小麦细胞分裂素氧化酶基因Tackx3参与穗粒数的形成

细胞分裂素氧化酶基因与禾本科作物的穗粒数密切相关。本文根据已报道的小麦细胞分裂素氧化酶(cytokinino xidase,CKX)基因EST序列在GenBank中搜索更新的EST序列,组装后设计特异引物在豫麦8679/红芒春31重组自交系群体(recombined inbreed lines,RILs)中鉴定与小麦穗粒数相关的CKX基因。结果表明,Tackx3基因在RILs群体中表现较好的多态性,并与小麦穗粒数相关。具有"A"型Tackx3等位基因的家系其穗粒数大都分布在较低的范围内(穗粒数15～60),平均值为55;而具有"B"型Tackx3等位基因的家系其穗粒数大都分布在较高的范围内(61～95),平均值为65,穗粒数均值T测验达极显著水平,说明Tackx3基因等位变异与小麦穗粒数形成关系密切。

植物细胞分裂素氧化酶基因研究进展

通过梳理已有的研究文献,综述了植物细胞分裂素氧化酶基因的生理功能及其表达调控研究进展。目前,关于CKX基因在农作物方面的研究报道较多,而在木本植物和观赏植物方面的研究却较少。今后可利用生物信息学软件以及基因编辑技术如CRISPR/Cas9系统加强此方面的研究,以加强对木本植物、观赏植物等植物中CKX基因的表达调控研究,更好地调控植物生长发育进程以及响应逆境胁迫,充分挖掘生物资源的潜力。

‘巨峰’葡萄细胞分裂素氧化酶基因CKX3的克隆与表达分析

结合同源克隆和RACE技术在‘巨峰’葡萄(Vitis labruscana Bailey×V.vinifera L.‘Kyoho’)中克隆了细胞分裂素氧化酶基因CKX3,分析了该基因的表达特性及其对细胞分裂素的响应。序列分析表明,该基因c DNA全长为2 049 bp(Gen Bank登录号:KP689597),ORF(开放阅读框)为1 569 bp,编码522个氨基酸,具有FAD(黄素腺嘌呤二核苷酸)结合结构域和细胞分裂素结合结构域。该基因定位在葡萄的7号染色体上,具有4个内含子,5个外显子。氨基酸序列多重比对和系统进化树分析显示‘巨峰’葡萄CKX3与荷花Nu CKX3亲缘关系最近,与毛果杨同源性较高。基因表达分析结果显示‘巨峰’葡萄CKX3主要在根部和花序中大量表达,其次是在卷须和果实中有较高的表达,在茎和叶中的表达量较低;在花序发育过程中,在盛花期前表达量较低,盛花期以及盛花后表达量增加。在6-BA处理葡萄叶片后,CKX3的表达与细胞分裂素氧化酶的活性都高于对照。

狗蔷薇细胞分裂素氧化酶基因RcCKX5的克隆及表达分析

利用RACE技术从狗蔷薇(Rosa canina)类根体中克隆得到1个细胞分裂素氧化酶基因cDNA全长,命名为RcCKX5。序列分析表明,RcCKX5 cDNA全长1 815 bp,5′UTR 104 bp,ORF 1 626 bp,3′UTR85 bp,编码541个氨基酸,具有CKX家族典型的FAD(黄素腺嘌呤二核苷酸)结合域和CK(细胞分裂素)结合域。氨基酸序列多重比对和系统进化树分析显示RcCKX5与可可TcCKX5亲缘关系最近,与拟南芥AtCKX5、乌拉尔图小麦TuCKX5同源性较高。荧光定量PCR分析表明,狗蔷薇RcCKX5在其根、茎、叶、花、果实中均有表达,根中相对表达量最高,花和果实中相对表达量较高。在狗蔷薇类根体形成发育过程中RcCKX5的相对表达量不断升高,21 d时达到最高,随后稍有下降,表明其可能参与了类根体的形成。6-BA处理结果表明RcCKX5能够快速响应6-BA的诱导,表达量显著上调,2.5 mg·L-1 6-BA处理120 h时,RcCKX5的相对表达量达到最高峰。

