油菜素类固醇相关基因调控植株矮化研究进展

株高是作物中的一种重要的农艺性状,通过矮化育种可减少倒伏,增强抗逆性并提高产量。油菜素类固醇是一种重要的新型植物激素,在植物生长发育过程中调控植物的株高。导致油菜素类固醇水平降低或油菜素类固醇信号传导受损的突变都会产生矮化。本文重点综述了各途径中导致矮化表型出现的突变基因。这些基因的发现,拓展了矮化作物育种的种质和遗传基础,为矮化种质资源创制和矮化新品种快速选育提供理论依据。

棉花油菜素类固醇合成酶基因GhDWF1的克隆和表达分析

【目的】研究油菜素类固醇物质(BRs)在棉花纤维生长发育过程中的作用。【方法】通过棉花EST序列的筛选和整合,从陆地棉徐州142纤维中克隆了一个BRs合成酶基因GhDWF1。【结果】其cDNA序列全长1849bp,包含一个1692bp的开放阅读框,推导编码563个氨基酸,与水稻、玉米、豌豆、番茄和拟南芥的BRs合成酶DWARF1/DIMINUTO有较高的同源性,具有该类蛋白的典型结构。GhDWF1基因在开花当天的胚珠和纤维中表达最强,在根、幼茎和纤维发育的各个时期表达较高。与徐州142野生型相比,无绒无絮突变体胚珠中表达量较低。【结论】暗示GhDWF1基因的表达与棉花纤维的生长发育有密切关系。

植物中油菜素类固醇信号转导与细胞增殖(综述)

BRI1/BAK1复合体感知油菜素类固醇(BR)后,通过基因表达变化和涉及V-ATPase的快速生长诱导反应的磷酸化级联放大作用传递信号,并影响细胞增殖增长过程。本文就植物中BR调节基因表达及其信号转导与细胞增殖作一综合介绍,并对存在的问题进行探讨。

油菜素类固醇对扇叶铁线蕨配子体生长的影响

以扇叶铁线蕨(Adiantum flabellulatum L.)孢子为实验材料,通过不同浓度2,4表油菜素内酯(2,4-epibrassinolide,2,4-eBL)处理,观察孢子萌发及原叶体的生长状况。结果表明:10^(–10 )mol/L 2,4-eBL促进扇叶铁线蕨孢子萌发,10^(–11 )mol/L2,4-eBL促进原叶体生长。本实研究不仅为促进扇叶铁线蕨孢子萌发和原叶体生长提供新方法,而且还为研究植物激素调控蕨类植物生长提供参考。

油菜素类固醇调控棉花纤维产量和品质形成的分子机制与分子改良研究

油菜素类固醇（Brassinosteroids，BRs）是一类新型的植物激素，在植物生长发育的很多方面具有重要作用，已广泛应用于农业生产。本课题通过克隆棉花BRs生物合成与信号传导基因及其5’-上游调控序列，构建目标基因的植物表达载体和启动子分析表达载体，并进行棉花的遗传转化。一方面利用转基因棉花，系统地分析目标基因在BRs合成和信号传导中的作用以及在棉纤维生长发育中的功能，研究BRs种类和含量的变化导致其它植物激素水平的变化及其生物合成和信号传导基因的表达变化，并分析纤维产量和品质发生变化的转基因纤维发育过程中纤维素合成酶、

英国科学家发现植物避免表皮开裂的机理

英国约翰·英纳斯中心(JIC)科学家发现植物避免表皮开裂的机理。该研究论文“油菜素类固醇通过细胞壁和组织力学协调植物细胞层的相互作用”发表在《科学》杂志上。科学家通过研究银杏狸藻的矮化突变体发现,油菜素类固醇通常会帮助植物外表细胞伸展、从而使植物茎不断伸长。而缺乏油菜素类固醇,则会增加细胞的粘附力,减缓表皮细胞生长,从而导致内外细胞间产生机械应力,使得植物茎出现裂缝。这些发现揭示了矮化作物品种中,基因是如何控制植物生长以及提高其生长效率的。

英国科学家发现植物避免表皮开裂的机理

英国约翰·英纳斯中心(JIC)科学家发现植物避免表皮开裂的机理。该研究论文“油菜素类固醇通过细胞壁和组织力学协调植物细胞层的相互作用”发表在《科学》杂志上。科学家通过研究银杏狸藻的矮化突变体发现,油菜素类固醇通常会帮助植物外表细胞伸展、从而使植物茎不断伸长。

诱导植物抗病的几种化合物及其抗病机理

介绍了近年来发现的几种能够诱导植物产生抗病反应的化合物 ,这些化合物包括 β 氨基丁酸、龙胆酸以及油菜素类固醇 ,并进一步探讨了这些化合物诱导植物抗病的不同机理。

