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为探索miR164及靶基因在非生物胁迫响应中的分子机制,本研究以冀桑3号为试材,进行Na Cl和甘露醇处理,采用生物信息学、5'-RACE及RT-q PCR技术进行分析。通过在线网站预测,发现在桑树NAC基因家族中存在3个基因(Morus012149、Morus013575与Morus006482,分别命名为CUC2、NAC100a与NAC100b)为miR164的靶基因。运用5'-RACE技术验证了3个NAC基因为miR164靶基因,其切割位点主要集中于与miRNA互补位点的第10和第11位碱基之间。使用RT-q PCR技术检测miR164及靶基因在不同组织部位的表达水平,结果表明,miR164在茎和雄花中通过调控CUC2、NAC100a和NAC100b表达发挥生物学功能。用甘露醇处理桑树幼苗,在低浓度下(150 mmol·L-1)miR164在叶片中表达量显著高于对照组,高浓度下(300 mmol·L-1)miR164表达量接近于对照组;用Na Cl处理,miR164在叶片中的表达水平随着处理浓度的增大而增加。3个靶基因在不同处理不同浓度下表达水平不同。本研究结果有助于揭示桑树miR164及靶基因NAC的抗逆作用,为进一步深入研究miR164对NAC在非生物胁迫响应中的分子调控机制提供了理论依据。 相似文献
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低磷胁迫下熊猫豆侧根增多的生理机制研究 总被引：3，自引：2，他引：1
采用溶液培养方法,通过外源添加生长素吲哚-3-乙酸（IAA）及生长素极性运输抑制剂2,3,5-三碘苯甲酸（TIBA）,研究了低磷胁迫下熊猫豆根系构型与生长素相关代谢酶活性之间的关系,以阐明生长素在低磷胁迫下塑造植物根系构型的作用。结果表明,熊猫豆在低磷胁迫下形成特定根系构型,具体表现为侧根增多。IAA在侧根发生过程中起重要作用,外源IAA可以在一定程度上模拟低磷信号引导的侧根发生,而生长素极性运输抑制剂TIBA则显著抑制侧根发生。根系中生长素代谢相关酶生长素氧化酶（IAAO）和过氧化物酶（POD）活性在根构型形成过程中呈现规律性变化。低磷环境下熊猫豆根系中的IAAO、 POD酶活性均高于正常施磷的处理。外源IAA可以增加这两种酶的活性,而TIBA则能够逆转低磷诱导的IAAO、 POD活性的增加。 相似文献
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通过microRNA(miRNA)基因芯片及RT-PCR研究了白羽扇豆在缺磷胁迫下miR399与磷响应基因的表达变化。结果表明:缺磷处理后根系生物量显著高于供磷处理,但地上部生物量降低,并且植株体内磷含量明显减少。基因芯片结果表明,缺磷白羽扇豆根、茎和叶中分别有10、7和3个不同成员的miR399s表达上调,平均上调倍数分别为4.4,3.8和2.5。6个磷响应基因LaATPase、LaPT1、LaMATE、La-PEPC3、LaSAP和LaMDH1在缺磷排根中的表达均高于供磷侧根,启动子序列分析表明LaPT1和LaMATE启动子区域有与PHR1或WRKY转录因子结合的磷响应元件。在此基础上得出有关miR399,PHR1与这些受缺磷诱导的基因之间的调控关系。研究表明,miR399和磷响应基因对白羽扇豆适应缺磷环境起着重要作用。 相似文献
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低磷条件下植物根系形态反应及其调控机制 总被引：3，自引：0，他引：3
磷是植物必需营养元素之一,土壤中磷有效性低,限制作物生长发育。磷肥施用量逐年增加,但是磷矿资源面临耗竭。植物根系形态变化对于植物适应低磷胁迫,提高植物对土壤磷的吸收利用具有重要意义。本文从植物根系构型、根冠比、初生根、根毛、侧根等方面综述了植物适应低磷胁迫的根系形态变化特征。低磷条件下,植物根系构型发生改变,普遍抑制主根生长,刺激侧根发育起始与伸长,诱导根毛形成。同时,分析了转录因子、植物激素、蔗糖以及关键基因等对低磷条件下植物根系生长发育的生理与分子调控机制,低磷胁迫下转录因子ZAT6和MYB62参与调控初生根生长,BHLH32和PHR调控根毛形成发育,WRKY75对侧根发育有抑制作用。研究表明,在低磷条件下,赤霉素、细胞分裂素、生长素和乙烯对初生根发育起着调控作用,而根毛的生长发育与赤霉素、生长素和乙烯有关,侧根发育过程中生长素作用明显。一些基因如LPR1、LPR2、LPR3以及PDR2参与调控低磷胁迫下植物初生根的发育。低磷胁迫下光合产物蔗糖对植物根毛和侧根发育有影响。 相似文献
