硝态氮诱导细胞分裂素强化燕麦锶富集机制的研究

为探明硝态氮对燕麦锶富集能力的影响,以燕麦内蒙科艺1号为试验材料,采用土培盆栽试验,施加3个水平的金属锶(0、400和800 mg·kg^(-1))和两个水平的硝态氮(0和100 mmol·L^(-1))处理,在硝态氮处理30 d后,研究硝态氮在锶污染条件下对燕麦锶的富集和分布特征,生长指标以及叶片细胞分裂素浓度的影响。结果表明:1)燕麦幼苗的干重随着锶浓度的升高呈现降低的趋势,硝态氮缓解了金属锶对燕麦生长的抑制作用;2)燕麦富集锶的能力表现为根>叶>茎,硝态氮促进了燕麦对锶的富集作用,提高了燕麦对锶的转运系数;3)细胞分裂素含量随着硝态氮施加浓度增加而增加。细胞分裂素含量与转运系数呈正相关。综上所述,燕麦根部富集锶的能力最强;硝态氮可以诱导燕麦中细胞分裂素含量增加,促进其对锶的抗性。此研究可为强化植物修复锶污染土壤的研究提供理论依据。

细胞分裂素受体基因SlHK4突变对番茄开花时间的影响

[目的]本研究旨在解析细胞分裂素受体基因SlHK4突变对番茄开花时间的影响,为揭示细胞分裂素途径调控植物开花的分子机制奠定基础。[方法]以细胞分裂素受体基因SlHK4的2个纯合突变株系slhk4-4和slhk4-5及野生型(WT)番茄为材料,统计各株系开花时间,并在发芽26 d后取植株茎尖进行石蜡切片显微观察、响应细胞分裂素的荧光信号检测以及转录组测序等分析。[结果]slhk4-4和slhk4-5突变体的始花节位与WT相同,但始花时间分别比WT晚6和4 d。与WT相比,slhk4-5茎尖花分生组织分化推迟,细胞显著减小,细胞数目略少;slhk4-4与细胞分裂素响应启动子TCSn驱动的绿色荧光蛋白基因GFP过表达株系的杂交F 1代茎尖中,响应细胞分裂素的GFP荧光信号显著减弱;slhk4-5茎尖中细胞周期正调控基因Cyclin-B1-2表达下调,开花正调控基因FUL2、SOC1表达上调,而花发育基因AGL12和AGL19表达下调,开花调控相关基因的表达变化趋势与slhk4-5开花推迟的性状变化不完全一致。差异表达基因(DEG)的功能分析显示,57.6%具有功能注释的DEG是富集于光合作用、呼吸作用、蛋白合成和代谢等相关通路中的结构基因,其中88.2%在slhk4-5茎尖中的表达下调,表明slhk4茎尖的细胞活性很可能弱于WT。[结论]细胞分裂素受体SlHK4的功能缺失导致slhk4茎尖细胞分裂素信号减弱,花分生组织细胞减小,活性降低,分化延后,进而导致slhk4开花推迟。SlHK4是番茄开花时间的正调控因子。

生长素和细胞分裂素诱导植物胚性愈伤组织研究进展

植物胚性愈伤组织在植物研究与应用中是一种重要的试材,有很多关于植物胚性愈伤组织诱导方法研究的报道。生长素和细胞分裂素被广泛应用于胚性愈伤组织的诱导,是胚性愈伤组织诱导的关键因子。阐述了生长素和细胞分裂素在植物胚性愈伤组织诱导及体细胞胚胎发生过程中的作用,讨论了其在植物胚性愈伤组织诱导中的作用、使用方法与原则,为愈伤组织诱导、愈伤组织胚性化诱导等研究中植物生长调节剂的使用提供依据。

