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    1. 子午岭次生油松林立木竞争格局研究
    邹书珍, 尹才佳, 杨茜, 马龙, 康迪
    植物研究    2023, 43 (1): 140-149.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2023.01.015
    摘要11515)   HTML38)    PDF(pc) (3338KB)(2058)    收藏

    研究干旱区森林立木竞争及空间分布格局,旨在为揭示干旱区森林恢复演替过程中竞争动态和格局形成驱动机制提供科学依据。经全面调查之后,依据时空互代原理选择了4个处于不同演替阶段,面积为0.25 hm2的大样地进行研究。采用Hegyi邻体密度模型研究立木竞争强度指数。采用Kriging法与Hegyi法相结合研究立木竞争的空间格局。采用一元和二元O-ring函数模型分别研究了乔木空间分布格局和乔木种间空间相关性。结果表明:在上述4个群落中油松(Pinus tabuliformis)种群密度分别为1 476、996、800、648株·hm-2,白桦(Betula platyphylla)种群密度为48、32、44、16株·hm-2,山杨(Populus davidiana)种群密度分别为64、28、24、12 株·hm-2。3种主要乔木的竞争指数由高到低依次为油松、白桦、山杨,各物种竞争指数均随演替阶段的增长而下降;演替后期,胸径2~15 cm油松个体减少明显,而胸径大于30 cm的个体数量有所增加;在所有演替阶段中,油松竞争指数均随着胸径的增加而下降;油松种群竞争空间格局为典型的非匀质斑块状格局。点格局分析结果表明,油松种群在0~5 m尺度呈现聚集分布,且与其他树种在5~15 m尺度存在空间负相关。本研究主要结论如下,黄土高原次生油松林群落中油松竞争指数高于其他物种。油松在各演替阶段均呈现出基于径级大小的竞争不对称性,演替后期油松群落自疏机制为限制小径级个体的生长。竞争的格局在水平空间尺度具有斑块性,随着演替的进行,高竞争斑块在数量、范围和强度上减小,但并不会消失。油松生态策略为小尺度聚集分布,与其他树种在5~15 m尺度空间负相关,这个尺度已经超过了经典的树冠竞争理论范畴,其背后的原因需要更加深入地研究。

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    2. 死皮对橡胶树树皮线粒体超微结构及活性氧代谢的影响
    杨洪, 王立丰, 代龙军, 郭冰冰
    植物研究    2023, 43 (1): 69-75.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2023.01.008
    摘要9718)   HTML33)    PDF(pc) (1146KB)(779)    收藏

    为了解析橡胶树(Hevea brasiliensis)死皮的发生机制,有效进行死皮防治,以健康、轻度死皮、重度死皮橡胶树树皮为材料,研究死皮发生过程中树皮线粒体超微结构变化规律及活性氧(ROS)相关基因的表达模式变化。结果表明:死皮树线粒体超微结构发生不规则形变,膜内基质溶解,嵴消失,内腔空泡化等,且严重程度与死皮严重程度成正比。荧光定量PCR结果表明,过氧化物酶基因HbPOD2HbPOD3在死皮树中的表达量高于健康树,可作为监测割胶强度、刺激强度和死皮发生的“标志”基因。植物细胞重要ROS清除酶过氧化氢酶基因HbCAT在死皮树中也下调表达,预示ROS产生与清除之间的平衡是影响橡胶树死皮发生的关键因素。橡胶树中重要抗氧化代谢物基因表达结果表明,HbGST1HbGST2HbPPO在死皮树中的表达量均高于健康树,可能与死皮发生过程胶乳原位凝固相关。本研究通过揭示死皮发生过程树皮超微结构和ROS相关基因表达模式变化,为阐明橡胶树死皮发生机制提供新观点,同时为进一步开发监测割胶强度、刺激强度和死皮发生的基因“标志”提供理论基础。

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    3. 辽东丁香完整叶绿体基因组的结构与特征
    芦永昌, 张鑫, 张璐燕, 王久利
    植物研究    2023, 43 (1): 120-130.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2023.01.013
    摘要9242)   HTML34)    PDF(pc) (5570KB)(5646)    收藏

