[目的]生长素上调的小RNA(SAURs)是一类生长素原初响应基因,在细胞伸长的过程中具有重要作用.克隆纤维发育相关的SAUR基因,研究其表达模式和生物学功能对探究纤维发育的机理具有重要意义.[方法]从陆地棉中克隆到1个编码SAUR蛋白的基因,命名为GhSAURX,通过表达模式分析、亚细胞定位、转基因拟南芥表型分析及生长素相关基因表达分析初步研究其功能.[结果]进化树分析表明:GhSAURX与拟南芥SAUR76、SAUR77和SAUR78关系较近,属于SAUR76亚家族.qPCR结果发现,GhSAURX基因在快速伸长的纤维中表达量较高,即开花后15,18,21 d.同时,GhSAURX在长纤维品种中的表达水平明显高于短纤维.亚细胞定位分析显示,GhSAURX定位在细胞膜和细胞核中.异源表达GhSAURX可以提高YUCCA6、ARF7及PIN4的表达,增加拟南芥的主根长度和黑暗条件下胚轴的长度.[结论]GhSAURX可能在生长素调控细胞伸长的过程中具有重要作用.

下胚轴的伸长在植物早期存活和后期生长发育过程中均具有重要作用.本研究对拟南芥(Arabidopsis thaliana(L.)Heynh.)突变体进行了筛选,得到了具有短下胚轴表型的突变体u2bl,并对其下胚轴变短机制进行了初步研究.结果显示,突变体u2bl在不同光照条件下均表现出下胚轴较短的表型.细胞学实验表明,突变体u2bl下胚轴细胞长度的降低是其下胚轴较短的原因.赤霉素(GAs)是促进下胚轴伸长的主效应因子.但u2bl突变体对外源GA处理及内源GA合成抑制剂多效唑(PAC)处理均不敏感,表明U2BL基因可能影响GA的信号转导.亚细胞定位结果表明,U2BL在细胞核中富集.荧光定量Q-PCR分析结果显示,在u2bl突变体中,PRE1、SAUR16、YUC2、YUC8和PIF4等基因的表达均有显著下调,U2BL可能通过调控上述基因来间接调控下胚轴的伸长.本研究结果为进一步探讨U2BL在拟南芥生长发育及在其他物种中可能行使的功能提供了参考.

目的 姜黄Curcuma longa主根形成中药姜黄,侧根形成药材郁金.为探知姜黄主根与侧根形成过程的差异和侧根生长膨大的分子机制,对姜黄主根与侧根进行转录组测序,挖掘促使侧根生长膨大的关键基因.方法 以姜黄主根和侧根为材料,采用Illumina HiSeq高通量测序平台进行转录组测序,组装与注释后进行差异表达基因筛选.结果 转录组测序共获得42.69 Gb clean data,共得到42 748条Unigene,其中35 456条被注释.主根和侧根中的差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs)有1551个,基因本体(gene ontology,GO)富集结果表明,姜黄主根与侧根的DEGs主要富集于代谢过程、细胞过程、催化过程、转运过程、结合等功能,COG富集结果表明,主根与侧根中DEGs主要富集于碳水化合物代谢和信号转导机制.KEGG富集分析显示,根中DEGs主要富集在淀粉和糖代谢、植物激素信号传递等代谢通路中.通过注释信息筛选出姜黄侧根生长膨大相关的差异表达基因,关键差异表达基因与通路分析表明侧根中蔗糖合成酶基因、生长素响应基因(SAUR32、SAUR76、SAUR50)的表达上调可能是姜黄侧根生长膨大的影响因素.结论 通过对姜黄主根与侧根高通量转录组测序,揭示了姜黄侧根生长膨大的关键基因,可以为姜黄根系生长的生物学机制提供参考.

