热胁迫下羽叶薰衣草植物腺毛发育的超微结构

本研究利用透射电子显微镜观察热胁迫下羽叶薰衣草腺毛超微结构变化,结果表明:40℃热胁48h后,腺毛细胞中参与合成与分泌的主要细胞器受到严重破坏。质体变形,缺少基质和嗜锇物质;线粒体缺少嵴,液泡化严重;小泡不正常地融合在一起,并靠细胞壁分布;内质网呈链条状,片层似球形,核糖体显著地附在内质网片层上;细胞核出现大量的纤维状颗粒物质;分泌时期的质膜和细胞器膜等扭曲变形。说明热胁迫影响腺毛的发育与精油的分泌,从而进一步影响精油的产量和质量。

薄荷McHD-Zip3基因的克隆及其调控腺毛发育的功能分析

以薄荷(Mentha canadensis Linn.)cDNA为模版,克隆获得1个HD-Zip转录因子基因,对该基因的组织表达特性以及对转基因烟草(Nicotiana tabacum Linn.)叶片腺毛发育的影响效应进行分析,并对该基因编码的氨基酸序列的特性及其与其他植物的同源性和亲缘关系以及亚细胞定位和转录激活活性进行研究。结果显示:该基因被命名为McHD-Zip3,其编码区(CDS)全长2226 bp,编码741个氨基酸残基;该基因编码的氨基酸序列的理论相对分子质量为81375.67,理论等电点为pI 5.92。McHD-Zip3基因编码的氨基酸序列与其他植物HD-Zip转录因子的氨基酸序列具有一定的序列相似性,且均具有保守的Homeodomain、bZip motif、START domain和SAD domain,其与同科植物一串红(Salvia splendens Ker-Gawl.)的SsHD-Zip转录因子的序列相似度最高(82.57%)。在系统树上,McHD-Zip3转录因子与其他植物的多个腺毛发育相关的HD-Zip转录因子聚为一支,同属于HD-ZipⅣ亚家族,其与黄花蒿(Artemisia annua Linn.)的AaHD7转录因子的亲缘关系最近。McHD-Zip3转录因子定位于细胞核中,为核定位蛋白,且具有转录激活活性。McHD-Zip3基因的相对表达量在薄荷不同组织中差异显著,其在幼叶和老叶中较高,但在根和茎中较低;McHD-Zip3转基因烟草叶片的腺毛密度明显高于野生型烟草。研究结果表明:McHD-Zip3基因主要在薄荷叶片中表达,McHD-Zip3转录因子属于HD-ZipⅣ亚家族,对薄荷腺毛发育具有调控功能。

NtCPS2基因对烟草腺毛发育及其分泌物合成的影响

为探讨烟草(Nicotiana tomentosiformis L.)顺-冷杉醇合成基因NtCPS2(Ent⁃copalyl diphosphate synthase 2)与烟草腺毛发育及其分泌物合成的关系,以编辑顺-冷杉醇关键合成基因NtCPS2的8306纯合编辑系(Knock⁃down,KD)和8306野生型品系(Wild⁃type,WT)为材料,比较KD和WT正常生长条件(CK)、外施赤霉素(GA3)及矮壮素后烟株叶片腺毛密度,顺-冷杉醇、西柏三烯二醇和GA3的含量以及相关基因表达量的差异。结果表明,对于CK,与WT相比,KD烟株内源GA3含量显著增加25%,叶片腺毛密度显著增加28%,叶片西柏三烯二醇分泌物含量显著升高25%,西柏烷三烯二醇关键合成基因CYC(Cembratrien⁃ol synthetase)、CYP71D16(Cytochrome P450 hydroxylase)表达量显著升高。外施GA3后,KD和WT中GA3含量平均显著增加50%,叶片腺毛密度平均显著增加50%,叶片西柏三烯二醇含量平均显著升高50%,整体上KD升高幅度大于WT。外施GA3抑制剂矮壮素后,KD和WT内源GA3含量平均显著减少25%,叶片腺毛密度平均显著降低56%,叶片西柏三烯二醇的含量平均显著降低46%,整体上KD下降幅度大于WT。编辑NtCPS2基因后KD烟株GA3含量增加,叶片腺毛密度增加,叶片西柏三烯二醇分泌物含量升高,此结果与外施GA3结果一致,与外施矮壮素结果相反,表明NtCPS2基因通过影响GA3生物合成进而影响烟草腺毛发育及西柏三烯二醇的合成。

烟草腺毛发育相关基因U-box的克隆

烟草腺毛是表皮组织进化而来的结构,腺毛分泌物对烤烟的香味及香气具有重要贡献,同时还与烟草的抗虫性密切相关。因烟草基因组测序已完成但数据库未公开,本实验采用同源引物克隆获得转ChIFN-γ烟草腺毛发育相关基因U-box,主要过程包括提取转ChIFN-γ烟草RNA、一步法反转录得到U-box基因、U-box基因克隆到T载体上测序。测序得到U-box序列大小为2 049 bp,登录号为Genbank ID:KJ003854。经生物信息学分析可知,U-box编码一个U-box/ARM重复蛋白,由一个U-box结构域和两个ARM串联重复组成,属于泛素连接酶类,具有泛素连接酶活性。推测其可能通过泛素/26S蛋白酶体途径、激素信号传导反应以及与ChIFN-γ基因作用调控烟草腺毛的生长和发育,另外U-box/ARM重复蛋白对烟草抗病具有重要意义。