    为获得辽东丁香(Syringa villosa subsp. wolfii)叶绿体全基因组的基本特征,采用高通量测序技术分析了其叶绿体基因组序列信息,并讨论其系统演化位置。结果表明:(1)辽东丁香叶绿体基因组全长156 517 bp,具有典型的四分体结构;具有131个功能基因,包括36个tRNA基因、8个rRNA基因和87个蛋白质编码基因。(2)该叶绿体基因组蛋白编码区的总密码子偏好性(RSCU)分析显示,RSCU值>1的密码子有31个,其中以A/U碱基结尾的有21个;RSCU值<1的密码子有34个,其中以G/C碱基结尾的密码子有22个。(3)在辽东丁香的叶绿体基因组中,检测出334个散在重复序列,包括170个正向重复序列和164个回文重复序列;检测到227个SSR位点,其中226个位点成功设计出PCR引物。(4)最大似然法构建系统进化树分析显示,辽东丁香与云南丁香 (S. yunnanensis)亲缘关系最近。本研究通过对辽东丁香叶绿体基因组重复序列、IR边界、系统发育等进行分析,为辽东丁香后续的分子标记开发、系统发育分析、物种资源鉴定评价、DNA条形码开发等提供参考。

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    4. 澳洲坚果 MibZIP1基因克隆及表达规律分析
    宋海云, 张涛, 贺鹏, 郑树芳, 王立丰, 王文林
    植物研究    2023, 43 (1): 131-139.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2023.01.014
    摘要8267)   HTML28)    PDF(pc) (3902KB)(730)    收藏

    为研究澳洲坚果(Macadamia integrifolia)中bZIP转录因子家族成员在逆境抗性中潜在功能,从‘桂热1号’品种果实中克隆MibZIP1基因。结合转录因子结构分析和不同处理下表达规律进行分析发现MibZIP1基因序列长度1 157 bp,基因编码区长度927 bp,编码308个氨基酸。MibZIP1存在典型bZIP superfamily结构域。系统进化分析鉴定出澳洲坚果MibZIP1、蒂罗花(Telopea speciosissima)TsbZIP60和荷花(Nelumbo nucifera)NnbZIP60亲缘关系较近。组织表达分析结果表明MibZIP1在‘桂热1号’品种叶片中的表达量最低,在‘695’品种枝条中的表达量最高。其在受玉米素、水杨酸、乙烯利和脱落酸处理的“桂热1号”叶片中显著上调表达,在赤霉素和过氧化氢处理的“桂热1号”叶片中表达差异不显著。推测MibZIP1与澳洲坚果抗逆性有关,为研发澳洲坚果新型栽培和激素调控技术提供理论指导。

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    5. 外源硫化氢对盐碱胁迫下裸燕麦叶片有机酸和激素含量的影响
    刘建新, 刘瑞瑞, 刘秀丽, 欧晓彬, 贾海燕, 卜婷, 李娜
    植物研究    2023, 43 (1): 76-89.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2023.01.009
    摘要7471)   HTML27)    PDF(pc) (3966KB)(874)    收藏

    为探讨外源硫化氢(H2S)对盐碱胁迫下植物有机酸和激素水平的调控效应,以裸燕麦(Avena nuda)为材料,研究喷施50 μmol·L-1 H2S供体硫氢化钠(NaHS)溶液对3.00 g·kg-1盐碱胁迫下叶片有机酸、激素含量和产量性状的影响。结果表明:盐碱胁迫显著提高了琥珀酸、丁烯二酸、苹果酸、葡萄糖醛酸和总有机酸含量,显著降低了焦谷氨酸、茉莉酸-异亮氨酸(JA-Ile)、反式-玉米素(tZ)和N6-(Δ2-异戊烯)腺嘌呤(iP)含量。喷施NaHS溶液显著提高盐碱胁迫下裸燕麦叶片中3-羟基-3-甲基谷氨酸、吲哚乙酸(IAA)、赤霉素A7(GA7)、茉莉酸甲酯(MJA)、iP含量和IAA/ABA比值,显著降低葡萄糖醛酸、赤霉素A3(GA3)、赤霉素A4(GA4)、总赤霉素(GAS)、1-氨基环丙烷羧酸(ACC)含量和ACC/ABA比值,而对琥珀酸、丁烯二酸、苹果酸、柠檬酸、丙二酸、泛酸、烟酸、焦谷氨酸、辛二酸、苯丙酮酸、总有机酸、赤霉素A1(GA1)、茉莉酸(JA)、JA-Ile、脱落酸(ABA)、tZ、反式-玉米素核苷(tZR)、N6-(Δ2-异戊烯基)腺苷(iPA)、总茉莉酸类(JAs)、细胞分裂素(CTK)含量、GAs/ABA、JAs/ABA、CTK/ABA比值无显著影响。主成分分析表明,喷施NaHS溶液使盐碱胁迫下裸燕麦叶片中有机酸3-羟基-3-甲基谷氨酸和激素MJA、GA7、tZ、IAA含量分别显著上调14.31%和41.83%、50.00%、22.97%、13.02%;而有机酸烟酸、葡萄糖醛酸和激素GA4、ACC、tZR、GA3含量分别显著下调16.00%、23.87%和73.53%、32.72%、50.00%、33.91%。另外,喷施NaHS溶液使盐碱胁迫下裸燕麦千粒质量下降了5.91%,而穗数量、穗铃数量、穗粒数量和籽粒产量分别提高了2.19%、9.70%、61.60%和52.83%。表明外源H2S参与盐碱胁迫下裸燕麦有机酸和激素水平的调控,能够增强裸燕麦适应盐碱胁迫的能力。

