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番茄叶衰老诱导质体小球降解的亚细胞途径分析

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中国果菜 2021年第4期41卷 49-55,80页

作者：李沫王静何金铭陈雯新刘林张桂芝赵小梅临沂大学药学院山东临沂276005 临沂大学生命科学学院山东临沂276005

叶衰老引起大分子和细胞器组分降解,质体小球是源于类囊体、由膜脂单分子层包围中性脂所组成的细胞器,然而目前对衰老叶中质体小球降解的亚细胞途径还了解甚少,因此采用超微技术对番茄叶衰老诱导的质体小球降解亚细胞途径进行了研究。... 详细信息

叶衰老引起大分子和细胞器组分降解,质体小球是源于类囊体、由膜脂单分子层包围中性脂所组成的细胞器,然而目前对衰老叶中质体小球降解的亚细胞途径还了解甚少,因此采用超微技术对番茄叶衰老诱导的质体小球降解亚细胞途径进行了研究。结果发现,番茄叶衰老诱导质体小球体积增大之后以两种方式降解:一是质体小球离开叶绿体并向液泡内转移,在液泡中发生降解;二是质体小球不离开叶绿体,在叶绿体内发生降解,降解始于小球表面某一点,伴随小泡发生。因此,番茄叶衰老诱导质体小球通过两种亚细胞途径降解。

关键词：番茄叶衰老质体小球液泡途径叶绿体途径

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茄未成熟叶与衰老叶叶绿体超微结构比较研究

电子显微学报 2011年第6期30卷 541-546页

作者：刘林临沂大学生命科学院山东临沂276000

为揭示叶衰老对茄叶叶绿体超微结构的影响,用透射电子显微技术对茄未成熟叶和衰老叶叶肉细胞叶绿体进行比较研究。结果表明:未成熟叶叶绿体类囊体染色深,基粒柱状,许多基粒类囊体向基质中延伸,基粒之间由基质类囊体连接,基质中有大量淀... 详细信息

为揭示叶衰老对茄叶叶绿体超微结构的影响,用透射电子显微技术对茄未成熟叶和衰老叶叶肉细胞叶绿体进行比较研究。结果表明:未成熟叶叶绿体类囊体染色深,基粒柱状,许多基粒类囊体向基质中延伸,基粒之间由基质类囊体连接,基质中有大量淀粉和少量质体小球,小球体积小,直径0.1μm以下;衰老叶叶绿体类囊体染色较浅,基粒球状,基粒类囊体向基质中的延伸减少,基质类囊体减少,淀粉减少,质体小球数量增多、体积增大,直径可达0.9μm,基质中有酚类物质积累。显然,叶衰老引起茄叶肉细胞叶绿体类囊体膜组成改变,基质类囊体解体,淀粉减少而质体小球增加,并引起酚类物质积累。

关键词：茄叶衰老叶绿体超微结构

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miR319在植物器官发育中的调控作用

遗传 2011年第11期33卷 1203-1211页

作者：罗茂张志明高健曾兴潘光堂四川农业大学玉米研究所雅安625014

microRNAs（miRNAs）是一类内源性的、21~25个碱基长度的小分子非编码RNA,它通过指导剪切或者抑制翻译等方式调节植物基因的表达,参与调控植物生长发育各个方面。大量研究表明,miR319通过靶向TCPs转录因子控制植物叶、花等器官的生长命... 详细信息

microRNAs（miRNAs）是一类内源性的、21~25个碱基长度的小分子非编码RNA,它通过指导剪切或者抑制翻译等方式调节植物基因的表达,参与调控植物生长发育各个方面。大量研究表明,miR319通过靶向TCPs转录因子控制植物叶、花等器官的生长命运,并参与调控部分激素生物合成和信号传导通路,在植物发育过程中发挥重要生物学功能。文章综述了miR319在植物叶形态建成、生长发育以及叶衰老和花器官发育等过程中的重要调控作用。

关键词： miR319 叶生长发育叶衰老花器官发育基因表达调控

植物半胱氨酸蛋白酶在植物生长发育中的功能研究

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生物技术通报 2021年第6期37卷 202-212页

作者：莫黎杰刘夏瞳李慧陆海北京林业大学生物科学与技术学院北京100083 北京林业大学林木育种国家工程实验室北京100083

半胱氨酸蛋白酶(cysteine proteases,CPs)是一类重要的蛋白水解酶,在调控植物生长发育中发挥着重要的功能。根据不同半胱氨酸蛋白酶在不同组织部位的定位表达,对半胱氨酸蛋白酶参与种子萌发,根生长及叶片衰老过程,以及茎中导管分子及花... 详细信息

