李晓梅[1]2002年在《大豆开花逆转现象中的形态发生和解剖学研究》文中认为光周期反应敏感的自贡冬豆纯系，其发育模式可因光照处理方式的不同而变化。本试验采用FAA固定液，用铁矾-苏木精-桔红法对茎顶端分生组织染色，制成永久切片。在光学显微镜下观察，研究短日照、长日照、短日照-长日照处理的各个发育时期植株茎顶端分生组织的生长发育解剖结构变化。结果发现，自贡冬豆在茎顶端分生组织开始分化花原基的时期，为成花决定态时期，改变光周期可发生逆转。逆转过程中的解剖结构类似生殖发育中期的茎顶端分生组织的解剖结构。自贡冬豆由营养生长转向生殖发育后，原体原套区域的细胞质变浓，核与核仁变大，细胞核多处于细胞中间，但原套层数未发生变化，仍为两层。生长锥体积变小。本试验的目的在于确定大豆开花逆转发生时期的解剖结构。这将有助于进一步了解大豆开花机制。
马启彬[2]2003年在《GmNMH7基因在大豆成花诱导、花发育及开花逆转过程中的表达》文中提出大豆是典型的短日照植物。光周期反应敏感品种在一定的短日—长日条件下可发生开花逆转。本实验室以光周期反应敏感的大豆[Glycine max(L.)Merrill]品种自贡冬豆为材料，将SD(短日)、LD(长日)和SD13d-LD相结合，建立了大豆光周期反应机制研究的新的实验系统。本实验通过筛选自贡冬豆成熟花的cDNA文库得到MADS-box基因家族的一个成员GmNMH7，采用RNA原位杂交技术分析了不同光周期条件下GmNMH7基因在大豆顶端分生组织分化过程中的表达，并观察了GmNMH7基因在幼叶、幼茎、根瘤等器官中的表达情况。主要结果总结如下： 在短日照(SD)条件下，自贡冬豆植株可在较短时间内完成开花诱导、正常开花和结实。GmNMH7基因在可观察到的花芽分化出现之前即开始在大豆顶端分生组织中表达，其表达时间可贯穿成花诱导、花芽分化、花器官发育及种子形成的全过程。 在长日照(LD)条件下，植株持续进行营养生长，没有任何形式的花器官出现，GmNMH7基因在顶端分生组织中一直不表达。 在短日照13天—长日照(SD13d-LD)条件下，60％以上的植株出现花序逆转和花逆转，另一部分植株顶端出现短花序，开花期比持续短日处理的植株晚。在出现开花逆转的植株中，GmNMH7基因的表达可随长日处理日数的增加和营养器官的出现而减弱。当顶端分生组织完全恢复叶片分化时，GmNMH7基因的表达停止。在出现短花序的植株中，GmNMH7基因一直表达，但表达量低于持续短日处理。 对部分时期GmNMH7基因在幼叶、幼茎和根瘤中表达情况的研究未发现明显的规律性，显示出该基因在顶端分生组织以外的器官中表达规律的复杂性。 GmNMH7基因在大豆花芽分化启动之前就强烈表达的现象为大豆开花诱导提供了早期证据，该基因在顶端分生组织中的表达受光周期调控的事实说明，GmNMH7与大豆光周期反应、成花诱导及花器官发育有密切关系。我们推测，GmNMH7基因在上述过程中可能发挥着类似于分生组织特征基因的作用。 实验结果显示，本实验室利用开花(短日处理)、持续营养生长(长日处理)、开花逆转(短日-长日处理)叁种发育状态(光照处理)建立的实验系统在大豆(短日植物)光周期反应和个体发育研究中有重要的利用价值。
