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1. 新一代植物表型组学的发展之路
胡伟娟, 傅向东, 陈凡, 杨维才
植物学报    2019, 54 (5): 558-568.   DOI: 10.11983/CBB19141
录用日期: 2019-08-21

摘要377)   HTML1)    PDF(pc) (784KB)(45)    收藏

随着多种植物全基因组测序的完成, 科研人员越来越认识到植物表型研究的重要性, 并将其提升至“组学”的高度。植物表型组学是研究植物生长、表现和组成的科学, 能够有效追踪基因型、环境因素和表型之间的联系, 是突破未来作物学研究和应用的关键领域。该文介绍了植物表型采集分析经历的从手工测量计数的初始阶段到特定测量工具的辅助阶段再到高通量表型组学3个阶段; 提出了推动植物表型采集分析发展的3个要素: 表型组学研究设施、表型采集技术及图像数据分析方法; 进而详细阐述了表型组学设施的发展、国际上代表性的设施平台情况以及表型采集传感器和图像数据分析方法的发展, 并展望了植物表型组学未来的研究方向。

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2. 染色体展片法观察拟南芥雄性减数分裂过程中的染色体形态
徐婉约, 王应祥
植物学报    2019, 54 (5): 620-624.   DOI: 10.11983/CBB19127
录用日期: 2019-08-01

摘要276)   HTML0)    PDF(pc) (1610KB)(58)    收藏

减数分裂指DNA复制1次, 细胞核分裂2次, 产生染色体数目减半的单倍体配子, 是真核生物有性生殖所必需的环节。拟南芥(Arabidopsis thaliana)是分子遗传学研究的传统模式生物。近年来, 随着显微镜技术的快速发展, 利用细胞学方法观察拟南芥减数分裂过程中的染色体形态和同源染色体互作事件, 将有助于深入认识减数分裂的分子遗传机制。该文详细描述了染色体展片法观察拟南芥雄性减数分裂细胞中的染色体形态。

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3. 植物蛋白质S-亚硝基化修饰的检测与分析
陈立超, 詹妮, 李彦莎, 冯健, 左建儒
植物学报    2019, 54 (4): 497-502.   DOI: 10.11983/CBB19108
录用日期: 2019-06-26

摘要357)   HTML0)    PDF(pc) (773KB)(5)    收藏

S-亚硝基化是一种重要的蛋白质翻译后修饰方式, 是指一氧化氮(NO)基团共价连接至靶蛋白特定半胱氨酸残基的自由巯基, 从而形成S-亚硝基硫醇(SNO)的过程。S-亚硝基化修饰广泛存在于各有机体中, 通过改变蛋白质生化活性、稳定性、亚细胞定位以及蛋白质-蛋白质相互作用等机制而调控不同的生物学过程或信号通路。在蛋白质S-亚硝基化检测分析方法中, 最为广泛使用的是生物素转化法(biotin switch assay), 其基本原理是首先封闭未被修饰的自由巯基, 进而将被修饰的SNO基团特异地还原为自由巯基并使用生物素将其特异标记。被生物素标记的半胱氨酸残基(即被修饰位点)可进一步通过蛋白质免疫印迹和/或质谱等方法进行检测分析。该文详细描述了植物蛋白质样品的体内和体外生物素转化法的实验流程, 并对实验过程中的注意事项进行了讨论。

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4. 利用低温水浴鉴定水稻苗期耐寒性
刘栋峰, 唐永严, 雒胜韬, 罗伟, 李志涛, 种康, 徐云远
植物学报    2019, 54 (4): 509-514.   DOI: 10.11983/CBB19101
录用日期: 2019-06-11

摘要376)   HTML0)    PDF(pc) (2526KB)(23)    收藏

高效准确鉴定苗期耐寒性是水稻(Oryza sativa)耐寒研究的前提。基于流动水浴温度均一这一特性, 建立了一种恒温水浴鉴定水稻幼苗耐寒性方法。该方法中环境温度设定为20°C, 水浴温度设定为4°C。根据对2个水稻亚种不同材料的处理结果, 总结出几种常见品种的低温处理时间与存活率参考值, 并对操作过程中的一些注意事项进行了说明。

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5. 作物花粉高温应答机制研究进展
杨浩, 刘晨, 王志飞, 胡秀丽, 王台
植物学报    2019, 54 (2): 157-167.   DOI: 10.11983/CBB18133
录用日期: 2018-12-10

摘要678)   HTML30)    PDF(pc) (1413KB)(254)    收藏

随着全球气候变暖加剧, 农作物面临更加严峻的高温威胁。高温胁迫影响作物生长发育各个阶段, 其中花粉发育过程对高温胁迫最为敏感, 因此花粉高温应答机制成为当前植物学研究热点。研究表明, 花粉可以通过质膜上的钙离子通道、内质网中的未折叠蛋白反应、活性氧积累以及H2A.Z等机制感知高温胁迫, 并通过调控热激蛋白表达、糖代谢、激素水平及活性氧清除能力适应高温胁迫。该文从高温对花粉发育的影响、花粉高温胁迫应答机制以及花粉高温胁迫研究的实验设计等方面进行综述, 旨在为相关研究提供借鉴。

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6. 油菜素甾醇调控水稻盐胁迫应答的作用研究
栗露露, 殷文超, 牛梅, 孟文静, 张晓星, 童红宁
植物学报    2019, 54 (2): 185-193.   DOI: 10.11983/CBB19013
录用日期: 2019-03-26