半胱氨酸蛋白酶(cysteine proteases,CPs)是一类重要的蛋白水解酶,在调控植物生长发育中发挥着重要的功能。根据不同半胱氨酸蛋白酶在不同组织部位的定位表达,对半胱氨酸蛋白酶参与种子萌发,根生长及叶片衰老过程,以及茎中导管分子及花药中绒毡层细胞的细胞程序性死亡过程的功能研究及其进展进行了综述,旨在为进一步研究半胱氨酸蛋白酶的功能提供参考。

关键词：半胱氨酸蛋白酶细胞程序性死亡(PCD) 叶衰老种子萌发

小麦叶片内1,5二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶大亚基由53000到50000裂解反应的定位研究

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南京农业大学学报 2006年第4期29卷 23-27页

作者：芮琪张列峰徐朗莱南京农业大学生命科学学院江苏南京210095

研究了小麦叶片内1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶(Rub isco,EC 4.***.1.39)大亚基(LSU)由53 000裂解为50 000的反应。结果显示,成熟叶片的粗提液在pH 5.5的条件下反应后能检测到50 000的裂解产物,而暗诱导衰老叶片的粗提液在pH 7.5的条件... 详细信息

研究了小麦叶片内1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶(Rub isco,EC 4.***.1.39)大亚基(LSU)由53 000裂解为50 000的反应。结果显示,成熟叶片的粗提液在pH 5.5的条件下反应后能检测到50 000的裂解产物,而暗诱导衰老叶片的粗提液在pH 7.5的条件下也能发现LSU的这一降解。分别从成熟叶片和衰老叶片中提取叶绿体,以其裂解液为反应体系研究LSU由53 000裂解为50 000这步反应的细胞器定位。结果显示,衰老叶片中的叶绿体裂解液在pH 7.5时反应1 h后能检测到50 000降解产物,而成熟叶片叶绿体裂解液在pH 5.5和pH 7.5的条件下反应后均未检测到LSU的50 000裂解产物。上述结果表明:衰老叶片中LSU由53 000部分裂解为50 000的反应定位于叶绿体内,而成熟叶片中LSU由53 000裂解为50 000的反应可能定位于叶绿体外。

关键词： 1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶(Rubisco,EC 4.1.1.39) 蛋白质降解细胞定位叶衰老小麦

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茄子衰老叶质体小球降解途径的观察

中国瓜菜 2021年第5期34卷 109-112页

作者：陈雯新李萌孙悦宸毛新月韩秋爽刘林张桂芝临沂大学药学院山东临沂276005

采用透射电子显微技术对茄子幼叶和衰老叶的质体小球进行了比较,并着重对衰老叶质体小球的降解途径进行了观察。结果表明,茄子幼叶质体小球小,电子染色深,老叶质体小球大,电子染色浅;老叶中质体小球发生降解,降解发生在叶绿体内或液泡内... 详细信息

采用透射电子显微技术对茄子幼叶和衰老叶的质体小球进行了比较,并着重对衰老叶质体小球的降解途径进行了观察。结果表明,茄子幼叶质体小球小,电子染色深,老叶质体小球大,电子染色浅;老叶中质体小球发生降解,降解发生在叶绿体内或液泡内,显示降解遵循叶绿体途径或液泡途径。在叶绿体途径中,降解不是从质体小球整个表面同时开始,而是从质体小球表面某一点开始,降解区域电子透明,结果使质体小球呈现为一侧凸起而另一侧凹陷。在液泡途径中,液泡中的质体小球由基质包围着,显示质体小球并不单独进入液泡,而是连同部分叶绿体基质一起进入液泡。

关键词：茄子叶衰老质体小球降解降解途径

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缺N对水稻叶光合特性及其抗氧化酶的影响

缺N对水稻叶光合特性及其抗氧化酶的影响

作者：黄宗安浙江大学

学位级别：硕士

本文主要研究了缺N和完全营养液处理对水稻幼苗第6完全展开叶20 d内的气体交换特性、光合色素含量、可溶性蛋白、Rubisco蛋白含量、叶绿素荧光参数和抗氧化酶系统的变化。与对照相比，缺N植株的Ch1含量从第5d起开始下降，并随缺N... 详细信息

