高等植物WRKY转录因子家族的演化及功能研究进展

WRKY转录因子是植物转录调节因子的最大家族之一,并且是调节植物许多生物过程的信号网络的组成部分。WRKY转录因子通过其保守结构域与靶基因启动子区域的W-box特异性结合,调节靶基因的表达,进而调控植物的叶片衰老、种子萌发与休眠、开花等生长发育过程外,还参与调控植物生物和非生物胁迫的响应过程。本文用代表性植物基因组数据,对WRKY的基因演化作了归纳,综述了近二十年来国内外WRKY转录因子的相要研究进展,并介绍了该转录因子在植物生物胁迫和非生物胁迫应答及生长发育过程中的调控作用。

百香果鲜食加工新品种福蜜1号的选育

福蜜1号是以福莲3号为母本、福砧1号为父本杂交选育出的百香果新品种。平均单果重176.1 g,果实近圆形,果实成熟时果皮黄绿色,果肉黄色,香气浓郁,口感具蜂蜜和芭乐香甜复合风味,可作为鲜食加工两用型品种。可溶性固形物含量18.80%、可溶性糖含量13.95%、可滴定酸含量2.64%、可食率50.9%、果汁率40.8%、糖酸比5.28。在福建省龙岩市花期自6月上旬至10月下旬,果实生长发育期65~100 d,较母本、父本提早成熟5~7 d。该品种生长势强,自交结实率高,平均667 m2产量1676.3 kg,耐热、不耐寒,抗茎基腐病,适宜在福建、广西、广东、海南、云南等地区种植。

西番莲抗茎基腐病新品种‘福砧2号’的选育

西番莲受茎基腐病的困扰较严重,为选育出抗茎基腐病的嫁接育苗砧木品种,以‘福砧1号’为母本、‘福莲3号’为父本杂交选育出‘福砧2号’。结果表明,‘福砧2号’平均单果质量158.3 g,果实近椭圆形,成熟果皮黄色,果肉黄色,可溶性固形物含量16.16%,可溶性糖含量10.65%,可滴定酸含量3.53%,可食率50.3%,果汁率35.5%,口感酸,清香,种子卵状三角形,棕褐色,千粒质量22.7 g,自交结实率高,抗茎基腐病,适宜做砧木和果汁加工。在福建龙岩市新罗区开花期为6月上中旬至10月上中旬,果实生长发育期70~105 d。该品种生长势强,根系发达,平均每667 m^(2)产量1369.5 kg,较母本耐热,但不耐寒,抗茎基腐病,解决了西番莲抗茎基腐病砧木品种单一的问题,适宜在福建、海南、广西、广东、云南、台湾等地区种植。

基于黄褐棉导入系的抗黄萎病QTL鉴定分析

棉花是我国重要的经济作物,对纺织工业发展和提高人民生活水平具有重要作用。陆地棉是最主要的栽培棉种,占棉花产量的90%以上,然而其对黄萎病抗性仍有待提高。黄褐棉对黄萎病抗性强,且作为与陆地棉遗传距离较远的异源四倍体野生棉,很可能具备一些优异的抗病等位基因供发掘利用。以陆地棉PD94042为轮回亲本,以黄褐棉为供体亲本,经过杂交以及高世代回交,并结合分子标记辅助选择,建立一套渐渗有黄褐棉的导入系,成功检测到10个黄萎病抗性相关数量性状基因座(quantitative trait locus,简称QTL),解释表型变异范围为14.0%~39.3%。这些结果为进一步开展QTL精细定位,服务于棉花抗黄萎病育种实践奠定了基础。

