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2021年 第41卷 第6期    刊出日期：2021-11-20

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研究报告



6种野生金花茶叶表皮微形态特征及其系统学意义

朱栗琼, 覃冬梅, 招礼军, 邓斌胜, 刘晟源, 蒋昌杰

2021, 41(6):  841-850.  doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2021.06.001

摘要 ( 661 )   HTML ( 23)   PDF (2526KB) ( 343 )  

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为了探究金花茶组植物叶表皮微形态特征差异，利用光学显微镜和扫描电镜对广西弄岗国家级自然保护区6种野生金花茶成熟叶表皮微形态特征进行了观察和测量。研究结果表明：①6种金花茶的叶表皮由表皮细气孔器组成，气孔随机分布在远轴面，每个气孔都具有3个大小不等的副卫细胞，属环列型气孔；不同种类金花茶的气孔长度、宽度、密度、指数和上、下表皮细胞密度等存在显著差异（P＜0.05）。②表皮性状聚类分析表明，毛籽金花茶和弄岗金花茶聚为一类，其余4个物种单独聚为一类；表皮细胞平周壁与细胞壁位置、覆盖于表皮细胞之上的角质层和蜡质层纹饰、气孔与表皮细胞位置、气孔外拱盖表面及内缘形态、气孔外拱盖外缘角质膜等微形态特征也表现出相似的结果。③6种金花茶的叶表皮细胞上普遍具有丝状或链状蜡质饰纹，可作为金花茶组植物栽培种与野生种分类的重要依据。④从气孔分布位置、角质层和蜡质层存在、较厚的表皮细胞壁、具有下陷的气孔等特征，可以推断出野生金花茶对当地偏干旱的喀斯特生境有较强的适应性。



我国风铃木类植物叶性状表型变异与遗传多样性研究

张捷, 李蓉蓉, 孟景祥, 张勇, 仲崇禄

2021, 41(6):  851-861.  doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2021.06.002

摘要 ( 3876 )   HTML ( 28)   PDF (1670KB) ( 480 )  

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风铃木类植物是世界著名的木本花卉，在我国的城市绿化、景观营造中发挥着重要作用。为全面了解我国东南、华南沿海地区风铃木的栽培种类和遗传多样性，构建可靠的表型鉴别方法，以中国林业科学研究院科院热带林业实验站内的6种风铃木试验种群为参照，通过对比18个叶表型性状在不同种间的遗传变异水平，筛选稳定的遗传鉴定性状，并对我国东南、华南沿海11个城市中的812株风铃木栽培林木进行遗传聚类分析。结果表明：①风铃木类植物的叶表型性状在种间及种内个体间均具有显著的差异，其中复叶长、小叶长、小叶宽、小叶长宽比、叶先端长宽比、叶缘、叶质地、叶被毛、小叶叶形9个叶表型性状的表型分化系数、种间重复力均超过了60%，表明这些性状在种间的变异有较高的遗传关联，能够作为风铃木类植物分类、鉴定标准。②我国东南、华南沿海地区常用的风铃木栽培林木共分4大类10种变异类型，其中，A类包含银鳞风铃木，B类包含有红花风铃木，紫花风铃木、洋红风铃木，C类群包含金花风铃木，D类群包含黄花风铃木。此外，B、C、D大类内的不同变异类型在叶形，叶大小，叶尖长、叶质地以及叶被毛上也存在非常明显的差异，反映出我国风铃木种群的现有遗传变异及种质多样性。本研究在种源对照试验的基础上探讨了叶表型性状在不同风铃木物种间的遗传变异，揭示了9个可靠的种间变异性状，并以此为参考对我国东南、华南沿海城市景观园林中风铃木类植物的遗传多样性进行评价。该研究结果将会为我国风铃木类植物的分类研究、栽培生产和推广应用提供参考。



北方地区黄芪根系发育、成分积累及表观生长种间差异

徐海军, 姚琴, 程薪宇, 王晓飞

2021, 41(6):  862-869.  doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2021.06.003

