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拟南芥生物钟突变体gi延迟营养生长时相转变

2018-06-13马婉琪

生物学杂志 2018年3期
关键词:生长

郭 蕊,傅 钰,马婉琪,王 苓,白 惠,龙 鸿

(天津农学院 园艺园林学院,天津 300384)

营养生长是高等植物早期形态建成的重要时期,由幼龄期和成熟期组成[1]。只有经历幼龄期和成熟期,实现营养生长时相转变(vegetative phase change, VPC),植物体才能进入生殖生长,完成开花、结果[2]。

最早关于VPC的研究是Knight对木本植物梨树(Pyruscommunis)和苹果(Malusdomestica)进行的嫁接实验,实验说明了植物的营养特性与其未来生殖能力密切相关[3]。

模式植物拟南芥中,幼龄期叶片近圆形,叶缘平滑,叶片长宽比小,仅在近轴面出现表皮毛;成熟期叶片近匙形,叶缘卷曲,近轴面和远轴面均具有表皮毛[2-3]。调控VPC的分子基础仍不清楚,拟南芥和玉米(Zeamays)中VPC的分子遗传分析表明,一种小分子RNA,miR156,及其靶基因SPL(SQUAMOSAPROMOTERBINDINGPROTEINLIKE)基因家族,在这个转变中发挥重要作用。miR156表达量在幼龄期较高,而在成熟期则降低;SPL3基因表达则相反,并受到miR156的强烈抑制[2,4]。

生物体中,以约24 h为一个时间节点,周期反复振荡,这一节律,接近地球自转周期,在原核和真核生物中都存在,是为生物钟[5-6]。研究表明,生物钟参与调控植物生理和生长发育过程,如细胞伸长、气孔开闭、叶片运动和开花等[5]。生物钟由输入途径、输出途径及核心振荡器组成;生物钟核心振荡器又由中心反馈环、早反馈环及晚反馈环组成[7-8]。拟南芥中,该反馈调节环由3个基因组成:CCA1 (CIRCADIANCLOCKASSOCIATED1)、LHY(LATEELONGATEDHYPOCOTYL)和TOC1 (TIMINGOFCABEXPRESSION1),其中LHY和CCA1负调控TOC1表达,TOC1则正向调控LHY和CCA1表达[9]。GI(GIGANTEA)是植物特异的核蛋白,GI在开花时间调控、光信号传导、下胚轴伸长、生物钟调控、糖和淀粉积累、抗植物逆境胁迫等许多生理反应中起作用[10]。……

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