拟南芥psc1突变体降低蔗糖诱导的花青素积累

以拟南芥野生型和psc1突变体为材料,研究蔗糖(30、60、90、120、150 mmol/L)诱导花青素的积累。结果表明:蔗糖浓度高于60 mmol/L时,拟南芥psc1突变体中花青素的积累比野生型明显降低,花青素生物合成关键基因DFR的表达量减少。在无蔗糖和有蔗糖(90 mmol/L)条件下,添加表油菜素内酯进一步分析拟南芥psc1突变体中花青素的积累,结果显示,表油菜素内酯能显著增加拟南芥psc1突变体中花青素含量以及DFR基因的表达。

拟南芥液泡型H^(+)-ATP酶E1亚基编码基因AtTUF的研究进展

液泡型H^(+)-ATP酶(Vacuolar-H+-ATPase,V-ATP酶,VHA)是存在于所有真核生物中的一类质子泵,主要存在于植物液泡膜、高尔基体及胞内体等内膜系统上,在维持真核细胞内膜区室的pH稳态过程中发挥着重要作用.V-ATP酶是一种多亚基蛋白复合体,由亲水的头部V_(1)和疏水的基部V_(0)两个区域组成,V_(1)位于膜外胞质区,呈球茎状,由A~H 8个亚基组成,主要负责ATP的水解;V_(0)整合于膜中,由a、c、c''、d、e 5个亚基组成,主要负责质子易位.在拟南芥中,V-ATP酶的大多数亚基由包含2~5个成员的小基因家族编码,其中VHA的E亚基由3个具有差异表达的同工型基因编码,在种子发育期间,VHA-E1是胚胎发生过程中的主要同工型,VHA-E2具有花粉特异性,而VHA-E3主要在胚乳和周围的母体组织中表达.VHA-E1亚基由AtTUF基因(又被称为TUFF,EMB2448,VHA-E1,VHAE1,基因号AT4G11150)编码,与跨液泡膜的物质运输密切相关,在体细胞发育过程中对维持功能性分泌系统及植物对各种非生物胁迫的响应过程中均起着重要作用.论文综述了拟南芥中AtTUF的研究进展,以期为相关领域的研究提供参考.

两种拟南芥coi1突变体的鉴定与初步分析

COI1(coronatine-insensitive 1)蛋白是茉莉酸信号途径的信号开关,coi1突变体是茉莉酸信号调控机制研究中的重要实验材料。对从拟南芥生物资源中心购买的两种COI1(At2g39940)的T-DNA插入突变体SALK-095916和SALK-045434,通过基因型分析筛选获得了纯合突变体。进一步的基因表达检测和茉莉酸敏感性试验表明,两种纯合突变体中COI1基因的表达量分别约为野生型植株的40%和50%,突变体幼苗对茉莉酸的敏感性显著降低。获得的SALK-095916(命名为coi1-22)和SALK-045434(命名为coi1-23)纯合突变体可以作为实验材料在进一步的茉莉酸信号途径机制研究中使用。

利用蛋白质组学技术研究拟南芥隐色素突变体cry1的差异表达蛋白

隐色素是一类蓝光受体蛋白,在动植物中调节各种光反应.在拟南芥中隐色素是核蛋白,通过蓝光调节控制下胚轴的伸长,子叶的延展,光周期诱导开花以及生物钟.拟南芥隐色1(CRY1)是一种蓝光受体,主要调节下胚轴的伸长,但CRY1下游的光化学反应仍然不清楚.拟南芥隐色素突变体cry1-304和野生型col-4在蓝光条件下,经过7 d的生长,cry1-304的下胚轴的长度比野生型col-4的下胚轴长.为了弄清楚拟南芥蓝光受体隐色素在调节植物生长发育中的机制,采用双向电泳这种蛋白质组学的方法来分离对比cry1-304和野生型col-4在蛋白水平的表达变化.选取了15个差异蛋白质点,采用MALDI-TOF-TOF-MS进行肽质谱指纹图分析,其中10个蛋白质点得到鉴定和分析,它们包括一些普通酶、氧化还原酶、转录因子、结合蛋白、热休克蛋白等.