姜妍[3]2008年在《光周期对大豆花序分化的影响及AGAMOUS基因的表达》文中提出株型是决定作物产量潜力的重要因素,在禾谷类作物特别是水稻株型育种取得重要成果的时候,大豆的株型育种研究已经引起人们的重视。结荚习性是大豆主要株型性状之一,结荚习性还对大豆品种的适应性有重要影响。可见,结荚习性是大豆株型设计的核心问题,对结荚习性进行改良和调节有助于改善株型性状,提高适应能力和作物产量。因此,试验于2006和2007年在中国农业科学院作物科学研究所完成,主要从大豆的品种差异和光周期调控入手,利用解剖学和分子生物学技术,研究不同结荚习性大豆品种的本质差异、大豆在不同光周期处理下茎顶的变化规律,进一步明确长日照对大豆顶端花序的影响,及AGAMOUS基因在不同光周期处理下大豆品种中的表达规律,为大豆株型育种特别是结荚习性的改良及大豆栽培管理提供理论依据。利用形态解剖学手段,对不同茎顶类型的大豆品种中黄13、中黄24和凤交66-12进行品种差异性研究,结果显示在有限结荚习性品种(中黄13和凤交66-12)和无限结荚习性品种(中黄24)的茎顶一般都能产生花芽,其区别在于有限结荚习性品种茎顶形成花序原基的起始时间要比无限结荚习性品种早,在有限结荚习性大豆品种的茎顶已经发育的很成熟的时候,无限结荚习性的大豆品种的茎顶才刚刚开始形成,年龄比较轻,顶荚节位上的叶片较小,营养成分供应不足导致了其最终顶端可能不会产生豆荚。在不同结荚习性品种的顶端花序形成过程中,花序分化的起始时间起到了决定性的作用。而对于同是有限结荚习性品种的中黄13和凤交66-12来说,两者的顶端花序长度存在明显的差异,通过解剖学研究产生不同花序长度的原因是由于凤交66-12开始形成的顶端花序的时间相对于中黄13较早,并且分化速度快所导致花序在短时间内长度增加,花序上小花数目增多。花序长度不同的有限结荚习性品种产生的原因主要是花序分化的起始时间和分化的速度共同决定的,花序分化的时间越早,速度越快,形成的顶端花序越长。大豆结荚习性形成的原因不仅受品种内在遗传因素决定,还受到外界环境因素的控制。对以上叁个不同结荚习性品种进行两种较为极端的全生育期光照处理,短日照处理(12小时)和长日照处理(16小时)均可不同程度地影响不同茎顶类型品种的生育进程、结荚习性、株型和其他农艺性状,并且以此方法可区分出光敏感性相对较强和较弱的品种,对品种的生产和推广有一定的指导意义。研究结果表明,中黄13、中黄24和凤交66-12的出苗到开花期的时间和出苗到始熟期的时间随光照时间的延长而延长,通过形态解剖学观察,叁个品种的茎顶在短日照条件下分化出花芽的时间早于长日照下的茎顶,从这点上能说明叁个品种对光周期反应还是比较敏感的,但是,在两种光照条件下,叁个品种均能够正常开花结实,叁个品种对不同的环境条件表现出一定的适应能力。通过短日促进率分析,中黄13的开花期和成熟期与其他品种相比对光周期反应敏感性较弱。成熟时中黄13的株高、节数、分枝数、花序荚数、单株粒数和单株粒重6个农艺性状对光周期反应与另两个品种相比较为钝感,中黄24在花序小花数上表现出较弱的光周期敏感性,在其他性状上较为敏感,稳定性差。凤交66-12在节数上表现出较弱的光周期敏感性。总的来说,中黄13相对于中黄24和凤交66-12在多数的农艺性状上表现出一定的稳定性,对光周期反应相对钝感,进一步证实了中黄13是一种感光性相对弱的钝感型品种,可适应多种生态类型的地区种植。为明确光周期特别是长日照对于短日照作物的生长发育及顶端花序发育的特殊重要作用,实验以光周期敏感的有限结荚习性晚熟品种自贡冬豆为材料,经过13天短日照处理(12小时)后,分别经过0、1、2、3、4、5周长日照处理,再在短日照处理下直到成熟,研究长日照对大豆顶端花序、株型及农艺性状的影响。研究结果表明,随着长日照处理天数的增加,植株的发育速度明显延迟,顶端花序分化时间明显延长,花序长度明显增加,而且上述指标与长日照处理天数存在着显着的线性正相关性。在2-5周长日照处理下,大豆的茎顶还会出现逆转花序,且随着长日照处理天数的增加,逆转花序比例有增加趋势,株型也随顶端花序的改变而改变,农艺性状在长日照下表现出递增的趋势。长日照对于大豆顶端花序的发育性状具有的一定的累积作用。在某种程度上,长日照作用有利于短日照植物的生殖生长发育和短日照作物的产量形成。