摘要343)   HTML10)    PDF(pc) (526KB)(84)    收藏

油菜素甾醇(BR)作为植物内源激素, 广泛参与植物的生长发育过程及逆境应答。虽然BR调控生长发育的分子机制目前已相对清楚, 但在水稻(Oryza sativa)中, BR在逆境反应中的功能还鲜有报道。该研究系统分析了BR在高盐胁迫过程中的作用, 表明盐胁迫和逆境激素脱落酸可抑制BR合成基因D2D11的表达, 典型的BR缺陷突变体(如d2-2d61-1)则表现出对盐胁迫敏感性增强。此外, 通过对BR核心转录因子OsBZR1的过表达株系进行分析, 发现BR可显著诱导OsBZR1的去磷酸化, 盐胁迫对OsBZR1蛋白的积累水平和磷酸化状态均有调控作用。转录组数据分析表明, BR处理前后差异表达基因中有38.4%同时受到盐胁迫调控, 其中91.5%受到BR和高盐一致调控, 并显著富集在应激反应过程中。研究结果表明, BR正调控水稻的耐盐性, 而盐胁迫通过抑制BR合成来限制水稻的生长。

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7. 光受体介导信号转导调控植物开花研究进展
马朝峰, 戴思兰
植物学报    2019, 54 (1): 9-22.   DOI: 10.11983/CBB18147
摘要1389)   HTML13)    PDF(pc) (1616KB)(132)    收藏

光照是影响植物生长发育的重要环境因子, 开花是高等植物生活史上最重要的事件。植物通过光受体感知外界环境中的光照变化, 激活一系列信号转导过程从而适时开花。该文介绍了高等植物光受体的种类、结构特征和生理功能的研究进展, 并系统阐述了红光/远红光受体光敏色素、蓝光受体隐花色素以及FKF1/ZTL/LKP2等介导光信号调控植物开花的分子机制, 包括光受体对CO转录及转录后水平调控和对FT转录水平的调控等。此外, 还介绍了光受体整合光信号与温度和赤霉素等信号调控植物开花的研究进展, 并展望了未来的研究方向。

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8. 异源过表达OsATG8b基因提高转基因拟南芥的 氮/碳胁迫耐受性和产量
甄晓溪, 刘浩然, 李鑫, 徐凡, 张文忠
植物学报    2019, 54 (1): 23-36.   DOI: 10.11983/CBB18064
摘要427)   HTML12)    PDF(pc) (19481KB)(112)    收藏

氮素是参与植物生长发育的一种重要元素, 对植物的产量和品质具有重要作用。自噬是真核生物中一种保守的细胞组分降解-循环再利用途径, 在植物生长发育和籽粒形成期间的氮素再动员过程中发挥作用。我们鉴定到水稻(Oryza sativa)自噬核心基因OsATG8b, 并获得2个独立的35S-OsATG8b转基因拟南芥(Arabidopsis thaliana)纯合株系。研究表明OsATG8b基因响应低氮胁迫处理, 过表达OsATG8b基因促进转基因拟南芥的生长发育, 使莲座叶增大, 单株产量显著提高(15.16%)。进一步研究表明, 过表达OsATG8b能够显著增强缺氮胁迫下转基因拟南芥叶片中的自噬活性, 从而有效缓解氮胁迫和碳胁迫对转基因拟南芥造成的生长抑制。因此, OsATG8b是提高氮素利用效率和产量的候选基因。

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9. 2018年中国植物科学若干领域重要研究进展
钱前, 漆小泉, 林荣呈, 杨淑华, 董爱武, 左建儒, 陈凡, 萧浪涛, 顾红雅, 陈之端, 白永飞, 王小菁, 王雷, 姜里文, 种康, 王台
植物学报    2019, 54 (4): 405-440.   DOI: 10.11983/CBB19165
录用日期: 2019-08-28

摘要1937)   HTML51)    PDF(pc) (2107KB)(2155)    收藏

2018年中国植物科学继续呈现快速发展的态势, 我国科学家在国际植物科学主流学术刊物发表论文数量大幅增加, 取得了多项具有重要影响的成果。调控植物生长-代谢平衡实现可持续农业发展入选2018年度中国科学十大进展; 中国被子植物区系进化历史研究入选2018年度中国生命科学十大进展。以水稻为代表的农作物和果蔬等经济作物研究在国际上已呈现出明显的优势, 若干领域已从“追赶”状态跨越到“领跑”地位。该文对2018年中国科学家在植物科学若干领域取得的重要研究成果进行了概括性评述, 旨在全面追踪和报道当前中国植物科学领域的发展前沿和热点, 展示中国科学家所取得的杰出成就。

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10. 水稻减数分裂染色体分析方法
程新杰, 于恒秀, 程祝宽
植物学报    2019, 54 (4): 503-508.   DOI: 10.11983/CBB19087
录用日期: 2019-06-17

摘要316)   HTML4)    PDF(pc) (1030KB)(95)    收藏

减数分裂粗线期染色体研究技术的发展, 很大程度上克服了水稻(Oryza sativa)细胞遗传研究中较小染色体所带来的研究困难。减数分裂染色体的制备与观察已经成为水稻细胞遗传学研究中的常规方法。该文详细描述了水稻中常用的减数分裂染色体制备、荧光原位杂交和免疫荧光染色的实验方法。

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11. ZmFBL41 Chang7-2: 玉米抗纹枯病的关键利器
李伟滔, 贺闽, 陈学伟
植物学报    2019, 54 (5): 547-549.   DOI: 10.11983/CBB19166
录用日期: 2019-09-30

摘要196)   HTML6)    PDF(pc) (944KB)(187)    收藏

由真菌Rhizoctonia solani引起的纹枯病严重危害玉米(Zea mays)和水稻(Oryza sativa)等作物的安全生产。R. solani的宿主范围广且抗源少, 加之相关的抗性机制研究有限, 导致纹枯病的危害长期得不到有效控制。近期, 中国科学家通过对318份玉米自交系进行全基因组关联分析, 筛选到1个与纹枯病抗性相关的、编码F-box结构域蛋白的候选基因ZmFBL41 (GRMZM2G109140)。ZmFBL41蛋白是SCF (SKP1-Cullin-F-box) E3泛素连接酶复合体的一员, 能介导复合体对肉桂醇脱氢酶ZmCAD的降解, 从而降低木质素的积累, 使玉米易感纹枯病。玉米抗病自交系Chang7-2中, 蛋白ZmFBL41 Chang7-2因2个关键氨基酸的变异, 不能结合并降解底物ZmCAD, 使木质素含量增加, 从而提高玉米对纹枯病的抗性。该研究率先揭示了SCF复合体可通过降解肉桂醇脱氢酶来调控植物免疫反应的新型分子机制, 为提高玉米及其它作物对纹枯病的抗性提供了重要理论依据和基因资源。

