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茎尖分生组织干细胞是植物地上部分生长发育的基础。复杂的基因调控网络和信号传导途径使干细胞维持着细胞分裂和分化的平衡。对拟南芥的研究显示,WUS/CLV3反馈抑制调节机制在干细胞基因调控网络中发挥着重要作用,且在植物中具有一定保守性;大量转录因子和染色体重塑因子在转录水平通过调控WUS从而对干细胞活动进行调节;植物生长调节物质也参与调控茎尖分生组织的生长活动,主要通过KNOX基因家族发挥作用。茎尖分生组织的分子调控网络中存在大量反馈抑制调节途径,这种调节形式反映了植物体的动态调节能力和平衡维持机制。 相似文献
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水稻花序结构调控机制研究进展 总被引：1，自引：0，他引：1
禾本科作物的花序结构直接影响穗粒数和最终产量,其多样性主要依赖于分枝模式和花的位置。水稻作为研究禾本科作物的模式植物,有关花序结构的调控机制已取得重大进展,对花序发育调控因素的概述,将有助于水稻穗型的遗传改良和高产育种。水稻花序发育始于顶端分生组织向花序分生组织转变,之后生成花序轴分生组织、一次枝梗分生组织、二次枝梗分生组织、小穗分生组织和小花分生组织。花序相关分生组织受到众多基因调控,形成一个复杂的遗传网络,发育过程中任一节点发生变化都会导致穗型发生变化。在改良过程中,调控影响花序发育基因的时空表达,组合相关优异等位基因,更有利于优化水稻穗型;在驯化过程中,穗型受到选择,水稻花序结构调整为更有利于增加小穗数量的结构。有关水稻花序发育影响因子的研究,将有利于穗型遗传改良,并为分子设计育种提供理论支撑。对影响水稻花序发育过程中各因子进行梳理,并对其在调控花序结构过程中的路径进行概括,水稻作为模式作物对其花序结构遗传调控网络的研究,为禾本科作物花序发育研究提供重要参考。 相似文献
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《沈阳农业大学学报》2016,(4)
高等植物营养生长经历了幼龄期(juvenile stage)和成熟期(adult stage)两个阶段,由幼龄期向成熟期的转变称为营养生长时相转变(vegetative phase change),这个转变受到包括植物激素(含赤霉素)在内的植物自身遗传和营养、光照等外界环境因子的共同作用,但其调控机制仍不清楚。本研究以2种作用于不同途径的拟南芥赤霉素相关突变体ga4-1和gai-1为材料,观察和记录了其营养生长时相转变的过程。结果表明,ga4-1和gai-1的生长周期均比野生型的延长,从叶片远轴面表皮毛的出现、莲座叶总数和生长速率、叶片长宽比等营养生长形态特征和茎尖分生组织解剖结构特征分析,ga4-1和gai-1突变体延迟了拟南芥营养生长时相转变。突变体由于GA运输、传递受到影响,活性GA降低,原套产生多层细胞较晚,原体和髓分生组织的细胞发育延迟,SAM(茎端分生组织,shoot apical meristem)高度h1(原套、原体细胞和髓分生组织高度)以及主轴高度h2(SAM及其下的分化细胞的高度总和)增长延迟,使得突变体莲座叶生长速率落后于野生型,叶片总数增多,营养生长时相转变延迟。此外,营养生长期间,突变体茎尖分生组织的高度均低于野生型,说明GA活性缺失造成茎尖发育的延缓。ga4-1和gai-1分别是拟南芥GA合成途径和信号转导途径的突变体,它们的突变导致拟南芥营养生长时相转变发生改变,说明GA作为调控植物生长发育的一种主要植物激素,参与了植物营养生长时相转变的调控,通过调控GA在茎端的活性,影响原套、原体和髓分生组织的发育、叶片总数和叶片生长速率,延迟了营养生长时相转变的发生。 相似文献
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植物开花是基因与环境因子协同调节的复杂过程。对于拟南芥开花的调控过程,主要分为温度途径、光周期途径、自主途径、春化途径、年龄途径和赤霉素途径六个主要途径,然后SOC1和FT等开花途径整合因子感知来自不同途径的信号,并且将信号传递给花分生组织决定基因LFY和AP1,从而完成对开花时间的精准把握和控制,最终完成拟南芥开花的整个形态建成过程。该研究就这六条主要调控机制如何调节拟南芥开花进程的机理做进一步的介绍和阐述。 相似文献
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【目的】探究ath-miR169d在拟南芥叶片发育过程中的作用,明确其调控的分子机制,为增强叶菜类植物的光合效率以及增加生物量和提高作物产量提供理论依据。【方法】选取ath-miR169d过表达和降低表达的拟南芥转基因株系以及野生型拟南芥,在22℃、相对湿度60%、16 h/8 h光周期条件下培养,观察不同生长阶段叶片发育表型的差异;同时构建pmiR169d::GUS表达载体,转化农杆菌EHA105,并利用蘸花法转化野生型拟南芥(Columbia,Col-0),获得转基因拟南芥,利用GUS染色对ath-miR169d在拟南芥不同组织器官中的表达模式进行研究;选取8周龄的过表达材料和野生型对照株系,对其叶片表皮细胞形态进行扫描电镜分析;对4周龄过表达材料和野生型对照株系的幼苗顶端分生组织和叶片中总IAA进行定量分析,并进行基因芯片表达谱分析,筛选差异表达基因;通过实时荧光定量PCR对生长素信号途径部分差异表达关键基因的表达情况进行分析。【结果】Ath-miR169d过表达拟南芥株系莲座叶数目较野生型少,叶片小,而ath-miR169d降低表达的拟南芥株系的莲座叶较野生型多,叶片大,且在抽薹和种子成熟之后还持续长出新叶,而野生型莲座叶则在种子成熟之后逐渐衰老干枯;扫描电镜观察到ath-miR169d过表达拟南芥株系叶片中表皮细胞小于野生型;表达模式分析表明,ath-miR169d主要在顶端分生组织(shoot apical meristem,SAM)和叶片维管系统中表达,且新叶中表达强。SAM是产生生长素的部位,IAA测定结果表明ath-miR169d过表达拟南芥株系中IAA含量显著降低,为野生型植株的38.6%,同时基因芯片表达谱分析也验证了ath-miR169d参与调控植物体内激素信号转导途径。进一步研究发现,ath-miR169d过表达株系中生长素合成关键基因YUC2和转运体蛋白基因PIN1均显著下调表达,而具有转录抑制功能的生长素响应因子1和2基因(ARF1和ARF2)表达上调;STTM miR169d低表达株系中这4个基因的表达则为相反趋势,该结果与观察到的表型相一致。【结论】Ath-miR169d通过介导生长素信号途径参与了拟南芥叶片发育的调控,ath-miR169d表达量发生变化会影响叶片的数量和大小,最终影响整个植株的生物量。 相似文献
