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Cryptochrome 1 Inhibits Shoot Branching by Repressing the Self-Activated Transciption Loop of pif4 in Arabidopsis

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Plant Communications 2020年第3期1卷 98-106页

作者： Huawei Zhai Lu Xiong Hongyu Li Xiangguang Lyu Guodong Yang Tao Zhao Jun Liu Bin Liu The National Key Facility for Crop Gene Resources and Genetic Improvement(NFCRI) Institute of Crop ScienceChinese Academy of Agricultural SciencesBeijingP.R.China State Key Laboratory of Crop Biology College of Life SciencesShandong Agricultural UniversityTaianShandongP.R.China

Cryptochrome 1(CRY1)is an important light receptor essential for de-etiolation of Arabidopsis seedlings.However,its function in regulating plant architecture remains unclear.Here,we show that mutation in CRY1 resulted in increased branching of Arabidopsis plants.To investigate the underlying mechanism,we analyzed the expression profiles of branching-related genes and found that the mRNA levels of Phytochrome Interaction Factor 4(pif4)and pif5 are significantly increased in the cry1 mutant.Genetic analysis showed that the pif4 or pif4pif5 mutant is epistatic to the cry1 mutant,and overexpression of pif4 conferred increased branching.Moreover,we demonstrated that pif4 proteins physically associate with the G-box motif within the pif4 promoter to form a self-activated transcriptional feedback loop,while CRY1 represses this process in response to blue light.Taken together,this study suggests that the CRY1–pif4 module regulates gene expression via forming a regulatory loop and shoot branching in response to ambient light conditions.

关键词： cryptochrome pif branching basic helix-loop-helix photoreceptor Arabidopsis

Strigolactone-Regulated Hypocotyl Elongation Is Dependent on Cryptochrome and Phytochrome Signaling Pathways in Arabidopsis

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Molecular Plant 2014年第3期7卷 528-540页

作者： Kun-Peng Jia Qian Luo Sheng-Bo He Xue-Dan Lu Hong-Quan Yang Key Laboratory of Urban Agriculture (South) Ministry of Agriculture and School of Agricultural and Biological Sciences Shanghai Jiaotong University800 Dongchuan Road Shanghai 200240 China Schoolof Life Sciences and Biotechnology Shanghai Jiaotong University. 800 Dongchuan Road Shanghai 200240 China

Seedling development including hypocotyl elongation is a critical phase in the plant life cycle. Light regula- tion of hypocotyl elongation is primarily mediated through the blue light photoreceptor cryptochrome and red/far-red light photoreceptor phytochrome signaling pathways, comprising regulators including COP1, HY5, and phytochrome- interacting factors （pifs）. The novel phytohormones, strigolactones, also participate in regulating hypocotyl growth. However, how strigolactone coordinates with light and photoreceptors in the regulation of hypocotyl elongation is largely unclear. Here, we demonstrate that strigolactone inhibition of hypocotyl elongation is dependent on cryp- tochrome and phytochrome signaling pathways. The photoreceptor mutants cry1 cry2, phyA, and phyB are hyposensi- tive to strigolactone analog GR24 under the respective monochromatic light conditions, while cop1 and pifl pif3 pif4 pif5 （pifq） quadruple mutants are hypersensitive to GR24 in darkness. Genetic studies indicate that the enhanced respon- siveness of cop1 to GR24 is dependent on HY5 and MAX2, while that of pifq is independent of HY5. Further studies demonstrate that GR24 constitutively up-regulates HY5 expression in the dark and light, whereas GR24-promoted HY5 protein accumulation is light- and cryptochrome and phytochrome photoreceptor-dependent. These results suggest that the light dependency of strigolactone regulation of hypocotyl elongation is likely mediated through MAX2-dependent promotion of HY5 expression, light-dependent accumulation of HY5, and pif-regulated components.

关键词： hypocotyl elongation cryptochrome phytochrome strigolactones COP1 HY5 pif MAX2.

香蕉基因Mapif家族全基因组鉴定及激素表达模式

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应用与环境生物学报 2022年第4期28卷 1057-1065页

作者：吴昊张城瑜倪珊珊罗彬彬王梦鸽魏雯敏陈裕坤赖钟雄福建农林大学园艺植物生物工程研究所福州350002

植物光敏色素作用因子(phytochrome interacting factor,pif)是广泛分布于植物体内的一种转录因子,在植物的生长发育方面有着重要的作用.基于香蕉基因组数据,对香蕉Mapif基因家族进行基因组鉴定,采用生物信息学分析方法对其进行命名,分... 详细信息