为了明确大豆茎顶发育过程中的相关基因的功能作用和调控规律,利用本课题组克隆的大豆AG基因对大豆茎顶的发育过程的基因表达进行了初步研究。利用DNAMAN软件分析,大豆的GmAG属于MADS-box基因家族中AG亚家族中的一员,与STK(AGL11)氨基酸的同源性为78%。通过半定量PCR和RNA原位杂交结果发现,在不同大豆品种中,GmAG基因在茎顶的发育营养生长期就有少量表达,而且在叶片原基也有表达,随着茎顶组织的进一步分化,产生花序分生组织和花分生组织后,GmAG基因表达量增强,说明GmAG对于决定花序分生组织的特征性也起到一定作用。在花原基进一步分化出心皮和雄蕊时均有表达,且在心皮分化出胚珠的部位也有很强的表达,说明该基因具有花器官C类和D类基因的控制雌雄蕊分化和胚珠发育的作用。不同光周期处理对GmAG基因表达也会产生一定的影响,差别不是很明显,但是在短日照促进花芽分化的同时,GmAG基因表达也随之升高,说明GmAG基因对于早花的形成具有一定作用。受长日照影响的茎顶,在发生逆转的顶芽上有少量的GmAG的表达,证明GmAG有决定分生组织向花分生组织转变的特性。可见,GmAG基因对于促进茎顶分化花原基,形成雌雄蕊原基和胚珠的发育具有一定作用,并对光周期信号产生一定程度地反应,详细的解释还需要实验的进一步验证。
武涛[4]2008年在《南瓜矮化突变体cgα的遗传、生理生化及相关基因表达分析》文中提出南瓜(Cucurbita moschata(Duch.ex Lam.)Duch.ex Poiret)植株的蔓一般较长,所需栽培空间大,而其矮化植株适合密集种植,易于栽培和管理,因而在生产应用上具有较大优势。为了全面认识南瓜蔓伸长发育的系统调控,揭示南瓜属植物矮化突变体产生的生理与分子机理,本研究以南瓜‘无蔓1号'自交后代中分离得到的纯合矮化突变体cga和及其野生型(长蔓株)为亲本,构建其杂交和回交后代,进行遗传学分析和石蜡切片观察,激素敏感性以及生理生化指标差异研究,同时利用cDNA-AFLP(cDNA amplified fragment length polymorphism)技术对植株节间基因的表达差异进行研究,并采用RT-PCR(reverse transcriptase polymerase chain reaction)技术分析部分差异表达片段(transcriptderivedfragments,TDFs)在不同发育阶段的营养组织与生殖组织中的表达情况,进而采用同源扩增技术分离得到与蔓伸长相关基因。研究结果表明:(1)南瓜矮化突变体cga及其野生型生物学以及生殖特征比较表明,矮化与长蔓植株的生物学性状差异主要存在于主蔓长度、节间长度、节间数量和雄花数量等几个方面。同时,矮化植株始花期比长蔓植株缩短了8d。另外,两种不同生长类型的植株在叶片长度、叶片宽度、叶柄长度等方面无显着差异。F_1植株的生物学性状研究结果表明,其各项生物学性状指标与矮生亲本植株接近。对cga的遗传学分析表明,其蔓生性状是由一对等位基因控制的,其中控制矮生性状的基因为显性(Bu),控制蔓生性状的基因为隐性(bu)。cga及其野生型植株胚轴伸长速率测定以及胚轴和节间的细胞学观察结果表明,cga可能是由于细胞伸长受阻导致植株矮化。(2)使用4种不同浓度的植物激素(BR、IAA、GA_3和GA_(4+7))对南瓜矮化突变体cga与野生型植株激素敏感性研究表明,4种植物激素均不能使cga植株的蔓长恢复至野生型植株水平。BR和IAA处理非但没有促进cga与野生型植株蔓伸长,反而在一定程度上对其伸长起到了抑制作用。cga与野生型植株对GA_3和GA_(4+7)均有敏感性,外源喷施GA_3和GA_(4+7)能够分别使cga植株的蔓长增加188.9%和529%,分别使野生型植株的蔓长增加155.9%和46.8%,因此,cga既不属于激素缺陷型也不属于激素不敏感型突变体。