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12. DELLA蛋白在被子植物有性生殖中的作用
史册, 罗盼, 邹颉, 孙蒙祥
植物学报    2018, 53 (6): 745-755.   DOI: 10.11983/CBB17220
录用日期: 2018-02-22

摘要485)   HTML56)    PDF(pc) (3466KB)(411)    收藏

DELLA蛋白是植物生长发育过程中响应赤霉素(GA)应答途径的关键调控因子, 主要行使转录调控因子的功能, 几乎参与了植物生长发育的各个重要过程。已有的研究表明, DELLA蛋白在被子植物的雄性生殖器官、雌性生殖器官和胚胎等组织中均有表达, 在植物有性生殖过程中起着极其重要的作用。该文综述了DELLA蛋白的分子结构、特性及其在植物有性生殖过程中的表达与功能, 并讨论了现存的问题及研究思路。

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13. 脯氨酸转运相关基因的研究进展
陈颖, 王婷, 华学军
植物学报    2018, 53 (6): 754-763.   DOI: 10.11983/CBB17192
录用日期: 2018-01-02

摘要378)   HTML33)    PDF(pc) (1014KB)(337)    收藏

作为植物中普遍存在的一种逆境适应机制, 脯氨酸积累一直被认为是其合成和降解调控的结果。然而越来越多的研究表明, 脯氨酸转运也可能在其积累过程中起重要作用。在植物中, 有多个氨基酸转运蛋白家族, 如氨基酸通透酶家族(AAPs)、赖氨酸组氨酸转运蛋白家族(LHTs)和脯氨酸转运蛋白家族(ProTs)参与脯氨酸在各个器官间的运输。该文对参与脯氨酸运输的基因家族成员的表达模式、生理功能及表达调控进行了综述, 以期为脯氨酸运输与积累在植物抗逆方面的研究提供参考。

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14. 表观遗传调控植物响应非生物胁迫的研究进展
杜康兮, 沈文辉, 董爱武
植物学报    2018, 53 (5): 581-593.   DOI: 10.11983/CBB17143
摘要590)   HTML43)    PDF(pc) (1169KB)(508)    收藏

植物的生长发育容易受到外界环境变化的影响。非生物胁迫发生时, 表观遗传机制对胁迫应答基因的表达调控发挥了十分重要的作用。近年来, 调控植物非生物胁迫应答的表观遗传机制研究取得了一系列重要进展, 为进一步深入解析植物响应非生物胁迫的分子机制奠定了基础。该文对DNA甲基化修饰、组蛋白修饰、染色质重塑和非编码RNA等主要表观遗传调控方式在植物响应非生物胁迫中的作用进行了简要综述。

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15. 水稻OsJMJ718基因可选择性多聚腺苷酸化序列的 克隆及生殖发育期表达模式
鲁丹, 王丽, 宋凡, 陶菊红, 张大兵, 袁政
植物学报    2018, 53 (5): 594-602.   DOI: 10.11983/CBB17114
摘要209)   HTML12)    PDF(pc) (3703KB)(204)    收藏

可选择性多聚腺苷酸化是真核生物重要的基因调控机制之一, 通过形成不同长度的3'端非翻译区影响信使RNA的稳定性、定位和翻译效率, 从而增加转录本的复杂度。已有研究表明, 拟南芥(Arabidopsis thaliana)中参与DNA去甲基化调控IBM1基因的可选择性多聚腺苷酸化加工受染色质调节因子EDM2调控, 从而影响拟南芥基因组数千基因的CHG甲基化水平, 但该类调控机制是否在其它物种中同样存在仍然未知。以水稻(Oryza sativa)基因组中IBM1同源基因OsJMJ718为研究对象, 利用生物信息学分析和3'RACE实验, 发现IBM1同源基因也存在可选择性多聚腺苷酸化修饰, OsJMJ718基因可能存在9个可选择性多聚腺苷酸化序列。序列比对分析表明, NCBI网站现存日本晴OsJMJ718基因组3'末端序列与9522和明辉63等其它生态型基因组序列组成可能不同。荧光实时定量PCR分析表明, OsJMJ718的9个转录本在水稻生殖发育阶段呈现不同的动态表达模式, 其中TVX5转录本表达量最高。研究获得的OsJMJ718基因可选择性多聚腺苷酸化序列信息及相关的表达模式分析为进一步揭示水稻OsJMJ718基因的可选择性多聚腺苷酸化分子机制和生物学功能奠定了基础。

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16. 植物生物钟及其调控生长发育的研究进展
魏华, 王岩, 刘宝辉, 王雷
植物学报    2018, 53 (4): 456-467.   DOI: 10.11983/CBB17226
摘要638)   HTML8)    PDF(pc) (3291KB)(718)    收藏

作为植物细胞内部的授时机制, 生物钟系统主要包括信号输入、核心振荡器和信号输出3个主要部分。该系统通过感受外界光照和温度等环境因子的昼夜周期性变化动态, 协调植物生长发育、代谢与生理反应, 赋予植物对生存环境的适应性。植物生物钟系统的核心振荡器通过多层级调控复杂的下游信号转导网络来参与调节植物生长发育及对生物与非生物胁迫的适应性。该文概述了近年来生物钟核心振荡器及其调控植物生长发育过程诸方面的研究进展, 并初步提出了植物时间生物学研究领域一些亟待解决的科学问题, 以期为生物钟领域的研究成果在作物分子育种方面的利用提供理论借鉴。

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17. 水稻条斑病抗性QTL的挖掘及相关基因的表达
马路, 方媛, 肖飒清, 周纯, 金哲伦, 叶雯澜, 饶玉春
植物学报    2018, 53 (4): 468-476.   DOI: 10.11983/CBB17250
摘要188)   HTML7)    PDF(pc) (1381KB)(149)    收藏