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番茄心室与果实大小和形状密切相关,心室越多,果实越大,越容易产生畸形果,直接影响番茄的产量和品质。番茄心室的形成受到环境、植物生长调节剂和自身遗传和基因的调控。低夜温、高营养水平促进心室的形成;弱光降低番茄心室数;灌水量、灌水频率都会影响番茄心室的形成。GA3、B-9、BA、TIBA促进番茄心室形成,其中赤霉素作用最大;2,4-D抑制番茄心室形成,IAA和NAA则有减少子房心室数的趋势。调控番茄心室形成的基因相关基因有lc、WUS、fin、fab和CLV3,均可调控番茄心室形成,共有两个调控途径：分别为WUS-lc途径和fin / fab - CLV3途径。 相似文献
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玉米单穗籽粒产量由穗粒数和粒重两因子组成。单个果穗上所着生的籽粒数与雌花序建成和小花分化密切相关,因此,控制花序形态建成和小花发育的基因可能直接或间接地参与穗粒数调控。玉米成熟籽粒主要由源于母本组织的种皮和经双受精产生的胚和胚乳组成,且胚和胚乳占成熟籽粒的绝大部分,直接影响粒重。文中主要从“CLAVATA（CLV）-WUSCHEL（WUS）负反馈调控途径、激素及其信号途径、花器官发育和小花性别决定”等方面总结了花序和小花发育相关基因及其与穗粒数的关系,描述了CLV-WUS途径中各基因在玉米雌花序上特异性表达的分生组织和基因间的调控关系,总结了生长素、赤霉素、细胞分裂素和独脚金内酯等植物激素的相互作用网络,以及已克隆的玉米花器官发育相关基因及其功能。从“线粒体基因转录本的加工和编辑、质体基因的转录和翻译及细胞核RNA转录与加工”3个方面总结了已克隆的影响胚和胚乳发育的相关基因,其中,大部分基因编码线粒体或质体定位的PPR蛋白。值得关注的是,近年来,研究发现了通过调节细胞核内RNA转录和加工而影响玉米籽粒发育的新途径。文章作者在基因水平上对玉米籽粒形成的分子生物学基础进行了简要总结,为进一步深入解析玉米产量形成的分子调控网络提供参考。同时,也就该研究领域今后可能的研究方向进行了讨论。 相似文献
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CLV1, which encodes a leucine-rich repeat receptor kinase, and CLV3, which encodes a secreted peptide, function in the same genetic pathway to maintain stem cell populations in Arabidopsis shoot apical meristem. Here, we show biochemical evidence, by ligand binding assay and photoaffinity labeling, that the CLV3 peptide directly binds the CLV1 ectodomain with a dissociation constant of 17.5 nM. The CLV1 ectodomain also interacts with the structurally related CLE peptides, with distinct affinities depending on the specific amino acid sequence. Our results provide direct evidence that CLV3 and CLV1 function as a ligand-receptor pair involved in stem cell maintenance. 相似文献
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Fletcher JC Brand U Running MP Simon R Meyerowitz EM 《Science (New York, N.Y.)》1999,283(5409):1911-1914
In higher plants, organogenesis occurs continuously from self-renewing apical meristems. Arabidopsis thaliana plants with loss-of-function mutations in the CLAVATA (CLV1, 2, and 3) genes have enlarged meristems and generate extra floral organs. Genetic analysis indicates that CLV1, which encodes a receptor kinase, acts with CLV3 to control the balance between meristem cell proliferation and differentiation. CLV3 encodes a small, predicted extracellular protein. CLV3 acts nonautonomously in meristems and is expressed at the meristem surface overlying the CLV1 domain. These proteins may act as a ligand-receptor pair in a signal transduction pathway, coordinating growth between adjacent meristematic regions. 相似文献
