拟南芥（Arabidopsis thaliana）种群间及近远缘种表型整合的分化研究

表型整合是生物形态、生理和功能之间以及三者之内特征的相关性。表型整合的进化是生物进化研究的重要内容。拟南芥（Arabidopsis thaliana）是植物遗传、生理和进化生物学研究的模式植物,但目前采用现代比较方法,将拟南芥形态与生理功能特征相结合研究表型整合较少。本研究选取了石河子（新疆）、青河（新疆）、浙江、美国（哥伦比亚）等拟南芥四个种群,以及新疆境内小拟南芥（Arabidopsis pumila）、南芥（Arabis auriculata）和庭荠（Alyssum desertorum）等拟南芥近远缘种作为实验材料,在同一环境下,研究形态、光合生理、生活史等特征,以及表型整合特征在种内和种间的分化特点。结果表明：石河子种群与另外三种种群之间的单个特征差异明显,各种群在两两特征之间相关格局分化较大。共同主成分分析（CPCA—Common Principal Component Analysis）发现石河子、青河、浙江三种中国种群的整合格局相同,而美国种群与其它三个拟南芥种群间的共同主成分相对较少;物种整合格局的分化与系统关系的远近有较大的关系,同时也与自然选择压紧密相关。     

一个拟南芥C2H2锌指蛋白的结构域分析

At3g23140是拟南芥中仅含有一个C2H2锌指结构的转录因子,主要含有N端的C2H2锌指结构和C端的类似EAR两个结构域.将〖WTBX〗〖STBX〗At3g23140〖WTBZ〗〖STB3〗中仅含C2H2锌指结构区域不同长度的两个基因片段〖WTBX〗〖STBX〗A1〖WTBZ〗〖STB3〗(240 bp),〖WTBX〗〖STBX〗A2〖STB3〗〖WTBZ〗(410 bp)克隆到植物表达载体pMON530 35S启动子的下游,并转化野生型拟南芥.经过筛选得到稳定遗传的T3代纯合转化子.对转基因植株研究表明, 35S::〖WTBX〗〖STBX〗A2〖STB3〗〖WTBZ〗转基因植株的内源乙烯释放量明显低于野生型,这与〖WTBX〗〖STBX〗At3g23140〖STB3〗〖WTBZ〗插入失活突变体〖WTBX〗〖STBX〗cs16966〖STB3〗〖WTBZ〗的表型是一致的,而35S::〖WTBX〗〖STBX〗A1〖WTBZ〗〖STB3〗转基因植株的内源乙烯释放量与野生型没有明显区别.表明A2片段的过量表达产生了显性抑制的作用,这种显性抑制效应很可能是由于 A2蛋白片段与〖WTBX〗〖STBX〗At3g23140〖STB3〗〖WTBZ〗表达产物所调控的核酸序列竞争结合所导致.而A2片段C端所含有的非锌指结构域是At3g23140蛋白与靶基因序列结合所必需的.     

拟南芥ACOS5基因表达模式分析

探讨了拟南芥ACOS5基因的表达模式.采用PCR方法对拟南芥col生态型基因组进行扩增,获得ACOS5基因启动子序列,将其连入p1300植物表达载体中以GFP作为报告基因,并将该载体通过农杆菌转基因转入拟南芥col生态型中,观察转基因植物花药中GFP的表达情况.结果:ACOS5::GFP转基因植物从花药发育第四期到十二期均有GFP表达,GFP的表达峰值在第八期.结论:该表达载体可用,且ACOS5基因从花药发育第四期开始有微弱表达,且随着时期发展逐渐增强,至第八期达到表达最高峰值,随后随时期发展表达量逐渐减弱.     

拟南芥AtPLC4基因RNAi载体的构建及遗传转化

利用RNAi技术,构建了AtPLC4基因的RNAi双元载体,并进行了拟南芥的遗传转化,通过抗性筛选及PCR鉴定,获得20株遗传转化株系.进一步通过RT-PCR检测,得到3株AtPLC4基因表达降低的转基因植株,为运用反向遗传学的方法深入研究AtPLC基因家族的生物学功能提供基础.     

拟南芥中一个新的constans等位基因及特性

植物开花是由内外信号途径共同调控的,CONSTANS是长日照途径上控制开花的基因.在筛选拟南芥滞绿突变体的过程中筛选到一个晚花突变体,工作名称为fnc25.后来证实为一个新的constans突变体co-9.在长日照条件下该突变体植株高大,叶片呈深绿色,莲座叶数目增多,开花延迟,寿限显著延长;春化处理和外源施加赤霉素对其开花时间几乎没有响应,在短日照条件下开花时间几乎不变.测序发现co-9中CO基因编码区中有10个碱基的缺失导致了CO蛋白C末端92个氨基酸没有被合成,这其中包含一个CCT结构域.CO基因的功能缺失很可能是导致co-9晚花的原因.RT-PCR实验表明co-9中CO直接调控的基因FT的mRNA水平显著下调,而另一个调控的基因SOC1的mRNA水平和野生型相比没有改变.说明CO通过不同的结构域作用于下游目的基因,一个结构域的改变只影响下游一个目的基因的表达,导致co-9的晚花表型.     