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    6. 基因转录介导同质园条件下拟南芥不同地理种群的光合能力分化
    李梦烁, 刘莹泽, 鲁焕, 强胜
    植物研究    2023, 43 (1): 90-99.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2023.01.010
    摘要6794)   HTML25)    PDF(pc) (1584KB)(1019)    收藏

    不同环境条件决定着植物光合能力的多态性,但在相同环境条件下同种植物不同种群间表现出光合能力分化的内在机制仍不清楚,本文旨在揭示同质园条件下欧洲拟南芥(Arabidopsis thaliana)不同地理种群光合能力的分化以及其基因转录调控机制。在同质园条件下,测定来自欧洲不同气候区的23个拟南芥的地理种群的气体交换参数、叶绿素荧光参数及SPAD值综合比较其光合能力差异。另外,根据测定结果选取光合能力差异的典型种群,利用实时定量PCR技术对光合相关基因表达水平进行验证。比较研究发现欧洲不同气候区拟南芥的地理种群间的气体交换参数差异较大,其中净光合速率的变化范围为2~11 μmol·m-2·s-1;而叶绿素荧光参数变异幅度较小,变异幅度几乎不超过10%。聚类分析表明23个拟南芥种群被分为强光合能力和弱光合能力2组,强光合种群主要分布在中欧和西欧地区,净光合速率平均为7.37 μmol·m-2·s-1;而弱光合种群则主要分布在东欧和南欧,净光合速率平均为4.46 μmol·m-2·s-1。相关性分析发现净光合速率和水分利用效率及SPAD存在显著相关性。冗余分析(RDA)结果表明拟南芥光合能力的分化可能与其所在地区生长季温度与降雨量等环境因素有关。实时定量PCR试验表明,强光合能力的典型种群En-D和Stw-0的PSⅡ和Rubisco相关基因表达水平显著高于弱光合能力的典型种群Wa-1和Per-1,暗示着PSⅡ和Rubisco相关基因的转录差异可能参与了拟南芥种群光合能力分化的调控。本研究明确了同质园中不同拟南芥地理种群的光合能力存在差异,这种差异可能与原产地环境有关,并在长期进化中遗传给了后代。而PSⅡ和Rubisco相关基因转录调控可能参与了拟南芥光合能力的分化。

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    7. 珍稀濒危植物峨眉含笑种实表型性状的空间变异特征
    陈俐洁, 党万园, 陈巍巍, 邱涛, 陈小红
    植物研究    2023, 43 (1): 100-108.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2023.01.011
    摘要6765)   HTML27)    PDF(pc) (1257KB)(1566)    收藏

    通过分析珍稀濒危植物峨眉含笑(Michelia wilsonii)种子与果实的表型性状特征,研究其变异规律和空间自相关性,为峨眉含笑天然种群的保护利用工作提供依据。以雅安周公山的峨眉含笑为研究对象,测定12项种实表型性状指标,采用变异系数和半方差函数,探究峨眉含笑种实的空间变异特征。结果显示:(1)峨眉含笑种实表型性状的平均变异系数为27.59%,种实的形态变异程度最小,种子性状的变异程度比果实性状更为丰富。(2)聚合果下部的种子败育率与蓇葖败育率最高,分别为18.32%和38.22%;中部的败育率最低,分别为15.05%和23.45%。(3)半方差函数模型以指数和球状模型为主,呈聚集分布。除果实长、种子纵径和种子败育率外,其余9项指标具有中高等强度的空间自相关性。(4)9项指标的各向异性比接近于1,空间异质性表现为各向同性。因此,峨眉含笑种实表型性状在中等尺度的空间范围内具有丰富的变异性。

