植物nbs-Lrr类抗病基因的研究进展

Allometry: a Perspective for Research on Dao-di Herbs

“…竞争是 2 个以上有机体(或物种)间阻碍或制约的 相互关系 [45] . 李仲芳和王刚 [21] 通过田间试验研究, 发现一年生植物燕麦(Avena sativa)和箭豌豆(Vicia sativa)在低密度条件下, 个体间没有明显的竞争作用, 而在高密度条件下, 个体间存在着激烈的种内竞争, 不同密度下植株株高与生物量之间表现出了不同的 异速生长关系.…”

Responsive features of <italic>SiPRR37</italic> to photoperiod and temperature, abiotic stress and identification of its favourable allelic variations in foxtail millet (<italic>Setaria italica</italic> L.)

“…伪 应 答 调 控 蛋 白 (pseudo-response regulators, PRRs)基因属于 CCT 基因家族中的 PRR 亚家族, 所 编码蛋白的氨基端含有 1 个 PRR 结构域, 羧基端含 有 1 个 CCT 结构域, 这 2 个结构域被 1 个不太保守 的可变域分割 [1][2] 。作为生物钟核心组分, PRRs 基因 广泛参与植物光周期调控开花、抵御非生物胁迫及 生物量积累等多个生长发育过程 [3][4][5] 。 OsPRR37 是从水稻中克隆的 1 个非常关键的生 物钟基因, 与控制光周期敏感性的主效 QTL Hd2 密 切 相 关 , 影 响 株 高 、 开 花 期 和 每 穗 小 穗 数 [ 6 -7 ] ; OsPRR37 的天然突变促进了水稻向亚洲高纬度地区 的扩张, 使其地理适应性和种植面积都得到提升 [8][9][10] 。 大麦 Ppd-H1、小麦 Ppd-D1 和高粱 SbPRR37 与 OsP RR37 同源, 同样在对应作物光周期调控开花过程中 发挥重要功能, 影响区域适应性 [11][12][13] 。PRR37 蛋白 提前终止、CCT 结构域和 PRR 结构域中的错义突变 会影响作物对光周期的敏感性, 进而影响表型性状, 因此可以把 PRR37 作为改变生态适应性的靶点, 通 过选择特定的碱基突变类型(单倍型)从而达到所需 的适应性表型, 发掘该基因有利等位变异, 在作物 广适应性高产分子辅助选择育种中展现良好应用前 景 [5,11,[14][15][16] 。如水稻开花期与 OsPRR37 表达水平显 著相关, 利用 OsPRR37 可以增强水稻光温敏感性, 从而实现对开花期的调节 [17] 。除了与生态适应性密 切相关, PRR37 的直系同源基因 PRR7 还参与了拟南 芥对干旱胁迫的抵御过程, 其许多靶基因能够负调 控植物 ABA 以响应干旱胁迫 [18][19][20]…”

“…冷基因 CBF (C-repeat-binding factor)表达来响应冷 胁迫 [20,[22][23] [24][25][26][27] 。谷子对 光温反应敏感, 自然界存在丰富的光温敏感型变异 材料, 是揭示 C 4 作物光温敏感性形成分子机制的 合适对象 [28] 。有关谷子光温敏感性研究较少, 主要 包括光温敏感性指标筛选、光周期敏感性相关性状 QTL 定位等方面 [29][30][31][32][33][34][35][36] 艺性状表型数据进行单倍型效应分析 [30] 。 族 [3,13,16,37] 。 基于 PRR37 蛋白序列的系统进化分析表 明, OsPRR37、 SbPRR37 与谷子 SiPRR37 有较近的进 化关系, 推测它们可能具有相同或类似的功能, 能 对节律性变化的环境条件作出应答反应, 参与植物 开花期的调控 [8] 。OsPRR37 基因通过感受外界光周 期和温度的变化而调控抽穗开花, 对水稻的环境适 应性有重要影响, 是控制水稻抽穗期、株高和每穗 小穗数的主效基因 [5][6][7][8] ; 而高粱 SbPRR37 与籽粒成熟 度和茎秆甜度相关 [17] ; 小麦 TaPRR37 对抽穗期、株 高和千粒重有显著影响 [38] 。表明 PRR37 是一个多效 基因, 同时控制多个农艺性状。本研究通过单倍型效 应分析发现, SiPRR37 基因与谷子抽穗期、穗码数、穗 粒重、 千粒重等性状相关, 同样具有多效性, 与其他作 物报道的 PRR37 基因研究结果一致 [2,[5][6]17,38,40] 。但是 周期途径中调控作物开花的主要基因 [7,13] 短, 高温的作用受到光周期的制约 [39] , SiPRR37 基因 在此互作过程中起到怎样的作用值得深入研究。 PRRs 家族基因还广泛参与逆境胁迫调节过程。 有研究表明温度主要影响生物钟基因的可变剪切方 式, 低温可以使 PRRs 家族基因形成不同的转录本 来影响生物钟功能和增强植物对冷胁迫的耐受性 [22] 。 在冷胁迫中, PRR9、PRR7、PRR5 作为负调节因子来 调节抗冷基因 CBF 的表达 [20,23] 。有研究发现, 水稻 受到冷胁迫刺激后, 会促进 OsPRR37 的表达 [41] , 但 是本研究中 SiPRR37 基因在 15℃低温胁迫下表达被 显著抑制, 这表明 PRRs 家族基因在不同的作物中 对低温胁迫的应对方式存在差异。铁也是一种非生 物胁迫因子, 土壤中过量的铁会损害作物根系细胞, 降低生长能力, 比缺铁时更影响产量。有研究表明 PRR7 具有 fer1、 fer3 和 fer4 三种铁蛋白作用靶...…”