条斑病是水稻(Oryza sativa)中的常见病害, 已经对我国粮食的高产稳产造成严重威胁。以典型籼稻台中本地1号与粳稻春江06的杂交F1代花药培养双单倍体群体(DH)为材料, 用Xoc BLS256进行人工接菌, 对双亲及群体各株系的病斑长度进行测量和量化分析; 同时利用该群体业已构建的加密遗传图谱对病斑表型数据进行QTL作图分析。结果在水稻第2、4、5和8号染色体上共检测到4个效应值能区分开的QTL。对2号与5号染色体上2个较大的QTL区间内抗条斑病相关基因进行了表达分析, 结果表明这些基因在处理前后出现了不同程度的表达差异, 暗示这些基因可能是响应春江06与台中本地1号条斑病抗性差异的目标基因。研究结果为进一步克隆水稻条斑病抗性QTL奠定了重要基础。

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18. 基于SSR分子标记的酸浆属植物亲缘关系研究
朱宇佳, 焦凯丽, 罗秀俊, 冯尚国, 王慧中
植物学报    2018, 53 (3): 305-312.   DOI: 10.11983/CBB18027
摘要154)   HTML5)    PDF(pc) (8276KB)(148)    收藏

近年来, 由于营养价值高、果实可当水果食用且具有潜在的药用价值, 酸浆属(Physalis)植物在全球范围内受到了越来越多的关注。采用SSR分子标记技术对我国范围内主要分布的4种酸浆属植物的22份样品进行了亲缘关系研究, 结果表明, 20对SSR引物共扩增出118个位点, 其中107个(90.7%)为多态性位点; 平均种间遗传相似系数为0.501。UPGMA聚类和PCoA分析结果得出相似结论, 并且将供试酸浆属植物样品分为两大类。其中, 酸浆(P. alkekengi var. francheti)的所有样品与其它酸浆属植物的遗传距离最远, 单独聚为一类, 与前人的研究结果非常吻合。研究表明, SSR标记遗传信息丰富, 可以用于酸浆属植物的亲缘关系分析。研究结果为酸浆属种质资源保护提供了有效信息, 并且为酸浆属植物的分子辅助育种奠定了重要基础。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
19. 药用植物生长发育与有效成分积累关系研究进展
李雁群, 吴鸿
植物学报    2018, 53 (3): 293-304.   DOI: 10.11983/CBB18081
录用日期: 2018-05-07

摘要304)      PDF(pc) (470KB)(94)    收藏
药用植物有效成分是其发挥临床疗效的物质基础, 也是评价药材质量的重要指标, 而这些有效成分的产生和分布通常有种属、器官、组织以及生长发育时期的特异性。明确药用植物主要药用成分在植物不同生长发育阶段的积累变化规律和形成机制, 对中药品质与临床疗效有重要的指导意义。该文主要概述了不同发育阶段对药用植物不同药用部位(根、茎、叶、花、果实和种子)中有效成分积累的影响, 并对药用植物次生代谢产物合成和积累机制的相关研究技术进行了展望, 为生产实践上调控药用植物次生物质合成、药用植物的合理利用以及提高中药材品质奠定了理论基础。
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被引次数: CSCD(1)
20. 植物根向水性反应研究进展
高坤, 常金科, 黎家
植物学报    2018, 53 (2): 154-163.   DOI: 10.11983/CBB18020
摘要410)   HTML14)    PDF(pc) (3124KB)(549)    收藏

根的向水性生长是指植物通过根尖感知土壤中的水分梯度, 向着水势较高区域生长的一种生物学特性, 这一特性对植物从土壤中有效获取水分极为重要。植物向水性研究已成为当前植物学研究的热点领域, 但对于调控这一生理反应的分子机制仍知之甚少。目前的研究表明, MIZ1和GNOM作为植物向水性反应的重要调节因子, 正向调控植物根的向水性生长。此外, 植物激素、光、ROS及钙离子也参与调节植物的向水性反应。该文将从向水性的研究历史、调控基因以及内外因素等方面进行阐述, 便于读者全面了解植物向水性研究进展, 以期为向水性研究提供新思路。

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被引次数: Baidu(1)
21. SUMO E3连接酶在植物生长发育中的功能研究进展
韩丹璐, 赖建彬, 阳成伟
植物学报    2018, 53 (2): 175-184.   DOI: 10.11983/CBB17144
摘要265)   HTML5)    PDF(pc) (3424KB)(483)    收藏

SUMO化是真核生物中一种重要的蛋白质翻译后修饰。SUMO E3连接酶具有对底物特异的识别功能, 可以促进SUMO化反应, 是SUMO化修饰过程中的重要组成部分。目前, 在植物中已经鉴定出多种SUMO E3连接酶, 它们参与植物重要器官的发育调控。该文对植物SUMO E3连接酶在根系发育、开花途径、配子发育和光形态建成中的作用及其调节机制进行综述。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
22. 植物细胞自噬研究进展
刘洋, 张静, 王秋玲, 侯岁稳
植物学报    2018, 53 (1): 5-16.   DOI: 10.11983/CBB17102
录用日期: 2017-06-30

摘要396)   HTML17)    PDF(pc) (2108KB)(632)    收藏

细胞自噬是一类依赖于溶酶体和液泡的蛋白质降解途径。在动物细胞中, 靶物质通过自噬体包裹被运送到溶酶体中,由特定的水解酶降解; 而植物和酵母细胞中该过程在液泡内进行。近年来, 在模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)中鉴定到多个关键ATG基因, 它们对植物细胞自噬体的形成及自噬调控起到关键作用。该文全面综述了植物细胞自噬的调控及其在植物逆境胁迫中的生理功能。

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被引次数: Baidu(1)
23. 生长素介导环境信号调控植物的生长发育
刘广超, 丁兆军
植物学报    2018, 53 (1): 17-26.   DOI: 10.11983/CBB17135
录用日期: 2017-11-08