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【目的】生长素响应因子(ARF)在介导生长素信号传递和调控下游生长素响应基因的表达中发挥着重要功能。本文旨在以在富集丰磷特异表达基因的小麦根系cDNA差减文库中鉴定的1个ARF类别的家族成员TaARF6为基础,对该基因cDNA序列、分子特征、不同供磷水平下该基因在根、叶中表达模式及遗传转化TaARF6对丰磷和缺磷条件下植株形态的影响进行较全面研究,阐明该小麦生长素响应因子基因介导不同供磷水平下对植株生长特性的影响。【方法】采用生物信息学工具预测TaARF6编码蛋白特征; 采用溶液培养法培养丰、缺磷处理小麦幼苗,采用半定量RT-PCR技术鉴定TaARF6在丰、缺磷处理下的表达特征。采用DNA重组技术构建将TaARF6编码阅读框融合至表达载体中的表达质粒,利用农杆菌介导的遗传转化法建立超表达TaARF6转基因烟草植株。采用琼脂培养和溶液培养法,培养丰、缺磷不同供磷水平下野生型植株和转基因烟草植株,进而利用常规分析方法鉴定不同磷水平下植株长势、根系和茎叶生物量和植株根叶形态及性状。【结果】1)TaARF6编码生长素响应因子(ARF)型转录因子,编码蛋白中含有ARF家族成员具有的保守结构域。该基因在氨基酸水平上与源于短柄草BdARF6和源于水稻的OsARF6具有高度同源特征。表达分析表明,TaARF6在根、叶中均呈典型低磷下表达下调、复磷后表达再度回升模式,表明该基因表达受到外界供磷水平的调节。2)遗传转化结果表明,在正常生长和低磷逆境下,与野生型植株相比,转基因烟草株系幼苗和植株形态明显增大。3)丰、缺磷不同供磷水平下,与未转化的野生型(WT)对照植株相比,转基因系(Line 3 和Line 5)植株幼苗和植株根系、茎叶和单株鲜、干重均较野生型显著增加。此外,与WT相比,转基因系植株根系数量增多、主侧根长度、根体积、叶面积和根冠比增加。【结论】TaARF6编码典型的生长素响应因子,其编码蛋白具有生长素响应因子特有结构域。TaARF6对环境中的低磷胁迫逆境能产生明显应答。上调表达TaARF6基因,具有增加植株根、叶鲜、干重和改善根叶及植株形态的生物学功能。本研究表明,通过对植株体内生长素响应基因的转录调控,TaARF6在介导植株不同供磷水平下的根叶形态建成和干物质累积过程中发挥着重要作用。 相似文献
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【目的】植株对介质中磷素的吸收及磷素在体内器官组织间的转运,是通过位于细胞质膜上的磷转运蛋白（PT）介导完成的。高亲和PT在介导植物对低磷逆境下的磷素吸收中发挥重要作用。本研究以小麦中国春遗传背景的整套B染色体双端体为材料,对小麦高亲和PT基因TaPht1; 4的染色体定位特征及其与低磷下小麦品种磷效率的联系进行系统研究,旨在为今后小麦品种磷效率分子鉴定和磷高效遗传改良提供依据。【方法】采用水培法培养中国春（CS）及其遗传背景B染色体组双端体幼苗。三叶期时收获各供试材料根系,提取各材料基因组DNA,通过PCR特异扩增TaPht1; 4,鉴定TaPht1; 4在染色体上定位。通过对各供试材料三叶期幼苗进行24 h低磷胁迫获取丰缺磷处理根叶样本,采用半定量RT-PCR及实时定量PCR分析TaPht1; 4在丰缺磷下的表达。采用上述幼苗培养、 丰缺磷处理和基因表达分析技术,研究不同磷吸收效率小麦品种磷效率参数和TaPht1; 4表达特征。【结果】 1）与CS及其他双端体材料能特异扩增目标基因不同,在3BS中未扩增到目标基因TaPht1; 4; 采用半定量RT-PCR和qPCR对丰、 缺磷下CS和各双端体根、 叶中TaPht1; 4的表达研究表明,丰磷下各供试材料根、 叶中均检测不到TaPht1; 4 表达,缺磷下各供试材料叶片中也均未检测到TaPht1; 4表达,但在根中除3BS未检测到TaPht1; 4 表达外,CS和其他双端体均具有较高的TaPht1; 4表达水平。表明TaPht1; 4定位在3B染色体长臂,呈低磷诱导和根系特异表达特征。2）丰磷下,3BS单株干重与CS没有差异; 缺磷下,与CS相比,3BS单株干重显著降低。表明缺少TaPht1; 4及所在3B染色体长臂后,植株干物质生产能力受到较大影响,这可能与因缺乏该染色体臂丧失TaPht1; 4造成低磷下植株的磷素吸收能力降低密切相关。3）对丰、 缺磷下不同磷吸收效率6个小麦品种TaPht1; 4 的表达水平以及单株干重、 全磷含量、 磷累积量和磷效率研究表明,缺磷下各小麦品种表现为随品种磷吸收效率提高,TaPht1; 4表达水平也随之增高。表明TaPht1; 4 表达水平与低磷下小麦品种磷素吸收能力和干物质积累具有紧密联系。【结论】小麦高亲和PT基因TaPht1; 4 定位在3B长臂。低磷条件下,3BS的单株干重和磷累积量较CS显著降低。丰、 缺磷下,不同磷吸收效率小麦品种TaPht1; 4 表达水平与植株干重和单株磷累积量密切相关。TaPht1; 4 能显著增强小麦在低磷下磷素吸收能力,可作为小麦品种耐低磷能力的参考分子评价指标。 相似文献
