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1、植物学通报2005,22(3):341~349ChineseBulletinofBotany专题介绍拟南芥生物钟分子机制研究进展①徐张红赵晓刚何奕昆(首都师范大学生物系北京100037)摘要本文主要概述了目前拟南芥生物钟分子机制的研究进展。生物钟通过调控导引节律的相位来调节植物的生理活动。拟南芥生物钟由CCA1、LHY和TOC13个主要基因构成了一个稳定的负反馈环,来调节昼夜节律中各个基因如APRR/TOC15重奏的作用,从而调控昼夜节律的相位。在开花的光周期调控中,提出了外协和模型,其中的关键基因是CO,它与拟南芥的开花时间直接相关。关键词
2、拟南芥,生物钟,负反馈环,光周期ResearchProgressofMolecularMechanismoftheCircadianClockinArabidopsisXUZhang-HongZHAOXiao-GangHEYi-Kun①(DepartmentofBiology,CapitalNormalUniversity,Beijing100037)AbstactThispaperreviewsthecurrentprogressesinstudyingmolecularmechanismofthecirca-dianclockinplan
3、ts,especiallyinArabidopsis.Thecircadianclockcontributestoplantphysiologybyregulatingthephaseofentrainedrhythms.Agenecircuitofnegativefeedbackcomprises3maingenes:CCA1,LHY,andTOC1.The“externalcoincidence”modelhasbeenproposedforphotoperi-odicregulationoffloweringtime.Thekeygen
4、einthismodel,CO,isnecessaryandsufficientforflowering.KeywordArabidopsis,Circadianclock,Negativefeedbackciecuit,Photoperiod生物体的新陈代谢过程、细胞和细胞器少。最近两年,在植物方面尤其是在拟南芥官的生理功能,以及心理行为等生命活动都随中关于生物钟分子机制的研究取得了很大的着昼夜循环而发生规律性的变化。即使在实进展。验室恒定的条件下,排除一切环境因子的影响,生物钟是植物生理的一个复杂而又微妙生命活动仍表现出昼夜节律性的变化,
5、这说明的调控因子,至少是进化的一种选择压力。昼夜节律受体内的测时系统——生物钟的控植物像其他的原核和某些真核生物一样,已经制。目前,国内关于动物的生物钟分子机制通过进化的昼夜节律系统适应了光暗周期,这研究报道较多,而在植物方面的进展报道得很种进化的昼夜节律系统能适应植物的新陈代①通讯作者。Authorforcorrespondence.E-mail:yhe@mail.cnu.edu.cn收稿日期:2004-01-18接受日期:2004-06-29责任编辑:崔郁英,于昕34222(3)谢、生理和行为的各种节律(Harmerand细微的差别。研究
6、表明在同样条件下的野生Planda,2000;YoungandKay,2001)。型植物的不同细胞类型中,昼夜节律可以有不同的昼夜周期相位(Halletal.,2002)。目前对1生物钟调控植物的生理过程于不同细胞类型中生物钟的生物化学差异还在植物中,生物钟通过调控导引节律的相不了解。拟南芥的昼夜周期节律依赖于一组位来调节植物的生理活动。生物钟控制着光共同的基因,这些生物钟基因(或与生物钟相关合作用活性、叶片的运动、细胞生长和基因联的基因)的功能与每个细胞的生物钟相关,它表达的日常变化。植物昼夜节律系统的几个们的产物造成并维持振荡,这种振荡驱
7、使着其分子组分已经被发现,包括蓝光受体隐花色素他所有昼夜周期节律。及红光和远红光受体光敏色素。2拟南芥生物钟的描述微阵实验表明至少有6%的拟南芥基因是节律性表达的,在白天和黑夜的所有阶段都所有器官中已知的生物钟机制都包括一有表达峰(Harmeretal.,2000;Schafferetal.,个负反馈的基因环,涉及所有器官中的正负转2001)。这些基因的昼夜节律性表达产生了节录调控因子水平的24小时节律(Harmerand律,从而表现为植物的生理现象,如豆科植物Panda,2000;YoungandKay,2001)。这些节叶片的休眠运动,表
8、现出经典的节律性。在律反馈环可能通过趋同进化出现,因为涉及其某些情况下,影响某个共同过程的基因在同一中的蛋白序列几乎没有同源物,尽管它们调控相位表达,意味着这个相位
