赤霉素的生物合成及促进水稻茎伸长机理研究进展
水稻赤霉素生物合成基因GA20氧化酶（GA20ox—2）功能的丧失导致“绿色革命”
水稻赤霉素生物合成基因GA20氧化酶（GA20ox—2）功能的丧失导致“绿色革命”Wx—mq基因的水稻品种和品系,设计了基因水平的PCR引物,这个引物能够扩增MilkyQueen,MilkyPrincess,Joiku436Etsu—nail190中耽一瑚所特有的741bp带,后四个品种(系)与MilkyQueen具有相同的系谱.另一方面,在具有野生型等位基因(耽一b)的品种Koshihikari中则没有扩增到741bp带,在其它不具有这个系谱的低直链淀粉品种(系)如SnowPeaI1,NM391中也没有用引物扩增到741bp带.因此,可以用PCR检测到眠一嘲.邱敦莲摘译自BreedingScience52(2):131—135,2002水稻赤霉素生物合成基因GA20氧化酶(GA2Oox一2)功能的丧失导致"绿色革命"MotoyukiAshikari等20世纪6o年代,世界人口迅速增加和耕地面积激剧减少使得人们担心粮食将不能满足人口增长的要求,导致全球粮食危机.考虑到这个问题,国际水稻研究所(m—HI)培育了矮种水稻品种IR8,IR8被誉为"神奇稻".IR8的广泛应用使水稻粮食生产大幅度增加,结果扭转了亚洲所担心的粮食不足.这项显着的成就被称为"绿色革命".IR8的矮秆是由于sdl基因突变的结果,这个基因在水稻生长中起着重要作用.一般来讲,施氮是提高粮食作物产量所必须的,但施氮也诱导茎秆伸长,从而使侔物整体株高增大.高秆作物易因风雨侵袭而倒伏,从而导致产量大幅下降.IR8是用台湾本地矮秆品种Dee—geo—WOO—gen(携带半矮秆基因sd1)与食口性好的印度尼西亚品种Peta杂交育成的.得到的品种IR8表现出Dee—geo—WOO—gen的sd1等位基因所引起的半矮秆表现型.m8成功地解决了倒伏问题,它对增施氮肥有反应,使产量得以提高而茎秆没有伸长.和m8类似,台湾高产品种Taichung本地1号和韩国的Tongil都具有来自Dee—geo—WOO—gen的sd1等位基因.日本的地方半矮秆品种Jikkoku和伽玛射线诱导的品种Reimei,以及伽玛射线诱导的美国品种Calrose76都携带有不同的sdl等位基因,广泛地用于这些国家的水稻育种中.不同的sdl等位基因用于籼粳稻亚种的育种中这个事实证明了控制水稻植株高度的sdl位点的适用性.已有人利用各种手段研究了sdl突变体,而且这些研究在水稻育种中得到了应用.本文将报道sdl基因的生理,分子遗传及生化特性.sdl基因的分离和其特性的研究不仅为阐述其历史重要性有重要意义,而且还为将来的水稻育种提供了新的策略. sdl突变体的赤霉索(GA)水平比野生型植株低,但对外源GA反应敏感.克隆和序列分析显示sdl基因编码GA生物合成酶A20氧化酶.在测试的所有sdl突变体中,观察到GA20氧化酶基因(GA200x一2)的核苷酸缺失或被代换,从而分别诱导一个内部停止密码和单个氨基酸代换.导入野生型GA20OX一2基因的sdl植株表现出正常株高.大肠杆菌中的cDNA克隆产生的重组GA20OX一2蛋白质催化G如转化为G.结果证实SD1编码活性GA20氧9化酶.GA20OX一2的表达完全受GA调控, 与其它植株的GA20OXS相似.水稻基因组至少携带两个GA20氧化酶基因(GA20OX一1和GA20OX一2),SD1对应GA20OX一2,GA20OX一2在叶和花中表达而GA20OX 一1则主要在花中表达.与sdl等位基因有关的株高变矮是由于叶片中活性GA量低的缘故,GA量低是由GA20OX一2基因发生突变引起的.在这些结果的基础上,我们讨论了育种中GA在调节株高上的重要性.