超高效液相色谱-三重四级杆质谱联用法同时测定荔枝中4种细胞分裂素

【目的】应用超高效液相色谱-三重四级杆质谱联用仪(UPLC-MS/MS),建立一种同时测定荔枝反式玉米素核苷(tZR)、异戊烯基腺嘌呤核苷(IPR)、二氢玉米素(DHZ)、异戊烯基腺嘌呤(IP)4种细胞分裂素含量的方法。【方法】0.25 g荔枝样品用乙腈-水(80∶20,体积比)溶液浸提8 h,经Bond Elut Plexa PCX固相萃取柱纯化,2.5%氨水甲醇洗脱后过0.22μm有机滤膜检测。选取XSelect HSS T3色谱柱,以甲醇和5 mmol·L^(-1)甲酸铵水溶液为流动相进行7 min梯度洗脱,采用电喷雾正离子(ESI+)模式电离,选择反应监测(MRM)模式对细胞分裂素进行定量。【结果】4种细胞分裂素的检出限和定量限分别低于18.12和60.39 pg·g^(-1),在0.05~50 ng·mL^(-1)质量浓度范围内呈良好的线性关系,线性相关系数(r2)大于0.999。在高、中、低浓度三种加标水平下,4种细胞分裂素的平均回收率为80.0%~108.2%,标准偏差为0.8%~15.5%。采用建立的方法可以同时检测出荔枝果皮、果肉、种子、幼果、叶片和果柄离区中4种细胞分裂素含量。【结论】该方法简便、快速、灵敏、准确,适用于荔枝不同组织中细胞分裂素含量的测定。

细胞分裂素信号调控植物雌配子体发育的研究进展

雌配子体发育是被子植物有性生殖过程的重要阶段,它的顺利进行是保证植物完成整个生命周期的前提。细胞分裂素是植物自身合成的一类重要激素,广泛参与植物生长发育等一系列生命过程。在综述细胞分裂素代谢、信号感知和转导的基础上,重点介绍细胞分裂素信号在植物雌配子体发育过程中的功能,旨在从细胞分裂素角度揭示植物雌性生殖发育机理,为提高农作物产量及其遗传改良研究提供理论依据。

细胞分裂素转运蛋白在细胞分裂素平衡和信号分布中的作用

细胞分裂素(CK)是一类可移动的腺嘌呤衍生物,它们作为化学信号调节与植物发育和胁迫反应有关的各种生物过程。它们的合成、稳态和信号感知会引起复杂的细胞内交通、细胞间移动以及短距离和长距离转运。近二十年来,膜转运蛋白的亚群已被识别并参与CK以及相关腺苷酸的转运。本文旨在回顾参与细胞分裂素运输和易位的转运蛋白探索的主要进展,讨论它们在细胞分裂素介导的旁分泌和远距离通讯中的功能意义,并强调一些知识空白和开放性问题,以全面理解膜转运蛋白在控制细胞分裂素物种时空分布中的分子机制。

研究揭示细胞分裂素信号介导的水稻穗型调控机制

中国农业科学院作物科学研究所作物功能基因组研究创新团队发现水稻细胞分裂素受体调控水稻穗型的分子机制,提出细胞分裂素受体介导的正反馈调控模型,为水稻穗型改良提供了新的理论基础。相关研究成果发表在《植物细胞》。

外源细胞分裂素对水淹胁迫后多年生黑麦草恢复生长期生理特性的影响

为了解外源细胞分裂素对水淹胁迫后多年生黑麦草(Lolium perenne L.)恢复生长期生理特性的影响,试验以两种多年生黑麦草麦迪和绅士为供试材料,对水淹胁迫后叶面喷施不同次数的不同细胞分裂素[激动素(KT)、玉米素(ZT)和6-苄氨基腺嘌呤(6-BA)],分为10个处理:KT-1、KT-2、KT-3处理分别喷施1,2,3次20μmol/L KT;ZT-1、ZT-2、ZT-3处理分别喷施1,2,3次20μmol/L ZT;6-BA-1、6-BA-2、6-BA-3处理分别喷施1,2,3次20μmol/L 6-BA,同时设只喷水的对照(CK-W),每个处理重复4次。于胁迫前进行第1次取样,水淹胁迫7 d后进行第2次取样,于水淹胁迫后恢复第14天时进行第3次取样,测定株高、相对电导率、叶绿素和丙二醛(MDA)含量及抗氧化酶活性,并对植株株高、叶绿素含量、相对电导率和MDA含量进行灰色关联度分析。结果表明:相较于水淹胁迫前,水淹胁迫后麦迪和绅士的株高分别下降了2.12 cm和0.94 cm,叶绿素含量较胁迫前分别减少了66.2%和61.9%,相对电导率较胁迫前显著升高(P<0.05)。与CK-W相比,喷施外源细胞分裂素后可明显提高水淹胁迫后多年生黑麦草植株恢复的生长高度、叶绿素含量和抗氧化酶活性,且降低相对电导率及MDA含量。多年生黑麦草麦迪和绅士水淹胁迫后喷施2次6-BA的植株高度分别可达到10.40 cm和13.56 cm,相对电导率为30.41%和32.85%,叶绿素含为2.50 mg/g和2.74 mg/g。麦迪和绅士的6-BA-2处理加权关联度系数分别为0.873 4和0.800 6,在10个处理中均最大,表现最优。说明外源喷施细胞分裂素可以在一定程度上缓解水淹胁迫对多年生黑麦草带来的危害,水淹胁迫后喷施2次6-BA对多年生黑麦草恢复生长综合效果最好。

