药用植物箭叶淫羊藿EsMIXTA基因的克隆及其表达分析

植物的表皮毛是植物与外界环境接触的主要部位,同时它是分泌植物次生代谢物质的主要场所,因此了解表皮毛的分子发育机制,对于进一步应用分子生物学手段提高药用植物的有效成分在表皮毛中的合成有着重要的意义。该研究以箭叶淫羊藿为例,通过基因同源克隆的方法结合快速扩增cDNA末端片段技术(RACE)从箭叶淫羊藿cDNA中克隆到了一个MYB基因家族R2R3-MYB基因并命名为EsMIXTA。通过系统发育重建、蛋白质结构域分析发现EsMIXTA蛋白并具有典型的R2、R3结构域及MIXTA结构域,结果显示该基因属于MYB基因家族的第九亚组(subgroup 9)。基因表达分析结果表明EsMIXTA基因在箭叶淫羊藿根、叶和花器官中都普遍表达,但在根中表达量要明显高于其他组织,结合根毛发育的形态学特点,我们认为EsMIXTA基因的高表达很可能和表皮发育及根毛发育有着密切的关系,这很可能和根部具有更多表皮毛有极大的相关性,进一步的功能验证有待继续开展。

MIXTA/MIXTA-like基因特征及其对植物表皮细胞分化的调控

植物表皮细胞是植物最外层直接与环境相互作用的细胞,依据其不同功能,分化形成多种具有防卫功能的特化细胞结构,在植物防御、减少蒸腾、授粉媒介吸引、种子散布、次生代谢产物合成与贮存等方面起着重要作用。研究发现MIXTA/MIXTA-like是多种植物表皮细胞分化的关键调控因子。在不同植物中,MIXTA/MIXTA-like作用部位(主要集中在花瓣、叶片、胚珠和子房)和调节方式不同,但最终都是通过调控表皮细胞分化发挥作用。MIXTA/MIXTA-like在表皮毛的形成、角质层生物合成、锥形表皮细胞的分化过程中起着重要的调节作用,其中植物表皮毛发育是一个研究热点。植物表皮毛有多种不同的功能:如叶片被毛是植物抵御取食昆虫的重要表型特征;法国梧桐、杨树、柳树飞絮都是种子成熟过程中表皮毛发育的结果;而黄花蒿中,青蒿素主要在腺毛中合成和储存。因此,开展植物表皮毛发育和调控机制研究具有重要意义。笔者梳理了MIXTA/MIXTA-like基因的特征及其在不同植物表皮细胞分化过程中的生物学功能,阐述了木本植物表皮毛发育调控的分子机制,为加速林木表皮毛发育相关性状的新品种培育提供借鉴。

花瓣锥形表皮细胞形成及对授粉昆虫吸引作用机制研究进展

被子植物花瓣锥形表皮细胞赋予花瓣特有的生物学功能,它直接影响到花瓣表面的颜色、气味、温度、湿度、光学作用等,从而优化花瓣与授粉者的特异性互作。Mixta基因直接决定了花瓣锥形表皮细胞的形成。Mixta编码一个MYB类转录因子,来源于金鱼草花瓣锥形表皮细胞;AmMYBML1与Mixta出自于相同的祖先基因复制物,均能指导锥形细胞和毛状体在植物不同组织部位的形成,其时空表达的差异性决定了两个基因功能上的差别。本文中对花瓣锥形表皮细胞的形成及对授粉昆虫吸引作用机制的研究进展进行了综述。