番木瓜镁离子转运蛋白家族基因鉴定及转录特征分析

镁离子转运蛋白(Magnesium transporter,MGT)是植物体内镁离子吸收运输的重要转运子。为系统研究番木瓜MGT家族(CpMGTs)特征,鉴定了基因家族成员并分析其蛋白特征和基因转录模式。结果表明番木瓜基因组含5个CpMGT家族成员(CpMGTa-CpMGTe),氨基酸数387~491个,分子量43.95~54.84 KD,定位于细胞核、细胞质、叶绿体、过氧化物酶体等亚细胞结构。基于转录组测序,发现CpMGTs的表达具有组织特异性,成熟叶、幼花与根器官中优势表达的CpMGT不同。根、花器官中CpMGTc表达具有性别差异性;CpMGTb和CpMGTd跨季节转录变化在雌雄番木瓜幼花中也存在特定差别。这些发现揭示CpMGTs表达模式及性别差异性表达特征,为研究基因功能奠定基础。

福建省维管植物名录

经几代人前赴后继的野外科考和孳孳不息的伏案整理,福建植物多样性调查及保护工作历久弥新。为全面更新和了解福建省维管植物资源的现状,近年来已开展的福建省维管植物多样性相关调查与科考工作成果亟需进一步梳理和呈现。本文在《福建植物志》(1982–1995年)的基础上,通过收集文献、考证标本、查阅相关志书及数据库,并结合笔者及众多一线调查工作者的野外调查结果,依照维管植物最新的分类系统(APG IV系统、杨氏系统、PPG I系统)整理出福建省维管植物名录,包含科属信息、中文名、拉丁名、物种的省内分布及数据来源等信息。结果显示,福建省野生、归化及栽培维管植物共计256科1,807属5,587种(其中野生植物231科1,402属4,550种),其中石松类和蕨类植物32科102属414种,裸子植物10科38属76种,被子植物214科1,667属5,097种,较《福建植物志》记载数据新增8科216属1,107种。从数据分析可知,石松类和蕨类植物物种数排列前5位的科为鳞毛蕨科(67种)、水龙骨科(51种)、凤尾蕨科(51种)、金星蕨科(42种)和蹄盖蕨科(38种);裸子植物中物种数最多的科和属分别为柏科(15属25种)和松属(Pinus,14种);被子植物物种数量排列前10位的科分别为禾本科(452种)、豆科(305种)、菊科(279种)、兰科(244种)、莎草科(225种)、蔷薇科(198种)、唇形科(188种)、茜草科(126种)、锦葵科(85种)和樟科(80种),总计2,180个物种,占福建省维管植物物种总数的39.0%;物种数排列前5位的属分别为薹草属(Carex,94种)、悬钩子属(Rubus,58种)、冬青属(Ilex,54种)、刚竹属(Phyllostachys,38种)和蓼属(Persicaria,36种)。本研究旨在后植物志时代对福建省维管植物的物种名录进行修订和更新,进一步完善物种分布概况和标本信息,以期为福建省植物多样性调查、评估及保护,植物学相关学科的发展以及《福建植物志》的再版等提供基础资料。

半制备型液相色谱法分离纯化茶叶鲜叶中7种儿茶素类化合物

建立了从茶叶鲜叶中分离纯化7种儿茶素类化合物(没食子儿茶素(GC)、表没食子儿茶素(EGC)、儿茶素(C)、表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)、表儿茶素(EC)、表没食子儿茶素3-O-(3-O-甲基)没食子酸酯(EGCG3"Me)和表儿茶素没食子酸酯(ECG))的半制备色谱法。铁观音鲜叶经甲醇超声浸提、浓缩、氯仿萃取后,向水相中加入碱式醋酸铅沉淀,得到茶多酚粗品。分别以甲醇-水、乙腈-水作为流动相,采用半制备色谱法纯化7种儿茶素类化合物,纯度均达到90%。此外,利用同样的方法分离纯化另外两种茶叶鲜叶中的7种儿茶素类化合物,得到相似的结果。该方法以溶剂提取、离子沉淀结合半制备色谱,适于简单、高效地同时分离制备多种儿茶素类化合物。