植物光敏色素作用因子(phytochrome interacting factor,pif)是广泛分布于植物体内的一种转录因子,在植物的生长发育方面有着重要的作用.基于香蕉基因组数据,对香蕉Mapif基因家族进行基因组鉴定,采用生物信息学分析方法对其进行命名,分析理化性质、蛋白质结构、基因结构、启动子顺势作用元件以及构建系统进化树;分析pif家族在不同激素处理下的表达情况.结果显示,香蕉Mapif家族有7个成员,均含有高度保守的bHLH结构域;编码区长度在1 116-2001bp之间,至少包含5个内含子,且大部分位于细胞外;进化树结果可以发现与拟南芥、水稻以及玉米pif的亲缘关系较近;顺式作用元件预测结果显示,Mapif上存在多种与激素和光相关的响应元件.qRT-PCR结果显示,Mapif3-1、Mapif4、Mapif4-1在生长素(IAA)、赤霉素(GA)、生长素抑制剂(NPA)处理中均有显著表达,除此之外,所有成员在脱落酸(ABA)处理下均有明显表达.本研究表明Mapif在香蕉生长发育中激素调控有重要作用.(图7表3参45)

关键词：香蕉 pif 基因家族分析激素基因表达

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pif家族基因在创制矮杆玉米中的应用

PIF家族基因在创制矮杆玉米中的应用

作者：冯慧敏山东师范大学

学位级别：硕士

玉米是世界上重要的粮饲作物之一,在我国粮食生产过程中,玉米所占比重尤为重要,是保证国家粮食安全和满足市场需求的主力军。提高单产是作物育种的永恒主题,而筛选合理株型、提高种植密度是提高玉米单产的重要途径。另外,提高作物的耐逆... 详细信息

玉米是世界上重要的粮饲作物之一,在我国粮食生产过程中,玉米所占比重尤为重要,是保证国家粮食安全和满足市场需求的主力军。提高单产是作物育种的永恒主题,而筛选合理株型、提高种植密度是提高玉米单产的重要途径。另外,提高作物的耐逆性,如抗倒伏性、抗病性、耐热性,进而提高作物稳产性也是作物育种一个主要目标。适当降低株高,可以降低植物的避荫反应,是加强作物耐密性的一个改良方法,同时,降低株高可以降低植株重心,减小风阻,是增强作物抗倒伏能力的一个重要手段。光信号对植物的生长发育起着重要的作用,植物光受体起着植物感知光信号的作用,其中光敏色素（phytochrome,PHY）可感知红光信号,并通过与光敏色素互作因子（phytochrome-interacting factors,pifs）发生相互作用传导光信号,调节植株的生长发育,尤其在植物伸长生长方面起着重要作用。本研究以玉米中pif基因家族为研究目标,利用CRISPR/Cas基因编辑技术对pif基因进行突变,获得不同pif基因的单突变体或多突变体,探究pif基因在降低玉米株高方面的应用潜力。主要结果如下:1、利用拟南芥Atpif3（AT1G09530）、Atpif4（AT2G43010）、At pif5（AT3G59060）的b HLH结构域与Maize GDB（https://***/）的B73蛋白数据库进行Blast比对,获得玉米中与其高度同源且保守的基因。根据同源基因所在不同分支的位置进行重新命名为:Zmpif3.1（GRMZM2G115960）、Zmpif3.2（GRMZM2G387528）、ZmP IF3.3（GRMZM2G062541）、Zmpif4.1（GRMZM2G865967）、Zmpif4.2（GRMZM2G165042）、Zmpif5.1（GRMZM2G065374）、Zmpif5.2（GRMZM2G016756）、Zmpif5.3（GRMZM2G452996）。2、利用gRNA设计网站target Design（***/targetdesign/）,在每个目的基因的外显子上设计靶点,构建了分别突变Zmpif3亚家族,Zmpif4亚家族、Zmpif5亚家族、同时突变Zmpif4亚家族和Zmpif5亚家族,同时突变Zmpifs 8个基因的共5个多个基因编辑载体。3、利用农杆菌介导的玉米幼胚遗传转化方法对玉米自交系郑58和PH4CV的幼胚进行遗传转化。在郑58背景下获得353株阳性苗,其中编辑植株189株,编辑效率为53.5%;在PH4CV背景下获得176株阳性苗,其中98株为编辑植株,编辑效率为55.7%。4、在郑58中,我们获得了zmpif3.1、zmpif4.2、zmpif5.1、zmpif5.2单突株系;zmpif3.1 zmpif3.2、zmpif3.1 zmpif4.1、zmpif3.1 zmpif4.2、zmpif5.1 zmpif5.2的双突株系;zmpif3.1 zmpif3.2 zmpif3.3、zmpif3.1 zmpif4.1 zmpif4.2、zmpif3.1 zmpif3.2 zmpif4.2的三突株系;zmpif3.1 zmpif3.2 zmpif4.1 zmpif4.2的四突株系;zmpif3.1 zmpif3.2 zmpif4.1 zmpif4.2zmpif5.3的五突株系。在PH4CV背景下,我们获得了zmpif3.1、zmpif3.2、zmpif4.2的单突株系;zmpif3.1 zmpif3.2、zmpif3.1 zmpif4.2、zmpif4.1 zmpif4.2、zmpif4.2 zmpif5.1的双突株系;zmpif3.1 zmpif3.2 zmpif3.3的三突株系。除上述获得的纯合株系外,E代其余突变组合经筛选后目前还处于杂合状态,后续还需筛选至纯合后才能进行探究,本研究对已获得的纯合株系进行研究与表型鉴定。5、我们对纯合突变体不同自交系的株高降低率以及穗位降低率进行统计,在郑58中获得的不同基因或不同基因组合的突变体的株高降低范围在0.54%到15.54%之间、穗位降低率在-3.37%到31.31%之间;在PH4CV中获得的突变体株高降低范围在-2.04%到13.65%之间,穗位降低率在1.92%到19.23%之间。我们发现zmpif5.1单突株系在郑58背景下对株高降低几乎没有影响,zmpif3.1 zmpif3.2 zmpif3.3三突株系以及Zmpif3s和Zmpif4s组合突变的株系降低率在10%到15%之间,降低程度相对较为合适。各株系与野生型在叶片、雌雄穗等方面均无明显差异。以上结果表明,将玉米中pif基因家族进行突变,可实现不显著影响产量且可不同程度降低株高。