赤霉素和细胞分裂素对狗牙根分蘖芽形态结构的影响

分蘖是禾本科植物的生物学特征,分蘖数是草坪草密度评价的关键指标之一。狗牙根(Cynodondactylon)是一种连续分蘖的禾本科草坪草,分蘖促进产生新枝,对于狗牙根草坪迅速返青、形成致密的草坪具有重要的作用。目前有关狗牙根分蘖还没有深入的研究报道,本研究以‘新农1号’狗牙根(‘Xinnong No.1’)为材料,分别喷施1μmol·L^(-1)赤霉素(GA3)和细胞分裂素(6-BA),对分蘖芽的形成进行组织切片,分析解剖结构和表型。结果显示:狗牙根在三叶期形成分蘖原基,在八叶期形成新的分蘖芽后突破母茎;喷施GA3和6-BA使狗牙根形成分蘖芽时间提前,GA3处理分蘖芽提前5 d在七叶期形成,6-BA处理分蘖芽提前8 d在六叶期形成;同时喷施两种激素狗牙根分蘖数和根长均增加,且6-BA处理后分蘖数增加最多,是对照的1.18倍。通过对不同激素处理下分蘖芽形成叶期的解剖结构观察,发现无论表皮厚度、皮层厚度,还是维管束直径均表现为6-BA>GA3>CK,且在6-BA处理下是GA3处理的1.28倍、2.33倍、1.34倍。研究结果表明,在狗牙根分蘖初期喷施6-BA促进分蘖芽生长发育效果优于喷施GA3。

脲类细胞分裂素诱导尾叶桉愈伤组织分化过程中SOD活性及基因表达变化

探讨3种脲类细胞分裂素(UCTK):N-苯基-N-噻唑基脲(PBU)、苯基噻二唑脲(TDZ)和氯吡苯脲(CPPU)诱导尾叶桉(Eucalyptus urophylla)愈伤组织分化的效果及作用机理。将下胚轴接种在含0.57μmol/L 6-BA+0.57μmol/L IAA的SPCa培养基,再添加4μmol/L的单种UCTK或浓度各为2μmol/L的UCTK间的两两组合。8周后,UCTK组合诱导所得再生型愈伤组织比例均高于49.27%,显著高于单种UCTK的不到29%。与单种UCTK处理相比,UCTK组合诱导的愈伤组织H 2O 2质量摩尔浓度降低、超氧阴离子清除速率下降、SOD活性则无规律性变化。与PBU处理相比,UCTK组合使6周龄愈伤组织的6个SOD基因的转录全部上调。设PBU+CPPU组合诱导所得2周龄愈伤组织中对应基因表达值为1,分析UCTK组合诱导愈伤组织膨大和分化过程中SOD基因的表达变化,发现SOD1和SOD3基因的转录变化最为显著。CPPU+TDZ处理2周后,SOD1和SOD3的转录达最大值,分别为762.53和1119.82;PBU+TDZ处理6周后,SOD1和SOD3的转录达最大值,分别为1501.81和7086.52;PBU+CPPU处理10周后,SOD1和SOD3的转录达最大值,分别为524.77和14789.44。分析结果可知:不同UCTK有协同效应,通过影响ROS代谢,减轻桉树愈伤组织褐化,促进分化;UCTK组合处理后,SOD1和SOD3的转录水平变化极为显著,预示其与愈伤组织分化密切相关。

细胞分裂素与细胞的分裂增殖

细胞分裂素对细胞的分裂增殖起着重要的调节作用,在细胞周期中的G1/S期,细胞分裂素促进D型细胞周期蛋白CycD的表达;在G2/M期,其作用与CDK的磷酸化有关。植物通过体内细胞分裂素的代谢影响细胞分裂素水平,调节植物生长发育调控基因,影响植物的根尖、茎尖等器官的生长发育。

CTK细胞分裂素混剂对红肉火龙果经济性状的研究

应用杂环脲类细胞分裂素混剂(CTK)50 mg.L-1、25 mg.L-1、15 mg.L-1、10 mg.L-1、5 mg.L-1、2.5 mg.L-1和1.25 mg.L-1新配药和存放药,对红肉火龙果进行了2年试验研究,结果表明:(1)果实平均纵径和横径分别比对照提高3.05%~23.88%和12.82%~25.18%;(2)果实平均单果重比对照提高34.99%~87.35%,其中15 mg.L-1提高87.35%;(3)CTK对果实的平均可溶性固形物(TSS)具有一定的影响;(4)试验证明存放药仍有生物活性.