二穗短柄草细胞分裂素氧化酶BdCKX编码基因的克隆及功能分析

细胞分裂素是一类重要的植物激素,通过控制细胞分裂、诱导促进芽萌发生长等方面控制植物发育。细胞分裂素的代谢主要通过细胞分裂素氧化酶来进行,在作物性状改良和抗旱品种培育方面具有重要的研究价值。为研究麦类作物细胞分裂素氧化酶功能,本实验采用同源克隆的方法,在二穗短柄草中获得了一个与拟南芥细胞分裂素氧化酶基因At CKX3高度同源的候选基因,命名为Bd CKX。将该基因与p CXSN质粒连接构建植物超表达载体,并以农杆菌介导法转化二穗短柄草植物幼胚。所获得的阳性转基因植株生长迟缓,茎短,叶片小,地上部分变小。另外,组织表达谱分析表明Bd CKX在二穗短柄草生长发育的不同时期和不同组织中具有不同的表达模式,在生长40天的植株叶片中表达量有明显升高。由于细胞分裂素氧化酶编码基因在早熟禾亚科物种中较为保守,本研究为理解麦类作物的发育调控机制和遗传改良麦类作物生长提供必要的理论基础。

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》。

2,4-D和激动素对烟草愈伤组织IAA氧化酶和细胞分裂素氧化酶活性的影响

2 ,4 D和激动素 (KT)均显著降低烟草愈伤组织中IAA氧化酶和细胞分裂素氧化酶的活性 ,KT的影响更显著。在MS中的愈伤组织IAA氧化酶活性最高 ,MS +2 ,4 D中的次之 ,MS +KT和MS +2 ,4 D +KT中的最低。愈伤组织在MS中继代 6d时 ,细胞分裂素氧化酶活性出现明显的高峰 ,在其它

营养胁迫诱导的油菜子叶衰老过程中IAA氧化酶和细胞分裂素氧化酶活性的变化

以离体油菜子叶为材料,研究了营养胁迫诱导的子叶衰老过程中吲哚乙酸氧化酶(IAA氧化酶)和细胞分裂素氧化酶活性的变化。在光照条件下,离体子叶在不含任何无机元素的0.8%的琼脂中培养9d后,出现明显的衰老迹象(叶绿素含量下降,丙二醛含量上升),15d时完全死亡。在营养胁迫诱导的衰老过程中,IAA氧化酶和细胞分裂素氧化酶的活性表现出相似的变化趋势,在诱导处理1d时,两种酶的活性均比处理前有明显下降,之后又随着衰老进程逐渐上升。IAA氧化酶活性在诱导处理11d时达到高峰,超出处理前30%以上;比对照高出1倍以上;而细胞分裂素氧化酶活性在诱导处理13d时达到高峰,比对照高出3倍以上,也超过了处理前的水平。衰老过程中IAA氧化酶和细胞分裂素氧化酶活性的上升可能是导致内源激素含量下降的重要原因。

细胞分裂素氧化酶/脱氢酶的生理生化和分子特性

文章对细胞分裂素氧化酶/脱氢酶(CKX)的结构、生理生化特性、基因功能及表达调控等方面的研究进展作了介绍。

细胞分裂素氧化酶

对细胞分裂素氧化酶生化特征及生理意义研究进展作了介绍。

小麦细胞分裂素氧化/脱氢酶基因(TaCKX5)的克隆及其染色体定位

【目的】克隆小麦的TaCKX基因并对其序列进行生物信息学分析,明确TaCKX基因在小麦基因组中的分布情况,以期为今后深入研究小麦CKX基因以及利用该基因进行小麦重要农艺性状的遗传改良奠定基础。【方法】采用同源克隆结合BAC文库筛选的方法克隆基因,通过小麦缺体-四体对其进行染色体定位。【结果】从普通小麦中国春中分离得到TaCKX5基因的gDNA和cDNA序列。分析表明,TaCKX5基因的开放阅读框为1596bp,编码531个氨基酸,含有CKX基因家族典型的功能位点FAD-binding domain,预测属于分泌蛋白,并具有糖基化位点。使用中国春缺体-四体将TaCKX5定位于小麦第三同源群。系统发育分析表明,CKX基因在植物中较为保守,禾谷类作物中直向同源的CKX基因很可能具有相似的特性与功能。【结论】分离获得了普通小麦TaCKX5基因全长,TaCKX5分布于小麦染色体3A、3B、3D上,与水稻OsCKX5基因直向同源。