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    8. 东北林下早春植物开花的生理特征研究
    潘立本, 闫雪, 刘佳, 吴可心, 刘洋, 刘少冲
    植物研究    2022, 42 (4): 657-666.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2022.04.015
    摘要4695)   HTML21)    PDF(pc) (2793KB)(209)    收藏

    为了探索早春开花植物在低温下的开花机制,本研究采集了5种典型早春开花植物和5种非早春开花植物。基于高效液相色谱-质谱代谢组学技术对比分析了早春时期两者之间在内源激素和次生代谢产物上的差异。结果显示:早春开花植物中的生长素(IAA)和玉米素(ZT)含量明显低于非早春开花植物,而赤霉素(GA3)和脱落酸(ABA)的含量则显著高于非早春开花植物,表明GA3和ABA可能在促进早春开花植物的开花过程具有调控作用;在次生代谢物方面,酚类代谢物的前体物质L-苯丙氨酸,C6C1结构的酚类化合物:香草酸、丁香酸和原儿茶酸,C6C3结构的化合物:阿魏酸、绿原酸和咖啡酸,以及黄酮类化合物芹菜素、染料木苷、橙皮素、白杨素和高良姜素在非早春开花植物中的含量普遍高于早春开花植物。这可能是由于早春开花植物的开花过程伴随着更多的能量消耗,从而降低了其次生代谢水平。研究结果表明了内源植物激素和次生代谢产物对早春开花植物开花的生理过程的调控,并为进一步理解低温条件下植物开花过程奠定了基础。

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    9. 梅花草属叶绿体基因组进化分析
    夏铭泽, 张发起, 迟晓峰, 韩霜, 陈世龙
    植物研究    2022, 42 (4): 626-636.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2022.04.012
    摘要4117)   HTML27)    PDF(pc) (6827KB)(291)    收藏

    叶绿体基因组序列变异和基因组成等特征可有效反映植物类群间的系统发育和进化关系。本研究利用Illumina高通量测序平台对梅花草属(Parnassia)及其近缘属5种植物的叶绿体基因组进行测序和组装,同时基于已发表的近缘种叶绿体基因组信息,对梅花草属叶绿体基因组结构特征、序列遗传变异和蛋白编码基因密码子偏好性比对分析。结果显示:梅花草属叶绿体基因组整体结构较为保守,均为四分体结构;梅花草多个基因出现假基因化,而本属其他物种叶绿体基因组成一致,均编码115个基因;与近缘属物种相比,本属所有物种均丢失rpl16基因的内含子;蛋白质编码基因的非同义/同义替代率比值较低,叶绿体基因可能经历纯化选择作用;密码子偏好性聚类结果与蛋白编码序列重建的系统发育关系结果一致。本研究表明选择压力可能在梅花草属叶绿体基因组蛋白编码基因进化过程中发挥作用,有助于进一步理解梅花草属植物的进化和适应机制。

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    10. 丝兰属6种植物叶绿体基因组特征分析
    王飞, 赵文植, 董章宏, 马路遥, 李卫英, 李宗艳, 辛培尧
    植物研究    2023, 43 (1): 109-119.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2023.01.012
    摘要3924)   HTML28)    PDF(pc) (5663KB)(6756)    收藏

    为了理清丝兰属(Yucca)叶绿体基因组特征和序列变异情况,进行丝兰属植物叶绿体比较基因组学分析,并构建基于叶绿体基因组的系统发育树。利用高通量测序技术获得无刺龙舌兰(Y. treculeana)叶绿体基因组序列,结合丝兰属现已发表的叶绿体基因组,使用生物信息学方法对6种丝兰属植物叶绿体全基因组进行基本结构、重复序列、边界收缩与扩张以及序列变异分析等在内的比较基因组学研究,并进行系统发育分析。结果表明:6种丝兰属植物叶绿体基因组大小、基因的类型及数目相近,种间基因组结构比较保守;从丝兰属植物叶绿体基因组中检测到多条重复序列,其中SSR位点多是由单核苷酸、双核苷酸和四核苷酸组成,且偏好使用A、T碱基;根据核酸多态性指数π≥0.008,在6种丝兰属植物叶绿体基因组中筛选出了psbK-psbl-trnS-GCUrpl20-rps12ccsA-ndhD 3个高变异区域;基于叶绿体全基因组和LSC+SSC区序列构建的系统发育关系基本一致,确定了6种丝兰属植物间的系统发育关系,其中无刺龙舌兰与克雷塔罗丝兰(Y. queretaroensis)的亲缘关系最近。本研究测序获得了无刺龙舌兰叶绿体基因组,揭示了6种丝兰属植物叶绿体基因组特征和序列变异情况,明确了各物种间的亲缘关系,研究结果可为后续丝兰属植物分子标记开发及系统发育研究提供参考。

