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Auxin and axillary meristem development

Auxin and axillary meristem development

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从植物科学到农业发展——2012全国植物生物学大会

作者： Yunde Zhao Section of Cell and Developmental Biology,University of California San Diego,9500 Gilman Drive,la Jolla,CA 92093-0116,USA.

Auxin is an essential regulator for almost every aspect of plant growth and *** of auxin biosynthesis or transport or signaling causes pleiotropic developmental *** of the striking phenotypes associated with defective auxin pathways is the development of naked pin-like inflorescences in Arabidopsis and maize. Pin-like mutants fail to develop axillary meristems and flowers,but how auxin controls axillary meristem development and organogenesis is still not well *** conducted a genetic screen for mutants with pin-like inflorescences in an auxin biosynthesis mutant background,which presumably provides a more sensitized background for the *** previously showed that inactivation of yuc genes,which encode flavin monooxygenases that catalyze a rate-limiting step in auxin biosynthesis,caused defects in cotyledon formation,leaf initiation,and flower *** isolated a series of yuc 1 yuc4 enhancers that develop pin-like inflorescences,but fail to produce flowers. Characterization of the yuc1 yuc4 enhancers has uncovered a novel-signaling pathway responsible for auxin-regulated plant organogenesis.

关键词： yuc auxin growth and development Arabidopsis

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Molecular regulation of root growth plasticity in Arabidopsis

Molecular regulation of root growth plasticity in Arabidopsi...

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2016年全国植物生物学大会

作者： Guangchao Liu Shan Gao Zhaojun Ding The Key Laboratory of Plant Cell Engineering and Germplasm Innovation Ministry of EducationCollege of Life SciencesShandong University

Auxin plays an important role to mediates endogenous developmental signals and environmental cues and thus control root growth plasticity. Aluminum stress,which inhibits root growth,is one of the widespread environmental cues in acid(p HyucCA(yuc),which encodes flavin monooxygenase-like proteins,regulates local auxin biosynthesis in the root apex transition zone(TZ) in response to Al stress. Al stress up-regulates the expression of yucs in the root-apex TZ and yuc-regulated root growth inhibition in an ethylene signalling dependent manner. Ethylene-insensitive3(EIN3) is involved into the direct regulation of yuc9 transcription in this process. Furthermore,we demonstrated that PHYTOCHROME INTERACTING FACTOR4(PIF4) functions as a transcriptional activator for yuc5/8/9. PIF4 promotes Alinhibited primary root growth by regulating the local expression of yucs and auxin signal in the rootapex TZ. The Al–induced expression of PIF4 in TZ is downstream of ethylene signaling. Taken together,our results highlight a regulatory cascade for yucs-regulated local auxin biosynthesis in the root-apex TZ mediating root growth inhibition in response to Al stress.

关键词： auxin root growth Al stress yuc EIN3 PIF4

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低温对番茄花果脱落及生长素合成关键基因表达的影响

低温对番茄花果脱落及生长素合成关键基因表达的影响

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作者：杨晓茹沈阳农业大学

学位级别：硕士

番茄(Solanum lycopersicum)是栽培较为广泛的喜温蔬菜之一,在北方栽培过程中经常遭受低温胁迫,尤其是设施冬春茬栽培更是如此。低温胁迫可导致番茄落花落果,严重影响番茄产量。生长素是影响植物花器官脱落的关键激素之一,yucCA(yuc)家... 详细信息

番茄(Solanum lycopersicum)是栽培较为广泛的喜温蔬菜之一,在北方栽培过程中经常遭受低温胁迫,尤其是设施冬春茬栽培更是如此。低温胁迫可导致番茄落花落果,严重影响番茄产量。生长素是影响植物花器官脱落的关键激素之一,yucCA(yuc)家族作为生长素生物合成途径中的关键基因,其功能虽在拟南芥中已有较深研究,但在番茄中的研究报道较少,特别是在番茄花器官脱落中更未见研究报道。本研究采用生物信息学方法,分析鉴定了番茄生长素生物合成途径中的关键基因家族yuc/FZY,并对该家族基因进行亚细胞定位及顺式作用元件预测分析;进而采用qRT-PCR技术,分析了番茄不同部位FZY基因的表达模式,且采用VIGS技术研究在番茄花器官表达的基因对花柄脱落的影响;在此基础上,对番茄进行昼夜低温(16/6℃)和低夜温(25/6℃)胁迫处理,测定该家族在低温下的表达模式,并观察花粉发育情况、调查脱落率和坐果率,从而验证低温胁迫是否通过调控生长素合成途径导致番茄落花落果。主要研究结果如下:采用生物信息学分析方法,明确了编码番茄生长素合成的基因家族成员。在番茄基因组网站找到了可能编码黄素单加氧酶FZY基因家族成员,通过DNAMAN发现其中9个含有位于FAD和NADPH之间的标志性结构域WL(I/V)VATGENAE,三个功能结构域分别位于motif 5,7,2中。系统进化树分析表明番茄FZY家族与拟南芥中yuc家族关系较近。对番茄FZY家族进行亚细胞定位预测发现,其中8个可能在细胞质中,另1个在叶绿体中。通过启动子顺式作用元件分析发现,番茄中该基因家族所有成员的启动子上均含有光响应元件,表明它们对光信号具有敏感性;只有SlFZY4-2,SlFZY5,SlFZY7的启动子上含有低温响应元件。明确了番茄花粉发育初期是低夜温(25/6℃)影响坐果率的关键时期。通过qRT-PCR分析发现SlFZY2,3,4-1,5在花器官中表达量较高。地下部表达水平最高的为SlFZY3,茎和叶中SlFZY5表达量最高,幼果中SlFZY4-2表达量最高。在番茄花蕾期进行16/6℃的低温处理提高了番茄花器官脱落率。对16/6℃和25/6℃低温处理番茄幼苗分析发现:雄蕊中部分生长素合成基因表达量升高,而雌蕊中表达量下降,并且降低了花粉活力和花粉萌发率。低夜温处理番茄降低了坐果率并且导致单性结实,在花粉发育期进行低夜温处理降低坐果率明显,开花后即花粉成熟后影响较小。采用VIGS技术,明确了Slfzy3和Slfzy5是影响番茄花器官脱落的关键基因。通过沉默花器官表达量较高的SlFZY2,3,4-1,5,发现番茄Slfzy2和Slfzy4沉默植株(pTRV-Slfzy2和pTRV-Slfzy4)的花柄脱落率与野生型没有明显差异,当同时沉默Slfzy2,4(pTRV-Slfzy2,4)时,在去花8 h后的花柄脱落率极显著高于对照,说明番茄FZY基因家族功能存在冗余。番茄Slfzy3和Slfzy5(pTRV-Slfzy3和pTRV-Slfzy5)沉默植株的花柄脱落率在8 h极显著高于对照,10 h显著高于对照,并且比对照提前完成全部脱落。在番茄花粉发育初期进行低夜温(25/6℃)处理后,取开花期的雄蕊进行高通量转录组测序。低夜温处理下,番茄雄蕊中共有94个差异基因,其中8个上调,84个下调。通过KEGG分析发现有3个基因富集在植物激素信号转导通路上,分别是Solyc07g043580,Solyc06g048600和Solyc06g048930,夜间低温处理后这三个基因均下调。有2个基因富集在MAPK信号通路上,分别是Solyc06g005170,Solyc09g014990,分别编码SlMAPK3,SlWRKY33,这两个基因的表达水平均下调。

