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ECS1参与调节CO_2诱导的拟南芥气孔关闭和H_2O_2积累

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植物学报 2012年第3期47卷 209-216页

作者：安国勇丁秀艳武桂丽李海旺宋纯鹏河南大学生命科学学院河南省植物逆境生物学重点实验室棉花生物学国家重点实验室开封475001

CO2浓度升高可以诱导植物叶片气孔关闭,提高植物对高浓度CO2的适应性。但植物如何感知CO2浓度变化并启动气孔关闭反应的分子机制至今仍不十分清楚。利用高通量、非侵入的远红外成像技术,建立了拟南芥(Arabidopsisthaliana)气孔对CO2浓... 详细信息

CO2浓度升高可以诱导植物叶片气孔关闭,提高植物对高浓度CO2的适应性。但植物如何感知CO2浓度变化并启动气孔关闭反应的分子机制至今仍不十分清楚。利用高通量、非侵入的远红外成像技术,建立了拟南芥(Arabidopsisthaliana)气孔对CO2浓度变化反应相关的突变体筛选技术,筛选出对环境CO2浓度敏感的拟南芥突变体ecs1。遗传学分析表明,ecs1为单基因隐性突变体,突变基因ECS1编码一个跨膜钙离子转运蛋白。与野生型拟南芥相比,360μL·L–1CO2可引起ecs1突变体叶片温度上升和气孔关闭,ecs1突变体对900μL·L–1CO2长时间处理具有较强的适应性。进一步的实验表明,360μL·L–1CO2即可诱导ecs1突变体叶片积累较高浓度的H2O2,而900μL·L–1CO2才能够诱导野生型拟南芥叶片积累H2O2。因此,ECS1可能参与调节高浓度CO2诱导的拟南芥气孔关闭和H2O2产生,H2O2可能作为第二信号分子介导CO2诱导拟南芥气孔关闭的反应。

关键词： CO2 H2O2 突变体信号转导气孔

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植物冷胁迫信号研究进展

分子植物育种 2018年第21期16卷 7187-7194页

作者：秦晓惠李凯文段志坤河南大学生命科学学院棉花生物学国家重点实验室植物逆境生物学教育部重点实验室开封475004

低温影响植物的生长发育及地理分布,是制约作物产量和品质的重要因素。为更好地适应低温,植物体内生理生化过程发生明显变化,亲水蛋白、可溶性糖等渗透调节物质大量增加,膜组成改变,这一过程被称为冷驯化。ICE1-CBF-COR途径是主要的冷... 详细信息

低温影响植物的生长发育及地理分布,是制约作物产量和品质的重要因素。为更好地适应低温,植物体内生理生化过程发生明显变化,亲水蛋白、可溶性糖等渗透调节物质大量增加,膜组成改变,这一过程被称为冷驯化。ICE1-CBF-COR途径是主要的冷胁迫信号调节通路,多个基因在转录水平、翻译水平和翻译后修饰水平对ICE1和CBF进行修饰调控,参与到冷胁迫调控中。本研究综述了冷胁迫对植物的影响,最新的冷胁迫信号调控机制,为进一步研究植物的低温应答提供理论依据。

关键词：冷胁迫冷害冻害 ICE1 CBF

菊花和菊花脑DNA甲基化相关酶基因鉴定及表达分析

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园艺学报 2022年第4期49卷 827-840页

作者：王莹艾鹏慧李帅磊康冬茹李忠爱王子成河南大学生命科学学院河南大学农学院作物逆境适应与改良国家重点实验室植物种质资源与遗传工程实验室开封市菊花生物学重点实验室河南开封475004

基于传统菊花(Chrysanthemum×morifolium Ramat.)品种‘金背大红’转录组数据和菊花脑(***)的基因组数据,通过生物信息学方法鉴定了二者的DNA甲基化相关酶基因,分析其编码蛋白结构域并构建系统发育树,还分析了基因的表达情况。从‘金... 详细信息

基于传统菊花(Chrysanthemum×morifolium Ramat.)品种‘金背大红’转录组数据和菊花脑(***)的基因组数据,通过生物信息学方法鉴定了二者的DNA甲基化相关酶基因,分析其编码蛋白结构域并构建系统发育树,还分析了基因的表达情况。从‘金背大红’中鉴定出了13个DNA甲基转移酶基因和11个去甲基化酶基因,从菊花脑中鉴定出10个DNA甲基转移酶基因和5个去甲基化酶基因。MET1同源氨基酸序列系统进化分析结果表明,菊花‘紫精灵’‘金背大红’和‘禾城星火’与甘菊[***(*** Trautv.)Ling et Shih]处于较近的分支中,这表明他们可能有更近的演化关系,而菊花脑和菊花‘泉乡水长’与甘菊的进化关系可能较远。DNA甲基化相关酶基因在不同组织及不同菊花品种中的表达水平存在较大差异。