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    11. 红花变豆菜叶绿体基因组结构及同属种间关系研究
    杨晨, 姚雪莹, 陈志祥, 王奇志
    植物研究    2022, 42 (3): 437-445.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2022.03.013
    摘要3622)   HTML29)    PDF(pc) (2185KB)(224)    收藏

    红花变豆菜(Sanicula rubriflora F. Schmidt)是有药用价值的植物,全株干燥后与其他药用同属植物易混淆,种间关系存在争议,通过高通量测序技术对红花变豆菜叶绿体基因组测序,利用生物信息学方法对测序数据进行拼接、注释,首次报道红花变豆菜叶绿体基因组结构及特点,利用叶绿体基因组数据,提供种间分类新证据,并且分析相关类群的进化关系。S. rubriflora叶绿体基因组序列的长度为155 721 bp,其中包括一个85 981 bp的大单拷贝区(large single copy,LSC)和一个17 060 bp的小单拷贝区(small single-copy region,SSC),它们被两个26 340 bp的反向重复区(inverted repeat sequence,IRs)隔开。红花变豆菜叶绿体基因组GC含量为38.20%,包含129个基因,其中84个蛋白质编码基因,37个tRNA基因和8个rRNA基因。红花变豆菜叶绿体基因组结构具有高度保守性,其中编码基因共有51 907个密码子,最多编码5 095个亮氨酸,最少编码689个色氨酸,简单重复序列分析共发现32个位点,大多数是单碱基重复的A/T类型。叶绿体基因组聚类结果支持天胡荽亚科(Hydrocotyloideae)是伞形科(Umbelliferae)内比较原始的类群;变豆菜亚科(Saniculoideae)和芹亚科(Apioideae)为姊妹类群,是伞形科较进化的类群;变豆菜属植物是一个相对自然的类群;红花变豆菜与黄花变豆菜(S. flavovirens)为近缘姊妹种,但是两者形态和地理分布差异较大。该研究结果为变豆菜属属下种间鉴定及其种间演化奠定基础。

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    12. 拟南芥种皮色素形成突变体的筛选与表型鉴定
    李娜, 王潇楠
    植物研究    2023, 43 (1): 59-68.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2023.01.007
    摘要3610)   HTML34)    PDF(pc) (5322KB)(851)    收藏

    类黄酮在植物应答各种环境胁迫和种皮发育调控中起着重要作用。通过甲基磺酸乙酯(EMS)诱变筛选获得1个透明种皮突变体,与野生型拟南芥(Arabidopsis thaliana)(Col-0)相比,突变体成熟的种子颜色为黄色,其表型性状由隐性单基因控制。利用图位克隆和精细定位技术将突变基因定位于5号染色体MAH20的BAC上,是TT4At5G13930)基因的第1 299位碱基C突变为T,使得第324位氨基酸甘氨酸突变为谷氨酸。TT4(transparent testa 4)编码1个类黄酮合成的结构基因查尔酮合酶(CHS),突变后种皮透明,种子颜色为黄色,突变体命名为tt4-1。利用功能回补突变体恢复褐色种皮表型,进一步证明了TT4在调节种皮颜色发育过程的重要作用。启动子偶联GUS基因组织表达分析显示TT4基因在植株幼苗的根、茎、叶和花中均有表达,生理表型分析结果显示与野生型相比,突变体tt4-1种子萌发早,幼苗主根短、侧根和根毛较多,成苗叶片气孔开度大和失水率高等特性。该研究将为进一步阐述TT4基因功能奠定理论依据。

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    13. 镉(Cd)胁迫下蓖麻蛋白质组学筛查及 RcBSK7抗性功能研究
    赵慧博, 赵志强, 包春光, 温琦, 李茹鑫, 黄凤兰
    植物研究    2023, 43 (1): 36-50.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2023.01.005
    摘要3483)   HTML27)    PDF(pc) (8953KB)(748)    收藏