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低磷胁迫对豇豆幼苗叶片光合特性及根系生理特性的影响 总被引：8，自引：2，他引：6
利用营养液培养方法研究了豇豆幼苗对磷胁迫的生理响应。结果表明,磷胁迫下豇豆根系最大根长增加43%,侧根数目增加33%,根系体积增加;但是缺磷时叶片面积变小,且发育延迟。缺磷时豇豆幼苗根系活力和根系表面酸性磷酸酶活性分别是全磷培养植株的2.3和1.7倍;与供磷植株相比,缺磷植株光合速率和蒸腾速率均下降30%;气孔器变小,气孔密度减少(减少20%)。磷胁迫下豇豆干物质累积量显著降低,缺磷主要影响了地上部分干物质累积,而根系干物质累积几乎不变,因此根冠比增大。磷胁迫对地上的影响大于对根系的影响。 相似文献
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缺锌对玉米根系发育、生长素含量及生长素转运基因表达的影响 总被引：5，自引：3，他引：2
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低氮胁迫下水稻根系的发生及生长素的响应 总被引：5，自引：0，他引：5
采用水培实验,研究了5个氮(N)浓度下(0.01～5 mmol L-1)水稻的生物量、体内氮浓度、根系发育、体内生长素浓度以及生长素外流蛋白OsPIN家族基因的表达情况。结果表明,与正常供氮水平(2.5mmol L-1)相比,低氮(0.01 mmol L-1)胁迫下水稻根冠比增加28%,地上部全氮浓度降低约20%,根系全氮浓度降低约33%,种子根长度增加25%,种子根上的侧根密度降低26%,倒一叶中的生长素含量增加140%,而根茎结合处和根系的生长素浓度分别下降22%和60%;RT-PCR的结果表明,低氮(0.01 mmol L-1)胁迫下水稻根系中OsPIN1a-b、OsPIN2、OsPIN5a-b和OsPIN9基因表达显著下调;而外源生长素α-萘乙酸(NAA)和生长素极性运输抑制剂1-萘氨甲酰苯甲酸(NPA)的施加均能影响到水稻种子根长和种子根上的侧根密度。由此推论,低氮胁迫下水稻体内生长素从倒一叶到根系极性运输减少是水稻根系对低氮胁迫响应的生理机制之一。 相似文献
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Zhiyong Zhang Fuqiang Yang Bo Li A. Egrinya Eneji Jianmin Li Liusheng Duan Baomin Wang Zhaohu Li Xiaoli Tian 《植物养料与土壤学杂志》2009,172(3):435-444
A large root system plays a decisive role in potassium (K)‐acquisition efficiency of cotton. Coronatine (COR), a non‐host‐specific phytotoxin, may affect the auxin level in plants and might therefore be useful in regulating lateral‐root (LR) development. Our objectives were (1) to examine the effects of COR on root development, especially the LR formation in hydroponically grown cotton seedlings, and (2) to explore possible mechanisms involved. The results showed that K deficiency (0.05 mM) significantly reduced