激素和热激对大豆[Glycine max（L.）Merrill]花荚脱落的影响及其分子机理研究

李辉亮^[1]2004年在《激素和热激对大豆[Glycine max（L.）Merrill]花荚脱落的影响及其分子机理研究》文中研究指明大豆花荚脱落是大豆生殖生长的一种自我调节现象，也是影响产量的重要限制因子。大豆开花的初期发育为花荚脱落敏感时期，在此期进行人工调控花荚脱落可能会取得较好的效果。因此，在开花初期研究大豆花荚脱落及其控制机理具有重要的理论意义和实际应用价值。 本实验选用中科院遗传所早熟18号(Z18)、鲁豆4号(LD4)、和京黄3号(JH3)、科丰1号(KF1)4个不同基因型大豆为材料，通过对大豆初花期喷施外源激素(IAA、ABA)和热激(HS)诱导处理研究内源激素含量的变化，同时通过研究外源激素和热胁迫调控热激蛋白70(HSP70)、脱落纤维素酶(AC)基因的表达以探索大豆花荚脱落的分子机理。通过Northern分子杂交和生理生化分析测定等方法，检测处理后不同大豆品种植株花英离层区细胞HSP70和AC基因表达量、内源激素(ABA、IAA)含量以及花荚脱落率等各项指标的变化，研究这些指标之间的相互变化规律，其主要结果概述如下： 1．热激诱导能够加强大豆植株花荚离层区HSP70基因的表达，但品种间差异明显；热激诱导下，4个大豆品种花荚离层区的AC基因表达量均有不同程度的降低，说明热激处理能够明显减弱大豆AC基因的表达，HSP70是在热激条件下合成量加大去抑制AC基因的表达，它们之间存在一定的相关性。经分析可以得到，除鲁豆4号其他几个品种的相关性都比较显着。 2．4个人豆品种花英离层区的内源激素ABA含量热激处理的都比各自常温对照组降低，而IAA呈相反变化趋势，含量都都显着增加。热激处理4个品种的花荚脱落率不但不比各自常温对照组提高，反而都有不同程度的降低，HS使HSP70基因表达加强与HS使花荚脱落率降低的总趋势完全一致。 3．不同浓度(0.05、0.1、0.15 g／L)的IAA单独处理4个大豆品种时，多数IAA处理的HSP70基因表达的量比常温对照组高，但其HSP70基因的表达量均低于各自的IAA+HS复合处理；不同浓度(0.03、0.06、0.09 g／L)ABA单独处理大豆HSP70基因表达量低于ABA+HS复合处理，且ABA处理有抑制HSP70基因表达的趋势。不同浓度的ABA处理都能够加强大豆花荚离层区AC基因的表达(但早熟18号效果不明显)，而IAA处理有降低该基因表达的趋势。外源激素对大豆花荚脱落率有很大的影响，总的来说IAA处理使花荚脱落率降低，不同浓度情况不一样，较低浓度(0.1 g／L IAA和0.05 g／L IAA)处理花荚脱落率降低明显，而较高浓度(0.巧g/L IAA)则表现提高花英脱落率。这表明不适宜的I从浓度也可以促进植物器官的脱落。ABA处理后脱落率迅速上升，随着浓度的增加脱落率加大。 4.控制大豆花英脱落的途径可能是:由HSP70调控内源激素的变化，内源激素又通过AC来达到调节大豆花荚的脱落。