棉花中一个钝叶醇14α-脱甲基酶基因同源基因(GhCYP51G1)的克隆、序列特征和表达分析

为研究植物固醇在棉花纤维细胞生长发育中的作用和信号传导机制,通过筛选棉花EST数据库并对目标EST序列进行整合和分析,从陆地棉栽培品种徐州142正在发育的纤维中克隆了植物固醇合成途径的重要酶基因——钝叶醇14α-脱甲基酶基因的同源基因,命名为GhCYP51G1(GenBank登录号为EU727154)。该基因编码486个氨基酸残基,其分子量和等电点分别为55.2kD和8.87。推导的氨基酸序列与烟草、马铃薯和葡萄等物种中CYP51家族成员有较高的同源性。而且具有钝叶醇14α-脱甲基酶序列中的典型保守结构域,如多个底物结合位点和血红素结合域。说明该克隆基因是钝叶醇14α-脱甲基酶基因的同源基因。实时定量RT-PCR的结果表明GhCYP51G1基因在快速伸长期的纤维中具有较高的表达水平,而在子叶、雌蕊和雄蕊以及开花后6d胚珠、开花后0d和2d的胚珠纤维中表达水平较低。在开花后8d的纤维细胞中GhCYP51G1的表达水平最高,这些结果说明该基因在纤维细胞的伸长生长中具有重要作用。同时在纤维生长过程中,由于生长素能够下调GhCYP51G1基因的表达,暗示植物固醇在植物激素,特别是油菜素类固醇物质和生长素的相互作用中具有一定作用。

接触刺激在水稻根不对称生长中的作用

为探究接触刺激与2,4表油菜素内酯(2,4-Epibrassinolide,2,4-eBL)诱导的水稻(Oryza sativa L.)根不对称生长之间的关系,本研究采用悬吊培养法和根冠蘸蜡法模拟接触刺激的有无。结果表明:仅有2,4-eBL或接触刺激存在时,水稻根不对称生长比例较低,不超过9.7%;而当2,4-eBL和接触刺激同时存在时,水稻根不对称生长比例高达90.7%。采用根冠蘸蜡法模拟接触刺激也得到类似结果。本文研究外源施加2,4-eBL诱导水稻根不对称生长的现象及在此过程中接触刺激发挥的关键作用,为探究油菜素类固醇(Brassinosteroids,BRs)与接触刺激之间的关系提供新见解。

青稞HvBAS1基因的克隆及表达分析

细胞色素P450单加氧酶(CYP450)是参与植物代谢的最大酶家族,其中CYP734A亚家族成员广泛参与植物激素油菜素类固醇(BRs)的失活。该研究以青稞农家品种‘肚里黄’幼苗为实验材料,通过人工合成激素24-表油菜素内酯(24-eBL)和BRs合成抑制剂油菜素唑(BRZ)处理,分析BRs对青藏高原特色作物青稞(Hordeum vulgare L. var.nudum Hook. f.)的影响;采用RT-PCR技术从青稞中克隆HvBAS1基因,并运用实时定量PCR检测其表达特征,为深入分析HvBAS1基因的功能奠定研究基础。结果显示:(1)24-eBL能够显著促进青稞幼苗的生长,而BRZ处理后幼苗长势明显减缓。(2)从青稞中成功克隆到2个与拟南芥BRs失活基因BAS1高度同源的CYP734A亚家族基因,即HvBAS1-1和HvBAS1-2;HvBAS1-1开放阅读框全长1 629 bp,编码542个氨基酸;HvBAS1-2长1 689 bp,编码562个氨基酸,二者氨基酸序列相似性为76.42%;亚细胞定位预测结果显示二者均存在于内质网。(3)实时定量PCR检测发现,青稞HvBAS1-1与HvBAS1-2的表达模式完全不同,其中HvBAS1-1在青稞根中的表达量高于叶中,而HvBAS1-2在叶中的表达量高于根,且随着苗龄的增大,HvBAS1-1在根中的表达呈先升高后降低的趋势,HvBAS1-2在叶片中呈先降低后升高的变化趋势;BRZ处理青稞幼苗后,其HvBAS1-1与HvBAS1-2基因的表达较对照均显著下调,且HvBAS1-2下调更为明显。研究表明,HvBAS1-1和HvBAS1-2很可能都参与了青稞内源BRs的失活,但二者的功能存在差异。

海岛棉GbDET2基因的克隆及表达分析

类固醇5α-还原酶(DET2),被认为是油菜素类固醇物质(BRs)生物合成的限速酶。为了明确BRs在棉花纤维发育中的作用,本研究利用RT-PCR方法从纤维组织中获得基因开放阅读框(ORF)全长,经测序验证、Blast比对与同源性分析发现该序列编码的蛋白质与其他植物的DET2蛋白具有较高的相似性,故命名为Gb DET2基因。生物信息学分析结果表明,Gb DET2基因ORF长777 bp,可编码1个包含258个氨基酸的蛋白。氨基酸多序列比对发现Gb DET2序列保守性较高,具有的DET2的典型特征。通过物种间系统发育树可以看出Gb DET2与Gh DET2进化关系最接近,二者属于同一进化分支。实时荧光定量PCR分析表明,Gb DET2基因在纤维发育的不同时期中均有表达,在开花后5 d的胚珠、10 d的纤维中其表达量最高。研究结果显示Gb DET2基因在棉花纤维的起始和快速伸长过程中发挥着重要的作用。