小麦细胞分裂素氧化/脱氢酶基因(TaCKX2)的克隆及其遗传作图

细胞分裂素几乎参与调控了植物生活周期中所有的生长发育过程,细胞分裂素氧化/脱氢酶(CKX)是降解细胞分裂素的关键酶。本研究采用同源克隆结合文库筛选的方法,分离得到普通小麦的TaCKX2基因(与水稻OsCKX11直向同源),针对基因序列开发出SSR标记TaCKX2-SSR,使用缺体-四体和RILs群体将TaCKX2定位于7B、7D染色体。分离得到的TaCKX2基因及其作图信息将为今后进行小麦CKX基因的功能研究以及小麦重要农艺性状的遗传改良奠定基础。

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。

细胞分裂素对大豆叶片衰老过程中蛋白激酶基因表达的影响

利用真核生物催化丝氨酸／苏氨酸残基磷酸化的蛋白激酶Ⅵ和Ⅷ保守区设计兼并引物，进行RT－PCR扩增反应，研究大豆叶片衰老过程中蛋白激酶基因表达的变化及外源细胞分裂素处理的作用．结果表明人工合成的细胞分裂素6－BA预处理很可能在转录水平上正向调节一些蛋白激酶基因的表达，而诱导衰老处理则起负调控作用．

细胞分裂素对植物基因表达的调节

细胞分裂素能显著改变植物基因转录的水平，在转录水平上或转录后水平上调控植物基因的表达。蛋白质磷酸化在细胞分裂素的信号转导过程中起着重要的作用，但迄今为止细胞分裂素的顺式作用元件和反式作用因子尚未有报道。文章最后就细胞分裂素对植物基因表达调节研究作了展望。

小麦细胞分裂素受体基因TaHK1的生物信息学及表达特性分析

细胞分裂素在植物发育和应对盐渍、干旱等非生物胁迫的过程中均扮演着重要的角色。为了研究小麦细胞分裂素受体基因的功能,利用已知的拟南芥细胞分裂素受体基因AHK4(At2g01830)为参考序列,使用同源克隆的方法从小麦基因组中得到同源性最高的基因TRIAE_CS42_4DS_TGACv1_362760_AA1181940(EnsemblPlants),命名为TaHK1。生物信息学分析表明,TaHK1位于小麦4D染色体上,编码的蛋白由996个氨基酸组成,分子质量为109.70 ku,等电点为5.71;TaHK1蛋白二级结构由α-螺旋、无规则卷曲、延伸链和β-转角4种构象组成;亚细胞定位预测该蛋白定位于细胞膜的可能性较大,跨膜结构域预测其具有2个跨膜域;蛋白保守结构域分析发现,TaHK1具有典型的细胞分裂素受体的完整结构域,并且含有87个磷酸化位点。表达谱分析显示,TaHK1在根、茎、叶、雄蕊和小穗等各个组织有广泛表达;此外,TaHK1表达量受低磷胁迫和多种病原菌侵染诱导,而受干旱胁迫抑制,推测其在小麦生长发育、抵御干旱胁迫和病原菌侵染过程中可能发挥重要作用。