李晓辉^[2]2014年在《黄瓜泛素E3连接酶基因的克隆及表达分析》文中研究指明黄瓜是世界上重要蔬菜之一，我国是黄瓜第一生产大国。黄瓜在生产过程中常遭受病虫害的危害，其中霜霉病最为严重。前期研究表明，过敏性反应是黄瓜抗霜霉病的机制，黄瓜抗霜霉病相关基因（GD254261）在过敏性抗病反应中早期特异表达。因此，本研究的主要目的是克隆该基因、并对其基因功能进行初步研究，试图揭示其在黄瓜抗霜霉病机制中的调控作用，为深入开展黄瓜霜霉病抗性机理的研究奠定基础。研究结果如下：1.本实验根据已知的黄瓜EST片段（登录号：GD254261），分别利用基因组DNA和cDNA为模板扩增得到一个全长基因。测序比对分析发现，该基因长1288bp包含一个957bp的开放阅读框（ORF），编码318个氨基酸。该基因位于黄瓜的第3条染色体上，包含一个232bp的内含子。对该基因推导的氨基酸序列进行分析发现，该基因具有F-box结构域，并具有7个LRR重复基序，属于泛素E3连接酶基因F-box基因家族中FBXL的一类，并把该基因命名为CsFBXL（登陆为：KC493560）。该蛋白是一个亲水蛋白，系统发生树结果表明该蛋白与大豆F-box家族FBW2-like的亲缘关系最近。2. qRT-PCR分析结果表明：黄瓜抗病品种HNAU-0023离体叶片在接种霜霉病菌，在48h和72h后CsFBXL基因的表达量显着下调，而感病自交系112在诱导24h时显着上调表达。结果暗示，CsFBXL基因可能负调控黄瓜霜霉病过敏性抗病反应。CsFBXL基因的表达具有组织特异性，在根、茎、叶、花、果实各组织中表达各异，该基因在叶中表达量较高，根、茎中次之，花中表达量稍弱，而在果实中几乎不表达。在不同激素（ABA、SA、JA）诱导下，在前期表达量都较弱，在24h CsFBXL基因在ABA、SA诱导下显着表达，JA的表达量次于ABA、SA；因此推测黄瓜泛素CsFBXL基因可能参与ABA、SA、JA激素诱导的信号传导调控。黄瓜植株在4℃低温和42℃高温热激处理后，CsFBXL基因显着下调表达；CsFBXL基因在盐胁迫下，高浓度2.0%和5.0%的盐溶液能够促进该基因显着上调表达。结果表明，CsFBXL基因可能参与盐胁迫反应。3.将黄瓜CsFBXL基因ORF片段与原核表达载体pMAL-c2X进行连接，构建融合表达重组质粒，并转化至原核表达菌株BL21感受态细胞中，通过IPTG诱导融合表达。融合蛋白经聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）分析表明，诱导出了36.74kDa的重组蛋白，与预期大小一致。IPTG诱导2h后该蛋白开始表达，随后（3h和5h）蛋白的表达量逐渐增加，说明该蛋白具有活性。4.我们构建了CsFBXL::pHBT-GFP-NOS载体，利用原生质体瞬时表达技术，确定CsFBXL基因定位在细胞质中。

