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- 耐亚磷酸盐马铃薯的筛选与评价
- 张锋, Richard Dormatey, 刘寅笃, 李成举, 王云姣, 张春利, 张莹, 范又方, 姚攀锋, 毕真真, 刘玉汇, 白江平, 孙超
- 植物学报. 2024, 59(4): 0-0. doi:10.11983/CBB23108
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- 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
- SlHVA22l基因调节番茄耐旱性研究
- 赵来鹏, 王柏柯, 杨涛, 李宁, 杨海涛, 王娟, 闫会转
- 植物学报. 2024, 59(4): 0-0. doi:10.11983/CBB23129
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- 盐肤木APETALA3/DEFICIENS同源基因的克隆与功能分析
- 顾磊, 张棋, 张霞, 杨冰冰, 王芳岚, 刘文, 陈发菊
- 植物学报. 2024, 59(4): 0-0. doi:10.11983/CBB24015
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- 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
- 水稻突变体pe-1对弱光胁迫的响应机制
- 黄佳慧, 杨惠敏, 陈欣雨, 朱超宇, 江亚楠, 胡程翔, 连锦瑾, 芦涛, 路梅, 张维林, 饶玉春
- 植物学报. 2024, 59(4): 0-0. doi:10.11983/CBB24039
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- 异源表达异子蓬SaPEPC2基因提高烟草抗旱性和光合特性
- 廖星鑫, 牛祎, 多兴武, 阿克也得力·居玛哈孜, 买热哈巴·阿不都克尤木, 热孜瓦尼姑丽·胡甫尔, 兰海燕, 曹婧
- 植物学报. 2024, 59(4): 0-0. doi:10.11983/CBB23145
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- 根癌农杆菌介导的蒙古冰草稳定遗传转化体系的建立
- 李宇琛, 赵海霞, 姜希萍, 黄馨田, 刘亚玲, 吴振映, 赵彦, 付春祥
- 植物学报. 2024, 59(4): 0-0. doi:10.11983/CBB24012
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- 毛建草愈伤组织诱导及植株再生
- 田旭平, 岳康杰, 王佳丽, 刘慧欣, 史子尹, 亢红伟
- 植物学报. 2024, 59(4): 0-0. doi:10.11983/CBB23178
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- 捕虫堇叶片高效再生体系的建立
- 杨佳丽, 饶羽菲, 张润花, 周国林, 林处发, 何燕红, 宁国贵
- 植物学报. 2024, 59(4): 0-0. doi:10.11983/CBB23118
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- 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
- 植物生物钟在农业生产中应对全球变暖的应用
- 谢启光, 徐小冬
- 植物学报. 2024, 59(4): 0-0. doi:10.11983/CBB23136
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- 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
- 植物非典型Aux/IAA蛋白应答生长素研究进展
- 周玉滢, 陈辉, 刘斯穆
- 植物学报. 2024, 59(4): 0-0. doi:10.11983/CBB23106
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- 相关文章 | 多维度评价
- 植物HIPP家族蛋白结构和功能研究进展
- 张雅琦, 戎福喜, 沈雨欣, 洪哲源, 张蓝天, 武亮
- 植物学报. 2024, 59(4): 0-0. doi:10.11983/CBB23112