摘要390)   HTML7)    PDF(pc) (1342KB)(526)    收藏

植物是一类营固着生活的自养型生物, 如何更好地适应周围环境对植物的生存至关重要。生长素是调控植物生长发育的重要激素之一。近年来的研究发现, 生长素不仅能够响应内在的发育信号, 而且能够介导各种环境信号, 参与植物生长发育和生长反应的调控。该文主要从光信号、温度信号、重力信号、营养元素和金属离子信号等方面重点阐述生长素如何介导上述各种不同的环境信号, 从而调控植物的生长发育。

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24. 甘蓝型油菜MADS-box基因家族的鉴定与系统进化分析
高虎虎, 张云霄, 胡胜武, 郭媛
植物学报    2017, 52 (6): 699-712.   DOI: 10.11983/CBB16244
录用日期: 2017-05-22

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MADS-box基因家族参与调控开花时间、花器官分化、根系生长、分生组织分化、子房和配子发育、果实膨大及衰老等植物生长发育的重要过程。基于甘蓝型油菜(Brassica napus)基因组测序数据, 利用生物信息学方法对甘蓝型油菜MADS-box基因家族进行鉴定和注释及基因结构与系统进化分析。结果显示, 在甘蓝型油菜中鉴定出307个MADS-box基因家族成员, 根据进化关系可将其分为两大类型, I型(M-type)包含α、β、γ三个亚家族, II型(MIKC-type)包括MIKCC和MIKC*两个亚家族, MIKCC可进一步分为13个小类; 甘蓝型油菜A基因组染色体上分布的MADS-box基因多于C基因组。在基因结构上, MIKC-type亚家族基因序列普遍比M-type长且含有较多的外显子; M-type亚家族蛋白序列中的motif数量为2-5个, MIKC-type亚家族蛋白序列中平均含有7个motif。拟南芥(Arabidopsis thaliana)与甘蓝型油菜MADS-box基因共线性分析结果显示, 全基因组复制事件对MADS-box基因家族尤其是MIKC亚家族的扩张起重要作用; MIKC亚家族基因在进化过程中受到的选择压力约为M-type的2倍, 这表明MIKC-type亚家族在进化过程中被选择性保留。

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25. 甘蓝型油菜BnTTG1-1基因的功能分析
刘凯歌, 齐双慧, 段绍伟, 李东, 金倡宇, 高晨浩, 刘绚霞, 陈明训
植物学报    2017, 52 (6): 713-722.   DOI: 10.11983/CBB16239
录用日期: 2018-08-09

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拟南芥(Arabidopsis thaliana) AtTTG1作为WD40重复转录因子存在于细胞核中, 对表皮毛形成、花青素合成和储藏物质积累等具有重要调节作用。该研究从甘蓝型油菜(Brassica napus)品种秦优7号中克隆获得了BnTTG1-1基因的全长CDS序列, 对其进行了烟草(Nicotiana benthamiana)叶片细胞的亚细胞定位研究, 检测了BnTTG1-1在油菜(B. campestris)中的时空表达模式, 并比较分析了BnTTG1-1对多个生物学过程的影响作用。结果表明, BnTTG1-1定位于烟草叶片细胞的细胞核中, 推测其作为转录因子发挥调节作用。BnTTG1-1广泛存在于油菜营养组织和发育的种子中。在突变体ttg1-13背景下, 异源表达BnTTG1-1基因能够完全恢复该突变体的多个表型, 如无表皮毛形成和花青素合成、种皮呈黄色、种子脂肪酸和储藏蛋白含量高以及在种子萌发和幼苗形态建成过程中对高葡萄糖和高盐胁迫耐受力差等。由此可知, 甘蓝型油菜BnTTG1-1与拟南芥AtTTG1在植物生长发育的多个生物学过程中具有类似的功能。

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26. 光化学反射指数在比较葡萄叶片耐霜冻能力中的应用
孙鲁龙, 宋伟, 杜远鹏, 翟衡
植物学报    2017, 52 (5): 543-549.   DOI: 10.11983/CBB16123
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以12个葡萄(Vitis vinifera)品种为试材, 在秋季采集叶片, 进行霜冻处理, 测定了霜冻过程中叶片光化学反射指数(PRI)的变化。提取有效参数, 采用隶属函数法比较了不同叶片的耐霜冻能力。结果表明, 随着温度的降低, 叶片光化学反射指数呈下降趋势。在-8-0°C范围内, PRI及其相对值Rt与温度都存在显著的线性关系; 叶片PRI在0°C、-8°C时的相对值R0R-8, 以及-8-0°C范围中, Rt与温度的回归直线斜率SLP都具有品种特异性, 可以反映不同品种的耐霜冻能力。隶属函数法结合聚类分析结果显示, 在12个候选品种中, 抗霜冻能力最好的是Cabernet Sauvignon, 其R0R-8和SLP分别为72.3%、50.19%和2.78。

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27. 拟南芥谷氧还蛋白GRXC9负调控叶片大小
黄淦, 王潇, 金学锋, 王小菁, 王亚琴
植物学报    2017, 52 (5): 550-559.   DOI: 10.11983/CBB16208
摘要356)   HTML8)    PDF(pc) (1004KB)(554)    收藏

谷氧还蛋白(GRX)是一类以CXXC/S基序为活性位点的小分子热稳定蛋白, 参与多种谷胱甘肽依赖的氧化还原反应。通过对该家族的GRXC9基因进行克隆、表达、亚细胞定位及功能分析, 结果表明, GRXC9基因表达无组织特异性, 在拟南芥(Arabidopsis thaliana)的根、茎、叶、花和角果中均能表达, 此结果与GUS显色结果基本一致。GRXC9-GFP定位于细胞质和细胞核中, 过表达GRXC9的株系叶片明显小于野生型; 进一步观察发现, 其叶片栅栏细胞明显变小, 而细胞总数与野生型差距不大。叶片大小相关基因的表达分析结果表明, 过表达株系中ANLNG1LNG2的表达量明显下降, 说明GRXC9可能通过抑制这些基因的表达从而导致叶片短小。综上所述, GRXC9可能在调控叶片发育方面发挥关键作用。