短时盐胁迫对盐芥和拟南芥抗氧化物酶的影响

本文测定了24h盐胁迫下盐芥(6周)和拟南芥(3周)中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性,分析了盐胁迫下3种抗氧化物酶在两种植物中的响应特征.结果表明,拟南芥叶片中3种酶活性的变化特征为随盐处理浓度增加,SOD呈逐渐上升趋势,CAT呈逐渐下降趋势,POD活性上升幅度较大,且在200mM NaCl处理条件下,SOD和POD活性达到最大;盐芥根中的SOD、POD、CAT本底活性皆高于叶片.随着盐处理浓度增加,SOD活性基本无变化,叶片中的POD活性逐渐降低,CAT活性逐渐增加.而根中的POD活性却出现递增、CAT为先增加后降低现象.盐芥中的SOD本底含量水平高于拟南芥.     

Involvement of DEG5 and DEG8 proteases in the turnover of the photosystem II reaction center D1 protein under heat stress in Arabidopsis thaliana

Deg5,deg8 and the double mutant,deg5deg8 of Arabidopsis thaliana were used to study the physiological role of the DEG proteases in the repair cycle of photosystem II (PSII) under heat stress. PSII activity in deg mutants showed increased sensitivity to heat stress, and the extent of this effect was greater in the double mutant, deg5deg8, than in the single mutants, deg5 and deg8. Degradation of the D1 protein was slower in the mutants than in the WT plants. Furthermore, the levels of other PSII reaction center proteins tested remained relatively stable in the mutant and WT plants following high-temperature treatment. Thus, our results indicate that DEG5 and DEG8 may have synergistic function in degradation of D1 protein under heat stress.     

水培拟南芥中芥子油苷组成与含量的初步分析

利用HPLC-MS联用分析方法测定了水培拟南芥莲座叶和根中芥子油苷的组成和含量。水培拟南芥莲座叶和根中检测到的主要芥子油苷分别为10种和12种,其中8种为两者共有。脂肪族芥子油苷和吲哚族芥子油苷在莲座叶和根中的含量相差很大,莲座叶中脂肪族芥子油苷含量是根的3.65倍,而根中吲哚族芥子油苷的含量是莲座叶的1.51倍。莲座叶中含量最高的是脂肪族的4-甲基亚磺酰丁基芥子油苷,占芥子油苷总量的42.62%,而根中则是吲哚族的1-甲氧吲哚基-3-甲基芥子油苷的含量最高,占芥子油苷总量的29.37%。     

Ethylene-induced nitric oxide production and stomatal closure in <Emphasis Type="Italic">Arabidopsis thaliana</Emphasis> depending on changes in cytosolic pH

We investigated changes in cytosolic pH and nitric oxide (NO) during ethylene-induced stomatal closure in Arabidopsis thaliana using pharmacological, laser scanning confocal microscopy (LSCM), and spectrophotography techniques. Treatment with ethephon (a direct source of ethylene when applied to plants) and 1-aminocycloaminopropane-1-carboxylic acid (ACC, an ethylene precursor) resulted in a rapid accumulation of NO and cytosolic alkalinization in guard cells. Acetic acid (a weak acid) and sodium orthovanadate (NaVO3; a plasmalemma H+-ATPase inhibitor) reduced stomatal closure induced by ethylene and blocked ethylene-induced activity of nitrate reductase. However, 2-(4-carboxyphenyl)-4,4,5,5-tetramethylimidazoline-1-oxyl-3-oxide (cPTIO), a NO scavenger, had no effect. These results suggest that NO production is downstream of the rise in cytosolic pH in A. thaliana.     

拟南芥温敏雄性不育突变体atms1的获得及表型分析

从甲基磺酸乙酯（ethylmethane sulfonate,EMS）化学诱变建立的野生型拟南芥（Col-0）突变体文库中筛选到1株突变体.在低温16 ℃时,该突变体的雄性育性与野生型没有显著差异,花粉染色呈现100%可育.随着培养环境温度的升高,突变体花粉育性逐渐下降,因此,该突变体为一温敏雄性不育突变体,并被命名为atms1（ambient temperature-sensory male sterility 1,即环境温度敏感雄性不育1）.花药切片结果显示,在23 ℃以下,该突变体花药各个发育时期的形态与野生型花药没有显著的差异;而27 ℃处理1周后的突变体花药呈现多种表型：同一朵花中各个花药的发育时期出现显著分化,花粉母细胞胼胝体单薄,绒毡层发育滞后于同时期的野生型花药.遗传分析确定,atms1的不育表型是由单个隐性核基因控制的.