LR formation in cotton seedlings, possibly due to the decrease of endogenous indole acetic acid (IAA) in roots by more than half. Following the application of 10 nM COR, the LRs significantly increased by 26% in K‐sufficient (0.5 mM) solution and by 95% in K‐deficient solution. Although COR did not increase the free IAA level in the primary root, the polar auxin‐transport inhibitor N‐1‐naphthylphthalamic acid (NPA) decreased its stimulating effects on LR formation by 25%–30%, suggesting that the COR‐induced LR formation was independent of increased auxin level but likely associated with auxin transport. Treatment of plants with 1‐naphthalene acetic acid (NAA) increased LR formation at NAA concentrations of 100 nM, but had no effect at 10 nM. In the presence of 1 nM COR, however, NAA increased LR formation at 10 nM concentrations. This indicates that LR formation due to COR possibly involves changes in auxin sensitivity. In addition, the shorter LRs of COR‐treated seedlings were clearly restored when COR was removed from solutions for 12 d, and the total root length, total root surface area as well as K uptake increased significantly, suggesting that COR may be potentially useful for enhancing the K‐acquisition efficiency of cotton seedlings. 相似文献
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低钾胁迫下外源生长素对烟草根系生长及钾吸收的影响 总被引：3，自引：2，他引：1
【目的】探明生长素参与低钾胁迫下植株根系的生长发育及吸钾机制,同时为提高植物体内钾素水平提供理论依据。【方法】采用室内水培法,以模式植物烟草为试验材料,通过设置2个钾浓度(5、0.15 mmol/L)和5个外源生长素(3–吲哚乙酸)浓度(0、5、10、20、40μmol/L),对植物根系生理特征、内源生长素浓度、钾素累积及钾吸收动力学和相关钾离子通道基因转录表达进行比较研究。【结果】1)与正常钾水平相比,在低钾胁迫条件下,植株地上部干重显著降低15.6%;根系扫描8项指标中,除根平均直径外,其余7项指标值均显著降低;ATPase活性显著降低43.3%;主根尖、侧根尖及叶片内源生长素浓度显著升高;钾吸收动力学参数Vmax、Km值分别显著降低了89.2%、99.6%;植株根系、叶片钾浓度分别显著降低了93.0%、62.2%;根系中内流型钾离子通道基因Ntkc1的表达量显著降低56%。2)添加外源生长素后,正常供钾植株的根系干物质重、根系活力、主根尖及侧根尖内源生长素浓度有增加的趋势,Vmax值和内流型钾离子通道基因NKT2、NtKC1的表达量明显增加;低钾条件下,植株表现出和正常供钾相似的规律,除此之外,低钾植株的根系生长得到明显改善,ATPase活性和地上地下部钾素浓度明显增加,外流型钾离子通道基因Ntork1的表达量明显降低。