关键词：玉米 pif 株高 CRISPR/Cas基因编辑技术

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双通偏振干涉滤光片的研究

光学学报 2003年第1期23卷 89-94页

作者：贺银波熊静懿吴国忠郑伟曾广杰余飞鸿 HS Kwok 浙江大学光电系现代光学仪器国家重点实验室杭州310027 浙江大学电气学院电力电子技术研究所杭州310027 香港科技大学显示技术研究中心

研究了等厚度双通偏振干涉滤光片 ,在此基础上提出了新型双通偏振干涉滤光片 ,并分析了单通、双通以及新型双通偏振干涉滤光片的光谱特性。结果表明 ,新型双通偏振干涉滤光片不仅具有更好的光谱特性 ,而且能进一步减少延迟片数目 ,具有... 详细信息

研究了等厚度双通偏振干涉滤光片 ,在此基础上提出了新型双通偏振干涉滤光片 ,并分析了单通、双通以及新型双通偏振干涉滤光片的光谱特性。结果表明 ,新型双通偏振干涉滤光片不仅具有更好的光谱特性 ,而且能进一步减少延迟片数目 ,具有非常重要的实用价值 ,可望在基于硅片的液晶投影仪分 /合色系统中得到广泛应用。

关键词：双通偏振干涉滤光片延迟片数目光谱特性 pif

主权财富基金“沙特模式”:pif的全球化与本土化

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新财富 2022年第7期 60-71页

作者：高皓孙子谋邹昊轩清华大学五道口金融学院全球家族企业研究中心哥伦比亚大学

千亿美元的软银愿景一期基金规模前无古人,投出450亿美元的pif作为最大出资人也声名鹊起。作为沙特“2030愿景”国家转型战略的重要推动者,pif管理石油美元,沙特王储和6位部长担任其董事会成员。

关键词：主权财富基金石油美元基金规模转型战略全球化与本土化出资人 pif 董事会成员

黄肉桃中PpSGRs对蓝光的响应及其对贮藏中类胡萝卜素积累的影响

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园艺学报 2018年第2期45卷 229-238页

作者：沈子明徐利伟施丽愉陈伟杨震峰上海海洋大学食品学院上海201306 浙江万里学院生物与环境学院浙江宁波315100

为揭示蓝光处理促进黄肉桃果实类胡萝卜素积累的机制,以黄肉桃‘金丽’果实为研究对象,从桃基因组中筛选出PpSGR1和PpSGRL基因进行生物信息学分析,并通过q-PCR分析PpSGR1和PpSGRL在不同组织和不同发育阶段果实及其在40μmol·m^(-2)·s^... 详细信息