    为揭示蓖麻(Ricinus communis)植株响应重金属镉(Cd)胁迫相关机制,筛选出蓖麻中参与Cd胁迫的抗性基因。本研究通过观察种子发芽及植株生长状态,最终确定以水处理的蓖麻植株为对照,研究其在3种剂量(300、700、1 000 mg·L-1)Cd胁迫处理下的反应机制,以期为揭示蓖麻响应Cd胁迫的防御和解毒机制提供新思路。利用差异蛋白质组学分析蓖麻在Cd胁迫下的网络调控机制,即随着Cd胁迫浓度的增加,蓖麻植株分别通过阻隔根系对重金属Cd的吸收、提高自身抗氧化能力、抑制Cd2+运转以及诱导细胞程序性死亡等防御解毒过程以抵抗Cd胁迫损伤。根据组学分析结果筛选出差异显著基因RcBSK7,通过在拟南芥(Arabidopsis thaliana)中进行功能验证可知,该基因对提高蓖麻对Cd耐受性具有重要的作用。本研究增强了对蓖麻植株在3种Cd胁迫下多样性和复杂性的认识,为耐Cd基因鉴定和土壤中重金属污染修复提供了有价值的理论依据。

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    14. 薹草属少花薹草组(莎草科)小坚果形态和微形态及其分类学意义
    何芳, 鲁益飞, 刘永娣, 褚文珂, 金孝锋
    植物研究    2023, 43 (1): 1-8.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2023.01.001
    摘要3450)   HTML51)    PDF(pc) (1745KB)(1140)    收藏

    利用扫描电镜对少花薹草组(Carex sect. Paniceae)27种及4变种(东亚14种4变种,北美13种)小坚果形态与微形态特征进行比较观察。结果表明:(1)所有材料小坚果的形状为倒卵球形和钝三棱状,组内很一致,长度为1.53~3.59 mm,同种不同居群个体差异不显著(P>0.05)。(2)表皮细胞一般为五至七边形,偶有四边形或八边形,丝柄薹草(C. rouyana)不同个体间有变异;垂周璧式样直或微波状;硅质台平,偶有凹或略凸,具1个中心体,C. filipes var. kuzakaiensisC. filipes var. tremula中偶见2个中心体,无卫星体,这些性状种内稳定。(3)利用表皮细胞形状、硅质台凹凸情况和中心体个数对于区分近似种具有价值,如白马薹草(C. baimaensis)和线柄薹草(C. filipes),且可以区分一些种下等级,如线柄薹草及其变种var. kuzakaiensis、var. oligostachys和var. tremula。(4)sect. Paniceae s.s.和sect. Laxiflorae小坚果形态和微形态上具有较高一致性,具有重要分类学意义。

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    15. 珍稀濒危植物阜康阿魏的遗传多样性及遗传结构
    杨磊, 曹秋梅, 冯缨, 李文军
    植物研究    2023, 43 (1): 51-58.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2023.01.006
    摘要3346)   HTML24)    PDF(pc) (707KB)(1046)    收藏

    明确珍稀濒危小种群阜康阿魏(Ferula fukanensis)的遗传多样性和遗传结构,是对其制定有效的保护和管理策略的基础和前提。本研究基于10对多态性好且可以稳定扩增的SSR引物对来源于3个居群87个珍稀濒危植物阜康阿魏的遗传多样性和遗传结构进行分析。结果显示:小种群的阜康阿魏具有相对较高的遗传多样性,居群间Nei’s基因多样性指数(hS)为0.514,总的Nei’s基因多样性指数(hT)为0.516,观测杂合度(Ho)为0.881,期望杂合度(He)为0.512,香农信息指数(I)为0.836,多态位点百分率(PPB)为100%,遗传分化程度较低 (Fst=0.007),95.9%的变异发生在居群内,遗传距离与地理距离无显著相关性,66.7%的居群遭遇了遗传瓶颈。结果表明,阜康阿魏遗传变异丰富,有较高的进化潜力。结合该种野外种群现状,建议建立保护区,开展就地保护,并加强引种和人工繁育等迁地保护措施,辅助阜康阿魏保育。本研究可为阜康阿魏植物资源保护提供理论支持,具有重要的理论和实践意义。

