淫羊藿是常用的温肾壮阳药，具有雄、雌性激素样作用，不仅可直接作用于性器官调节激素水平，还可通过下丘脑-垂体-性腺轴发挥性激素样作用，其对激素水平的调节与植物激素特点相似。目前临床常用淫羊藿与其他中药配伍治疗性激素缺乏相关疾病，如男性精子减少症、弱精子症、前列腺增生、功能性勃起功能障碍，以及女性卵巢早衰、围绝经期综合征、排卵期障碍性不孕症、PCOS患者高雄激素血症等，临床疗效较好。

植物激素生长素调控植物生长发育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于经典的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蛋白作为TIR1/AFB的共受体在生长素信号转导过程中发挥关键作用.然而,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,探讨和展望了非典型Aux/IAA蛋白的研究方向.

植物在生长发育过程中面临各种非生物胁迫.其中干旱胁迫严重影响作物生长,降低其产量.植物中以TB2/DP1结构域为特征的HVA22蛋白参与调控生长发育和非生物胁迫响应.然而,HVA22在番茄(Solanum lycopersicum)干旱胁迫响应中的功能尚不清楚.该研究探索了番茄SIHVA22/基因的功能.结果表明,番茄SIHVA22I与其它双子叶植物中的HVA22I同源蛋白具有较高的序列相似性.表达模式分析显示,SIHVA22/基因表达受干旱胁迫和植物激素(ABA和MeJA)诱导.此外,通过酵母(Saccharomyces cerevisiae)异源表达和病毒诱导基因沉默技术沉默番茄SIHVA22/基因,验证了SIHVA22/基因的抗旱功能.干旱处理后沉默植株表现出较高的过氧化氢(H2O2)和丙二醛(MDA)含量,以及较低的O2-·清除率,且其超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)的活性较对照显著降低.综上表明,S/HVA22/基因在番茄抵御干旱胁迫中发挥重要作用.

绣球茜(Dunnia sinensis)是我国广东特有的、国家二级珍稀濒危植物,有明显脉纹的白色变态花萼裂片,具有良好的观赏价值,但目前尚未有其基因组信息.为研究绣球茜花萼发育的分子调控机制,挖掘相关的功能基因,对其萼片、果实、叶片及花瓣进行RNA-seq和差异基因表达分析,以期筛选萼片特异表达基因或信号途径.结果表明,与叶片相比,萼片差异表达的基因有3 972个,主要富集于代谢途径、次生代谢生物合成、光合作用、苯丙类生物合成等途径.与花瓣相比,萼片差异表达的基因有9 680 个(上调3 616 个,下调6 024个,FC>2),主要富集于植物激素、苯丙类生物合成、植物与病原互作、次生代谢生物合成等途径.与果实相比,萼片差异表达的基因有4 655个(上调1 827个,下调2 828个,FC>2),富集的途径和参与调控途径近似于花瓣的转录组.聚类分析表明,参与萼片发育且特异高表达的转录因子主要有3类:ERFs、MYBs和WRKYs,其中MYB家族的DsTMYB3 可能参与萼片的颜色调控.组织的高表达基因分析表明,UBI11 启动子在各组织中广泛表达,而CSLG2启动子等特异在花萼高表达,这些基因的启动子将作为遗传工具驱动目的基因组成型表达或特异表达于花萼.通过分析绣球茜花萼和其他组织的差异表达基因,获得了可能参与萼片颜色调节的相关转录因子和启动子,这将为绣球茜的遗传转化和功能研究提供基础.

赤霉素(gibberellin,GA)是一种重要的植物激素,调节植物的发育及其对环境信号的反应.GA生物合成的最后部分离不开赤霉素氧化酶(gibberellin oxidase,GAox)的催化.赤霉素氧化酶是赤霉素生物合成和分解代谢过程的关键酶,在植物体内的赤霉素生物合成和分解代谢途径中起到复杂的调节作用.GA20ox(gibberellin 20 oxidase)、GA3ox(gibberellin 3 oxidase)和GA2ox(gibberellin 2 oxidase)均属于赤霉素氧化酶基因家族,GA20ox和GA3ox是赤霉素生物合成过程中的限速酶,而GA2ox是赤霉素分解代谢的关键酶,三者共同参与GA生物合成途径的调节,从而保障植物在生长发育以及与环境相互作用过程中对GA的需求.赤霉素氧化酶参与调控植物生长发育的多个阶段,受到外界环境和内源因素的精密调控,目前已经在拟南芥、水稻、杨树等物种中克隆表达,其在不同物种之间的功能存在差异.本文主要围绕GA20ox、GA3ox和GA2ox三种酶进行介绍,对植物赤霉素氧化酶的特性、时空表达进行了阐述,并重点总结了赤霉素氧化酶的功能及其研究进展,以期为今后系统开展赤霉素氧化酶基因功能研究提供理论依据.

