARL1和玉米RTCS基因直系同源基因。基因时空表达分析结果表明,该基因在不定根中表达丰度最高,且受外源生长素诱导表达,所编码蛋白定位于细胞核内。转基因功能验证结果表明,苗期超表达株系相对于野生型不定根长度增长近1倍,不定根数目增加40%。本研究初步明确了HvLBD19基因影响大麦不定根发育,为进一步深入探究大麦HvLBD19基因调控不定根发育的分子机制提供了基础。

豌豆叶同化产物分配特殊性的解剖学证据研究

从正常生长的豌豆植株上采集具有各类不同侧生器官的茎段及节部,制备成透明、半透明标本及连续石蜡切片,通过观察,绘制出豌豆茎主要维管束走向、茎叶维管束联系、侧枝与主茎维管束联系的模式图,从解剖学角度阐明豌豆叶片同化产物分配规律的特殊性。

一份水稻OsWOX3B基因敲除突变体的鉴定

【目的】水稻OsWOX3B基因调控叶片形态和表皮毛发育,根据表型被命名为LSY1、DEP、NUDA和GLR1等。深入了解OsWOX3B基因对水稻发育调控的功能具有重要意义。【方法】利用CRISPR/Cas9基因编辑技术对籼稻品种R401的OsWOX3B进行基因敲除。对所获材料进行突变位点分析和表型分析,同时进行相关基因的表达分析。【结果】所获材料的OsWOX3B基因的编码区第341位碱基由T变为C,第395-397位碱基缺失,其叶片和颖壳光滑,与突变体dep、nuda、glr1的表型相同,可确认其为Oswox3b突变体。除了与已报道的OsWOX3B的功能缺失突变表型相关外,Oswox3b突变体也有新表型出现。与野生型R401相比,突变体Oswox3b表现为生育期延长、分蘖数减少、叶片变宽、稻穗变长和每穗粒数增多。同时,突变体Oswox3b的剑叶维管束增多,小维管束间距增大,2个水稻侧生器官发育相关基因在突变体Oswox3b中的表达变化也与其表型变化一致。【结论】鉴定了一个新的水稻OsWOX3B基因突变体,其影响水稻侧生器官发育。

拟南芥LOF1基因在赤霉素调控开花过程中的功能

以拟南芥侧生器官融合基因LOF1的T-DNA插入突变体lof1-2和p35S:LOF1过表达转基因植株为研究材料,通过观察突变体和过表达转基因植株的表型及其对赤霉素的响应,探讨了该基因在赤霉素调控开花过程中的功能。结果表明,LOF1基因在拟南芥中的过表达导致转基因植物提前开花。突变体lof1-2对施加的外源赤霉素更加敏感,植物提前开花,植株高度明显增加,而p35S:LOF1过表达转基因植株在赤霉素的处理下比野生型抽薹晚,植株高度明显低于相同处理下的野生型。推测LOF1可能在赤霉素调控的开花诱导作用中具有负调控作用。

LBD转录因子调控植物生长发育的研究进展

LBD (Lateral organ boundaries domain)是高等植物所特有的一类转录因子家族,通常包含高度保守的LOB结构域(Lateral organ boundaries),该结构域可以与“GCGGCG”序列特异性结合,进而调控靶基因的表达。LBD转录因子起源于早期有胚植物的水生祖先,在后续的进化过程中发生了两次大规模的基因扩增事件,使LBD成员的数量和种类得以增加。目前,已经从很多植物中鉴定出了该家族成员。LBD转录因子在植物侧根、侧枝、叶片等侧生器官发育以及胁迫应答、次生生长、再生过程和次生代谢物合成等生理过程中发挥重要作用。本研究对LBD转录因子的结构与分类、起源与进化进行综述,并通过构建LBD转录因子家族成员的分子调控网络分析其功能,以便更深入解读该转录因子家族在植物生长发育过程中的作用机制。

春兰DROOPING LEAF基因的克隆和表达分析

YABBY家族基因为种子植物所特有,参与胚胎发育、侧生器官分化等生物学过程,其主要成员之一DROOPING LEAF基因调控植物中脉的形成、心皮的发育。为了研究春兰DL基因的序列特征、表达特性,预测该基因在春兰花器官发育的作用,本研究从春兰中克隆1个DROOPING LEAF基因,命名为CgDL1,基因登录号为HM106986.1。序列分析表明,CgDL1基因含570bp长的开放阅读框,共编码189个氨基酸,分子量为21.386kD,预测等电点为9.11。氨基酸同源序列以及系统进化分析表明,CgDL1与其它植物的已知YABBY家族基因具有较高的同源性,与LiYABBY基因进化关系最为相近,属于DL/CRC亚族。实时荧光定量表达分析显示,CgDL1基因在春兰花器官中特异表达,在唇瓣中大量表达,侧瓣、萼片次之,在合蕊柱中几乎不表达。本研究为进一步探索YABBY家族在春兰花器官发育进程的调控作用及分子机理提供科学依据。