本文主要研究了缺N和完全营养液处理对水稻幼苗第6完全展开叶20 d内的气体交换特性、光合色素含量、可溶性蛋白、Rubisco蛋白含量、叶绿素荧光参数和抗氧化酶系统的变化。与对照相比，缺N植株的Ch1含量从第5d起开始下降，并随缺N处理的延长而加速;Ch1的下降速度较Car快，故Car／Ch1在第5d开始显著地上升;缺N植株的可溶性蛋白含量在第5d时已显著减少，而对照植株轻微下降;随着缺N处理延长，Rubisco含量迅速下降。处理5d后，缺N植株的Amax，Gs和E分别降低并随着缺N处理延续而加剧下降，但缺N植株的Ci却不断升高;光饱和曲线表明，缺N植株的LCP降低更快;与此相似，缺N大大降低了AQY，处理20d后，缺N植株的AQY只有对照的28％，而对照的AQY保持相对稳定;A-Ci曲线表明，缺N植株的叶肉细胞羧化效率显著降低，缺N植物的CCP较对照下降25％;缺N植株的LSP在20d也显著减小。处理5d后，缺N植株的F、F、F／F和F／F变化不大，但Φ、q和ETR已开始明显下降，q、明显升高，q的上升与Car／Ch1相平行：缺N植株的PSⅡ激发压逐渐升高，在第10d达到峰值后趋于稳定;相应地，缺N植株的E也在第10d达到峰值。处理15d后，缺N植株的F／F、F／F、q和ETR降低更迅速。处理20d后，缺N植株的F才显著降低。以鲜重计算酶活性，与对照比较，处理1d，缺N植株叶片的SOD活力已低于对照，然而POD和CAT活力先升高，但随着缺N处理时间延长，3种酶活性都不同程度的下降;缺N叶片的MDA含量较对照迅速上升;以可溶性蛋白计算酶活性，则抗氧化酶的活力呈现出不同的特征，SOD、POD和CAT各自的活力均比对照明显升高，在缺N第15d后达到峰值，然后又迅速下降。相关分析结果表明：激发压的升高与Rubisco蛋白的降解与可溶性蛋白的减少存在显著的相关性(P＜0.05)。但滞后于Rubisco含量的降低。因此是卡尔文循环受阻导致对同化力的需求降低，继发光合电子传递链的饱和，引起了Q的过度还原，继而导致了激发压的升高。激发压的升高伴随着过剩激发能的产生，由此导致光系统的光抑制和活性氧的生成，活性氧的生成又加速了蛋白质和色素的降解。

关键词：水稻 N 叶衰老光合作用抗氧化酶叶绿素荧光激发压

水稻UAP1和UAP2基因参与叶早衰和防御反应的功能研究

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水稻UAP1和UAP2基因参与叶早衰和防御反应的功能研究

作者：魏玲霞江西农业大学

学位级别：硕士

UDP-N-乙酰氨基葡萄糖焦磷酸化酶1(UAP1)基因的突变失活导致水稻出现叶早衰和防御反应表型。水稻中UAP1基因有一个同源基因UAP2,和UAP1相似,UAP2也具有UDP-N-乙酰氨基葡萄糖焦磷酸化酶的催化功能。UAP1基因至关重要,突变体uap1叶片却能... 详细信息