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28. 我国植物光信号转导研究进展概述
景艳军, 林荣呈
植物学报    2017, 52 (3): 257-270.   DOI: 10.11983/CBB16150
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光是影响植物的重要环境因子, 可调节植物生长和发育的各个过程, 如种子萌发、形态建成、庇荫反应、开花和衰老等。自20世纪80年代以来, 借助模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana), 科学家在光调控植物生长与发育研究领域取得了重要进展, 不仅鉴定了一系列光受体和重要蛋白因子, 而且初步建立了光信号转导的调控网络, 这其中包含中国科学家的杰出贡献。该文对近10多年来我国学者在光信号转导领域的主要研究进展进行了概述, 并对该领域发展提出展望。

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29. 光和水分胁迫对臭柏实生幼苗光化学效率及色素组成的影响
张金玲, 程达, 李玉灵, 陈海鹏
植物学报    2017, 52 (3): 278-289.   DOI: 10.11983/CBB16195
摘要348)   HTML0)    PDF(pc) (562KB)(572)    收藏

为探明毛乌素沙地3年生臭柏(Sabina vulgaris)实生苗在不同光照和水分条件下的光抑制响应机制, 研究了各处理臭柏实生苗的最大光化学效率(Fv/Fm)及叶绿素(Chla+Chlb)和叶黄素(A+V+Z)含量, 分析了其叶绿素循环和叶黄素循环的变化规律。结果表明, 77%透光区通过减少Chlb含量, 升高Chla/Chlb, 避免光能过剩; 同时, 增加A+V+Z及热散逸色素(A+Z)含量、提高(A+V+Z)/(Chla+Chlb)和(A+V)/(A+V+Z)值, 耗散过剩光能, 避免光破坏。25%透光区的叶绿素和叶黄素循环机制随着水分条件的变化迅速发生改变。10%透光区通过增加Chlb含量, 降低Chla/Chlb, 捕捉更多的光能, 几乎不存在光抑制。毛乌素臭柏实生幼苗能够适应不同的光照和水分条件, 在恶劣的沙漠中完成天然更新, 形成独特的群落景观, 与叶绿素循环和叶黄素循环有着密切的关系。

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30. 拟南芥金属蛋白酶FtSH4通过生长素与活性氧调控叶片衰老
张盛春, 李清明, 阳成伟
植物学报    2017, 52 (4): 453-464.   DOI: 10.11983/CBB17044
摘要330)   HTML6)    PDF(pc) (519KB)(927)    收藏

植物金属蛋白酶FtSH基因家族在拟南芥(Arabidopsis thaliana)中有12个成员, 目前各基因的功能还不清楚。该文利用细胞生物学和遗传学方法初步分析了拟南芥FtSH4在叶片衰老中的功能。ftsh4-4突变体叶片中H2O2含量及细胞死亡率增加, 叶绿素含量降低; 此外, 突变体中过氧化物酶基因表达上调, 过氧化物酶活性增加, 出现早衰表型。外源抗氧化剂AsA、内源和外源生长素能够通过降低ftsh4-4体内H2O2含量、过氧化物酶基因的表达及过氧化物酶活性, 恢复ftsh4-4叶片的衰老表型。ftsh4-4突变体中生长素响应因子基因ARF2ARF7上调表达, 外源生长素和抗氧化剂能够降低ARF2ARF7的表达, 并且ARF2突变能够降低ftsh4-4的H2O2含量并恢复其早衰表型。以上结果表明, FtSH4基因通过生长素与活性氧在调控植物叶片衰老中起重要作用。

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31. 盐胁迫对海岛棉和陆地棉幼苗生长及 生理特性的影响
阿曼古丽·买买提阿力, 拉扎提·努尔布拉提, 高丽丽, 张巨松, 田立文
植物学报    2017, 52 (4): 465-473.   DOI: 10.11983/CBB16045
摘要459)   HTML3)    PDF(pc) (295KB)(548)    收藏

采用盆栽法, 以海岛棉(Gossypium barbadense)品种新海21号、新海34号和陆地棉(G. hirsutum)品种新陆早50号、新陆早57号为材料, 探讨了盐胁迫下海岛棉和陆地棉植株的生长、叶绿素含量、净光合速率、蒸腾速率、抗氧化酶活性、渗透调节物质及丙二醛含量变化的差异。结果显示, 随着盐浓度的增加, 4个供试品种幼苗的生长、叶绿素含量、净光合速率、蒸腾速率均呈不同程度的下降, 而过氧化物酶、超氧化物歧化酶及可溶性糖含量随着盐浓度的增加呈先增后降的趋势, 脯氨酸和丙二醛含量均上升。不同品种之间, 新海21号和新海34号受胁迫的影响程度小于新陆早57号和新陆早50号。在0.6% NaCl胁迫下, 海岛棉和陆地棉品种均表现出较好的耐盐性。而0.8%和1.0%的NaCl胁迫对4个供试品种的生长抑制作用大, 导致新陆早57号和新陆早50号幼苗生长缓慢、叶面积小、干物质积累少甚至死苗。在较高浓度的盐胁迫下, 棉花品种幼苗第1片真叶展开受到显著抑制, 可以作为棉花耐盐品种的筛选指标。

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32. 植物质膜蛋白质组的逆境应答研究进展
邱丽丽, 赵琪, 张玉红, 戴绍军
植物学报    2017, 52 (2): 128-147.   DOI: 10.11983/CBB16001
摘要831)   HTML4)    PDF(pc) (537KB)(1150)    收藏