拟南芥HECTE3s家族基因表达模式和功能的初步研究

利用GUS组织化学染色法,研究由拟南芥泛素蛋白连接酶HECT家族基因(UPLs)启动子起始的β-葡萄糖苷酸酶报告基因(GUS)的表达模式。结果表明:UPLs家族中6个成员的启动子在拟南芥植株的不同组织和不同时期均有所表达,且在莲座叶发育的早期和衰老期表现出较高活性。进一步观察upl3和upl4突变体发现,upl3和upl4突变体除了upl3有较明显的叶型变化,两者均表现为延迟衰老现象;且突变体中衰老相关基因的表达水平不同于野生型。研究推测UPL3和UPL4可能参与了叶片生长发育过程的调控,同时还参与调控植株衰老进程。

植物生长和胁迫响应的脂质组学解析:脂质调控综览

脂质组学是一种新的代谢组学技术。脂质作为生命体中重要的化合物,在调节植物应答各种非生物和生物胁迫中有着重要作用。脂质代谢参与各种生殖发育进程,如胚芽和胚珠发育、愈伤组织诱导、开花等,并且在各种植物的不同组织中都存在,无论是花粉还是种皮、胚珠。长期以来,脂质代谢都是解析植物生长发育分子机制的重要研究内容。本综述介绍了脂质组学贯穿于植物的研究领域,重点归纳和总结了植株在响应各种胁迫下脂质重塑,以及植物所可能受到的形态和生理功能的影响。

植物雌配子体发育的分子调控

植物雌配子体发育是一个复杂而有序的生物学过程,这个过程包括大孢子发生和雌配子体发生两个连续的阶段,涉及许多重要的生物学事件和复杂的调控过程。近年来,分子生物学研究迅速发展,植物雌配子体发育研究取得了重要进展。现主要对近年来雌配子体发育中关键调控事件的研究进展进行归纳和总结。

染色质可及性与植物基因表达调控

真核生物基因组上的核小体呈现不均匀分布,转录活跃区域的染色质结构相对松散且易被调节蛋白结合,这些区域的可接近程度称为染色质可及性。随着测序技术的发展,DNase-seq、ATAC-seq、MNase-seq和NOMe-seq等组学技术的应用,全基因组范围内染色质可及性检测变得简便且高效。该文主要介绍了真核生物染色质可及性的4种基本检测方法的技术原理,总结了核小体定位、组蛋白修饰以及转录因子结合与染色质可及性的关系,并综述了染色质可及性参与植物生长发育和环境响应研究进展,以期为植物领域全基因组水平染色质可及性研究、顺式调控元件挖掘及发育和环境响应过程中基因表达调控网络的解析提供借鉴。

甘蔗基因组研究进展

甘蔗基因组庞大(10 Gb)且为高倍体(5x^16x),甘蔗基因组的研究相对滞后。随着生物技术发展,如测序组装(Pacbio、Hi-C)、分子标记以及荧光原位杂交(FISH)技术,实现了对高粱、水稻以及小麦等多种禾本科植物有关的基因组研究工作。这些重要技术为研究甘蔗基因组提供了新手段。该文综述了甘蔗的起源、分类、图谱的构建,与近缘种的共线性,基因组结构以及核型演化等甘蔗的基因组学特征,以期为甘蔗基因组深入研究提供参考。

番木瓜胚性愈伤组织高效诱导与植株再生

番木瓜(Carica papaya L.)具有巨大的医用和生产价值,开展番木瓜胚性愈伤组织高效诱导与植株再生对其产业发展具有重要意义。本研究以海南主栽番木瓜品种‘中白’下胚轴为外植体,探讨不同激素以及添加物的组合对‘中白’胚性愈伤组织的诱导以及植株再生的影响。结果表明:番木瓜愈伤诱导阶段最适培养基为K5:1/2MS+5 mg/L 2,4-D+0.5 mg/L KT+3%蔗糖+3.6 g/L植物凝胶。番木瓜胚性愈伤诱导最适培养基为M13:1/2MS+5 mg/L 2,4-D+0.6 mg/L脯氨酸+25 mg/L Vitamin+3%蔗糖+3.6 g/L植物凝胶。番木瓜芽分化最适培养基为Ci:1/2MS+0.2 mg/L 6-BA+0.2 mg/L NAA+3%蔗糖+3.6 g/L植物凝胶。番木瓜‘中白’组培苗生根最佳方法为100 mg/L生根粉处理后直接种植在营养土中生根。本研究获得的番木瓜“两步法”胚性愈伤诱导体系使胚性愈伤生长周期显著缩短,并且该体系在木瓜不同品种中应用具有一定的广谱性,为进一步提高番木瓜的遗传转化效率提供了参考依据。