曾伟^[3]2017年在《烟草原生质体培养及小孢子胚胎发生的研究》文中研究指明植物原生质体细胞由于没有细胞壁,因此它可以作为一个研究细胞壁再生,细胞分裂、分化等基础理论研究的实验系统。同时它也可作为体细胞杂交、无性系变异及突变体筛选、分离细胞器的理想材料和遗传转化的受体。小孢子是单细胞,容易获得,不受花药组织的影响,具有单倍性,发育同步性,易加倍等优点,常常用来研究植物胚胎发育过程。小孢子胚胎发生提供了一种研究植物胚胎发育和植物细胞全能性而不受母体组织干扰的替代系统。本文通过对12种基因型烟草原生质体的培养,探索了不同基因型之间酶解时间、原生质体起始分裂的时间、诱导出芽生根时间和出芽率的差异;研究了不同培养基对烟草原生质体培养愈伤组织的诱导、分化生芽及不定芽生根的影响。通过对游离小孢子的培养,对小孢子胚胎发生的过程和发育模式进行基础的研究,证明了NtDRP可以作为烟草小孢子胚胎发生的一个标记基因。主要的实验结果如下:1.比较不同基因型烟草原生质体分离的酶解时间,随着酶解时间的延长,不同基因型烟草的叶肉细胞的原生质体开始分离出来,由于不同的基因型烟草对酶的敏感性不同,因此不同基因型所需的酶解时间也不同。烟草G3、G4、G5、SR1的最佳酶解时间为3h;G1、NtDRP的最佳酶解时间为3.5h;G2和G6的最佳酶解时间为4.5h;而G7、G8、G9和G10的酶解时间为4h时,其有活力原生质体的产量最高。结果表明相同的酶解条件下,生理状态相近的不同的基因型所需的酶解时间不同。烟草原生质体所需的酶解时间与基因型有关。2.将生理状态相近的幼嫩叶片,经相同的酶解分离纯化过程获得的原生质体,在相同的培养条件下进行培养,发现G1、G8、G10、SR1的原生质体细胞培养2d发生第一分裂,G4和G6的原生质体细胞直到培养5d才发生第一次分裂,其它基因型的原生质体细胞发生首次分裂的时间为培养的2-5d之间。除烟草G4原生质体细胞分裂次数较少,所得到的愈伤组织较少,其它基因型烟草培养的原生质体细胞都能多次分裂。将不同基因型相同大小的愈伤组织转入相同的分化培养基诱导生芽,烟草SR1、G1、G10愈伤组织最早分化出芽点,分化出芽所需的时间为16d,而G4、G6出芽所需的时间最长,为22d。统计不同基因型的出芽率,SR1的出芽率最高,达到97%;G7的出芽率最低,为60%,其他基因型的出芽率都在80%以上。研究发现在相同的培养条件,相同的生长环境、生理状态,不同基因型烟草原生质体细胞的分裂速率,分裂频率,所诱导出的愈伤分化出芽的能力却不同。烟草原生质体的分裂及分化与基因型有关。3.以13种含有不同激素成分和不同激素浓度的培养基,对原生质体进行愈伤组织的诱导和扩增,研究表明培养基及激素直接影响着原生质体愈伤组织的生长和分化。4培养基有利于促进愈伤组织的诱导、扩增,同时4号培养基也能诱导生芽。10和11号培养基既可以诱导形成较多的愈伤组织,也能分化产生大量的芽。因此,前期可以用4号培养基进行愈伤组织的诱导、增值,得到大量的愈伤组织,再将愈伤组织转移到10和11号培养基中分化生芽。4.以长势良好的烟草SR1为例,将烟草SR1原生质体培养诱导产生的不定芽切下转移到四种不同的培养基中进行诱导生根,发现1号培养基诱导生根比率较低,根量少,根虽然粗壮,但产生的根短,诱导生根所需要的时间长,约10d左右;2号培养基诱导生根率最低,根量少;而4号培养基生成的根虽短,诱导生根率却高达86%,生根时间却需要12d左右;以3号培养基最佳,其诱导生根的比率最高,高达92%,根量较多,根较粗壮且长,诱导生根仅需7d就可得到完整的植株。5.烟草小孢子在B培养基中经过饥饿和热激处理5d或6d,改变小孢子的发育途径,由配子体途径转向孢子体途径。在转入AT3培养基中培养2d,细胞核发生均等分裂,产生两个大小相似的细胞核,在培养过程中部分小孢子细胞外壁破裂,产生类似合子胚的发育模式,形成胚柄和胚体结构。具有完整外壁的小孢子经过45-60d,最终发育成子叶形胚胎。6.饥饿和热激对小孢子胚胎发生的诱导作用。饥饿和热激条件下的小孢子诱导胚胎发生的比率比正常温度(饥饿或非饥饿处理)或单独热激处理培养的小孢子不仅诱导效率高,还减少了对胁迫处理的依赖性。实验证明当两种胁迫处理相结合对提高小孢子胚胎发生的诱导率具有迭加效应。7.探索NtDRP基因是否可以作为小孢子胚胎发生的标记基因。在小孢子培养过程中,单核晚期的烟草小孢子在饥饿培养基中热激(32℃)处理后培养48h,小孢子不表达NtDRP,培养72h,小孢子开始表达NtDRP。通过pNtDRP::NtDRP-GFP,野生型SR1,RNAi-Ⅱ和RNAi-Ⅲ四种不同株系的小孢子培养进行比较,发现培养起始阶段,小孢子形态为球形,随着培养时间延长,RNAi株系的烟草小孢子胚胎发生的能力显着下降,RNAi-Ⅲ株系的烟草小孢子几乎不能胚胎发生,小孢子开始出现皱缩,证明NtDRP可以作为烟草小孢子胚胎发生的一个标记基因。

叶芯妤, 邱雪梅, 王月, 李忠光^[4]2019年在《乙二醛酶系统及其在植物响应和适应环境胁迫中的作用》文中指出环境胁迫下,植物细胞会过量积累甲基乙二醛(methylglyoxal, MG)、乙二醛(glyoxal, GO)和3-脱氧葡糖醛酮(3-deoxyglucosone, DOG),尤其以MG的积累更为显着,继而产生羰基胁迫,导致生物大分子蛋白质、DNA、RNA、脂质和生物膜的破坏。面对此胁迫,植物进化出一套独特而有效的清除机制,即乙二醛酶系统(glyoxalasesystem),以清除过量的MG,维持其在细胞中的动态平衡,发挥信号功能。本文基于最新的研究进展,对乙二醛酶系统的组成、结构、功能、分布、细胞定位、基因家族,以及其在植物响应和适应环境胁迫中的作用进行了综述,并提出了未来的研究方向。

参考文献：

[1]. 激素和热激对大豆[Glycine max（L.）Merrill]花荚脱落的影响及其分子机理研究[D]. 李辉亮. 湖南农业大学. 2004

[2]. 黄瓜泛素E3连接酶基因的克隆及表达分析[D]. 李晓辉. 河南农业大学. 2014

[3]. 烟草原生质体培养及小孢子胚胎发生的研究[D]. 曾伟. 湖北大学. 2017

[4]. 乙二醛酶系统及其在植物响应和适应环境胁迫中的作用[J]. 叶芯妤, 邱雪梅, 王月, 李忠光. 植物生理学报. 2019

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