邱敦莲摘译自BreedingScience52(2):143—150,2002Oryzarufipogon,水稻及其杂交种的花粉活力和寿命研究Z.P.Song花药裂开后花粉活力的持续时间对成功授粉,尤其是远系繁殖种的授粉是至关重要的.它决定了那些存在特定繁殖障碍的物种间异交的可能性.随着生物技术的飞速发展,包括转基因水稻在内的更多转基因作物正逐步获得,导致了可能出现的生态风险方面的生物安全性问题.野生水稻物种转基因渗入的评价已成为水稻育种者,环保专家和制订政策的人所研究的一个重要问题.研究野生的和栽培的水稻物种及其杂交种的花粉活力和寿命对杂交率的评价是十分重要的.鉴定出一种适宜的方法对更精确地评价花粉活力是关键性问题.在水稻中,评价花粉可育性的普遍方法是检测用碘化钾溶液(I2一ra)染色的成熟花粉.1995年Kha.tun和FLowers曾经报道了采用花粉可育性的离体培养方法,但很难获得一种适宜的培养基.本研究进行了对各种不同的培养基的筛选试验,以评价Oryzarufipogon,0.s口.tiva及其杂交种在花药裂开后不同时间的花粉活力和寿命.本研究还比较了花药裂开后马上测定的花粉活力和采用(—ra)溶液染色方法所获得的花粉可育性,以弄清这两组数据的关系.Oryzarufipogon是从中国湖南省Chaling的一个自然群体中收集获得的.水稻品种】0Minghui63的种子由湖北农科院S.M.Mu教授提供的,并于1999年通过0.rufipogon (母本)与Minghui63(父本)间的杂交获得了杂交种.2000年在武汉大学遗传研究所的试验大田中种植这些杂种和亲本.就花粉可育性评价而言,用1%I2一KI溶液染色后10分钟在显微镜下观察了新鲜花粉粒和成熟花粉粒.对具有不同成份的培养基(表1)进行筛选,以筛选出最适的花粉萌发培养基.将具有不同花药裂开后时间间隔(O,1, 2,3,4,5,8,10,13,15,18,20,25,30和40分钟)的花粉粒在一个装有约1.5mm厚度的明胶蛋白培养基的皮氏培养皿中培养.在34℃条件下培养1小时后在显微镜下记录已萌发的花粉粒数量.P4,P5和P6培养基获得了最大的花粉萌发率(表1).选用P5培养基作为随后的花粉培养.本研究还观察到在25..40~C温度变幅中可获得较高的水稻已萌发花粉的百分率,在34℃条件下花粉萌发率达最高.在两个亲本及其杂交种中,花药裂开后0分钟时的有活力花粉数比I2一Ⅺ可染色花粉数低得多(表2).大约有40%的0.,-.fi. pogon可染色花粉粒,13.5%的Minghui63 可染色花粉粒和50%的杂交种可染色花粉粒不能萌发.这表明采用I2一l(I染色方法的花粉染色力不能正确地反映花粉可育性,。
水稻茎伸长生长与植物激素
植物学通报 2002,19(1):109～115Chinese Bulletin of Botany专题介绍水稻茎伸长生长与植物激素①1季 兰 2杨仁崔1(山西农业大学园艺学院 太谷 030801)2(福建农林大学作物遗传育种研究所 福州 350002)摘要 赤霉素(G A)、生长素(I AA)、脱落酸(ABA)和乙烯影响水稻茎(或节间)的伸长,其中赤霉素与水稻茎伸长生长的关系最密切。
G A1是植物体内刺激茎伸长的至关重要的赤霉素,G A3已作为最常用的外源激素诱导水稻的节间伸长。
水稻茎秆的伸长受激素浓度和敏感性的双重控制,激素浓度或敏感性任一方的改变都有可能导致株高的变异。
赤霉素如此显著地促进茎的伸长可能与增加细胞分裂和促使细胞壁松弛有关。
而生长素主要促进细胞伸长。
植物激素促进水稻茎伸长的分子机理的研究已有较大的进展,预期这方面的研究和应用在未来几年内将有新的突破。