摘要 ( 572 )   HTML ( 17)   PDF (6706KB) ( 377 )  

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明确黄芪种间差异对其产业化种植有着重要影响。在田间试验条件下，对蒙古黄芪与膜荚黄芪的根系结构发育、根形态、药用成分及表观生长量等指标进行了差异性分析，结果表明：①前期阶段黄芪种间根系结构差异不显著，在生长中后期（≥60 d），蒙古黄芪韧皮射线和木射线薄壁细胞中淀粉积累显著高于膜荚黄芪；②蒙古黄芪根系毛蕊异黄酮葡萄糖苷、刺芒柄花苷和多糖含量分别是膜荚黄芪的1.8倍、1.6倍、1.3倍；③膜荚黄芪根形畸变率（70%）远高于蒙古黄芪（53.1%），且膜荚黄芪和蒙古黄芪直根根形指数（RS₁）置信区间分别为［0.77 0.82］、［0.74 0.79］；④膜荚黄芪株高、地径、A/U值分别是蒙古黄芪的1.14~1.22倍、1.13~1.46倍、1.21~1.80倍，但根长却显著低于蒙古黄芪（P<0.05）。建议种植品种根据生产目标定向选择。

外源H₂S供体NaHS浸种对盐碱胁迫下裸燕麦种子萌发特性的影响

刘建新, 刘瑞瑞, 刘秀丽, 贾海燕, 卜婷, 李娜

2021, 41(6):  870-877.  doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2021.06.004

摘要 ( 4849 )   HTML ( 13)   PDF (612KB) ( 275 )  

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硫化氢（H₂S）信号在作物种子萌发和逆境响应中发挥着重要作用。为探讨外源H₂S供体NaHS浸种对盐碱胁迫下作物种子萌发的影响，以裸燕麦（Avena nude）为材料，用不同浓度NaHS（0、50、100、200和400 μmol·L^-1）浸种8 h后分别在浓度为0、15、30、45和60 mmol·L^-1的混合盐碱（NaCl∶Na₂SO₄∶Na₂CO₃∶NaHCO₃摩尔比为12∶8∶1∶9）胁迫下进行种子萌发试验，分析其发芽率（Gp）、发芽指数（Gi）、活力指数（Vi）、平均发芽时间（MGT）、幼苗干重（SDW）和隶属函数综合评价值（D）的变化。结果表明：盐碱浓度和NaHS浓度及两者的交互作用对Gp、Gi、Vi、MGT、SDW和D值存在显著（P<0.05）或极显著（P<0.01）的影响。随着盐碱浓度提高，Gp、Gi、Vi、MGT、SDW和D值呈显著下降变化。与0 μmol·L^-1 NaHS对照（CK）相比，50和100 μmol·L^-1 NaHS不同程度提高了0 mmol·L^-1盐碱胁迫下的Gp、Gi、Vi和D值；50 μmol·L^-1 NaHS显著提高了30 mmol·L^-1盐碱胁迫下的Gp；50和100 μmol·L^-1 NaHS不同程度提高了15、30和45 mmol·L^-1盐碱胁迫下的Gi；50 μmol·L^-1 NaHS显著提高了30 mmol·L^-1盐碱胁迫下的Vi；50和100 μmol·L^-1 NaHS显著提高了45 mmol·L^-1盐碱胁迫下的D值；其他处理的各发芽指标值与CK的差异不显著或显著降低。这些结果说明，适宜浓度NaHS浸种能够缓解盐碱胁迫对裸燕麦种子萌发的抑制，其中以50 μmol·L^-1 NaHS缓解45 mmol·L^-1以下浓度盐碱胁迫的效果最佳，200和400 μmol·L^-1 NaHS加重盐碱胁迫对种子萌发的抑制，NaHS对高浓度（60 mmol·L^-1）盐碱抑制裸燕麦种子萌发无缓解作用。



UV-B辐射对84K杨酚酸类化合物积累及其生理生化的影响

盖庆岩, 王紫莹, 付玉杰, 焦骄, 王慧梅, 鹿瑶, 刘婧, 富锦先, 徐晓杰, 姚兰

2021, 41(6):  878-887.  doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2021.06.005