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- 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
- 植物执行者抗病基因的研究进展
- 何璐梅, 马伯军, 陈析丰
- 植物学报. 2024, 59(4): 0-0. doi:10.11983/CBB24002
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磷是植物生长发育不可或缺的营养元素之一, 正磷酸盐(P)在土壤中的含量尤为丰富, 但由于土壤的固定作用, 能被植物吸收利用的有效磷含量并不高, 提高植物对土壤磷的吸收利用能力, 或优化磷肥的施用, 已成为亟待解决的问题。亚磷酸盐(PH)在土壤中的含量仅次于正磷酸盐, 且具有更高的溶解度、可在植物木质部与韧皮部进行双向运输、不易被土壤固定等特点, 但亚磷酸盐作为磷肥来替代正磷肥和选育耐亚磷酸盐作物品种的研究却鲜有报道。因此, 本研究选取了5份引进马铃薯(Solanum tuberosum)材料和一个商品种青薯9号(QS9)为试验材料, 经驯化炼苗后直栽试验田, 设正常磷肥处理和亚磷酸盐替代处理, 测定不同材料的表型、光合、干物质等指标变化情况后, 以各单项的耐亚磷酸盐系数(PTC)为衡量依据, 通过主成分分析等方法对不同马铃薯材料的PH耐性进行综合评价, 可将6个马铃薯材料分为高度耐亚磷酸盐型(C115、D13)、弱耐亚磷酸盐型(C20、C31、QS9)和亚磷酸盐敏感型(C80)三种。本研究探讨了不同马铃薯材料对亚磷酸盐的耐性能力, 旨在为马铃薯耐亚磷酸盐品种筛选和亚磷酸盐新型肥料的开发提供科学依据。
植物在生长发育过程中面临周围环境带来的各种非生物胁迫。其中干旱胁迫严重影响作物生长, 降低其产量。在植物中具有以TB2/DP1结构域为特征的HVA22蛋白参与调控植物的生长发育和非生物胁迫响应, 然而在番茄干旱胁迫响应中的功能并不清楚。因此, 在本研究中, 我们探索了番茄SlHVA22l基因的功能。研究表明, 番茄SlHVA22l与其他双子叶植物中的HVA22l同源蛋白具有较高的序列相似性, 且SlHVA22l基因表达受干旱胁迫和植物激素(ABA和MeJA)诱导。同时, 通过酵母(Saccharomyces
cerevisiae)异源表达初步探明了SlHVA22l基因的抗旱功能。此外, 通过VIGS技术沉默番茄内源SlHVA22l基因的植株对干旱敏感。沉默植株经干旱处理后表现出较高的H2O2和MDA含量, 以及较低的O2-清除率, 且沉默植株中的SOD、POD、CAT和APX活性较对照植株均显著降低。综上所述, 这些结果表明SlHVA22l基因在番茄抵御干旱胁迫过程中发挥了重要作用。
APETALA3/DEFICIENS (AP3/DEF)基因为MADS-BOX基因家族的B类基因,
在花发育过程中主要参与调控花瓣和雄蕊的发育。对盐肤木AP3/DEF同源基因进行克隆及分析,
有助于探究其在盐肤木雄蕊发育过程中的作用。采用RT-PCR技术获得盐肤木AP3/DEF同源基因CDS; 利用NCBI
CD Search对其序列和结构域进行比对分析;
利用酵母双杂交系统, 对AP3/DEF同源蛋白与盐肤木中其他MADS-box转录因子进行蛋白互作验证;
实时荧光PCR分析盐肤木AP3/DEF同源基因时空表达模式;
过表达拟南芥验证盐肤木AP3/DEF同源基因在花器官发育中的功能。本研究克隆得到2个盐肤木AP3/DEF同源基因, 分别命名为RcAP3 (GenBank: OR962160)和RcTM6 (GenBank: OR962159), 根据其氨基酸保守结构域比对及系统进化树分析,
发现这2个蛋白序列与漆树科的芒果和阿月浑子AP3/DEF同源基因编码蛋白亲缘关系最近。酵母双杂交结果表明RcAP3和RcTM6与盐肤木B类蛋白RcPI、C类蛋白RcAG和Rcag均存在互作关系,
但与A类和E类蛋白之间不存在互作关系。基因表达分析结果显示,
不同性别盐肤木花芽中RcAP3和RcTM6基因在花芽快速发育期高表达,
在花芽发育早期和开花后表达量较低; RcAP3在雌花、雄花和两性花花芽分化过程中均维持较高表达水平,
而RcTM6在两性花中显著表达,
在雄花和雌花中表达量很低。两性花快速生长期, RcAP3在花瓣和雄蕊中高表达且差异不大,
而RcTM6在雄蕊中的表达显著高于其他花器官。RcAP3基因能够恢复ap3-3突变体拟南芥花瓣和雄蕊表型, RcTM6过表达则会导致拟南芥花瓣、雄蕊和子房缩短,
花药败育。盐肤木中同属于AP3/DEF亚家族同源基因RcAP3和RcTM6存在功能分化。RcAP3具有促进花瓣和雄蕊发育的作用,
而RcTM6抑制雄蕊的发育。研究结果为进一步研究盐肤木性别分化的分子机制奠定基础。
以γ射线诱导籼稻品种双科早(Oryza
sativa subsp. indica cv.