为了研究葡萄早期应答生长素基因SAUR(Small auxin-up RNA)家族,本研究利用全基因组信息鉴定了葡萄64个SAUR家族成员,并对SAUR家族成员的基因结构、氨基酸特性、染色体定位、基因进化、基因功能以及组织表达进行分析.结果表明,葡萄全基因组上64个SAUR家族成员在19条染色体中的8条染色体上呈现簇状分布,主要分布在3、4号染色体上,其中3号染色体上数量最多为37个;葡萄SAUR家族基因长度较短,有59个基因是无内含子基因;蛋白理化特征分析显示,多数SAUR蛋白呈碱性,结构稳定性较差,蛋白脂溶指数高,呈亲水性;基因功能预测结果表明,葡萄SAUR基因主要担当生长因子、结构蛋白、转录、转录调控以及响应胁迫应答和免疫应答6种功能,其中更多参与生长调节功能;根据系统进化分析将其分为10个分支,另外不同组织表达谱的分析结果表明SA UR基因家族成员具有不同的组织表达模式,对于非生物胁迫具有一定的调节作用.这些信息为葡萄SAUR基因家族功能分析奠定了一定的工作基础.

植物激素在叶片衰老过程中起着重要的调控作用.本课题组在前期利用拟南芥cDNA文库筛选叶片衰老负调节因子SSPP互作组分的过程中,发现一个生长素响应基因家族成员SAUR72可能与SSPP发生互作.本文首先利用酵母双杂交技术对SAUR72和SSPP之间的蛋白互作进行了验证,并进一步发现SAUR72基因的表达受到衰老诱导和SSPP过表达抑制;过表达SAUR72基因不但造成拟南芥成苗叶片早衰,还能促进幼苗下胚轴和主根伸长、根系等部位pH值下降,暗示着这一生长素响应基因是拟南芥叶片衰老的正调节因子,并可能通过抑制特殊磷酸酶活性、间接促进H+-ATPase的活性上升而发挥作用.上述研究结果的取得,为明确生长素在叶片衰老调控中的功能奠定了基础.

为研究玉米早期应答生长素基因SAUR(Small auxin-up RNA)家族,本研究采用全基因组信息鉴定出91个玉米SA UR基因,命名为ZmSA UR.SAUR家族成员基因结构、氨基酸特点、染色体定位及基因进化分析表明,SAUR基因家族在染色体上呈现不均匀分布,其中2号染色体上数量最多为22个,基因的扩增模式为分散复制与片段复制.SAUR基因家族具有相对保守的结构,即包含1个保守的Rna DNA结构,SAUR蛋白的3D结构含有3个α螺旋和3个β折叠.根据多物种SAUR蛋白进化树分析将其分为9个分支,并分析发现玉米与物种相近的谷子聚在一起.这些信息为玉米SAUR基因家族功能分析奠定了一定的工作基础.

The modification of plant architecture is a crucial target in rice domestication and modern genetic improvement.Although several genes regulating rice plant architecture have been characterized,the molecular mechanisms underlying rice plant architecture domestication remain largely unclear.Here we show that the inclined tiller growth in wild rice is controlled by a single dominant gene,TILLER INCLINED GROWTH 1 (TIG1),which is located on chromosome 8 and encodes a TCP transcriptional activator.TIG1 is primarily expressed in the adaxial side of the tiller base,promotes cell elongation,and enlarges the tiller angle in wild rice.Variations in the TIG1 promoter of indica cultivars (tig1 allele) resulted in decreased expression of TIG1 in the adaxial side of tiller base and reduced cell length and tiller angle,leading to the transition from inclined tiller growth in wild rice to erect tiller growth during rice domestication.TIG1 positively regulates the expression of EXPA3,EXPB5,and SAUR39 to promote cell elongation and increase the tiller angle.Selective sweep analysis revealed that the tig1 allele was selected in indica cultivars by human beings.The cloning and characterization of TIG1 supports a new scenario of plant architecture evolution in rice.