摘要 ( 470 )   HTML ( 16)   PDF (1929KB) ( 322 )  

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UV-B辐射作为一种典型的环境胁迫因子，可对植物体的生长发育和生理代谢产生显著的影响，因此研究材用树种杨树对于UV-B辐射的防御性响应具有重要的意义。以84K杨组培苗为实验对象，对其进行不同程度的UV-B辐射胁迫，分析胁迫处理前后84K杨组培苗中6种防御性酚酸类化合物的含量变化规律，并从光合色素和ROS系统角度探讨目标酚酸类化合物的积累机制。研究结果表明：适当的UV-B胁迫处理有助于5种目标酚酸类化合物（阿魏酸、咖啡酸、原儿茶酸、绿原酸和异阿魏酸）的合成和积累，尤其是绿原酸在辐射8 h时含量增加了15倍左右；光合色素含量变化与酚酸类化合物趋势一致，在16 h时总叶绿素含量提高了1.21倍；抗氧化酶（尤其是POD）与酚酸类化合物协同抵御了由UV-B辐射而引起的氧化应激。本研究对于阐明杨树在UV-B辐射胁迫下防御性酚酸类化合物的代谢调控机制提供了一定的理论依据。



澳洲坚果开花相关MiMADS-box基因克隆及表达载体构建

谭秋锦, 张涛, 韦媛荣, 郑树芳, 汤秀华, 王文林

2021, 41(6):  888-895.  doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2021.06.006

摘要 ( 4962 )   HTML ( 11)   PDF (4016KB) ( 186 )  

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为研究MADS-box转录因子家族成员在澳洲坚果开花及花器官发育过程的作用机制，利用PCR技术从澳洲坚果品种“桂热1号”叶片中克隆MiMADS-box基因并采用生物信息学对其结构及功能进行分析。结果表明，克隆获得的MiMADS-box基因cDNA序列全长1 179 bp，开放阅读框（ORF）729 bp，编码242个氨基酸。MiMADS-box编码一个无信号肽、无跨膜结构且定位于细胞核的不稳定亲水蛋白，存在MADS superfamily和K-box superfamily结构域，属于MIKCc型家族。系统进化分析将MiMADS-box与AGL7/AP1、AGL10/CAL1、AGL8/FUL、AGL79亲缘关系较近，聚类为FUL-AP1（SQUA）亚族。通过转录组数据分析MiMADS-box基因在“桂热1号”和“695”品种澳洲坚果枝条、花和叶片中的表达模式，表明MiMADS-box在“桂热1号”品种花中的表达量最低，“695”品种花中的表达量最高。利用同源重组的方法构建了绿色荧光蛋白融合表达载体pGREEN-MiMADS-box-ORF-GFP。推测MiMADS-box与澳洲坚果开花及花器官发育过程密切相关。本研究为阐明MiMADS-box基因在澳洲坚果开花调控机制提供理论基础和技术指导。



基于DNA条形码的柳属植物系统发育研究

任伟超, 徐姣, 孙伟, 刘美琦, 于欣欣, 王思嘉, 马伟

2021, 41(6):  896-903.  doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2021.06.007

摘要 ( 476 )   HTML ( 13)   PDF (1485KB) ( 332 )  

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对黑龙江省柳属不同植物ITS2和psbA-trnH基因间隔区序列进行系统发育分析，探索柳属植物的遗传多样性和亲缘关系。提取柳属植物和柽柳样品基因组DNA，通过PCR扩增法，获得各样品ITS2和psbA-trnH序列并测序。通过对序列种内种间遗传距离及邻接法构建系统发育树进行分析。基于ITS2序列的DNA条形码鉴定方法能将五蕊柳、粉枝柳、筐柳、蒿柳与其他物种区分开，柳组物种仅可鉴定到组级别。在以psbA-trnH基因片段序列建立的系统发育树中，柳属各种之间的序列聚类较为混乱，并不能各自独立聚为一支。因此，ITS2序列在柳属植物分类鉴定上具有一定的优势，为柳属植物的开发利用提供参考依据。