为揭示蓝光处理促进黄肉桃果实类胡萝卜素积累的机制,以黄肉桃‘金丽’果实为研究对象,从桃基因组中筛选出PpSGR1和PpSGRL基因进行生物信息学分析,并通过q-PCR分析PpSGR1和PpSGRL在不同组织和不同发育阶段果实及其在40μmol·m^(-2)·s^(-1)蓝光处理果实中的表达。结果表明,PpSGR1具有多半胱氨酸保守域,属于SGR亚族;PpSGRL基因C端突变失去多半胱氨酸保守域,属于SGR-Like亚族;PpSGR1和PpSGRL都含有叶绿体信号肽,与梅亲缘关系最近。PpSGRs在‘金丽’桃不同组织和不同成熟阶段果实中均有表达,其中PpSGR1与果实采后类胡萝卜素的合成密切相关。蓝光处理可快速抑制桃果实Pppif3进而抑制PpSGR1的转录,促进贮藏前期果实中PpPSY的表达,提高类胡萝卜素的合成和积累。同时,蓝光处理可能通过促进桃果实内源乙烯合成,上调PpSGR1表达进而抑制PpPSY转录水平,降低桃果实贮藏后期类胡萝卜素的合成能力。

关键词：桃果实黄肉蓝光类胡萝卜素 SGR pif

光敏色素互作因子在植物抵御逆境胁迫中的作用研究进展

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园艺学报 2021年第4期48卷 632-646页

作者：岳玲琦邢巧娟张晓兰梁雪王乾齐红岩沈阳农业大学园艺学院设施园艺省部共建教育部重点实验室北方园艺设施设计与应用技术国家地方联合工程研究中心(辽宁)沈阳110866

光敏色素互作因子(Phytochrome-interacting factor,pif)属于碱性螺旋—环—螺旋(Basic Helix–Loop–Helix,b HLH)类转录因子,参与植物多个生物进程,作为胞内信号调节"枢纽",不但参与调控植物的生长发育,且在植物抵御逆境胁迫过程中发... 详细信息

光敏色素互作因子(Phytochrome-interacting factor,pif)属于碱性螺旋—环—螺旋(Basic Helix–Loop–Helix,b HLH)类转录因子,参与植物多个生物进程,作为胞内信号调节"枢纽",不但参与调控植物的生长发育,且在植物抵御逆境胁迫过程中发挥重要作用。本文中主要阐述pif集成复杂的网络调控植物对低温、高温、荫蔽、干旱等非生物胁迫的应答反应,以及pif通过植物激素信号途径介导植物对病虫害等生物胁迫的防御机制,为研究pif在逆境胁迫中的作用,提高作物抗性和品质等提供参考。

关键词： pif 信号转导非生物胁迫生物胁迫

Potential Biostimulant Effect of Clam Shells on Growth Promotion of Plantain pif Seedlings (<i>var</i>. Big Ebanga &Batard) and Relation to Black Sigatoka Disease Susceptibility

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American Journal of Plant Sciences 2019年第10期10卷 1763-1788页

作者： Cécile Annie Ewane Félix Ndongo Katy Ngoula Paul Martial Tene Tayo Stephen Obol Opiyo Thaddée Boudjeko Laboratory of Phytoprotection and Plant Valorization Biotechnology Center University of Yaoundé 1 Messa-Yaoundé Cameroon Department of Biochemistry Faculty of Science University of Yaoundé 1 Yaoundé Cameroon Molecular and Cellular Imaging Canter-Columbus OARDC The Ohio State University Columbus OH USA

Plantain contributes significantly to income generation and food security for millions of people in the world. However, it faces problems of seedlings quantity, quality and availability. The innovation of the “plants issus de fragments de tiges” (pif) technique could be a solution to these problems for small holders’ farmers. The aim of this research is to evaluate the effect of clam shells through amendment of Batard and Big Ebanga pif substrate, on the growth promotion of seedlings and their protection against black Sigatoka disease (BSD). Plantain pif seedlings of the two varieties were grown in a substrate amended with 1% concentration of the clam shells powder in the presence of negative control in the sterile and non-sterile conditions. Agromorphological characteristics, susceptibility level to BSD, total proteins and polyphenols content were assessed. Because of the presence of clam shells in the substrates, explants germinated quickly, generated high number of shoots, grew taller by 32%, with a diameter of pseudo stems of 30%, and area of leaves of 18% compared to control. In addition, the seedlings were less susceptible to BSD by 73% compared to those of controls. The treatment seems to allow the accumulation of larger amounts of total proteins and polyphenols before inoculation and after inoculation that could participate in the growth promotion and the reduction of plant’s susceptibility level. Clam shells treatment acts as a biofertilizer/biopesticide and could be helpful to boost production of plantain seedlings, the use of the by-products of fishing in agriculture and helps alleviate poverty of small holders’ farmers.

关键词： Plantain (Musa spp.) pif Seedlings Clam Shells Biostimulant Potential Biofertilizer Biopesticide Black Sigatoka Disease