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    16. 苦豆子不同居群染色体数目及核型分析
    胡夏宇, 刘玉萍, 苏旭, 杨萍, 王亚男
    植物研究    2023, 43 (1): 9-19.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2023.01.002
    摘要3210)   HTML26)    PDF(pc) (1652KB)(1049)    收藏

    为了探讨苦豆子(Sophora alopecuroides)不同居群的染色体核型特征及进化关系,采用染色体常规压片技术分析了分布于内蒙古、甘肃、宁夏等6个自然地理居群的核型特征和进化趋势。结果显示:苦豆子6个居群的染色体数目恒定,均为2n=2x=36;染色体类型有中部着丝粒(m)和近中部着丝粒(sm)2种,除甘肃武威的居群3含有sm型染色体外,其余居群的染色体均为m型;染色体平均臂比为1.19~1.37,长度比介于1.72~2.19,核型不对称系数处于54.30%~57.17%;核型类型有1A、3A和2B三种;苦豆子居群3的核型不对称系数最大,进化程度较高,居群19(内蒙古鄂尔多斯)的核型不对称系数最小,进化程度较低。聚类分析显示,苦豆子6个参试居群聚集成A和B两大分支,分支A又可分为C和D两亚支,其中居群5(甘肃武威)和居群13(内蒙古阿拉善盟)聚为C亚支,亲缘关系较近,居群3单独聚为D亚支,与C亚支两居群的亲缘关系相对较远;分支B又可分为E和F两亚支,居群19和居群43(内蒙古鄂尔多斯)聚为E亚支,亲缘关系较近,居群17(宁夏银川)单独聚为F亚支,与E亚支两居群的亲缘关系相对较远。本研究从居群水平上探讨了苦豆子的染色体数目、核型特征和进化趋势,为今后苦豆子系统进化和种质资源遗传多样性研究提供了细胞学证据。

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    17. 基于GC-MS分析刺五加和短梗五加不同器官的代谢差异特性
    任艳君, 孙宇, 郭晓瑞, 徐明远, 邵文达, 吴可心
    植物研究    2023, 43 (3): 439-446.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2023.03.014
    摘要3140)   HTML8)    PDF(pc) (1430KB)(65)    收藏

    通过研究刺五加(Acanthopanax senticosus)与短梗五加(A. sessiliflorus)不同器官的初级代谢差异特性,探讨两者药效差异、药用价值及资源利用结构。利用代谢组学的研究策略,使用GC-MS技术从初生代谢的角度比较刺五加与短梗五加不同器官代谢差异特性。结果表明:在2种药用植物不同器官中共鉴定出186种初生代谢物,总体研究结果显示2物种在初生代谢上存在差异。进一步分析得到根中52种差异代谢物、茎中34种差异代谢物、叶中39种差异代谢物、叶柄中48种差异代谢物。差异代谢物涉及到的主要代谢途径有氨酰基-tRNA生物合成途径,缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸的生物合成途径,甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢途径,精氨酸的生物合成途径,丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢途径,丙酮酸代谢途径等。此外,发现4种连接初生代谢和次生代谢的关键性代谢物在两者不同器官中的水平存在差异。刺五加和短梗五加在不同器官初生代谢方面显著不同,这可能是造成2物种不同器官药理效应和次生代谢存在差异的原因之一。

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    18. 羊草 WRKY40的克隆及其转基因烟草抗病性分析
    李丹妮, 刘佳丽, 张继涛, 顾宝祥, 朱凤金, 管清杰
    植物研究    2023, 43 (3): 412-420.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2023.03.011
    摘要3128)   HTML9)    PDF(pc) (3682KB)(80)    收藏

    为了培育抗白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzae)、纹枯病菌(Rhizoctonia solani)、稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)以及恶苗病菌(Fusarium fujikuroi)等病菌的水稻品种,通过挖掘抗病基因选育抗病品种。利用RT-PCR方法从羊草(Leymus chinensis)叶片中克隆LcWRKY40基因(登录号:MN187915),其CDS全长1 053 bp,编码350个氨基酸,分子质量为38.1 kDa。生物信息学分析结果表明:LcWRKY40一级结构包含WRKY结构域,并且存在锌指蛋白结构域以及核定位序列。系统进化树的构建及基序分析发现LcWRKY40和HvWRKY38亲缘关系接近。烟草(Nicotiana tabacum)亚细胞定位结果表明LcWRKY40蛋白定位于细胞核中,验证了软件预测。经qRT-PCR组织特异性表达分析表明LcWRKY40基因在羊草的根、茎、叶、叶鞘、稃和花药中都有表达,但表达量在叶中最高,稃中最低。利用水稻的白叶枯病菌、纹枯病菌、稻瘟病菌以及恶苗病菌对转基因LcWRKY40烟草植株与野生型烟草植株进行接菌试验,研究结果表明转基因LcWRKY40烟草植株对4种病菌有不同程度的缓解作用,对稻瘟病菌与恶苗病菌的侵害表现出较高抗性。因此推测LcWRKY40蛋白在抵御病害胁迫、提高植物病原菌抵抗力等信号途径中发挥关键调节作用。