PEG渗透处理水曲柳种子影响其热休眠诱导及水分状态的关联性研究

崔程程, 李明月, 张鹏

2021, 41(6):  904-910.  doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2021.06.008

摘要 ( 456 )   HTML ( 13)   PDF (598KB) ( 213 )  

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以解除初生休眠的水曲柳种子为材料，经过预吸水和未预吸水的两批种子，在25℃条件下，用不同浓度（0、25%、50%）的PEG处理不同时间（3天、7天、3天PEG环境+4天水环境）后，适宜条件下萌发，测定不同处理过程中种子的含水量变化以及种子萌发表现，以此来探究种子经不同浓度PEG渗透处理后的含水量变化规律及其与种子发芽能力的关系。结果表明：水曲柳种子经PEG处理后种子含水率：对照＞25%PEG＞50%PEG，即PEG浓度越低，种子含水率越高；其中，PEG处理后，经预吸水的种子含水率降低，而未预吸水的种子含水率逐渐升高，相同PEG浓度处理相同时间时，预吸水与未预吸水的水曲柳种子萌发率有明显差异，即PEG处理和预吸水与否均影响种子含水率变化规律和种子发芽能力；种子含水率与种子发芽率成负相关。因此，PEG渗透处理减弱水曲柳种子热休眠诱导的作用与种子水分状态有关。



山新杨PdPapWRKY51基因在胁迫条件下的组织表达模式

张博超, 王佳琳, 殷缘, 车易达, 邓俊杰, 张荣沭

2021, 41(6):  911-920.  doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2021.06.009

摘要 ( 3588 )   HTML ( 10)   PDF (3387KB) ( 362 )  

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为了筛选和验证提高杨树抗逆性的基因，基于受木霉菌或链格孢菌诱导后的山新杨叶片转录组文库，克隆得到1个关键的响应基因，命名为PdPapWRKY51。该基因编码蛋白为WRKY家族IIc类转录因子。其编码蛋白PdPapWRKY51为非跨膜亲水性蛋白，定位于细胞核。利用实时定量聚合酶链式反应（RT-qPCR）技术研究了PdPapWRKY51在山新杨幼苗不同组织中的表达水平，发现其在植株中广泛表达，根中表达最高。研究了PdPapWRKY51在盐、碱、PEG、5种植物病原真菌、植物激素分别诱导48 h后的表达变化，发现其表达水平受碱胁迫影响较大；尖孢镰刀菌（Fo）、核盘菌（Cc）和细链格孢菌（Aa）使其茎尖表达显著上调；Fo使其叶表达显著上调；金黄壳囊孢菌和Aa使其根内表达显著上调。PdPapWRKY51的表达广泛受水杨酸诱导；茉莉酸或脱落酸诱导仅使其茎尖表达上调，而根中表达下调。本研究揭示了PdPapWRKY51基因响应多种诱导的组织特异性表达谱，为进一步研究其功能及培育相关高抗杨树品种提供依据。



甜荞长花柱长雄蕊突变体lpls大小孢子发生和雌雄配子体的发育

王旋, 刘志雄

2021, 41(6):  921-927.  doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2021.06.010

摘要 ( 451 )   HTML ( 9)   PDF (7855KB) ( 182 )  

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采用石蜡切片技术对甜荞长花柱长雄蕊突变体lpls大、小孢子的发生和雌、雄配子体发育进行观察，结果显示：甜荞花药4室，花药囊壁由4层细胞构成，小孢子四分体为四面体型，少数四分体中的小孢子具有2个核， 成熟花粉多为2细胞型，少数为3细胞型；直立胚珠、双珠被、厚珠心，大孢子四分体直线型，合点端为功能大孢子、雌配子体发育方式为蓼型。雄蕊原基比雌蕊原基起源早，雄蕊花药前期发育相对较快，后期相对较慢，主茎第4片真叶开始发育时，小孢子四分体开始解体形成单核或二核小孢子，主茎上第7片真叶开始发育时，小孢子发育成熟；雌蕊胚囊前期发育慢，后期相对较快，小孢子四分体形成时，胚珠中出现大孢子母细胞；当雄蕊花药中2细胞型花粉形成时，雌蕊胚囊中形成功能大孢子；随着主茎上第7片真叶的发育，雄蕊花药中花粉壁加厚和发育成熟，少数2细胞型花粉粒中的生殖核进一步分裂1次形成3细胞型花粉，功能大孢子迅速经过3次有丝分裂形成8核7细胞胚囊。