UDP-N-乙酰氨基葡萄糖焦磷酸化酶1(UAP1)基因的突变失活导致水稻出现叶早衰和防御反应表型。水稻中UAP1基因有一个同源基因UAP2,和UAP1相似,UAP2也具有UDP-N-乙酰氨基葡萄糖焦磷酸化酶的催化功能。UAP1基因至关重要,突变体uap1叶片却能够正常生长一段时间才早衰死亡,维持突变体uap1叶片短暂存活的机制,还有待进一步探索。另外,UAP1基因参与叶早衰和防御反应这两个生物学过程中,是否具有正负调控作用,也还有待系统的验证研究。本研究从表型、生理、分子水平等方面,研究水稻UAP2和UAP1基因对uap1突变体的表型恢复效应;利用RNA干扰技术和过表达技术对UAP1基因进行叶早衰和防御反应功能的正负调控模式探索研究。主要研究结果如下:1、UAP2基因同UAP1一样可以恢复类病变叶早衰突变体uap1的叶突变表型,UAP2基因的功能是uap1突变体在没有正常的UAP1酶学功能时,能够正常生长一段时间的原因。首先,将UAP2基因过表达在uap1中的株系进行表型观察发现,UAP2基因可以恢复突变体uap1的叶片突变表型。对UAP1基因互补uap1和UAP2基因过表达在uap1中的转基因株系进行检测,发现UAP1基因互补uap1和UAP2基因过表达在uap1中均能使转基因株系的叶绿素含量、衰老诱导的SGR基因表达、衰老相关转录因子和衰老相关基因的表达量恢复得与野生型相比无明显差异。这从表型、生理、分子水平证实了UAP2基因同UAP1基因一样可以恢复突变体uap1的叶早衰表型。其次,通过接种白叶枯病菌PXO99发现,UAP1基因互补uap1和UAP2基因过表达在uap1中均能使转基因株系的白叶枯抗性恢复得与野生型相比无明显差异;转基因株系叶片中防御信号相关基因PR1a和PBZ1的表达量与野生型相比也无明显差异。UAP1基因对于UDP-N-乙酰氨基葡萄糖(UDP-Glc NAc)的合成起着关键作用,而UDP-Glc NAc与蛋白质糖基化修饰有关,可能会影响内质网胁迫激发未折叠蛋白应答。对UAP1基因互补uap1和UAP2基因过表达在uap1中的转基因株系,进行内质网胁迫相关转录因子和标记基因的表达量检测,发现这些基因的表达水平均使得uap1中的诱导表达恢复得与野生型无明显差异。另外,研究发现UAP1基因互补uap1植株和UAP2基因过表达在uap1中的株系不能完全恢复突变体uap1的株高、有效穗数、穗长、单株实粒数、单株总粒数、结实率、千粒重这些农艺性状。2、UAP1基因RNA干扰下调表达导致水稻叶早衰和防御反应的发生。对水稻UAP1基因的RNA干扰转基因株系的分蘖期叶片进行检测,结果显示:UAP1基因RNAi下调表达的转基因株系呈现斑点叶及早衰的表型;其叶绿素含量下降;衰老诱导的SGR基因、衰老相关转录因子和衰老相关基因的表达量极大上调表达。这从表型、生理、分子水平上证实UAP1基因RNAi下调表达株系中叶早衰的发生。通过白叶枯病菌接种实验,发现UAP1基因RNAi下调表达的转基因株系对白叶枯病菌的抗性增强,其防御信号标记基因PR1a和PBZ1的表达量也显著提高,暗示着防御反应被激活。另外,内质网胁迫相关转录因子和标记基因的表达量,在UAP1基因RNAi下调表达的转基因株系中也上调表达,为内质网胁迫在UAP1基因RNAi下调表达株系中发生提供分子水平上的证据。UAP1基因RNAi下调表达影响了水稻的株高、有效穗数、穗长、单株实粒数、单株总粒数、结实率、千粒重这些重要的农艺性状,对产量的下降有一定的影响。3、UAP1基因过表达不导致水稻植株叶衰老的延缓和防御反应的改变。对UAP1基因过表达株系分蘖期和成熟期的植株、叶片进行表型观察和叶绿素含量分析,发现UAP1基因过表达植株及叶片发育正常,呈正常绿色表型,在分蘖期无明显更绿、在成熟期无延缓衰老表型出现,叶片中叶绿素含量无明显改变。在分蘖期转基因植株叶片中,对衰老诱导的SGR基因、衰老相关转录因子和衰老相关基因的表达量进行检测,发现其表达无明显差异。这些结果说明UAP1基因过表达没有导致叶片发育进程改变、不能延缓植株叶衰老。研究还发现,UAP1基因过表达株系对白叶枯病菌的抗性没有改变;其防御信号相关基因PR1a和PBZ1的表达水平也没有发生改变;这说明UAP1基因过表达对防御反应发生过程没有影响。对内质网胁迫相关转录因子和标记基因进行检测,发现这些基因表达水平没有显著差异,也在分子水平上说明了内质网胁迫在UAP1基因过表达株系没有发生改变。通过农艺性状调查,UAP1基因的过量表达,对植株的株高、穗长、有效穗数、单株实粒数、单株总粒数、结实率和千粒重等农艺性状,并无明显的积极效应。