水稻发育胚乳中细胞增殖与细胞分裂素含量的关系

依据水稻强、弱势粒胚乳细胞增殖速率的差异 ,6个供试品种 (含杂交稻组合、新株型品系 )可分为 3种类型 :快速同步增殖型、异步增殖型和缓慢同步增殖型。发育胚乳中玉米素 (Z) +玉米素核苷 (ZR)含量明显高于异戊烯基腺嘌呤(iP) +异戊烯基核苷 (iPA)含量 ,但两类细胞分裂素含量的变化趋势一致 ,且与胚乳细胞增殖速率有密切联系。胚乳中Z+ZR和iP +iPA的平均含量和最高含量与胚乳细胞的平均增殖速率和最大胚乳细胞数均呈极显著的正相关。始穗期用1 0 - 7mol L的ZR分别处理根系和叶片 (含穗 )、或用 1 0 - 7mol LiPA处理叶片和穗后 ,最大胚乳细胞数和粒重显著增加 ,以ZR处理尤为明显。表明水稻胚乳细胞的增殖和数目受胚乳中细胞分裂素水平的调控 。

水稻根和籽粒细胞分裂素和脱落酸浓度与籽粒灌浆及蒸煮品质的关系

以10个不同基因型水稻品种和杂交稻组合为材料,分析了结实期水稻根系和籽粒细胞分裂素和脱落酸(ABA)浓度的变化及其与籽粒灌浆速率和稻米蒸煮品质的关系。结果表明,灌浆早期(花后0~12 d)根和籽粒玉米素+玉米素核苷(Z+ZR)浓度以及灌浆中期(花后13~26 d)根和籽粒ABA浓度与籽粒起始生长势、平均灌浆速率、最大灌浆速率、糙米重呈显著或极显著正相关(r=0.726*~0.984**),与活跃灌浆期呈极显著或极显著负相关(r=-0.749*^-0.834**)。灌浆中、后期(花后27~40 d)根和籽粒Z+ZR浓度与活跃灌浆期呈显著或极显著正相关(r=0.689*~0.932**),但灌浆后期Z+ZR浓度与灌浆速率呈极显著负相关(r=-0.826**^-0.927**)。灌浆中期和后期根和籽粒Z+ZR浓度与胶稠度及碱化值呈显著或极显著正相关(r=0.722*~0.896**),与直链淀粉含量呈显著或极显著负相关(r=-0.633*^-0.778**)。灌浆中期根和籽粒ABA浓度与胶稠度及碱化值呈极显著负相关(r=-0.883**^-0.913**),与直链淀粉含量呈极显著正相关(r=0.803**~0.871**)。不同灌浆期ZR或ABA处理对籽粒灌浆、稻米胶稠度和直链淀粉含量的影响,与内源激素同灌浆特征参数和稻米蒸煮品质指标的关系基本吻合。表明根和籽粒细胞分裂素和ABA对籽粒灌浆和稻米蒸煮品质起调控作用,其调控的正、负效应取决于灌浆的时期。

细胞分裂素结合蛋白的研究进展

迄今为止 ,已从多种植物中分离到细胞分裂素结合蛋白 (CBPs) ,它们可能在细胞分裂素的信号转导、体内运输及代谢中起作用。根据现有研究结果认为 ,大多数CTKs受体可能位于膜上 ,通过与G_蛋白耦联的信号转导系统或双组分信号转导系统完成CTKs信号的跨膜转导。少数CTKs受体可能位于细胞质中 ,与胞内CTKs结合后进入细胞核 ,直接调节基因的表达。本文综述了近年来对CBPs的研究进展 ,分析了CTKs受体的可能类型及CBPs作用的可能机制。