不同土壤改良基质对金莲花幼苗生长及生理指标的影响

刘金玉, 林声威, 潘景玉, 张芹

2021, 41(6):  928-937.  doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2021.06.011

摘要 ( 517 )   HTML ( 11)   PDF (802KB) ( 275 )  

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为提高金莲花育苗的幼苗质量，筛选适宜推广应用的金莲花育苗基质配方，探索栽培基质对金莲花幼苗生长影响的生理机制，本试验以金莲花幼苗为植物材料进行盆栽试验，研究了不同比例的草炭、蛭石和珍珠岩改良园土对金莲花幼苗生长、生理和光合特性的影响。结果表明：添加草炭后T4、T5、T7对园土的理化性质有明显改善，其中以处理T7（草炭∶珍珠岩∶蛭石∶园土=1∶1∶1∶1）改善效果最好，金莲花幼苗的株高、冠幅、叶面积、叶片数量分别比对照提高32.08%、26.62%、56.22%、64.41%；显著提高了金莲花叶片的抗氧化酶活性，矿质营养含量，叶绿素含量及光合速率（P＜0.05），可作为金莲花育苗的基质配方。



越冬期红叶石楠和桂花防御低温强光伤害的光保护机制

胡文海, 肖宜安, 闫小红, 叶子飘, 曾建军, 李晓红

2021, 41(6):  938-946.  doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2021.06.012

摘要 ( 650 )   HTML ( 9)   PDF (769KB) ( 329 )  

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位于亚热带地区的常绿植物在冬季常遭遇低温强光协同影响。低温限制了光合碳同化的进行，但强光仍能够被常绿植物叶片所吸收，因此越冬期的常绿植物存在潜在的光抑制风险。不同的常绿植物有着不同的越冬光保护策略，本研究以亚热带地区冬季生长型的红叶石楠（Photinia × fraseri）和冬季生长停滞型的桂花（Osmanthus fragrans）作为材料，研究了两种常绿植物阳生叶和阴生叶的叶绿素荧光和捕光色素分子内禀特性的差异，以探索亚热带地区常绿植物越冬光保护策略的选择。结果表明，红叶石楠和桂花均能够适应亚热带地区冬季低温强光环境，但2种常绿植物采取了不同的光保护策略。红叶石楠主要是通过降低捕光色素分子的实际光能吸收能力以减少光能的吸收，并维持相对较高的光化学能力和电子传递速率，从而保护光合机构免受低温强光伤害；同时，红叶石楠阳生叶又保持了相对较高的叶绿素含量和光化学效率，这将有利于温度回升后红叶石楠由光保护快速转换到碳同化为主的能量代谢。桂花则主要采用减少叶绿素含量和增强热耗散等逆转速度相对较慢的光保护策略为主。这也可能是亚热带地区红叶石楠冬季仍保持生长，而桂花生长停滞的主要原因。

干旱胁迫对杜仲叶片结构特征的影响

何凤, 杜红岩, 刘攀峰, 王璐, 庆军, 杜兰英

2021, 41(6):  947-956.  doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2021.06.013

摘要 ( 581 )   HTML ( 12)   PDF (4095KB) ( 352 )  