狭叶薰衣草腺毛发育过程中的钙分布研究

采用焦锑酸钾沉淀法测定狭叶薰衣草腺毛发育过程中的钙分布动态,结果表明,腺毛钙的分布表现出了一种特殊的时、空变化过程。腺毛发育早期,腺毛原始细胞中有大量的钙颗粒分布,尤其是在细胞壁、质膜和液泡膜上;到2-细胞与3-细胞时期,钙颗粒的数量明显减少,但颗粒较大,且主要集中在细胞壁、液泡、线粒体上;当腺毛成熟并开始分泌时,角质层下间隙中靠细胞壁上的钙颗粒非常丰富,但基细胞和柄细胞的钙颗粒明显下降,特别是头部细胞的细胞质和液泡中;最后,到分泌后期,角质层间隙中的钙颗粒减少,且不规则地分布在细胞质中。推测在腺毛分泌时期,钙呈现出顶部集中分布的特征,这很可能是分泌的一种信号表现。

植物腺毛发育的影响因素和分子机制

表皮毛是植物表面的特化器官,是植物应对环境变化的有效防御手段之一。腺毛是表皮毛的一种,通常由多细胞构成,是植物次生代谢产物合成、分泌和储存的主要场所之一。植物次生代谢产物除了用于保护植物外,还被开发为香料和药物等,具有重要的经济价值,但亟需解决植物中次生代谢产物含量低的问题。很早就有报道腺毛的密度与次生代谢产物的产量密切相关,但腺毛发育机制尚不清晰。通过归纳番茄(Solanum lycopersicum)、黄花蒿(Artemisia annua)和黄瓜(Cucumis sativus)中腺毛发育新近研究报道,为研究植物腺毛发育机制以及将腺毛开发为生物合成工厂提供理论依据。

肉豆蒄天竺葵腺毛结构及其发育的研究(英文)

肉豆蒄天竺葵是一种含有精油的植物,其精油被广泛应用于香料与化妆品。然而其精油的产生部位腺毛的结构与发育过程尚未有研究,本文应用光学显微镜、扫描电子显微镜、透视电子显微镜对肉豆天竺葵腺毛结构及其发育过程进行了研究。结果表明:在肉豆天竺葵叶的表皮上具有腺体毛和非腺体毛两种结构形态。在研究中发现,肉豆天竺葵只有头状腺毛(由头细胞、柄细胞和基细胞三个部分组成),其头状腺毛可以分为两种类型:类型Ⅰ和类型Ⅱ。肉豆天竺葵腺毛是由表皮细胞发育而来。

超量表达AtBAS1基因影响烟草叶片腺毛发育

烟叶腺毛是烟草(Nicotiana tabacum)香气物质合成的主要场所,对烟叶的香气品质有重要影响。为探索拟南芥(Arabidopsis thaliana)光敏色素B激活标签的抑制蛋白1(phyB activation-tagged suppressor1,BAS1)基因对烟草叶片腺毛发育的影响,构建pSH-35S-BAS1超量表达载体遗传转化烟草,对烟草叶片腺毛发育进行研究。结果表明转基因烟草腺毛数量比野生型烟草腺毛提高了32.5%,推测BAS1基因的表达可能引起了腺毛发育相关基因表达的改变。根据研究报道烟草萜类化合物环化酶基因(nicotiana tabacum cultivar T.I.1068 cyclase gene,NtCTTC)、细胞色素P450加氧酶基因(nicotiana tabacum cytochrome P450 gene,CYP71D16)和烟草表面抗性蛋白基因(nicotiana tabacum phylloplanin,NtPhP)均在腺毛上特异性表达。通过q-PCR分析烟草腺毛发育的相关基因在转基因烟草和野生型烟草中的表达情况,得到结果,NtCTTC、CYP71D16和NtPhP基因在转基因植株中的相对表达量分别是野生型植株中的34.16、1.26和8.95倍。综上可知,BAS1基因在烟草中超量表达引起了腺毛发育相关基因表达的上调,从而增加了烟草腺毛的数量。本研究为外源基因对烟草腺毛密度以及调控烟草腺毛发育研究提供了借鉴。

转录因子调控青蒿素生物合成的作用机制研究进展

青蒿素是从药用植物黄花蒿Artemisia annua中分离的一种倍半萜内酯,广泛应用于疟疾治疗,野生资源含量较低。为缓解持续增加的需求,尝试提高青蒿素含量或产量的研究成为热点课题。转录因子具有调节代谢途径中一个或多个基因表达的作用,据报道,已有多个转录因子家族参与调节青蒿素的生物合成和积累,干预转录因子表达是提高青蒿素含量或产量的重要手段。从转录因子调控黄花蒿腺毛形成与发育和转录因子调控青蒿素生物合成2个方面综述青蒿素的生物合成机制,以期为青蒿素代谢的转录调控研究提供参考。