关键词：水稻叶衰老防御反应内质网胁迫 UDP-N-乙酰氨基葡萄糖焦磷酸化酶1 UDP-N-乙酰氨基葡萄糖焦磷酸化酶2

玉米转录因子ZmVQ52在拟南芥中的功能探究

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玉米转录因子ZmVQ52在拟南芥中的功能探究

作者：陆雪峰西南大学

学位级别：硕士

植物发育的最后一个阶段是叶片的衰老,叶衰老的过程中资源降解后转移到新器官以维持生长,通过延缓衰老可以延长植物的生育期。在前期的研究中,将酸性磷酸酶活性基因ZmAPRG定位在546kb的目标区段,在这个区段内,包括5个具有功能注释的基因... 详细信息

植物发育的最后一个阶段是叶片的衰老,叶衰老的过程中资源降解后转移到新器官以维持生长,通过延缓衰老可以延长植物的生育期。在前期的研究中,将酸性磷酸酶活性基因ZmAPRG定位在546kb的目标区段,在这个区段内,包括5个具有功能注释的基因,其中发现有ZmVQ52基因在两个亲本082和107中CDS序列无差异,而启动子存在差异。因此,本实验主要针对ZmVQ52基因来进行研究,用CaMV 35S启动子驱动ZmVQ52的过表达,获得转基因拟南芥以便后续的研究。本研究中,从玉米自交系B73中克隆获得ZmVQ52基因,对其进行组织特异性表达分析,蛋白功能定位,互作蛋白分析,转基因拟南芥的表型鉴定,激素处理,转录组测序和差异表达基因定量验证,发现在玉米衰老调节机制中ZmVQ52基因扮演着重要的角色。本研究的主要结果如下:（1）ZmVQ52基因开放阅读框（ORF）全长为576bp,编码191个氨基酸,该基因克隆后构建CaMV-ZmVQ52植物双源表达载体,利用农杆菌介导的遗传转化方法获得转基因拟南芥株系,用潮霉素抗性筛选,PCR检测获得转基因拟南芥纯合株系OE4和OE5;（2）取玉米自交系成熟期的五个组织,分别为根、茎、叶、雌穗、雄穗,利用qRT-PCR的方法分析这五个组织中ZmVQ52基因的表达情况,结果表明ZmVQ52在玉米叶片中表达量最高,根、茎中表达量最低;（3）构建GFP-ZmVQ52融合蛋白表达载体,利用玉米原生质体提取和瞬时表达方法与核Marker质粒共定位分析,发现ZmVQ52编码的蛋白定位于细胞核,作为核蛋白发挥生物学功能。通过双分子荧光互补实验,经玉米原生质体转化方法筛选互作蛋白,发现ZmVQ52与ZmWRKY20、ZmWRKY36、Zm WRKY50和ZmWRKY71存在相互作用;（4）ZmVQ52的过表达加速了转基因拟南芥的叶片衰老,发现叶片黄化严重,萎蔫衰老加快,叶绿素含量降低等表型。结合拟南芥遗传转化获得的ZmVQ52转基因株系观察到的叶片衰老表型,利用qRT-PCR分析ZmVQ52在转基因拟南芥中的分子机制。发现ZmVQ52的过表达促进了叶衰老标记基因SAG12和SAG13的上调表达,叶衰老应答基因WRKY53和ORE1的上调表达以及CCA1和GLK2的下调表达;（5）ZmVQ52转基因拟南芥通过SA,JA处理后发现拟南芥叶片快速衰老,JA途径中的响应基因PDF1.2a和PDF1.2b的表达上调,SA途径中的响应基因PR1和PR2表达也显著上调,说明ZmVQ52的过表达增强了对JA和SA的敏感性。ABA的处理发现转基因拟南芥相对于野生型植株来说主根长增加,表明ZmVQ52基因过表达后增强了对ABA的耐受性;（6）转基因拟南芥株系ZmVQ52-OE5和WT转录组测序分析后发现差异表达基因主要富集在昼夜节律和光合途径中,推测该基因可能通过光合作用和昼夜节律来调控叶片衰老。之后通过qRT-PCR对基因表达进行验证,表明了转录组测序分析的可靠性。

关键词：玉米拟南芥叶衰老 ZmVQ52 功能探究