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以2年生‘华仲6号’扦插幼苗为试验材料，研究不同干旱胁迫时间对杜仲扦插幼苗叶片结构的影响，了解其干旱适应特征。结果表明：与对照相比较，干旱胁迫16 d才导致叶片相对含水量、海绵组织厚度、下表皮厚度显著降低；在干旱胁迫过程中，叶片气孔密度表现为先升后降的趋势，而由气孔面积、气孔长度和气孔宽度表示的气孔大小则表现为增—减—增的趋势，且气孔长宽与气孔密度均呈显著的负线形相关。杜仲扦插幼苗厚度变薄的主要原因是海绵组织厚度变小，在干旱胁迫11 d时，叶片气孔产生小而密、气孔闭合增多的生态适应特征，在干旱胁迫16 d时气孔则呈现大而疏的适应特征。



基于气孔性状的文冠果种质资源抗旱性评价及抗旱资源筛选

王孟珂, 田梦妮, 毕泉鑫, 刘肖娟, 于海燕, 王利兵

2021, 41(6):  957-964.  doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2021.06.014

摘要 ( 414 )   HTML ( 8)   PDF (1732KB) ( 234 )  

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为了探明文冠果（Xanthoceras sorbifolium）不同种质资源叶片气孔特征之间的差异，了解文冠果气孔对干旱环境下的生理生态响应，以内蒙古自治区鄂尔多斯市鄂托克前旗的108份文冠果种质资源叶片为研究对象，在测定其气孔长度、气孔孔隙长轴长度、气孔宽度、气孔密度和气孔面积指数等12项指标的基础上，利用主成分分析法、隶属函数值法和聚类分析法进行抗旱性鉴定，筛选出适合在干旱地区种植的种质资源，为文冠果在我国干旱和半干旱地区的种植提供参考。结果表明：气孔面积与气孔长、气孔空隙长轴长、气孔宽、气孔周长、气孔开口周长、气孔面积占叶面积比例、气孔面积指数和气孔开口面积指数存在极显著相关。主成分分析将12个性状归纳为3个主成分（累计贡献率为93.408%），第Ⅰ主成分载荷主要是气孔密度，第Ⅱ主成分载荷主要是气孔开口面积指数，第Ⅲ主成分载荷主要是气孔面积指数。将108份文冠果种质资源聚为3种类型，其中31份抗旱节水类型种质资源适合在干旱地区种植。气孔密度、气孔开口面积指数和气孔面积指数可作为文冠果种质资源抗旱性评价的有效指标。

不同家系云南松苗木生长的异速现象

王丹, 李亚麒, 孙继伟, 李江飞, 陈诗, 许玉兰, 蔡年辉

2021, 41(6):  965-973.  doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2021.06.015

摘要 ( 461 )   HTML ( 9)   PDF (586KB) ( 327 )  

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研究不同家系云南松苗木的异速生长，有助于了解云南松幼苗的生长速率以及苗木的生活史策略。以云南松1年生的49个家系苗木为研究对象，利用异速生长分析方法分析苗高—地径的异速生长情况。结果表明：不同家系苗木具有不同的异速生长指数，有28个家系的异速生长指数为1.0，符合几何相似模型，为等速生长，其余21个家系为异速生长关系。研究发现在不同家系间苗高—地径既有异速生长表现，也有等速生长表现，生长类型不统一。苗木统一在苗圃培育进行常规管理，所以异速生长的差异主要来自遗传差异，反映了苗木通过对自身的资源配置进行调节，以适应特定环境的资源利用策略。



遮荫对白及形态及叶片结构的影响

袁秀云, 许申平, 周一冉, 王喜蒙, 崔波

2021, 41(6):  974-981.  doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2021.06.016

摘要 ( 548 )   HTML ( 14)   PDF (4155KB) ( 231 )  

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为探究药用植物白及（Bletilla striata）形态及叶片结构对遮荫的响应，本研究设置50%、70%、90%遮荫3个处理，以全光照为对照（CK），对大田白及的外部形态和叶片结构进行研究。结果显示，遮荫促进了白及株高、叶长、叶宽和叶面积的增加，其中50%遮荫处理下增长最突出。叶片气孔密度随着遮荫强度的增高而逐渐降低，表皮蜡质逐渐减少。叶片解剖结构显示，50%遮荫条件下叶片厚度增加，相邻维管束距离缩小。叶绿体超微结构观察表明，随着遮荫强度增高叶绿体由近球形变为长梭形。CK条件下叶片叶绿体基粒和类囊体片层较少；50%遮荫条件下，叶绿体中基粒较多，且类囊体垛叠程度较高；70%和90%遮荫条件下，基质类囊体逐渐增多，片层间距增大。由此可见，白及叶片气孔密度、表皮蜡质、叶肉厚度、叶绿体形状、叶绿体类囊体片层及垛叠程度是白及对遮荫进行光合生理响应的主要结构基础。