关键词：菊花 DNA甲基化 DNA甲基转移酶 DNA去甲基化酶基因鉴定表达

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小麦KNOX基因家族鉴定与生物信息学分析

分子植物育种 2022年第7期20卷 2105-2117页

作者：宋宁宁梁慧慧安义伟柏胜龙麻菲菲张震李浩周云郭光辉宋纯鹏河南大学生命科学学院省部共建作物逆境适应与改良国家重点实验室开封475004

KNOX基因家族是编码同源异型盒蛋白的转录因子,在植物生长发育和形态建成过程中起着重要的调控作用。然而,关于小麦KNOX基因家族的研究很少。本研究利用生物信息学手段从小麦基因组中鉴定到分布于18条染色体上的36个KNOX基因,所有鉴定... 详细信息

KNOX基因家族是编码同源异型盒蛋白的转录因子,在植物生长发育和形态建成过程中起着重要的调控作用。然而,关于小麦KNOX基因家族的研究很少。本研究利用生物信息学手段从小麦基因组中鉴定到分布于18条染色体上的36个KNOX基因,所有鉴定到的家族成员均含有KNOX1或KNOX2结构域。本研究对KNOX基因家族的系统进化、基因结构、蛋白结构域、顺式作用元件和基因表达模式进行了分析。根据其系统发育关系,将小麦KNOX基因分为ClassⅠ和ClassⅡ两大亚类,两亚类又进一步分为5个进化分支。大多数小麦KNOX基因含有典型KNOX1、KNOX2、ELK、HOX四个蛋白保守结构域。小麦KNOX基因的启动子分析发现了一些与激素、生长发育和胁迫响应相关的顺式作用调控元件。不同组织器官转录组数据分析显示,ClassⅠ类KNOX基因具有明显的组织特异性,ClassⅡ类KNOX基因的表达部位更广泛。本研究为进一步分析小麦KNOX基因家族的功能和调控机制提供了重要信息。

关键词：小麦 KNOX基因家族基因结构基因表达

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解析植物冷信号转导途径：植物如何感知低温

植物学报 2018年第2期53卷 149-153页

作者：段志坤秦晓惠朱晓红宋纯鹏河南大学生命科学学院棉花生物学国家重点实验室植物逆境生物学重点实验室开封475004

低温胁迫(冷害和冻害)严重影响植物的生长发育和地理分布,是制约作物产量和品质的主要因素之一。在自然界,植物通过感知低温信号并启动一系列响应机制来抵御冷冻伤害。MAP蛋白激酶家族在植物响应逆境胁迫信号过程中发挥重要作用,但其是... 详细信息

低温胁迫(冷害和冻害)严重影响植物的生长发育和地理分布,是制约作物产量和品质的主要因素之一。在自然界,植物通过感知低温信号并启动一系列响应机制来抵御冷冻伤害。MAP蛋白激酶家族在植物响应逆境胁迫信号过程中发挥重要作用,但其是否参与冷冻胁迫信号传递仍不清楚。最近,朱健康、杨淑华和种康研究团队先后报道了拟南芥(Arabidopsis thaliana)和水稻(Oryza sativa)通过MAPK级联反应途径参与冷冻胁迫应答反应,通过磷酸化ICE1来调控其稳定性,并阐明了ICE1提高植物抗冷冻能力的分子机制。他们的研究完善了ICE1介导的低温应答网络,是植物低温应答研究领域的重要突破,并为未来的作物分子设计育种提供了强有力的理论依据。

关键词：低温应答磷酸化 MAPK级联反应 ICE1 OsTPP1

拟南芥雄性不育突变体ms1424的鉴定与基因定位

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植物生理学报 2020年第9期56卷 1795-1806页

作者：陈万利莫翱溦姚远许鹏辉陆平利复旦大学生命科学学院植物科学研究所上海200438 河南大学生命科学学院省部共建作物逆境适应与改良国家重点实验室河南开封475004

本研究通过筛选拟南芥Ac-Ds突变体库,获得一种雄性不育突变体male sterile 1424(ms1424)。与野生型相比,ms1424的角果短小、种子数少、茎秆明亮。ms1424花粉的亚历山大红染色正常,而花粉体内、体外萌发结果暗示其花粉与柱头的互作有异... 详细信息

本研究通过筛选拟南芥Ac-Ds突变体库,获得一种雄性不育突变体male sterile 1424(ms1424)。与野生型相比,ms1424的角果短小、种子数少、茎秆明亮。ms1424花粉的亚历山大红染色正常,而花粉体内、体外萌发结果暗示其花粉与柱头的互作有异常。遗传分析显示ms1424的表型由隐性单基因控制。高通量测序和图位克隆将突变基因定位到Chr1:387247~463498,位于该区间的CER1的突变表型与ms1424相似,而遗传等位杂交实验表明ms1424是cer1的等位突变。进一步的分子实验揭示ms1424缺失了一个6216 bp的DNA片段(包括CER1的3084bp)。与多数cer1突变体的特性相同,ms1424在相对湿度为50%~70%和大于90%环境下分别表现为严重不育和正常可育,这说明ms1424是湿度条件型雄性不育。综上,本研究报道了一个新的拟南芥湿度条件型雄性不育材料。

关键词： CER1 花粉与柱头的互作湿度条件型雄性不育

适于玉米基因图位克隆的SSR标记开发与应用

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分子植物育种 2017年第12期15卷 5000-5005页