3)当添加生长素浓度为10μmol/L时,与未添加生长素相比,正常供钾植株的地上地下部干重显著增加了6.05%、8.54%;根体积及根系交叠数显著增加16.5%、23.2%;根系活力显著增加了298%;Vmax值显著增加了118%;低钾植株地上地下部干重与不添加相比显著提高了5.61%、28.6%;根系活力达到113μg/(g·h), FW,为无添加生长素时的3.3倍;根系ATPase活性相对增加了87.5%;根系钾浓度显著增加250%;钾离子通道基因NKT2在根系中表达量显著增加了7.04倍,Ntork1在根系及叶片中表达量显著降低了49.5%、72.5%。【结论】低钾胁迫影响烟草根系生长及植株对钾素的吸收累积,添加适当浓度外源生长素可改善植株根系生长发育状况,增加内流型钾离子通道基因NKT2、NtKC1的表达量,降低外流型钾离子通道基因Ntork1的表达量,且提高植株钾吸收动力学参数Vmax值、降低Km值,从而提高了植株对钾离子的吸收能力与亲和力,进而增加植株钾素浓度。 相似文献
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田菁茎瘤固氮根瘤菌在小麦体内的定殖及营养元素相关miRNA的表达 总被引：1，自引：0，他引：1
【目的】随着化肥过度使用引起的环境问题的出现,无公害农业的推广,以及新型肥料研究领域不断拓宽,微生物肥料,尤其是植物根际促生菌的研究成为近年来的热点。然而微生物肥料的增产机理还基本停留在作物农学性状的表观调查上,没有从分子水平进行研究。因此,本文用田菁茎瘤固氮根瘤菌（Azorhizobium caulinodans ORS571）侵染小麦,探索GFP-A.caulinodans在小麦幼苗组织中的分布与定殖规律以及营养元素相关miRNAs在小麦与A.caulinodans互作中的作用机制。【方法】使用A.caulinodans侵染小麦种子（品种为小偃22）,将接菌6 d后的小麦幼苗的根和接菌12 d后的叶制作玻片,利用激光共聚焦显微镜对样品进行逐层扫描,检测GFP-A.caulinodans在幼苗不同组织中的分布与定殖情况。同时,采集接菌后0 h、 6 h、 12 h、 24 h、 48 h、 72 h、 96 h的小麦幼根取样,用Trizol法提取总RNA。利用试剂盒进行加尾和反转录反应,将样品总RNA中的miRNA合成为cDNA,使用-tubulin作为内参基因,进行实时定量PCR反应,使用2-CT方法计算相对表达量。利用psRNATarget 在线软件,采用默认参数,对miRNA的靶基因进行预测。【结果】 1）激光共聚焦结果显示,GFP-A.caulinodans可定殖于根的表皮细胞、 细胞间隙、 根尖破损处和根毛,在根维管组织和叶片气孔部位,也发现有GFP-A.caulinodans存在。2）实时定量PCR分析结果表明,6条与营养元素代谢有关的miRNA表达发生变化,其中miR164、 miR167和miR827相对表达量呈现出先上调后下调的趋势,miR169 和miR398相对表达量也基本呈现出这一趋势。miR164、 miR167、 miR169和miR398的相对表达量在接菌12 h时上调至最高点,分别为对照的4.13、 2.84、 2.46和3.99倍; miR827相对表达量在接菌24 h时达到最高点,为对照的2.17倍。miR399相对表达量呈现出先下调后上调的趋势,在接菌24 h时降至最低点,为对照的0~21倍。3）通过靶基因预测,6条miRNA的靶基因分别编码了NAC1转录因子、 生长素响应因子、 HAP转录因子、 Cu/Zn 超氧化物歧化酶、 蛋白缀合酶PHO2和SPX-MFS亚家族蛋白。【结论】GFP-A.caulinodans能够从根毛和根尖破损处等部位进入小麦幼苗根部定殖,并可通过向上迁移到达叶片,在气孔处定殖。接种A.caulinodans可不同程度增加小麦根中响应氮素、 磷素、 微量元素的miRNAs相对表达量,增强小麦幼苗对营养元素的吸收和利用,促进小麦根的形态建成。 相似文献
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[目的]研究喷施萘乙酸(NAA)和生长素抑制剂(邻氨甲酰苯甲酸,NPA)对玉米花后营养元素吸收及转移的调节作用,为实现不同玉米生产目的效率提供技术手段.[方法]首先以玉米品种郑单958为供试材料进行田间试验,在玉米吐丝期,设叶片喷施萘乙酸0.05、0.1和0.5?mmol/L?3个处理,成熟期测产,确定了萘乙酸的适宜喷... 相似文献
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