5种景天属植物耐受重金属锌胁迫差异性研究

王莹, 徐宏波, 王洋, 王梦茜, 汪成忠, 尹原森, 孙雪, 周辉, 卓丽环

2021, 41(6):  982-992.  doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2021.06.017

摘要 ( 556 )   HTML ( 10)   PDF (2374KB) ( 203 )  

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我国锌矿周围农田污染较为严重，筛选对锌抗性强的植物材料是修复锌污染农田的理想方法。采用盆栽实验，以对锌抗性强的长药景天、三七景天、德国景天、松塔景天、胭脂红景天作为研究对象，研究不同浓度外源锌（0、80、160、320、800、1 600、2 000 mg·kg^-1）对5种景天属植物生长（生物量、株高）的影响，比较分析5种景天属植物耐受重金属锌胁迫能力差异。结果表明：5种景天的生物量、株高均随着重金属浓度增加，呈现先上升后下降的趋势，5种景天属植物生长受到抑制，其中三七景天、松塔景天遭受锌毒害较为严重；5种景天生长增幅最大值出现在不同锌浓度下，增幅变为负值也出现在不同锌浓度下；5种景天生长与锌胁迫线性分析中R²值均较好，回归方程系数能够说明5种景天生物量、株高促进和抑制速率，就生物量而言，胭脂红促生速率最大，德国景天抑制速率最大，就株高而言，长药景天的促生速率和抑制速率都为最大。



毛果杨类胡萝卜素裂解双加氧酶基因家族全基因组水平鉴定及其干旱与盐胁迫响应分析

田双慧, 程赫, 张洋, 刘聪, 夏德安, 魏志刚

2021, 41(6):  993-1005.  doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2021.06.018

摘要 ( 420 )   HTML ( 9)   PDF (4653KB) ( 262 )  

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CCD基因编码的类胡萝卜素裂解双加氧酶催化胡萝卜素共轭双键裂解形成脱辅基类胡萝卜素及其衍生物，研究表明CCD基因在植物生长发育与逆境胁迫响应中发挥着重要作用。然而，目前尚无木本模式植物毛果杨（Populus trichocarpa）PtrCCD的研究报导，本研究发现其在盐胁迫和干旱胁迫下的表达量存在明显差异，据此拟从分子水平上揭示该基因家族成员功能。本研究从全基因组水平对毛果杨PtrCCD基因家族成员数量、进化关系、染色体位置、基因结构、编码蛋白基本特征和启动子顺式作用元件等特征进行了分析。结果表明：PtrCCD家族由11个基因组成，可分为CCD4和CCD8两个亚族，分别包括9个和2个基因；PtrCCD家族存在5对Ka/Ks均远小于1的旁系同源基因；PtrCCD家族编码蛋白均含有5个共有保守结构域Motif 1、Motif 2、Motif 3、Motif 9和Motif 11，且处于同一进化分支的基因编码蛋白序列高度保守；PtrCCD家族基因启动子区含有大量非生物胁迫和激素响应元件，其中PtrCCD8a启动子含有5种类型、16个元件。PtrCCD家族基因表达特性分析表明：PtrCCD家族基因在根、茎和叶中表达量存在明显差异，并且多数成员在茎部表达量要高于其他2个部位；干旱胁迫不同时间下，处于同一进化分支的基因表达模式基本相同，不同分枝的基因表达量存在明显差异；NaCl胁迫不同时间下，PtrCCD家族各基因在根、茎和叶中表达量不同、但均表现出先上升后下降再上升的变化趋势，处于同一进化分支的基因表达模式基本相同。PtrCCD家族基因在干旱和盐胁迫情况下具有不同程度的响应能力，进一步表明该基因家族在非生物胁迫中具有重要作用。