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The shoot apical meristem (SAM) is a collection of stem cells that resides at the tip of each shoot and provides the cells of the shoot. It is divided into functional regions. The central zone (CZ) at the tip of the meristem is the domain of expression of the CLAVATA3 (CLV3) gene, encoding a putative ligand for a transmembrane receptor kinase, CLAVATA1, active in cells of the rib meristem (RM), located just below the CZ. We show here that CLV3 restricts its own domain of expression (the CZ) by preventing differentiation of peripheral zone cells (PZ), which surround the CZ, into CZ cells and restricts overall SAM size by a separate, long-range effect on cell division rate. 相似文献
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The CLAVATA1 (CLV1) and CLAVATA3 (CLV3) proteins form a potential receptor and ligand pair that regulates the balance between cell proliferation and differentiation at the shoot meristem of Arabidopsis. CLV1 encodes a receptor-kinase, and CLV3 encodes a predicted small, secreted polypeptide. We demonstrate that the CLV3 and CLV1 proteins coimmunoprecipitate in vivo, that yeast cells expressing CLV1 and CLV2 bind to CLV3 from plant extracts, and that binding requires CLV1 kinase activity. CLV3 only associates with the presumed active CLV1 protein complex in vivo. More than 75% of CLV3 in cauliflower extracts is bound with CLV1, consistent with hypotheses of ligand sequestration. Soluble CLV3 was found in an approximately 25-kilodalton multimeric complex. 相似文献
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Kondo T Sawa S Kinoshita A Mizuno S Kakimoto T Fukuda H Sakagami Y 《Science (New York, N.Y.)》2006,313(5788):845-848
The Arabidopsis CLAVATA3 (CLV3) gene encodes a stem cell-specific protein presumed to be a precursor of a secreted peptide hormone. Matrix-assisted laser desorption/ionization-time-of-flight mass spectrometry (MALDI-TOF MS) applied to in situ Arabidopsis tissues determined the structure of a modified 12-amino acid peptide (MCLV3), which was derived from a conserved motif in the CLV3 sequence. Synthetic MCLV3 induced shoot and root meristem consumption as cells differentiated into other organs, displaying the typical phenotype of transgenic plants overexpressing CLV3. These results suggest that the functional peptide of CLV3 is MCLV3. 相似文献
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建立甜高粱(Sorghum bicolor)高频、高效再生体系的研究 总被引：2，自引：0，他引：2
【目的】建立能源植物甜高粱(Sorghum bicolor L.Moench)的高频、高效离体培养再生体系,为遗传转化奠定基础。【方法】以甜高粱品种凯勒的芽顶端分生组织为外植体,探讨在甜高粱直接诱导丛生芽的培养过程中,无菌实生苗的适合苗龄,适宜的激素组合与比例;并将获得的最佳培养方法应用于其它两个甜高粱品种:M-81E和意达利,以研究此途径的基因型依赖性。【结果】利用3d苗龄的芽顶端分生组织作为外植体容易获得较高的分生组织膨大率。甜高粱丛生芽诱导的适宜激素组合为4.0mg·L-16-苄基腺嘌呤+0.5mg·L-12,4-二氯苯氧乙酸+0.5mg·L-1噻重氮苯基脲,可获得91%的丛生芽诱导频率。适合甜高粱快速生根的激素配方为0.5mg·L-1萘乙酸。通过芽顶端分生组织直接诱导丛生芽途径,每个外植体可诱导出上百个芽,最终产生30—40株再生苗。M-81E和意达利具有与凯勒相似的丛生芽诱导频率及效率。【结论】本研究成功地建立了甜高粱的高频、高效离体培养再生体系,且具有外植体来源不受限制,基因型依赖性弱,遗传稳定性好的优点。 相似文献