赤霉素和细胞分裂素调控苹果果实早期生长发育机理的研究

采用流式细胞术 (FCM)及酶联免疫法 (ELISA)从细胞学和激素生理学的角度研究了GA4 /7、BA及CPPU调节苹果果实早期发育的可能机理。GA4 /7( 5 0mg/L)抑制了苹果果肉细胞分裂 ,未提高果实内源细胞分裂素 (ZRs、iPA)含量 ,推测它主要通过促进细胞伸长而促进果实生长。BA ( 5 0mg/L)和CPPU ( 12 .5mg/L)可以显著促进苹果幼果的细胞分裂 ,CPPU的细胞分裂素活性较BA高 ,BA和CPPU处理均未改变果实内源细胞分裂素 (ZRs、iPA)水平 ,提示了BA和CPPU自身具有内生细胞分裂素特性 ,从而促进果实的生长发育。

土壤水分与氮素对水稻地上器官脱落酸和细胞分裂素含量的影响

在盆栽和土培池条件下，研究了结实期轻度土壤水分胁迫与氮素营养对水稻地上部脱落酸和细胞分裂素含量及籽粒灌浆的影响。轻度土壤水分胁迫提高了籽粒的灌浆速率，缩短了灌浆期。在高氮（HN）水平下，轻度土壤水分胁迫处理使结实率、粒重和产量较正常灌溉条件下提高。土壤水分胁迫降低了稻株中的玉米素（Z）＋玉米素核苷（ZR）含量，显著增加了稻株中特别是籽粒中脱落酸（ABA）含量。籽粒灌浆速率与籽粒ABA含量极显著正相关，而与籽粒中Z＋ZR含量的相关不显著。灌浆前期（花后9～13d）对在HN和正常灌水下生长的稻株喷施ABA，显著提高了籽粒中蔗糖合成酶、淀粉合成酶、淀粉分支酶、可溶性酸性转化酶和腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶的活性，增加了粒重。喷施氟草酮（ABA合成抑制剂）的结果与喷施ABA相反。表明轻度土壤水分胁迫促进籽粒灌浆，ABA起重要的调控作用。

细胞分裂素CPPU的研究进展

N-(2-chloro-4-pyridyl)-N'-phenylurea(CPPU)是细胞分裂素类的一种植物生长调节剂。其生理活性高于一般嘌呤型细胞分裂素,具有促进细胞分裂、细胞扩大、延缓植物衰老等作用。综述了细胞分裂素CPPU十几年来的研究进展,主要包括CPPU的生理活性、生产应用以及合成方法。

应用细胞分裂素类物质提高玉米抗涝能力的效果与作用

用两种细胞分裂素类物质4PU-30和6-BA喷施受涝玉米苗株可显著减轻玉米涝渍伤害,表现为叶片内叶绿素的降解和脂质过氧化作用产物丙二醛的增生均明显减慢。两种细胞分裂素类物质相比较,4PU-30对丙二醛增生的抑制作用与6-BA效果相近;但抑制叶绿素降解的效果则不及6-BA。4PU-30和6-BA都能明显抑制受涝玉米叶片超氧物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶活性的下降,表明其缓解涝害的作用机理都可能与调节活性氧代谢有关。淹水过程中,4PU-30和6-BA都能抑制受涝植株叶片的伸长生长,但排水后恢复生长则以4PU-30较快,而6-BA恢复较慢。本文还讨论了细胞分裂素类物质4PU-30和6-BA应用于农业生产的可能性。

细胞分裂素对水稻分蘖芽生长及分蘖相关基因表达的调控

【目的】研究细胞分裂素(CTK)和分蘖相关基因表达在调控水稻分蘖芽生长过程中的相互关系,探讨水稻分蘖芽生长的分子机理。【方法】以南粳44为材料,利用氮(N)和生长素(IAA)调控水稻分蘖芽萌发,分析OsTB1、OsD3、OsD10和OsD27的表达和CTK含量的变化。【结果】外源40 mg.L-1N增加了分蘖节和分蘖芽中CTK含量,抑制了分蘖芽中OsTB1、OsD3、OsD10和OsD27的表达,促进了分蘖芽的萌发生长,外源喷施IAA则逆转了氮的作用。分蘖芽中OsTB1的表达受CTK调控,而OsD3、OsD10和OsD27的表达可能不受CTK调控。【结论】外界因素对分蘖芽生长的调控至少存在2条途径,一条是通过调控节和芽中CTK含量,进而调控芽中OsTB1等基因表达;另一条通过调控OsD3、OsD10和OsD27的表达。