关键词：番茄低温胁迫生长素 yuc

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生长素调控水稻籽粒灌浆的机理初探

生长素调控水稻籽粒灌浆的机理初探

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作者：翟开恩浙江师范大学

学位级别：硕士

水稻是我国最重要的粮食作物之一,其产量性状一直是水稻遗传育种的首要目标,而水稻籽粒灌浆和结实率是决定水稻产量高低最基本的性状。已有研究证据表明,生长素IAA与水稻的籽粒灌浆有着密切的关系。水稻授粉后,幼穗中的IAA含量迅速增加... 详细信息

水稻是我国最重要的粮食作物之一,其产量性状一直是水稻遗传育种的首要目标,而水稻籽粒灌浆和结实率是决定水稻产量高低最基本的性状。已有研究证据表明,生长素IAA与水稻的籽粒灌浆有着密切的关系。水稻授粉后,幼穗中的IAA含量迅速增加;光合能力不足是限制产量提高的主要因素,外源IAA处理水稻剑叶促进叶片光合作用和光合产物向籽粒运输,暗示局部生长素合成对水稻籽粒灌浆具有重要生物学功能。最近研究表明吲哚丙酮酸IPA途径是IAA生物合成的一个重要分支,其中TAA1和yucCA(yuc)基因是该途径中的两个关键性酶基因。本研究利用分子克隆和水稻转基因技术,在水稻籽粒胚乳或叶组织中特异性地表达TAA1和yuc基因,以达到提高水稻籽粒或叶片内源生长素含量,进而提高水稻籽粒灌浆和结实率。主要研究结果如下：1.用不同浓度的2,4-D、IAA和1-NAA处理水稻日本晴(Oryza sativa L. ssp. Japonica ***)幼穗和剑叶,统计分析其结实率、千粒重和单穗产量。外源生长素处理幼穗和剑叶均能提高水稻结实率和单穗产量,但未能提高千粒重。这一结果暗示生长素参与调控水稻籽粒灌浆。2.利用分子克隆技术构建了胚乳特异性表达载体OsGtl::AtTAAl:GUS和OsGtl::OsTAAl:GUS,叶组织特异性表达载体Atplasto::Osyuc2:GUS。通过农杆菌介导法分别将TAA1胚乳特异性表达载体、yuc叶组织特异性表达载体和生长素分子标记DR5::GFP导入日本晴。利用RT-PCR和GUS染色等分析技术对转基因后代进行分子鉴定,结果表明,获得TAA1胚乳特异性表达或yuc叶组织特异性表达的转基因株系和DR5::GFP表达株系。3.对上述和前期获得转基因纯合株系的结实率、千粒重和单株产量等产量性状进行统计分析,结果表明,TAA1胚乳特异性表达提高了转基因株系的结实率和单株产量,但TAA1叶组织特异性表达只提高了转基因株系的结实率,没有提高单株产量。相反,yuc叶组织特异性表达提高了转基因株系的结实率和单株产量;而yuc胚乳特异性表达提高了转基因株系的结实率,但没有提高单株产量。然而,TAA1和yuc组织特异性表达均没有提高千粒重。这些分析结果表明,水稻籽粒或叶局部生长素合成对水稻籽粒灌浆具有重要生物学功能。4.利用Real-time PCR技术检测yuc组织特异性表达对生长素响应基因OSIAAs的表达影响。分析结果表明,与非转基因株系NT相比,yuc胚乳特异性表达提高了幼穗OslAA9和OSIAA30的表达水平。yuc叶组织特异性表达提高了OsIAAl、OSlAA6和OsIAA10的表达水平,表明yuc胚乳或叶组织特异性表达的确促进了生长素响应基因的表达,同时,也暗示TAA1和yuc特异性组织表达促进了水稻胚乳或叶组织中的内源IAA含量。

关键词：生长素 yuc TAA1 水稻籽粒灌浆转基因

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