花瓣大小是影响金花茶(Camellia nitidissima)观赏价值的主要因素之一,但金花茶花瓣发育形成机制尚不清楚.将金花茶花瓣发育过程划分为幼蕾期(S1)、初蕾期(S2)、显色期(S3)、半开期(S4)、盛开期(S5)五个阶段,利用RNA-seq技术分析花发育过程中转录组的动态变化,以期对金花茶花瓣发育形成的转录机理进行初步探究.通过对金花茶花瓣发育过程中的差异表达基因进行富集分析和趋势分析,发现生长素转导途径所含差异表达基因数量最多,部分AUX1/LAX共转运体、AUX/IAA基因、SAUR等生长素应答基因在开花过程中明显上调,表明生长素是调控花瓣生长重要的调控因子.MYB、bHLH、锌指蛋白等转录因子、木葡聚糖内糖基转移酶/水解酶(XTH)、果胶酯酶(PE)、果胶裂解酶(PL)等部分下游功能基因,其中XTH显著富集于GO分类中的水解酶活性,表明它们可能对金花茶花瓣的生长起重要调控作用.此外,对FT、SOC1、AP3、PI、SEP3等开花调控关键基因在金花茶花瓣发育过程中的表达情况进行了分析,结果表明这些基因主要以中低表达为主.高表达基因进行KEGG富集分析结果表明,次生代谢物质合成伴随着金花茶花瓣的整个发育过程.这些结果为进一步揭示金花茶花瓣发育的转录调控机制奠定了理论基础.

为探讨IAA在梨黄化叶复绿过程中的作用,以'砀山酥梨'(Pyrus bretschneideri Rehd.)黄化植株与正常植株为试材,对生长期黄化植株叶面喷施0.2％FeSO4溶液,于处理后第3、6、9、12天分别观察黄化叶复绿情况,取样测定黄化叶片复绿过程中各时期叶片与对照组(正常、黄化)叶片的Fe2+含量、内源IAA含量、IAA相关信号转导基因相对表达量,并分析Fe2+、IAA含量及相关基因表达量之间相关性.结果表明:(1)FeSO4溶液处理可使梨黄化叶片复绿,且黄化叶面在处理后第3天开始出现复绿斑点,在处理后第6、9天时出现大范围的复绿斑块,第12天整叶复绿.(2)ELISA测定结果显示,对照组正常叶的内源IAA含量显著高于对照组黄化叶,FeSO4处理后各个时期的复绿叶内IAA含量均显著高于对照组(正常叶和黄化叶).(3)qRT-PCR结果显示,对照组黄化叶内AUX1.1/1.3、GH3.1/3.2/3.5、SAUR 1/2/3/4、AUX/IAA 1/2/3/7表达量均显著高于对照组正常叶,FeSO4处理后其表达量大多较黄化叶显著减少;而对照组黄化叶内TIR1.1、GH3.3/3.4、AUX/IAA4/5/6表达量均显著低于对照组正常叶,FeSO4处理后其各时期表达量均较黄化叶显著增加.(4)对照组黄化叶内ARF3/4/5/6/7/8/9/10/15/17/18/19/20/21/22/23表达量均显著低于正常叶,FeSO4处理显著促进了 ARF3/5/6/9/19/20/21/22/23的表达;而对照组黄化叶内ARF1/2/11/12/13/14表达量显著高于正常叶,FeSO4处理则显著抑制了 ARF1/2的表达.(5)相关性分析结果表明,FeSO4处理后复绿叶内显著增加的Fe2+含量主要与AUX/IAA5、AUX/IAA6表达量显著上调相关;而IAA含量的显著增加则与GH3.3表达量显著上调、与SAUR1/2表达量显著下调相关.两者之间相关网络图错综复杂,其简要途径为:Fe2+→AUX/IAA5、AUX/IAA6→(ARF14)→ARF5→SAUR1、AUX/IAA1→SAUR2/TIR1.1/GH3.3→IAA.研究认为,IAA及其信号转导基因在FeSO4所诱导的'砀山酥梨'缺铁黄化叶复绿过程中可能发挥重要作用.

Higher plants utilize a variety of immune receptors to recognize pathogens and trigger defense responses.Intracellular nucleotide-binding leucine-rich repeat receptors (NLRs) are widely used for detecting pathogen effectors (Jones et al.,2016;Zhou and Zhang,2020).NLRs are also present in animals,including mammals,although they seem to have evolved separately through convergent evolution (Urbach and Ausubel,2017).Both plant and animal NLRs contain a central nucleotide-binding (NB) domain and a C-terminal leucine-rich repeats (LRR) region.The NB domain is required for oligomerization of the receptors to form higher order complexes,i.e.,resistosomes in higher plants and inflammasomes in mammals,for signaling.The highly variable LRR region is often involved in self-inhibition,protein-protein interactions,and effector recognition(Saur et al.,2020).