关键词 植物激素,水稻,茎伸长Rice Stem E longation and Plant H ormones1J I Lan 2Y ANG Ren2Cui1(Department o f Horticulture,Shanxi Agricultural Univer sity,T aigu030801)2(Institute o f G enetics&Crop Breeding,Fujian Agriculture and Forestry Univer sity,Fuzhou350002)Abstract G ibberellic acid(G A),indoleacetic acid(I AA),abscisic acid(ABA)and ethylene af2 fect the elongation of rice stem(or internode).Am ong them,G A plays the m ost significant role.G A1is the crucial factor that induces stem elongation,and G A3has acted on as the m ost comm on ex ogenous horm one stimulating internode elongation of rice.Rice stem elongation is controlled both by the horm one levels and the sensitivity of stem tissue to the horm ones.A change of either part will result in variation of plant hight.G As prom ote plant stem to elongate s o vig orously probably because G As cause cell division and stimulate cell wall relaxation,whereas I AA mainly prom otes cell wall e2 longation.G reat progress has been made in the m olecular mechanism of plant horm one stimulating rice stem elongation and it is expected that a new breakthrough in this field will be made in the com2 ing years.K ey w ords Plant horm ones,Rice,Stem elongation水稻高秆和半矮秆突变体在水稻品种改良中具有非常重要的作用。
赤霉素促进基因的作用原理
赤霉素促进基因的作用原理赤霉素（Gibberellin）是一类重要的植物激素，它在植物生长发育过程中起到了关键的调节作用。
赤霉素能够促进植物茎、叶、花等器官的生长，并参与调控一系列生理过程，如种子发芽、茎伸长、开花、果实发育等。
赤霉素的促进基因作用原理可以从以下几个方面进行解析。
首先，赤霉素能够通过调控基因表达来促进植物的生长。
赤霉素通过与细胞质内的赤霉素受体结合，进而激活某些转录因子，从而影响基因的转录和翻译过程。
赤霉素激活的转录因子可以结合到DNA上的特定序列上，激活或抑制与该序列相关的基因的表达。
这样一来，植物生长发育过程中需要的一些基因的表达水平就会得到提升，从而促进植物的生长。
其次，赤霉素还可以通过调控细胞分裂和伸长来促进植物的生长。