功能丧失突变透示ATS1对拟南芥种子发育的非必需作用

【目的】甘油脂是生物膜的重要组成成分,植物中的ATS1催化甘油脂原核合成途径的第1步酰化反应,但目前ATS1在植物正常生长发育中的功能并不完全清楚。本研究运用反向遗传学手段剖析ATS1功能丧失对植物生长发育的影响。【方法】运用CRISPR/Cas9基因编辑技术,构建拟南芥Arabidopsis thaliana ATS1基因功能丧失型突变体,并比较分析突变体与野生型在整个生育期的表型差异。【结果】分子鉴定显示:多个突变体中ATS1基因的第1个外显子碱基数呈非3的倍数的缺失或插入,从而导致移码突变或翻译提前终止。这些突变体的叶片中多不饱和脂肪酸C16:3的含量急剧下降,而C18:3含量则显著增加。相随的表型分析显示:ATS1基因功能丧失有时会使叶片略显黄色,但对种子发育未产生可见影响。【结论】在正常生长条件下,ATS1并非拟南芥种子发育所必需的。

拟南芥抗生长素突变体axr1-12的抑制型突变体筛选(英文)

利用抗生长素突变体axr1-12筛选获得了对生长素敏感并且果荚发育良好的突变体38个,对其中的两个非等位隐性突变体sa1和sa2进行了分析。新突变体sa1和sa2在叶形、株型、以及根系生长对生长素的反应等方面都在一定程度上表现出与原突变体axr1-12相反的特征。sa1和sa2还使axr1-12的果荚发育缺陷得到了修复,但其种子发育表现异常。sa1的果荚中可见种子和无胚的种子状结构,在sa2的果荚中则同时存在部分健康种子和发育不良的胚珠。结果显示,sa1和sa2编码的蛋白质可能参与果荚对生长素的反应,sa1还可能在受精前种子发育初级阶段起调控作用。

逆境下拟南芥野生型和突变体sex1游离态水杨酸含量及根形态差异

以拟南芥野生型(WT)和突变体sex1为材料,采用HPLC、显微观察等方法,研究了WT在10个不同生长期时游离态水杨酸(SA)含量的变化,比较了在丁香假单胞菌番茄致病变种(Pst.DC3000)、H2O2、甲基紫精(MV)和SA处理环境下WT和sex1中游离态SA含量及幼苗根形态的差异。结果表明:在花序继续开放期(6.30、6.50)以及长角果出现期(8.0),WT中游离态SA含量处在更低水平;2mmol.L-1 SA处理能够极显著提高WT和突变体sex1中游离态SA的积累,且突变体sex1中游离态SA水平增加更明显,是其他处理游离态SA水平的10倍左右;在MV和H2O2处理下,WT和sex1主根生长受抑制的程度没有明显差异,而突变体sex1幼苗的根毛在低浓度MV环境中比WT更长但密度差异不明显,且WT和sex1根毛在低浓度H2O2环境中差异情况与对照组相似,但外源SA处理使WT和突变体sex1的主根生长均受到明显的抑制,两者的根毛密度随SA增加逐渐降低甚至消失,且突变体sex1比WT受到的抑制作用更明显。研究发现:拟南芥的开花和结果过程与SA依赖途径有一定关系;外源添加SA比Pst.DC3000、H2O2和MV处理更能直接促使拟南芥突变体sex1产生更多的游离态SA;突变体sex1根的生长发育比WT更易受到生长环境条件的影响,且sex1根形态的生长存在一定的SA浓度依赖模式。

不同糖对拟南芥种子萌发和sscd1突变体细胞死亡的影响

[目的]比较不同糖对拟南芥种子萌发以及sscd1突变体细胞死亡的影响。[方法]以拟南芥Col-0野生型和sscd1突变体为材料,在培养基中外源添加蔗糖、葡萄糖、果糖和麦芽糖,比较不同糖对拟南芥种子萌发和sscd1突变体细胞死亡的影响。[结果]在120 mmol/L浓度范围内,蔗糖、葡萄糖和果糖对拟南芥种子的萌发无显著影响,而麦芽糖对种子萌发有延迟作用,且糖浓度越高延迟作用越显著。120 mmol/L不同糖对sscd1突变体细胞死亡的抑制效果有显著差异,抑制效果由高到低依次为麦芽糖、蔗糖、葡萄糖和果糖。[结论]该研究为深入研究糖代谢途径调控酪氨酸降解途径的机理提供理论依据。

尿黑酸对拟南芥酪氨酸降解缺陷突变体sscd1的影响

为了了解尿黑酸对拟南芥酪氨酸降解途径的影响,探讨植物中酪氨酸降解途径在长日照下是否被抑制,本研究以拟南芥野生型Col-0和酪氨酸降解途径缺陷突变体sscd1、hgo为实验材料,通过在培养基添加尿黑酸处理,分析长、短日照下尿黑酸对幼苗生长的影响,同时采用q RT-PCR分析尿黑酸对酪氨酸降解途径关键基因HGO、MAAI和SSCD1表达的影响。结果发现:在短日照下,尿黑酸处理能够加速酪氨酸降解途径缺陷突变体sscd1的死亡;在长日照下,尿黑酸也能导致sscd1突变体的死亡;尿黑酸处理上调拟南芥野生型、酪氨酸降解缺陷突变体sscd1中MAAI和HGO的表达,其中MAAI表达在sscd1突变体中的上调幅度更大。以上结果说明,外源尿黑酸处理确实可以激活植物体内酪氨酸降解途径,而且植物中酪氨酸降解途径在长日照下不会被抑制。此外,研究结果进一步证明酪氨酸降解途径中间代谢产物的积累可导致sscd1突变体的死亡。