质膜作为原生质体与外界环境的屏障, 除了维持正常的细胞内稳态和营养状况, 还参与感知和应答各种环境胁迫。近年来, 植物质膜蛋白质组学研究为深入分析植物应答不同生物和非生物胁迫的分子机制提供了重要信息, 已经报道了模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)和水稻(Oryza sativa)等10种植物质膜应对生物胁迫(白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzae)感染)与非生物胁迫(冷、盐、水淹、渗透、高pH值、Fe缺乏及过量、氮素、脱落酸、壳聚糖和壳寡糖)过程的蛋白质丰度模式变化。通过整合分析植物质膜响应逆境的蛋白质组学研究结果, 揭示了质膜在植物应答逆境胁迫过程中的重要作用。植物通过调节转运蛋白、通道蛋白及膜泡运输相关蛋白的丰度变化促进细胞内外的信号传递、物质交换与运输; 同时利用膜相关的G蛋白、Ca2+信号、磷酸肌醇信号途径及BR信号途径等多种信号通路, 通过蛋白质可逆磷酸化作用感知和传递胁迫信号, 调节植物抵御胁迫。研究结果为从蛋白质水平认识质膜逆境应答分子调控机制提供了新线索。

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33. 低温处理葡萄根系对叶片PSII活性的影响
孙鲁龙, 耿庆伟, 邢浩, 杜远鹏, 翟衡
植物学报    2017, 52 (2): 159-166.   DOI: 10.11983/CBB16030
摘要356)   HTML0)    PDF(pc) (462KB)(444)    收藏

以美乐葡萄(Vitis vinifera cv. ‘Merlot’)幼苗为试材, 对叶片进行霜冻胁迫的同时控制土壤降温过程, 造成根系冷胁迫(2°C)和冻胁迫(0°C)。测定霜冻胁迫后和恢复期间叶片的快速叶绿素荧光参数, 并分析低温胁迫不同根系对叶片霜冻害程度的影响。结果表明, 根系在不同低温胁迫下会影响叶片对霜冻的反应, 根系冻胁迫造成叶片严重的霜冻伤害, 光系统II (PSII)反应中心活性难以得到恢复; 根系冷胁迫能避免叶片严重的低温伤害, 低温胁迫后PSII的活性也能很快恢复。

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34. 水稻主栽品种空育131抗稻瘟病位点的扫描及其基因组重构建
张晓慧, 冯晓敏, 林少扬
植物学报    2017, 52 (1): 30-42.   DOI: 10.11983/CBB16107
摘要240)   HTML1)    PDF(pc) (768KB)(362)    收藏

空育131粳稻(Oryza sativa ssp. japonica)品种因具有早熟质优、丰产稳产及耐低温冷害等优点成为黑龙江省的第一大主栽品种。为了挽救其近年来由于感染稻瘟病而从生产上退出的局面, 通过对主栽品种空育131基因组的重测序和扫描, 明确其遗缺多个优良抗稻瘟病Pi基因(Pi2Pi9Pi36Pi5-1Pb1Pid3Pi25PikhPi1Pik-mPik-pPi56t等), 并通过回交育种的方法, 将MP水稻材料中的Pb1广谱抗瘟基因片段导入空育131染色体组中。该基因组的再构建过程尽可能不改变原品种的其它优良性状, 并利用控制目标导入片段长短的策略来缩短Pb1位点附近的连锁累赘。在目前得到的导入系中, 目标导入片段长约700 kb, 背景回复率为99.38%。表型鉴定结果显示, 该导入系可能和亲本MP水稻材料发挥同等的抗瘟能力。

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35. 水稻非生物胁迫响应基因OsMIP1的表达与进化分析
王玲, 郭长奎, 任丁, 马红
植物学报    2017, 52 (1): 43-53.   DOI: 10.11983/CBB16081
摘要311)   HTML0)    PDF(pc) (1249KB)(517)    收藏

MID1编码R-R型的MYB转录因子, 对不同的非生物胁迫均有响应, 特别是在水稻(Oryza sativa)生殖期会受到干旱胁迫的诱导, 进而在一定程度上可以保持花粉的育性并稳定水稻产量。为进一步研究水稻MID1对非生物胁迫的响应网络, 利用酵母双杂交系统筛选出与其互作的蛋白因子OsMIP1, 并利用双分子荧光互补系统在本氏烟草(Nicotiana benthamiana)细胞中得到验证。结果表明, OsMIP1编码1个预测含有ENTH/ANTH/VHS结构域的跨膜转运蛋白。OsMIP1在根、茎、叶、小穗和胚乳中均有表达。干旱胁迫下, OsMIP1在叶片和生殖器官中表达, 特别是在减数分裂后的小花中表达显著上调。这些结果暗示, OsMIP1在花器官抵抗干旱胁迫中起一定的作用。在水稻营养生长阶段, OsMIP1表达还受到包括NaCl和甘露醇在内的其它非生物胁迫的影响, 暗示其可能在其它非生物胁迫调节中也具有一定的作用。植物中关于编码ENTH/ ANTH/VHS结构域蛋白的研究很少。通过对MIP1亚家族进化关系进行分析, 结果表明, 在被子植物中, MIP1可分为6大类, 这6大类分别来自被子植物祖先中原本就存在的6个拷贝, 在被子植物的进化过程中又经历了多次基因重复和拷贝丢失等事件。MIP1家族成员广泛分布于被子植物中并可能具有抗胁迫等功能。

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36. 水稻糯性相关基因的全基因组关联分析
杨行海, 农保选, 夏秀忠, 张宗琼, 曾宇, 刘开强, 邓国富, 李丹婷
植物学报    2016, 51 (6): 737-742.   DOI: 10.11983/CBB15204
摘要511)   HTML4)    PDF(pc) (280KB)(559)    收藏

利用1 090 071个SNP标记, 对419份广西地方稻种资源核心种质的糯性进行全基因组关联分析。结果表明, 运用混合线性模型, 在P<4.72×10-8 (4.72E-8)水平下, 检测到45个与糯性显著关联的SNP位点, 均位于第6号染色体上。通过筛选显著关联位点上、下游各150 kb区域内的基因, 共找到305个候选基因, 其中包含2个与淀粉合成酶相关的WxSSIIa基因; 同时在第6号染色体5.69-5.89 Mb区域发现4个与糯性显著关联的SNP位点, 该区域可能是影响水稻(Oryza sativa)糯性的重要候选区域。

