植物发育分子生物学(1)

一、名词解释

1、花器官发生ABC模型：完全花器官由花萼（1轮）、花瓣（2轮）、雄蕊（3轮）、雌蕊（4轮）组成。A类（AP1、AP2）、B类（AP3/PI）、C类（AG）调控因子分别与SEP1、

2、3形成不同的聚合体，分别在1轮（A）、2轮（AB）、3轮（BC）、4轮（C）控制相应部位花器官的分化和形成。

知识点：

拟南芥花的结构有4轮：第一轮花萼，第二轮花瓣，第三轮雄蕊，第四轮雌蕊（心皮）。花型是在几组基因的协调作用下顺序形成的，即各花器官在特定的部位、特定的时间专一化形成，这种机理被称为ABC花器官决定模型。在这个模型中，A、B、C三类基因决定4轮花器官的定位和形成。其中A、C互相抑制。A分布在第一、二轮，C分布在第三、四轮，B分布在第二、三轮。这样就形成了A、AB、BC、C4种基因的分布组合，决定了第一、二、三、四轮花器官分别为花萼、花瓣、雄蕊、雌蕊。A基因是AP1/AP2，B基因是AP3/PI，C基因是AG。最近发现仅有ABC类基因不能形成花器官，需要一类D基因SEP1、SEP2、SEP3的共同参与花器官决定，SEP蛋白与ABC产物以四聚体形式发挥作用。

2、春化作用：是植物需要经过一段时间的低温处理才能开花的现象。目前发现低温促进开花是由于三种蛋白VRN1、2、VIN3在低温下诱导表达，它们抑制开花负调控基因FLC的表达，从而促进开花。

相关链接：春化作用是指过冬植物经过冬季的低温处理逐渐积累某种物质，下调FLC的表达，加速开花的过程。

3、光敏素（PHY）：是一种N端感光区与线形四环吡咯发色团共价结合的蛋白质复合体，接收红光/远红光后，蛋白质的构象改变，C端激酶活化，通过磷酸化将光信号传导下去。

光敏素有5种形式：PHYA、B、C、D、E。

4、根边界细胞：是生长到一定长度的根尖处由根冠外围细胞脱离的、有组织的活细胞，其功能是防御和帮助植物吸收营养。环境因素和遗传因素控制边界细胞的释放。

知识点：从根冠分离的细胞被定义为根边界细胞，它是从植物根冠区域释放的，受植物激素和环境的调节控制，需要植物降解酶类的活性。根边界细胞不是死细胞，细胞内含有大量高尔基体、分泌小泡、线粒体，在植物根际环境中对抵抗生物和非生物的胁迫十分重要。由根冠形成的边界细胞时程序确定的，在植物与环境交界面起着物理、生物和化学作用。

5、近轴-远轴极性决定基因：近轴远轴特性是指以某器官中心轴为基准，近的是近轴，远的是远轴。例如HD-ZIP III类基因PHB、PHV、REV决定植物的近轴特性，抑制远轴特性。KANl\2\3类基因、YAB类的YAB3、FIL决定远轴特性，抑制近轴特性。

二、填空题

1.根表皮由（生毛）细胞和（非生毛）细胞组成。（低WER/CPC）比例决定前者，而后者由（高WER/CPC）比例决定。

根表皮细胞有2类：生毛细胞和非生毛细胞。生毛细胞发育成根毛，位于下面皮层细胞的裂缝间；而非生毛细胞形成无根毛的表皮细胞，位于皮层细胞外面。在细胞壁上的受体样激酶SCM介导皮层细胞信号，抑制WER的转录；同时SCM 也受到WER的负反馈调节和CPC的正反馈调节，在生毛细胞壁上形成量多，

从而使生毛细胞中GL2只受到CPC的抑制作用，最终造成根毛的形成。

两类MYB类的调控因子比例WER/CPC决定细胞命运：非生毛细胞中高WER/CPC值，生毛细胞中低WER/CPC值。

2．决定生物钟的关键基因有（CCA1）、（LHY）、（TOC1），它们组成生理节奏的关键循环。

拟南芥生物钟分子结构是由三个蛋白构成的一个光周期调控的反馈循环。这三个蛋白是CCA1、LHY、TOC1。前两者被磷酸化后抑制TOC1的表达，TOC1转录翻译后促进CCA1、LHY的转录表达。光通过光受体促进CCA1、LHY的表达，抑制TOC1的表达。

3.（自开花调控）途径和（春化作用）途径通过（下调）控制FLC的表达促进开花。

三、综合题（10分）

请叙述从花粉落到柱头到受精的过程

花粉落到结构匹配的柱头上后，紧密配合柱头的结构。花粉外被和柱头分泌物流动到花粉与柱头接触的脚处混合并相互作用后，使花粉吸水膨胀、萌发。花粉管穿入柱头，沿着花柱内的传输管道向着胚珠的方向生长。其间传输通道壁细胞分泌多肽、糖蛋白、细胞壁物质水解酶，作为营养物质和细胞壁生长有关物质帮助花粉管生长。同时从柱头到胚珠，NO和GABA呈浓度梯度分布，引导花粉管向着胚珠生长。胚珠内中心细胞表达的基因CCG和助细胞表达的MYB98都是胚珠引导花粉管进入胚珠的必须信号。花粉管进入胚珠后，经过助细胞的纤维突起装置，花粉管破裂，精子释放到助细胞内，引起助细胞进入程序化死亡和细胞破裂，向胚囊内释放大量钙离子，同时在通向中心细胞和卵细胞途径中搭起肌动蛋白冠样桥，指引和帮助精子进入中心细胞和卵细胞授精。

四、选择题

1.在远红光下起关键作用的光受体是（A）

A.光敏素A

B.趋光素

C.光敏素B

D.隐花素

（光敏素：是一种N端感光区与线形四环吡咯发色团结合的蛋白质复合体，接收红光/远红光后，蛋白质的构象改变，C端激酶活化，通过磷酸化将光信号传导下去。在远红光下，PHYA可能是唯一的光受体）

2.AP1是（A）类开花决定基因

A.A

B.B

C.C

D.D

（A基因是AP1/AP2，B基因是AP3/PI，C基因是AG）

3.短日下促进开花的重要激素是：（A）

A.赤霉素

B.细胞分裂素

C.生长素。

D.脱落酸

（赤霉素是开花决定过程中的重要激素，其促进短日条件下的花，独立于春化作用，不同于光周期的作用，在一些植物中可以取代春化作用，RGA是开花过程中赤霉素信号转导的重要因子；在长日条件下对开花决定影响较小）

4.SHR在（A）转录。

A.中柱内

B.中柱外

C.皮层

D.内、表皮

（SHR转录只在中柱中进行，翻译后的蛋白质运输到内皮层、静止中心和皮层/内皮层起始细胞）

5.STM和KNAT1在茎顶端分生组织从内层单向运输到表皮，（A）是决定区域。

A.KNOX同源盒

B.BLH

C.AHK2

D.WUS