赤霉素能够促进细胞分裂的发生，增加细胞数量。
此外，赤霉素还能够促进细胞的伸长，使细胞在长度上增加。
细胞的分裂和伸长是植物茎、叶等器官生长的基础，赤霉素通过调控这两个过程来增强植物的生长能力。
另外，赤霉素还可以调节植物激素的平衡，进而影响植物的生长发育。
植物生长发育过程中有多种激素参与调控，如赤霉素、生长素、乙烯等。
这些激素之间相互作用，形成复杂的调控网络。
赤霉素通过调节植物激素的相对含量，影响激素信号的传递和植物生长发育的方向。
例如，在花芽分化的过程中，赤霉素可以促进茎端的赤霉素含量增加，从而抑制侧芽的发生，使得主芽能够继续长出。
这种调节植物激素平衡的方式，使得植物能够在特定生理条件下做出适应性的调整，以提高生存竞争力。
此外，赤霉素还能够参与其他信号途径的调节，进而促进基因的表达。
例如，早春植物萌动的过程中，赤霉素通过调节钙离子浓度，激活蛋白激酶等信号通路，从而促进休眠种子的萌发。
而且，赤霉素还能够与光信号、温度信号等环境因素进行相互作用，从而调控植物的生长发育。
这些信号途径的综合调控，使得植物能够在不同环境条件下做出相应的生长调整，以适应外界环境的变化。
赤霉素的应用研究进展
・专题综述・北方园艺2007(6):74～75第一作者简介:王彦波(1980Ο),男,石河子大学在读硕士研究生,研究方向为蔬菜生理。
通讯作者:刘慧英,E Οmail :xichunzhang @ 。
收稿日期:2007-02-07赤霉素的应用研究进展王彦波,鲜开梅,张永华,刘慧英(新疆石河子大学农学院园艺系,石河子832000) 摘 要:随着农业生产技术的不断提高,植物生长调节剂已经在农业生产中被广泛的应用。
现主要阐述赤霉素的生理功能及其在农业生产中的主要应用,以利于赤霉素在农业生产中的正确使用。
关键词:赤霉素;生理功能;化学调控中图分类号:S 482.8+5 文献标识码:A 文章编号:1001-0009(2007)06-0074-02 赤霉素是植物界广泛存在的植物激素,在植物内分布很广。
赤霉素具有促进种子发芽和植物生长、提早开花结果等作用。
被广泛用于多种粮食作物,在蔬菜上应用更为广泛,对作物、蔬菜的产量和品质都有明显的促进作用。
1 赤霉素的生理功能赤霉素是一种高效能的广普性植物生长促进物质。
能促进植物细胞伸长,茎伸长,叶片扩大,加速生长和发育,使作物提早成熟,并增加产量或改进品质;能打破休眠,促进发芽;减少器官脱落,提高果实的结实率或形成无籽果实;还能改变一些植物雌雄和比率,并使某些二年生的植物在当年开花[4]。
1.1 赤霉素与细胞分裂和茎叶伸长赤霉素能刺激茎的节间伸长,而且效果比生长素更为显著,但节间数不改变,节间长度的增加是由于细胞伸长和细胞分裂的结果。
赤霉素还能使矮生突变型或生理矮生植株的茎伸长,使其达到正常生长的高度。
像玉米、小麦、豌豆的矮生突变种,用1mg/kg 的赤霉素处理就可明显的增加节间长度,达到正常高度,这也说明这些矮生突变种变矮的主要原因是缺少赤霉素[12]。
完整植株经赤霉素处理能引起原有节间细胞快速生长,并且茎的亚顶端区有丝分裂加快,还能使每个节间增加原有的细胞数。
赤霉素在促进伸长生长方面有一点与生长素不同。
植物赤霉素合成及信号转导途径的研究
植物赤霉素合成及信号转导途径的研究植物激素在调控植物生长发育过程中扮演着重要的角色。
其中，赤霉素是一种类固醇激素，对植物生长发育的影响尤为显著。
本文将探讨植物赤霉素的合成及信号转导途径。
一、植物赤霉素的合成植物赤霉素起源于色素类萜化合物，其合成途径相对比较复杂。
首先，色素类萜物质会通过Mevalonate和DOXP两条途径转化成青蒿素和茄尼醇（IPP）。
随后，青蒿素和IPP将会结合，生成色胺酸。