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37. 水稻ES1参与生物钟基因表达调控以及逆境胁迫响应
徐江民, 姜洪真, 林晗, 黄苗苗, 符巧丽, 曾大力, 饶玉春
植物学报    2016, 51 (6): 743-756.   DOI: 10.11983/CBB16019
摘要438)   HTML2)    PDF(pc) (649KB)(774)    收藏

生物钟参与调控植物所有的生长阶段和发育活动。维持植物生物钟稳定的基因在这一过程中起着决定性作用。在克隆了ES1 (EARLY SENESCENCE 1)基因并证明该基因影响水稻(Oryza sativa)叶片失水的基础上, 以前期分离得到的水稻突变体es1-1作为研究对象, 对es1-1及其野生型(日本晴)苗期的地上部分和地下部分进行基因芯片分析。结果表明, es1-1主要的上调基因有42个, 下调基因有14个, 这些差异基因涉及24种代谢途径, 包括调节水稻生物钟的途径(4个)、甲烷代谢途径(3个)和苯基丙氨酸代谢途径(3个)等。进一步对水稻生物钟相关基因进行表达图谱分析, 结果表明, 与野生型相比, es1-1中生物钟相关基因出现了不同程度的差异表达。对es1-1和野生型进行冷胁迫处理, 结果表明es1-1表现更加耐冷, 且冷处理后生物钟基因在日本晴(NPB)和es1-1中都表现出不同程度的差异表达。此外, 在分蘖盛期接种白叶枯菌, 发现es1-1对特定的白叶枯菌具有一定的抗性。由此推测ES1基因参与调控水稻生物钟基因的表达以及响应水稻部分逆境胁迫, 这为更深入研究水稻生物钟基因提供了新线索。

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38. 低温条件下中国野生拟南芥种群中CBF3与ROS浓度的相关性
康菊清, 张岱鹏
植物学报    2016, 51 (5): 577-585.   DOI: 10.11983/CBB16117
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活性氧(ROS)是植物光合作用和呼吸作用的副产物, 环境胁迫可加速植物体内ROS的产生, 造成植物细胞膜的过氧化, 同时给光反应中心II带来光伤害。RFOs是植物体内的1类寡聚糖家族, 其对环境胁迫的响应很可能与清除过剩的ROS相关。前期的研究显示, 由于中国长江流域野生拟南芥(Arabidopsis thaliana)种群中CBF3基因的变异, 种群的冰冻耐受性和体内RFOs含量的积累普遍低于Col生态型。研究表明, 长江流域种群中ROS代谢通路在低温处理后的表达与Col生态型相比发生了明显的分化, 并且植物体内ROS的浓度增高; 而将Col生态型中能正常响应环境冷信号的CBF3基因转入长江流域种群后, 转基因植株的冰冻耐受性得到显著提高, 体内RFOs积累亦增加, 而ROS浓度显著降低。这些结果说明, 低温条件下CBF3很可能通过直接调控植物体内RFOs的生物积累来参与调控下游过剩ROS的清除过程。中国长江流域野生拟南芥种群低温条件下体内ROS浓度的升高, 很可能是由于种群中CBF3基因发生了自然变异从而丧失了冷响应能力造成的。

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39. 拟南芥IAA酰胺合成酶GH3-6负调控干旱和盐胁迫的反应
刘晓东, 王若仲, 焦彬彬, 代培红, 李月
植物学报    2016, 51 (5): 586-593.   DOI: 10.11983/CBB15223
摘要307)   HTML1)    PDF(pc) (525KB)(532)    收藏

生长素是一种重要的植物激素, 几乎参与了植物所有的生命活动过程。GH3-6具有IAA酰胺合成酶活性, 催化氨基酸与IAA形成IAA的氨基轭合物, 发挥暂时或永久灭活IAA的作用。该文探讨了GH3-6基因在拟南芥(Arabidopsis thaliana)逆境适应过程中的功能。结果显示GH3-6基因受干旱、ABA和高盐的诱导表达。与野生型相比, GH3-6基因过表达突变体dfl1-D对干旱的抗性明显减弱, 叶片失水速率更快。在抗盐方面, dfl1-D也显著弱于野生型。在3种逆境(干旱、ABA和高盐)胁迫下, GH3-6基因的高表达抑制了逆境响应基因RD22KIN1RD29ADREB1A的表达。而且在干旱胁迫下, dfl1-D中ABA的含量明显低于野生型。研究结果证明, 高表达GH3-6基因负调控拟南芥对逆境的抗性。

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40. 谷子bZIP转录因子的全基因组鉴定及其在干旱和盐胁迫下的表达分析
刘宝玲, 张莉, 孙岩, 薛金爱, 高昌勇, 苑丽霞, 王计平, 贾小云, 李润植
植物学报    2016, 51 (4): 473-487.   DOI: 10.11983/CBB15148
录用日期: 2018-08-09

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bZIP蛋白是植物转录因子中最大和最保守的一类转录因子, 参与调控植物生长发育等多种生命活动。谷子(Setaria italica)是一种重要的C4杂粮作物, 其bZIP基因家族与功能报道较少。利用生物信息学工具, 从谷子全基因组中鉴定出73个SibZIP转录因子, 划分为A、B、C、D、E、G、H、I和X等亚家族。与已测序的禾谷类作物相比, 谷子SibZIP基因家族在进化中发生缩减。在谷子SibZIP蛋白中检测到25种不同的保守氨基酸基序。RNA-seq和定量PCR检测结果表明, 在干旱和盐胁迫条件下, 多数SibZIPs基因不同程度地被诱导表达, 预示着部分SibZIP成员在谷子干旱和盐胁迫响应中起重要作用。共表达关联性分析进一步揭示19个谷子SibZIP转录因子可通过与蛋白激酶或NPR1相关调节蛋白等互作介导谷子胁迫响应。研究结果为全面解析谷子SibZIPs基因结构与生物学功能、抗旱分子机制以及分子育种提供了新信息。

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