拟南芥SUC2-1突变体的快速繁殖

以拟南芥SUC2-1突变体为材料研究了快速繁殖的方法。

拟南芥PLDα1突变体的繁殖及形态和生理特性分析

对拟南芥野生型Ws及其突变体PLDα1(phospholipase D)的种植方法和形态特征进行了比较,并研究了ABA处理对其抗氧化酶系活力和丙二醛含量的差异。结果表明,与野生型相比,突变体形态上发生了较大的变化,并表现出对ABA反应敏感性的降低。ABA处理24 h后,野生型的SOD酶和POD酶活迅速发生变化,丙二醛含量迅速升高,而突变体变化较平缓,叶绿素含量的变化相似。

拟南芥赤霉素相关突变体ga3-1和ga5-1营养生长时相转变

为探究营养时相转变过程中赤霉素所起到的作用,对拟南芥赤霉素相关晚花突变体ga3-1和ga5-1生长过程中叶片的形态,大小,远轴面表皮毛,茎顶端分生组织形态以及生长周期等特征进行研究。结果表明,在拟南芥营养时期时相转变过程中,ga5-1和ga3-1突变推迟开花,且延迟了幼龄期到成熟期的营养生长时相转变。

色氨酸对拟南芥酪氨酸降解途径缺陷突变体sscd1细胞死亡的影响

为了解色氨酸处理是否影响sscd1的细胞死亡,以拟南芥野生型Columbia(Col-0)和sscd1突变体为试验材料,用色氨酸处理,观察并统计幼苗的死亡情况,检测叶绿素含量,分析酪氨酸降解途径基因HGO、MAAI和SSCD1以及活性氧诱导基因BAP1、OXI1、ZP的表达。结果表明:色氨酸处理能明显抑制sscd1突变体幼苗死亡,增加叶绿素的合成,抑制sscd1突变体中酪氨酸降解途径基因HGO和MAAI以及活性氧诱导基因BAP1、OXI1、ZP的上调。推测色氨酸可能通过增加叶绿素的生物合成,减少活性氧的产生来抑制酪氨酸降解途径突变体sscd1的细胞死亡。

尿黑酸影响拟南芥酪氨酸降解缺陷突变体sscd1的种子萌发

[目的]探究外源添加尿黑酸对拟南芥酪氨酸降解途径的影响。[方法]以拟南芥野生型和酪氨酸降解途径缺陷突变体sscd1、hgo为材料,通过在培养基中添加不同浓度尿黑酸,分析长、短日照下对种子萌发的影响。[结果]在长、短日照下,外源添加0.1~0.4 mmol/L浓度尿黑酸推迟sscd1突变体种子萌发;外源添加0.8 mmol/L浓度尿黑酸抑制sscd1突变体种子萌发,而该浓度的尿黑酸对野生型和hgo突变体种子萌发没有影响。另外,在培养基中添加酪氨酸降解途径的异常代谢产物——琥珀酰丙酮,在长日照下也能抑制野生型种子萌发。[结论]尿黑酸处理后激活了酪氨酸降解途径,使sscd1突变体中积累较多的琥珀酰丙酮从而影响其种子萌发。

T-DNA插入对拟南芥突变体色素和内囊体膜色素蛋白复合物的影响

采用正向遗传学方法,从T-DNA标签技术构建的拟南芥突变体种子库中筛选到1株高叶绿素荧光表型的突变体(Hcf-1)。对该突变体及其子代群体进行Basta抗性及PCR分子检测,证实该突变体是由T-DNA插入引起的。突变性状与T-DNA共分离。对突变体(Hcf-1)和野生型(WT)叶片中色素含量、叶绿体内囊体膜色素蛋白复合物及蛋白亚基变化的分析结果表明,与野生型相比,突变体叶中的Chla和Chlb含量显著降低。光系统II部分解聚,其主要蛋白亚基CP43,CP47,D1,D2蛋白以及外周捕光色素天线蛋白LCHII含量均下降。光系统I基本未受到影响。据此判断由于T-DNA的插入,导致一个控制PSII发育的基因发生突变,叶绿体的发育和PSII的组装均受到较大的影响。