在色胺酸的作用下，经过一系列的反应生成反式-精氨酸脂肪醛，接下来是精氨酸的反应，最终生成GA12，这是赤霉素前体的一个重要中间体。
GA12的化学结构相对较为简单，它可以通过多种途径合成出赤霉素，进而被植物利用。
二、植物赤霉素的信号转导途径赤霉素在植物体内作用的过程中，就需要依靠信号转导途径来实现。
赤霉素信号通过原核糖体下降抑制蛋白（DELLA蛋白）来实现。
DELLA蛋白是一类小型转录因子，它可以通过包括复合物的磷酸化下降和去除在内的多种方式来实现降解。
在无赤霉素作用的基础上，DELLA蛋白变异体可以通过其自身控制来抑制植物细胞的分裂活动，进而影响植物的生长发育。
而在赤霉素的作用下，可以促进DELLA蛋白的降解，恢复植物的正常生长发育。
三、植物赤霉素的应用赤霉素在植物生长发育中的作用已经被广泛的研究并应用于实际生产中。
例如，在农业生产中，可以利用化学方法和遗传工程等手段来调整植物中赤霉素的含量，提高作物的产量和质量。
此外，赤霉素还可以被用于影响植物的菌根形成、促进花粉管的生长等方面，有助于提高植物的适应性和生长效率。
综上所述，植物赤霉素的合成及信号转导途径是植物生长发育的重要组成部分。
研究这些过程，对于优化植物生产和提高农业生产效率具有重要意义。
当然，科学家们仍需要不断深入研究，以揭示更多有关赤霉素的新知识，为植物学研究和应用开辟更加广阔的发展前景。
水稻生长素的生物合成及转运机制研究
水稻生长素的生物合成及转运机制研究水稻是我国主要的食用粮食，其生产与发展紧紧关系到国家的经济和社会发展。
因此，研究水稻的生长机制对于提高水稻的产量和质量，促进农业的发展有着重要的意义。
其中，水稻生长素的生物合成及转运机制的研究是关键，本篇文章将重点讲述这方面的内容。
一、水稻生长素的概述生长素是一种植物内源激素，对于植物的生长发育和代谢具有重要的调节作用。
生长素通常由植物体内合成，也可以通过外源性添加来促进植物的生长发育。
在水稻的生长发育过程中，水稻生长素起着重要的调节作用，影响其生长和发育的多个阶段。
因此，水稻生长素的生物合成及转运机制的研究对于揭示植物的生长调节机制，提高水稻产量和质量具有重要的意义。
二、水稻生长素的生物合成水稻生长素的生物合成包括前体物质的合成和后期的生长素合成。
水稻中生长素的前体物质主要是天然存在于植物体中的L-色氨酸，水稻能够通过多种途径合成L-色氨酸，如通过“几丁质-苯磺酸途径”和“花青素途径”，其中前一种途径是生长素合成途径的主要通路。
在这个过程中，一些酶参与到水稻生长素前体物质的合成过程中，这些酶包括L-色氨酸合成酶、脯氨酸羧化酶、儿茶酚-氧化酶等等。
经过前体物质合成之后，水稻就可以进行后期的生长素合成。
这个过程中，水稻利用细胞质中的生长素酰Enzyme （GH3）酰化氨基酸，得到生长素激活物（IAA）并保护其免受其他代谢途径中的降解原件的影响。
同时，生长素激活物可以通过一定机制进入细胞核，进而调控多种生理机制，例如促进细胞分裂、抑制植株的休眠等等。
三、水稻生长素的转运机制水稻生长素转运机制主要通过植株的细胞壁和细胞质来实现，其中细胞壁中的蛋白质，如生长素结合蛋白（SBP）在水稻中发挥着生长素转运和调节的关键作用。
同时，一些转运载体、转运蛋白也参与到水稻生长素的转运机制中，如果质子桥和ABC转运蛋白等。
四、水稻生长素的应用水稻生长素不仅对于水稻的生长发育有着重要的作用，同时可以通过外源性添加促进水稻产量的提高和优化种植结构。
水稻内源激素代谢及其调控机制的研究
水稻内源激素代谢及其调控机制的研究水稻是我国的主要粮食作物之一，其内源激素代谢及其调控机制的研究对于实现水稻高产、优质、高效的生产具有重要的意义。
一、水稻内源激素的种类及其作用水稻生长发育过程中，内源激素是起关键作用的一类物质。