BR和IAA会稍微的抑制南瓜叶柄伸长。GA_3和GA_(4+7)能够促进矮化植株叶柄的伸长,但对长蔓植株叶柄伸长影响不大。(3)对南瓜矮化突变体cga及其野生型植株不同发育阶段的ROS代谢(O_2~(-·)和H_2O_2)、抗氧化酶活性(POD、SOD、CAT、APX和POD)、POD同工酶和蛋白质谱带以及内源激素含量(GA_3、GA_4和IAA)分析表明,cga植株的O_2~(-·)含量在28d以后高于野生型植株;除了在32d存在差异之外,cga与野生型植株的H_2O_2含量在整个发育过程中不存在差异;cga植株CAT活性高于长蔓植株;在不同发育时期SOD活性不存在差异;APX活性在几乎整个发育阶段均存在差异,cga植株APX活性在24、28、32和36d高于野生型植株;POD活性研究结果表明,cga植株不同发育阶段节间和叶片POD活性高于野生型植株,而野生型植株拥有较高的根组织POD活性;cga与野生型植株叶片的POD活性要低于其节间和根;cga与野生型植株的根、叶片和节间均有典型特征的POD同工酶谱带;植株节间POD同工酶不仅在数量上存在差异,同时也在表达量上存在较大差异。此外,cga与野生型植株不同发育时期根和节间的可溶性总蛋白带型存在差异。利用ELISA(enzyme-linked immunosorbent assay)技术对cga与野生型植株内源激素分析表明,cga植株不同发育时期节间GA_3、IAA和GA_4含量均低于野生型植株;cga植株根和叶片的GA_3含量也低于野生型植株。(4)运用cDNA-AFLP技术对南瓜矮化突变体cga与野生型植株蔓伸长相关基因进行差异表达分析,发现有57条TDFs,它们代表的基因分别涉及能量与代谢相关基因、未知功能蛋白、未知基因、植物抗性相关基因、细胞壁生物合成与修饰相关基因、信号传导相关基因和转录因子相关基因。选取其中6个差异片段进行了RT-PCR验证,有4个差异片段的表达模式与cDNA-AFLP分析结果一致。同时,上述4个阳性差异片段在在野生型不同组织中拥有不同的表达模式。(5)以cDNA-AFLP结果为基础,利用同源扩增技术,从南瓜矮化突变体cga的野生型植株中获得一个编码NADH脱氢酶的新基因,命名为Cucurbita moschata Bush related 1(CmBul)。该cDNA全长545bp,含有477bp的完整开放阅读框。CmBul在核苷酸水平上与甘蓝叶绿体NADH脱氢酶J亚基有99%的相似性。推导的CmBul氨基酸序列与拟南芥叶绿体NADH脱氢酶J亚基有99%的相似性。通过Prosite数据库查询,发现其存在许多结构域,其中主要包括1个呼吸链NADH脱氢酶30kDa亚信号,3个N端豆蔻酰化位点,1个酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点,1个蛋白激酶C磷酸化位点。RT-PCR分析结果表明,CmBul在胚轴和节间中表达量最高,同时其在处于伸长发育过程中的节间表达量要大于已经完成伸长发育的节间。CmBul可能在南瓜蔓伸长过程中发挥作用。
参考文献：
[1]. 大豆开花逆转现象中的形态发生和解剖学研究[D]. 李晓梅. 内蒙古农业大学. 2002
[2]. GmNMH7基因在大豆成花诱导、花发育及开花逆转过程中的表达[D]. 马启彬. 中国农业科学院. 2003
[3]. 光周期对大豆花序分化的影响及AGAMOUS基因的表达[D]. 姜妍. 东北农业大学. 2008
[4]. 南瓜矮化突变体cgα的遗传、生理生化及相关基因表达分析[D]. 武涛. 浙江大学. 2008