细胞分裂素基因（T－cyt）在转基因烟草中的表达及其对生长发育的影响

将编码细胞分裂素合成关键酶──异戊烯基转移酶的Ｔ－ｃｙｔ基因分别置于ＣａＭＶ３５Ｓ启动子，ｒｂｃＳ启动子和Ｔ－ｃｙｔ基因自身启动子的调控下，构建成不同的嵌合质粒用于转化烟草，通过ＰＣＲ检测，Ｓｏｕｔｈｅｒｎ杂交和ＮＰＴⅡ的酶活检测对获得的转基因烟草进行了鉴定．Ｎｏｒｔｈｅｒｎ分析表明：ＣａＭＶ３５Ｓ启动子驱动下的Ｔ－ｃｙｔ基因在转基因烟草的根、茎、叶中均有ｍＲＮＡ的积累；ｒｂｃＳ启动子指导下Ｔ－ｃｙｔ基因在叶中转录较强，茎中次之，在根中几乎未表达．以根据抗原决定簇进行人工合成的复合抗原免疫家兔得到异戊烯基转移酶抗体，ＥＬＩＳＡ结果表明转基因烟草根中异戊烯基转移酶含量较高．Ｔ－ｃｙｔ基因的表达对转基因烟草的生长发育有明显影响：其叶绿素ａ、ｂ含量明显增加，叶衰老迟缓；顶端优势受到抑制，侧芽生长旺盛；与对照相比，其根系不发达．

对生叶序与互生叶序玉米细胞分裂素调控基因差异分析

在明晰对生叶序玉米生长点的3大类内源细胞分裂含量不仅显著高于互生叶序玉米,而且随互生到对生到螺旋畸形叶序逐渐增大,以及CTK/IAA值是控制玉米叶序分化类型关键因素的基础上,搜索玉米细胞分裂素调控基因ZmRR1,ZmRR2,ZmRR3,ZmRR4,ZmRR5,ZmRR6,ZmRR7,ZmRR8,ZmRR9,ZmRR10的基因序列及其cDS序列,设计特异性上下游引物,通过对对生叶序玉米及其近等基因系的互生叶序玉米基因组进行PCR扩增、测序,证实了对生叶序玉米、互生叶序玉米在ZmRR1,ZmRR2,ZmRR3,ZmRR4,ZmRR5,ZmRR6,ZmRR7,ZmRR8,ZmRR9,ZmRR10基因序列结构上未见差异。RT-PCR分析结果证实ZmRR1,ZmRR2是根特异性表达基因,ZmRR3在根和叶中不表达,而ZmRR6在茎尖中不表达,对生叶序玉米与互生叶序玉米在不同时期、不同发育组织中其ZmRR1,ZmRR2,ZmRR3,ZmRR4,ZmRR5,ZmRR6,ZmRR7,ZmRR8,ZmRR9,ZmRR10基因的表达均未见差异,表明安徽农业大学作物生物学实验室的对生叶序玉米突变体的形成机制与冷泉港实验室关于ZmRR3基因的Mu转座子插入突变导致对生叶序玉米突变体形成的机制不同。

在ipt-GUS转基因拟南芥中双组分信号传导基因应答体内细胞分裂素的增加(英文)

ipt-GUS转录融合基因在拟南芥植物中表达,其体内细胞分裂素的含量可达到野生型的20～30倍.从拟南芥种子萌发后的6、12、20和30 d四个时间分析了植物体内细胞分裂素含量的提高对其双组分信号传导系统中基因的影响.研究发现:细胞分裂素受体基因CREl比CKll基因更容易被增加的植物细胞分裂素诱导表达.拟南芥植物细胞分裂素反应调节基因ARR4和ARR5在植物发育的不同时期应答植物体内增加的植物细胞分裂素,ARR4的应答反应比ARR5早,种子萌发后的第6天幼苗真叶形成初期,ARR4基因被明显诱导;而ARR5的应答反应在幼苗真叶形成后的几个时间段均能检测到,并且在种子萌发后的第20天,花枝形成开始时特别明显.在双组分信号传导途径中,从受体到反应调节基因传导磷酸基团的传导基因AHP4在幼苗发育的后期种子萌发后的第20和30天,应答植物体内增加的植物细胞分裂素,并且在花枝形成初期比较明显.