水稻中常见的激素有赤霉素（GA）、生长素（IAA）、脱落酸（ABA）和细胞分裂素（CK）等。
GA 在水稻的生长发育中具有促进植株生长、分蘖和花芽形成等作用。
过去的研究表明，通过调节 GA 的含量，可以控制水稻的杆长、籽粒大小和产量等。
同时，高浓度的 GA 还能够诱导水稻的开花和发育。
IAA 是水稻中最普遍的生长素，对于根系的形成和发育、膨大生长以及开花等过程具有重要的调节作用。
此外，IAA 还能调控水稻的秆高、分蘖和花器官的发育等生长过程。
ABA 具有生长抑制和逆境适应的作用，可促进水稻耐干旱、耐盐碱等生理特性的形成。
通过调节 ABA 的含量，可以提高水稻的耐旱性和耐盐碱性，从而提升水稻的产量和品质。
CK 是水稻中的花激素，对水稻生长发育有促进作用。
研究表明，CK 能够延长水稻的生长期和抵抗逆境的能力，并且能够促进水稻的分蘖生长等。
二、水稻内源激素代谢途径的研究进展水稻内源激素代谢途径的研究得到了广泛的关注。
研究发现，水稻内源激素的代谢途径与生物合成途径密切相关，参与合成和降解激素的酶具有关键的作用。
在 GA 的生物合成通路中，萜类物质基础产物被氧化为产生 GA 的中间体，随后经过多个酶的催化合成 GA。
在 IAA 的代谢中，主要酶类包括 IAA 氧化酶、IAA 氨基酸合成酶和 IAld 酸脱羧酶等。
ABA 的生物合成和代谢通路比较复杂，包括多个酶参与，其中包括谷氨酸、异亮氨酸和色氨酸等作为基础物质。
CK 的生物合成途径包括两个主要的途径：凯撒内途径和胺基酸途径，其中涉及多个酶类。
通过了解不同激素的代谢途径，可以寻找到更有效的调控激素含量的方法，并为提高水稻的产量和品质提供依据。
赤霉素的代谢和遗传调控机制研究及其在植物生长和发育中的应用
赤霉素的代谢和遗传调控机制研究及其在植物生长和发育中的应用植物生长和发育是一个复杂而且高度调控的过程，需要多种生理和遗传因素的精密协调。
赤霉素是植物生长和发育的重要信号分子之一，通过其代谢和遗传调控机制对植物形态、生长和代谢等多种过程产生影响。
本文将介绍赤霉素的代谢和遗传调控机制，以及其在植物生长和发育中的应用。
一、赤霉素的代谢机制赤霉素是植物中一种重要的类固醇激素，广泛参与植物生长和发育过程中的调控。
赤霉素的生物合成是一个复杂的过程，涉及多种代谢中间产物和酶催化反应。
在植物细胞内，赤霉素的合成主要是通过异戊烷通路来完成的。
这条代谢通路涉及多种酶催化反应，其中酸性酮酸合成酶（AAO）主要负责C20-C22部分的合成，而P450类酶则负责C23-C27部分的合成。
同时，还存在一些负责赤霉素转化和降解的酶，如赤霉素氧化酶（GAox）和水解酶等。
赤霉素的代谢还受到多种因素的影响，如pH值、光照、气体浓度、温度等。
其中，光照和温度是最主要的因素之一。
光照可以通过调节赤霉素生物合成过程中的某些酶活性来影响赤霉素的合成和分布，从而对植物的生长和发育产生影响。
而温度则可以通过调节赤霉素的氧化代谢和降解过程来影响其在植物体内的含量和活性。
因此，了解赤霉素代谢机制对于揭示植物生长和发育的调控机制具有重要意义。
二、赤霉素的遗传调控机制赤霉素的生物效应主要是通过信号传导通路中的一些关键基因实现的。
这些基因可以参与赤霉素的生物合成、转运、感受和信号转导等多方面的生理和生化过程。
最近的研究表明，赤霉素生物效应和基因表达调控之间存在复杂的互动关系，需要多种转录因子和信号蛋白的协同作用来实现。
其中一个典型的例子就是GAI（GIBBERELLIC ACID INSENSITIVE）和RGA （REPRESSOR OF GA1-3）基因的互作。
这两个基因都参与了植物细胞内的赤霉素信号传导通路中，但它们的表达模式和功能却截然不同。