拟南芥响应NO突变体的筛选及遗传分析

从甲基磺酸乙酯(EMS)诱变获得的拟南芥突变体库中筛选对一氧化氮(NO)胁迫敏感的突变体,以期为研究信号分子NO在植物中的分子调控机制提供遗传材料。从EMS诱变获得的拟南芥突变体库中筛选得到1株对NO敏感的突变体nsm1(nitric oxide sensitive mutant 1),在正常生长条件下,突变体nsm1与野生型拟南芥的表型并没有明显区别,但是对NO胁迫的敏感性明显高于野生型拟南芥,在50μmol/L SNP(NO供体)处理下,野生型拟南芥的相对根长(与在正常生长的根长比值)为50.8%,而突变体nsm1的相对根长为22.4%。进一步研究发现,突变体nsm1对甘露醇模拟的干旱胁迫敏感,在100 mmol/L甘露醇处理下,野生型拟南芥的相对根长为83.4%,而突变体nsm1的相对根长仅为45.7%,这可能与突变体nsm1的失水率、水势、气孔导度和蒸腾速率高于野生型拟南芥有关。遗传学分析表明,该突变体为单基因隐性突变。

拟南芥晚花突变co-2和ft-1延迟营养生长时相转变

植物胚后发育主要分为营养生长和生殖生长两个阶段,营养生长阶段又包含幼龄期和成熟期。叶片远轴面表皮毛的出现是拟南芥营养生长时相转变的形态学标志。研究利用拟南芥晚花突变体co-2和ft-1,研究了光周期途径晚花突变对营养生长时相转变(vegetative phase change,VPC)的影响。形态学指标测定和茎端分生组织解剖特征表明,光周期途径相关的两种晚花突变体比野生型Ler晚开花近一倍的时间,莲座叶的数目也比野生型多了一倍;野生型叶片远轴面表皮毛多出现在第4片真叶上,co-2和ft-1多出现在第5片真叶上,茎顶端分生组织高宽比变异趋势亦然,说明拟南芥晚花突变延迟了营养生长时相转变。

拟南芥SSCD1基因突变对苯丙氨酸诱导花青素积累的影响

为探索花青素生物合成的调控机制,以模式植物拟南芥野生型Col-0和酪氨酸降解途径缺陷突变体sscd1为试验材料,分析5种浓度(0、0.1、0.5、1.0、2.0mmol/L)外源苯丙氨酸处理后花青素的积累和花青素生物合成相关基因的表达,探讨酪氨酸降解途径受阻是否影响苯丙氨酸诱导花青素的积累。结果发现:外源添加不同浓度苯丙氨酸能提高拟南芥幼苗花青素的含量,而且花青素的含量随着苯丙氨酸浓度的增加而增多;苯丙氨酸处理后,sscd1突变体幼苗中花青素的积累增多,同时花青素生物合成基因,如PAL、CHI、CHS、DFR、LDOX、UF3GT的表达水平在sscd1突变体中都显著上调,表明SSCD1基因突变会阻断酸酪氨酸降解,增加苯丙氨酸诱导花青素的合成。

AhHDA1异源表达影响拟南芥植株干旱性

将花生组蛋白去乙酰化酶1基因(Arachis hygogaea histone deacetylase 1,AhHDA1)转化拟南芥野生型Col-0和突变体had6,对获得的纯合转基因植株进行抗旱性分析,并对ABA合成及相关响应基因表达进行检测.结果表明:AhHDA1蛋白定位于细胞核,在干旱条件下,与hda6突变体比较,p35S%HDA1/hda6拟南芥植株的叶片相对含水量降低,气孔开度增大,干旱存活率降低,基本回复了Col的表型;体内ABA合成关键酶基因At NCED3和ABA信号途径重要转录因子At ABF3基因的表达降低,但RD29A基因表达提高.而p35S%HDA1/Col较p35S%HDA1/hda6和Col的抗旱性关键生理指标降低更加显著.说明hda6突变体表型回复确实由于外源AhHDA1的表达引起的,推测AhHDA1影响植物抗旱性与ABA的合成与信号通路相关.

ATHK1基因调节拟南芥渗透胁迫信号转导过程

以拟南芥ATHK1基因T-DNA插入所产生的缺失突变体和野生型WS(Wassilewskija)生态型为材料,分析了它们在生理和基因表达方面的差异。结果表明突变体的离体叶片失水率明显大于野生型;在30％PEG-6000胁迫后,野生型和ATHK1突变体的细胞膜离子外渗率比胁迫前分别增加了50％和80％。PEG胁迫48 h时突变体的萎蔫程度明显大于野生型WS。以上结果说明ATHK1突变体的抗渗透胁迫能力低于野生型,即ATHK1基因参与了拟南芥适应逆境的调节反应。利用DDRT-PCR技术研究二者在PEG胁迫36 h后的基因表达差异,分离到9个在野生型中被PEG诱导表达而在突变体中未被诱导的参与逆境应答的基因片段,其中包括MAPKKK18和丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶基因,即ATHK1基因失活引起下游基因响应渗透胁迫的能力减弱,进一步说明ATHK1基因参与拟南芥适应逆境的调节反应,并且ATHK1可能在逆境信号转导组分MAPK的上游起作用,很可能是植物体中的渗透感受器。