作者：王宏亮郭建飞李祖亮郭思义河南省植物逆境生物学重点实验室开封475004 棉花生物学国家重点实验室开封475004 河南大学生命科学学院开封475004

玉米(Zea mays)是重要的粮食作物和经济作物。自2009年玉米基因组测序完成以来,利用图位克隆技术对玉米基因的克隆与功能分析成为研究热点。从ES1定位的基因组区间共搜索出59 144个SSR位点,对其中部分位点比对分析,找到1 304个单拷贝的... 详细信息

玉米(Zea mays)是重要的粮食作物和经济作物。自2009年玉米基因组测序完成以来,利用图位克隆技术对玉米基因的克隆与功能分析成为研究热点。从ES1定位的基因组区间共搜索出59 144个SSR位点,对其中部分位点比对分析,找到1 304个单拷贝的SSR位点。我们合成了所有单拷贝SSR位点的引物,利用PAGE电泳检测筛选出在两个亲本之间具有多态性的SSR位点182条,检出率为14.0%。BSA法检验多态性SSR位点,筛选出与ES1紧密连锁的SSR分子标记63个,检出率为34.6%,用于基因克隆。该方法可简便、快捷的筛选到与目的基因连锁的SSR标记,有助于快速克隆到目的基因。

关键词：玉米图位克隆 SSR标记 BSA筛选法

拟南芥雄性不育突变体atk1-7的遗传定位与功能分析

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植物生理学报 2021年第6期57卷 1229-1240页

作者：莫翱溦许鹏辉姚远陆平利复旦大学生命科学学院植物科学研究所上海200433 河南大学生命科学学院作物逆境适应与改良国家重点实验室河南开封475004

拟南芥ATK1是一种微管依赖性的驱动蛋白,在有丝分裂和减数分裂纺锤体组装过程中发挥着重要作用。本研究利用正向遗传学在拟南芥Ler背景下筛选到一个育性缺陷突变株。与野生型相比,该突变体营养生长不受影响,果荚短小无种子。亚历山大红... 详细信息

拟南芥ATK1是一种微管依赖性的驱动蛋白,在有丝分裂和减数分裂纺锤体组装过程中发挥着重要作用。本研究利用正向遗传学在拟南芥Ler背景下筛选到一个育性缺陷突变株。与野生型相比,该突变体营养生长不受影响,果荚短小无种子。亚历山大红染色揭示其花粉完全败育。甲苯胺蓝染色发现其四分体形成异常,出现多核现象,暗示减数分裂过程异常。遗传分析表明该突变为单基因隐性突变。利用图位克隆将目的基因定位于4号染色体上约60 kb区间。通过分析该区域内的基因,发现已报道减数分裂相关基因ATK1位于该区间内,确定为潜在目的基因。通过基因组测序发现,在该突变体中ATK1基因的第8个外显子区域有一个28 bp的缺失,产生一个丢失Motor结构域的截短蛋白。异等位杂交实验证实了该突变基因为ATK1,并把这一新突变体命名为atk1-7。利用DAPI染色和着丝粒荧光原位杂交技术分析减数分裂过程中的染色体行为,发现同源染色体和姐妹染色单体的分离过程均存在异常。利用转基因互补实验首次发现单独的ATK1蛋白Motor结构域能够恢复突变体的不育表型,表明Motor结构域具有极其重要的功能。

关键词： ATK1 ATK1蛋白驱动蛋白减数分裂 Motor结构域

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棉花胚性愈伤的快速诱导和繁殖（英文）

西北农业学报 2015年第7期24卷 51-57页

作者：王道杰杨翠玲郑军王宏亮河南大学生命科学学院棉花生物学国家重点实验室植物逆境生物学重点实验室河南开封475004

棉花（Gossypium hirsutum L.）是世界上最重要的商业纤维作物。与其他作物相比,棉花再生体系较难。通过生物技术对棉花进行遗传改良往往受制于缺乏高效的再生体系。高效、快速的再生体系的开发有助于提高棉花转化效率。在0.10mg/L的吲... 详细信息

棉花（Gossypium hirsutum L.）是世界上最重要的商业纤维作物。与其他作物相比,棉花再生体系较难。通过生物技术对棉花进行遗传改良往往受制于缺乏高效的再生体系。高效、快速的再生体系的开发有助于提高棉花转化效率。在0.10mg/L的吲哚乙酸（IAA）、0.09mg/L细胞分裂素（KT）和0.09mg/L 2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-D）的MSB5培养基上产生高效愈伤组织。胚性愈伤组织可在愈伤组织基础上与SM2培养基中诱导出来,也可在＂M1-SM1-SM2＂培养基交替使用过程中诱导出来。利用此方法可在2-3月内诱导出胚性愈伤,大大缩短再生周期。胚性愈伤在PM1或PM2培养基中可以维持良好的再生状态。可见建立的快速诱导和繁殖胚性愈伤的方法可以用于棉花基因工程遗传改良。

关键词：胚性俞伤诱导下胚轴激素棉花