小黑杨HD-Zip转录因子PsnHB63基因克隆及表达分析

韩连斌, 国庆, 赵凯, 姜廷波, 周博如, 李莉

2021, 41(6):  1006-1014.  doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2021.06.019

摘要 ( 531 )   HTML ( 12)   PDF (5219KB) ( 287 )  

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该研究克隆小黑杨（Populus simonii × P. nigra）叶片的PsnHB63基因，生物信息学分析到全长cDNA片段长717 bp，推测编码238个氨基酸，并具有Homeobox/HALZ家族保守结构域的不稳定亲水蛋白。PsnHB63系统进化树与毛果杨、银白杨、胡杨亲缘关系较近。亚细胞定位认证表明定位于细胞核中。在盐和干旱胁迫下，基因均上调表达。表明HD-Zip转录因子PsnHB63基因可能与植物应答高盐和干旱胁迫相关。



基于CRISPR/Cas9的拟南芥CKX3基因编辑载体构建及转化研究

王泽琛, 肖荣, 欧阳乐军, 李莉梅, 梁楚炎, 潘璟茵, 刘智超

2021, 41(6):  1015-1022.  doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2021.06.020

摘要 ( 915 )   HTML ( 35)   PDF (2269KB) ( 392 )  

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细胞分裂素（cytokinin，CK）是参与植物生长发育过程中的关键激素，在植物生长、发育过程起着非常重要作用。细胞分裂素氧化酶/脱氢酶（cytokinin oxidase/dehydrogenase，CKX）是一种不可逆降解细胞分裂素为腺嘌呤/腺苷的黄素酶，作为细胞分裂素信号中降解分支的关键酶，对于维持植物体内的细胞分裂素平衡有着重要作用，有效的控制了植物内源细胞分裂素的水平。选取拟南芥CKX3为目标基因，通过含有拟南芥种皮重组启动子与荧光筛选标记基因mCherry的CRISPR/Cas9载体，来进行高效的拟南芥CKX3基因编辑载体构建并转化拟南芥。利用倒置荧光显微镜筛选具有红色荧光的T₀代种子并种植培养获得T₁代植株。提取T₁代植株基因组进行PCR鉴定和测序分析，鉴定纯合突变后代的性状表型及激素测定。结果表明，本实验成功构建了编辑载体pHEE401E-mCherry-CKX3，拟南芥转化后代中目标基因成功被高效编辑，CKX3的纯合突变植株表型与野生型差异明显，内源激素含量差异达到显著水平。为研究CKX基因功能奠定了基础。

不同土壤条件下天津地区引种黑果枸杞生长、产量、成分差异

钱滢宇, 毛金枫, 聂江力, 裴毅, 郎钰洁

2021, 41(6):  1023-1028.  doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2021.06.021

摘要 ( 448 )   HTML ( 22)   PDF (641KB) ( 260 )  

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以从甘肃民勤地区引入天津不同土壤条件的两年生黑果枸杞苗为试验材料，对其生长、产量、成分差异进行研究。结果表明，黑果枸杞引种到天津后生长期比原产地甘肃民勤延长了8~36 d。粘壤土条件下的黑果枸杞产量为0.34 kg·m^-2，高于民勤地区的最高产量；而沙土条件下的产量则为0.05 kg·m^-2，低于民勤地区的最低产量。粘壤土与沙土条件下黑果枸杞的花青素含量分别为14.43和13.67 mg·g^-1，均显著高于甘肃民勤黑果枸杞的花青素含量。生长在粘壤土的果实中的甜菜碱含量为2.36%，显著高于生长在沙土和市售民勤的黑果枸杞果实。综合各土壤条件下黑果枸杞植株生长情况及各项指标，黑果枸杞引种到天津不同土壤条件后生长适应性较强，其中在粘壤土条件下生长最好。