Shuangkezao)所得的早熟鲜绿突变体pe-1为实验材料, 在苗期和分蘖期进行弱光胁迫后, 探讨pe-1与野生型在形态特征、非生物胁迫相关酶活性及其调控基因表达量、叶绿素含量、叶绿体合成降解及光形态建成相关基因的表达差异。结果表明, 弱光胁迫后, 野生型叶片黄化程度显著高于pe-1, 株高、叶面积也显著小于pe-1; 苗期和分蘖期的叶片中, 不同叶绿素含量变化不同。此外, pe-1叶绿素含量高于野生型; 且pe-1抗氧化应激反应相关酶过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性及相关基因表达量均高于野生型, 表明pe-1在弱光胁迫下活性氧清除能力更强, 胁迫适应能力也更强; pe-1的光形态建成相关基因表达量高于野生型, 弱光处理下pe-1对蓝光、红光和远红光的接收能力更强。综上, pe-1突变体具有抵御弱光胁迫的潜力, 该研究结果有助于推进耐弱光水稻品种培育。
磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)是C4光合关键酶, 能够在非生物胁迫下帮助植物抵御逆境。异子蓬(Suaeda
aralocaspica)是一种无需Kranz结构能在单细胞中高效执行C4光合作用的荒漠盐生植物,
在C3作物遗传改良方面具有天然优势。本研究以转异子蓬SaPEPC2基因烟草(Nicotiana tabacum L.)为材料开展抗旱功能和光合性能分析,
结果表明过表达SaPEPC2烟草提高了叶片持水能力,
能保持叶绿素稳定;
积累了更多渗透调节物质,
增强了抗氧化物酶活性,
进而降低了植株体内ROS水平, 膜损伤程度较轻; 同时还增强了烟草抗旱相关基因和内源光合基因的表达,
提高了PEPC酶活性和净光合速率,
可能是促进了烟草体内的“类C4微循环”途径所导致。研究结果为进一步利用异子蓬单细胞C4途径PEPC基因培育高光效抗逆农作物品种奠定基础。
蒙古冰草(Agropyron mongolicum)为禾本科(Poaceae)小麦族(Triticeae)冰草属(Agropyron)多年生疏丛牧草, 具有饲用价值高、抗寒/旱以及耐盐、耐风沙等特性, 是改良天然草场的适宜草种与挖掘优良耐逆基因资源的重要材料。然而蒙古草高效的遗传转化体系目前尚未建立, 制约了该物种的基因资源鉴定与遗传改良应用。本研究以筛选鉴定的蒙农1号蒙古冰草种子来源的高再生效率的胚性愈伤为外植体, 建立了根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens) EHA105介导的蒙古冰草稳定遗传转化体系, 转化效率达到30%左右。另外, 针对多次继代后蒙古冰草愈伤系再生能力退化的问题, 我们通过在再生培养基中添加1
mg·L–1的ABA或提高蔗糖浓度至45 g·L–1, 成功将再生能力衰退的蒙古冰草愈伤系的再生效率由5%分别提高至35%与42%。该研究为今后蒙古冰草基因编辑技术体系建立、基因功能鉴定和新品种培育奠定了重要的技术基础。
以毛建草(Dracocephalum rupestre)大田叶片和组培苗叶片为外植体, 探讨激素对愈伤组织诱导及分化、不定芽增殖及生根的影响, 建立了叶片离体再生体系。结果表明, 诱导大田叶片愈伤组织的最适培养基为MS+1.0 mg·L−1 6-BA+1.0 mg·L−1 2,4-D+0.1 mg·L−1 IAA, 诱导率达84.51%, 不定芽分化最佳培养基为MS+3.0 mg·L−1 6-BA+0.5 mg·L−1 TDZ+0.5 mg·L−1 IAA, 分化率为66.37%; 诱导组培苗叶片愈伤组织的最适培养基为MS+2.0 mg·L−1 6-BA+0.1 mg·L−1 2,4-D+0.5 mg·L−1 IAA, 诱导率达86.73%, 不定芽分化最佳培养基为MS+2.0 mg·L−1 6-BA+2.0 mg·L−1 TDZ+0.05 mg·L−1 IAA, 分化率为53.48%。适宜不定芽增殖的培养基为MS+2 mg·L−1 6-BA+0.05 mg·L−1 NAA, 增殖率为83.57%, 最适生根培养基为1/2MS+0.1 mg·L−1 NAA+0.1 mg·L−1 IBA, 生根率为86.97%; 在草炭:蛭石=1:1 (v/v)的混合基质中组培苗长势最好。该研究建立了毛建草叶片离体培养再生体系, 为毛建草种质资源保存和种苗快繁提供了技术支持。