林木原生质体细胞壁再生研究进展

原生质体细胞壁再生不仅在细胞全能性的研究中具有重要作用,同时在研究核质基因重组和体细胞胚胎发生等方面具有重要的应用。因此本研究从植物原生质体的分离、纯化入手对原生质体细胞壁再生研究进展进行了综述,详细阐述了制备、培养及植株再生过程的研究进展,分析了影响原生质体培养再生植株的相关因素,此外,还对原生质体培养的方法、方式以及原生质体再生细胞壁过程中细胞的生理生化变化进行了概述,总结了原生质体再生细胞壁得到再生植株的应用。最后对今后的应用前景进行展望,为植物原生质体细胞壁再生得到再生植株技术的发展提供参考。

番木瓜果糖-2,6-二磷酸酶CpF2KP基因克隆和蛋白表达纯化

番木瓜是岭南四大名果之一,在我国东南部地区广泛种植,因其具有食用和药用双重价值,因此深受人们的青睐。果糖-6-磷酸,2-激酶/果糖-2,6-二磷酸酯酶(fructose-6-phosphate,2-kinase/fructose-2,6-bisphosphatase,F2KP)是一个独特的双功能酶,具有激酶功能域和酯酶功能域,能催化生物体内糖代谢的重要调节物果糖-2,6-二磷酸(Fru-2,6-P_(2))的合成和降解。为了研究番木瓜中编码该酶的基因CpF2KP的功能,得到目的蛋白尤为重要。本研究从番木瓜基因组中提取到CpF2KP基因的编码序列(coding sequence,CDS)序列,该基因CDS全长2274 bp。将该基因CDS全长扩增之后选用pGEX-4T-1载体进行原核表达。对载体pGEX-4T-1用EcoRⅠ和BamHⅠ进行双酶切,利用基因重组的方式将扩增序列构建到原核表达载体上。经过诱导条件探索,SDS-PAGE结果显示GST-CpF2KP重组蛋白的大小约为110 kDa,诱导CpF2KP蛋白表达的最适条件为:异丙基β-D-硫代半乳糖苷(isopropyl beta-D-thiogalactopyranoside,IPTG)浓度为0.5 mmol/L,温度28℃。对诱导后的CpF2KP蛋白进行纯化,得到了纯化的单一目的蛋白。此外,检测了该基因的组织表达特性发现该基因在种子中表达量最高,在果肉中表达量最低。该研究为进一步深入揭示番木瓜CpF2KP蛋白的功能及研究该基因参与的生物学过程提供了重要基础。

拟南芥胞质磷酸甘油酸激酶(PGKc)对细胞pH稳态平衡的影响

糖酵解是细胞的主要能量来源,对维持细胞的pH稳态平衡至关重要。然而,尚未清楚糖酵解酶对pH稳态平衡的影响。本研究以拟南芥(Arabidopsis thaiana)胞质磷酸甘油酸激酶(cytosolic phosphoglycerate kinase, PGKc)为研究对象,对PGKc响应外界pH胁迫的机制进行了研究。结果表明:pgkc突变体的根表现出对pH敏感的表型,其表型可被回补。pgkc分泌H+的能力减弱,液泡碱性化,影响了根系细胞的pH稳态平衡。pgkc根中,参与pH生物化学调控机制的主要有机酸含量未受显著影响,保持在稳定的水平。而ATP酶(ATPase)活性,特别是液泡ATP酶(V-ATPase)活性显著降低。说明PGKc主要通过生物物理调控机制来维持细胞pH稳态平衡。综上,本研究揭示了PGKc通过生物物理机制调控细胞pH稳态平衡,为研究植物糖酵解酶调节pH稳态平衡的作用提供基础和新的思路。