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    19. 外源激素浸种与渗透处理对水曲柳种子热休眠的作用
    矫春晶, 李明月, 张鹏
    植物研究    2023, 43 (3): 370-378.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2023.03.006
    摘要3120)   HTML9)    PDF(pc) (1563KB)(99)    收藏

    为了探究外源激素浸种与渗透处理联用对水曲柳(Fraxinus mandshurica)种子热休眠及相关生理变化的影响,以解除初生休眠的水曲柳种子为材料,分别用1 mmol·L-1赤霉素(GA4+7)、乙烯利(ETH)、细胞分裂素 (6-BA)和水浸种24 h,比较在诱导热休眠温度(25 ℃)下不同质量分数(0、5%、25%、50%)聚乙二醇(PEG)溶液中培养7 d后的种子在适温(10 ℃)下的萌发情况。在此基础上选择结果显著的处理测定种子内源激素含量和细胞壁降解酶活力的变化。结果表明:与单独激素处理相比,GA4+7与不同质量分数PEG联用对种子发芽能力影响不显著,6-BA与PEG联用处理的种子发芽能力随PEG质量分数的升高逐渐提高后趋于稳定,与25% PEG联用的种子发芽率和发芽指数分别提高69.31%和 1.04,发芽时间缩短7.8 d,ETH与PEG联用处理的种子发芽能力随PEG质量分数升高逐渐提高,与50% PEG联用的种子发芽率和发芽指数分别提高43.43%和0.76;联用后的种子胚乳纤维素酶活力显著提高,种胚和胚乳GA、ABA含量变化无显著规律。由此可知,外源激素与渗透处理联用减弱水曲柳种子热休眠的作用因激素种类而异。

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    20. PsnHB13PsnHB15在小黑杨中的遗传转化与功能分析
    郑占敏, 商玉冰, 周广波, 肖迪, 刘轶, 由香玲
    植物研究    2023, 43 (3): 340-350.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2023.03.003
    摘要3114)   HTML10)    PDF(pc) (3156KB)(67)    收藏

    PsnHB13PsnHB15为小黑杨(Populus simonii × P. nigra)周期蛋白PsnCycD1;1过表达株系转录组差异基因。为探究PsnHB13PsnHB15基因功能,使用InterPro工具对PsnHB13与PsnHB15保守结构域进行分析,通过STRING数据库对PsnHB13和PsnHB15蛋白质关联网络分析,酵母双杂交验证互作蛋白,统计转基因植株叶片长宽比、叶片和茎部干质量与鲜质量比值,并对PsnHB13过表达小黑杨进行转录组分析。结果显示 PsnHB13PsnHB15分属于2个不同亚家族,PsnHB13主要包含HDZipⅠ结构域,PsnHB15主要包含HDZipⅢ结构域。PsnHB13和PsnHB15蛋白质关联网络分析,均筛选到10条互作蛋白,且PsnHB15对家族蛋白具有较高的互作概率。酵母双杂交结果显示PsnHB15与PsnHB13互作,PsnHB13与PsnCycD1;1互作。PsnHB13PsnHB15过表达小黑杨株系在幼苗初期叶片长宽比均明显增加。PsnHB13过表达株系茎部干质量与鲜质量比值显著增加(P<0.05)。PsnHB13过表达小黑杨转录组分析显示,差异基因GO富集主要集中在对化学物质的反应、对有机物的反应、调节RNA代谢过程等方面。KEGG富集在转录因子、植物激素信号转导、细胞色素P450等通路。差异基因主要集中在MADS-boxMYBPERF1GH3SAUR等家族。PsnHB13PsnHB15在小黑杨的生长发育中发挥着重要的功能,是探究植物的生长规律、揭示细胞周期与生长调节之间的关键基因。

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