以圆切捕虫堇(Pinguicula cyclosecta )和塞提捕虫堇(Pinguicula ‘Sethos’)两个不同基因型的捕虫堇叶片为外植体, 通过对再生影响因子的研究, 成功建立了高效的捕虫堇不定芽再生体系。结果表明, 两种捕虫堇对消毒方法和基本培养基种类要求相同, 但再生能力有显著差异。圆切捕虫堇的叶片在MS+1.0 mg·L-1 6-BA+0.2 mg·L-1 NAA培养基上再生能力最强, 再生率为92.22%, 再生系数达4.84, 在MS+0.6 mg·L-1 6-BA+0.1 mg·L-1 NAA培养基上增殖培养, 不定芽增殖系数达4.98。塞提捕虫堇叶片在MS+2.0 mg·L-1 6-BA+0.2 mg·L-1 NAA培养基中再生率最高, 为77.78%, 再生系数为6.12, 在增殖培养基MS+0.3 mg·L-1 6-BA+0.1 mg·L-1 NAA上, 增殖系数可达4.84。两种捕虫堇经生根培养(1/2MS+0.1 mg·L-1 IBA)后, 根系状态最佳。该研究解决了捕虫堇繁殖系数低, 工厂化育苗困难等问题, 为其规模化生产和育种改良提供了技术支持。
当前全球变暖趋势不可逆转, 异常气候导致的温度胁迫频繁发生, 给农业高产稳产带来了巨大挑战。生物钟作为内源性、可遗传的计时机制, 赋予植物预测和快速响应环境因子周期性变化的能力, 确保诸多生理生化途径与环境同步, 极大地增强了植物的生存和繁衍能力。温度响应和补偿现象不仅涉及生物钟与环境信号“同步化”这一关键科学问题, 也涉及农业生产中作物适应温度胁迫这一实际应用问题。生物钟温度补偿是指在较宽范围的生理温度之内, 通过转录和转录后机制, 生物钟可以基本上维持近日节律周期的长度不变, 确保计时机制准确运行。自然环境中光照、温度和湿度紧密耦联, 它们作为授时因子, 将环境信号经过输入途径传递给生物钟核心振荡器, 几乎影响了植物生长发育全部过程。本综述中我们回顾了植物生物钟温度响应和补偿机制的研究历史, 详述了最新研究进展, 展望了其在作物遗传育种和田间管理等方面的应用前景, 以期为解决农作物温度胁迫适应性问题提供一个全新的思路和方案。
植物激素生长素调控了植物生长发育以及环境适应的多个过程, 包括胚胎发育、器官发生和向性生长等。生长素发挥生物学功能主要依赖经典的TIR1/AFB-auxin-Aux/IAA-ARF信号转导途径。其中, 由4个保守结构域组成的典型Aux/IAA蛋白, 在生长素信号转导过程中发挥共受体的关键作用。近年来发现缺乏保守结构域的非典型Aux/IAA蛋白也参与生长素的应答与调控作用。该文从蛋白结构、生物学功能以及参与生长素信号转导等方面综述了非典型Aux/IAA蛋白的研究进展, 并探讨和展望了非典型Aux/IAA蛋白的研究方向。
重金属相关异戊二烯化植物蛋白HIPP是一类含有金属结合结构域(HMA)和C端异戊二烯化基序的金属伴侣蛋白。该文总结了模式植物中HIPP蛋白家族的结构特征, 阐述了植物HIPP蛋白家族参与的重金属稳态和解毒机制, 揭示其在植物对环境变化(生物和非生物胁迫)响应和生长发育中的潜在作用, 为HIPP蛋白家族的后续研究提供了一定的思路。
在与病原菌的长期斗争过程中, 植物进化出了复杂而精细的免疫防御系统。抗病(resistant, R)基因的克隆和功能研究则极大地推动了人们对植物免疫防御系统的理解。执行者(executor, E)基因作为一类新的植物抗病基因, 其具有独特的抗病特点, 同时也是重要的抗病基因资源, 因此成为了植物免疫领域的研究热点。近期, E基因的克隆和功能机制研究方面取得了一系列重要的进展, 但目前尚未有中文文献对其进行系统综述。本文全面总结了E基因的蛋白序列特征、与病原菌的互作机制、生物学功能、及其育种应用, 以期为理解植物-病原菌互作机制和作物抗病育种提供有价值的借鉴和参考。