雌配子体发育是开花植物有性生殖的重要前提,包括大孢子发生和雌配子体发生两个关键事件,该过程决定植物能否正常受精作用并完成世代繁衍.生长素是植物中广泛存在的一类植物激素,生长素在胚珠中的极性分布保证了胚珠的正常发育,但由于生长素信号途径十分复杂,且雌性生殖细胞位于组织内部,生长素信号途径在雌性生殖系建成的调控网络和分子机制仍不明晰.本文综述了生长素的合成、动态平衡和信号转导以及生长素调控大孢子发生和雌配子体发生相关研究,旨在对生长素激素信号途径调控雌性生殖系建成提供参考.

[目的]"三系"法是选育杂交大豆的主要途径,但恢复系中仅有少数大豆恢复基因被克隆,为挖掘更多新恢复基因,从而促进多基因聚合的强恢复系选育,提高杂种F1 的育性稳定性.[方法]以大豆细胞质雄性不育系JLCMS5A和其恢复系JLR2 为材料,采用转录组测序技术分析JLCMS5A和JLR2 花蕾不同时期的转录水平变化,挖掘调控育性恢复和花蕾发育进程的相关基因和通路.进一步对具有恢复基因特征编码PPR(pentatricopeptide repeat)蛋白的差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs)进行基因注释、序列差异分析、RT-qPCR验证、系统进化分析及蛋白结构预测,挖掘育性恢复相关基因.[结果]转录组测序鉴定到 17 181 个DEGs,其中有 3 856 个DEGs与发育时期相关,2 808 个DEGs与育性相关.GO(gene ontology)功能注释表明,与育性相关的DEGs主要富集在ADP结合、核酸结合转录因子活性和蛋白激酶活性等功能类别,与发育时期相关的DEGs主要富集在蛋白质异源二聚化活性、DNA复制和DNA结合等功能类别.KEGG(kyoto encyclopedia of genes and genomes)富集分析表明,育性相关DEGs主要参与内质网蛋白质加工、葡萄糖苷酸生物合成和植物激素信号转导等与蛋白质、糖类和信号转导密切相关的代谢通路,发育时期相关DEGs主要参与DNA复制、错配修复、淀粉和蔗糖代谢等与细胞分裂和能量物质降解密切相关的代谢通路.育性恢复候选基因分析发现,JLR2 中的Glyma.09G176400可能在调控大豆细胞质雄性不育育性恢复过程中起到一定作用.[结论]共鉴定到 3 856 个与发育时期相关的DEGs,2 808 个与育性相关的DEGs;鉴定出具有恢复基因特征编码PPR蛋白的DEGs 15 个;挖掘了 1 个育性恢复相关基因Glyma.09G176400.

在"其他植物激素"一节中,以"赤霉素"为例,回顾科学史,创设问题情境,引导学生通过设计、分析实验,从分子水平探究激素作用的机制并联系生产生活实际,理解激素之间的相互作用,在课堂教学中从生命观念、科学思维、科学探究和社会责任4个维度落实生物学学科核心素养.

[目的]通过组学技术研究持续喷水处理对芒果叶片产生的影响,揭示喷水处理影响"午休"的分子机制,进一步优化喷水处理条件,为达到最佳效果提供科学依据,并对提高芒果产量和品质以及响应国家减肥增效政策具有理论意义.[方法]以元江"台农一号"芒果为材料,对坐果期芒果在"午休"时段(12:30-14:10)喷水3次,每次喷水20 min,间隔20 min,以不喷水为对照,并以2组3个不同时期叶片进行Illumina Hi SeqTM 6000高通量转录组测序分析,用GO和KEGG数据库分析"午休"时段喷水和不喷水处理的差异表达基因(DEGs).用差异表达基因分析工具(DESeq)对基因表达进行差异分析,以|log2αFC|＞1,P＜0.05为筛选差异表达基因的条件.[结果]3个时期分别获得3 789,2 885,1 667个差异表达基因.GO分析表明差异基因与细胞组分分类中的膜、膜的固有成分、膜的组成成分等密切相关,KEGG分析差异表达基因主要富集在植物激素信号转导、植物MAPK信号通路、植物昼夜节律、氨基糖和核苷酸糖的代谢、类黄酮生物合成、光合生物碳固定、角质和亚硫酸盐及蜡的生物合成、卟啉和叶绿素的代谢、淀粉和蔗糖代谢以及甘油酯质代谢等途径.根据富集结果筛选8个差异表达基因,经实时荧光定量验证,基因表达趋势与转录组测序结果相符.[结论]CAO和POR基因表达延后,表明喷水处理可延长叶绿素的合成时间;FBP和SBP的基因表达略微降低,表明叶面喷水调控基因的表达量降至缓解芒果"午休"的最适范围内,有利于树体积累碳同化物,从而提高光合效率.

针对浙科版教材中"通过植物组织培养可获得完整植株"实验教学课时不足、实验材料成活率低、流程耗时长、方法步骤不严谨等问题,进行实验教学改进.通过调整课时安排、优化实验具体操作、开展学生项目化学习等方式帮助学生高效地完成了探究植物激素在植物组织培养中的作用及接种培养外植体,最终得到试管苗并成功移植.历时6年,反复验证本方案可实现学生掌握基本的无菌操作和植物组培技术,有效激发创新和学习激情,树立生命观念和科技助农的社会责任感.