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    植物研究2023 Vol.43
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    1. 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3460)   HTML51)    PDF(pc) (1745KB)(1164)    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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    2. 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3221)   HTML26)    PDF(pc) (1652KB)(1072)    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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    3. 蜈蚣草的解剖结构与组织化学特征
    李腾, 周存宇, 杨朝东, 刘占峰
    植物研究    2023, 43 (1): 20-29.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2023.01.003
    摘要2186)   HTML27)    PDF(pc) (5719KB)(966)    收藏

    蜈蚣草(Pteris vittata)是多年生的超积累砷植物,并用于修复受重金属污染的土壤。利用光学显微镜和荧光显微镜来研究蜈蚣草的解剖结构及组织化学特征,以此明确该物种适应干旱岩生环境,以及具有离子超富集作用的特点。结果表明:(1)蜈蚣草孢子体的根状茎、不定根和叶的结构均为初生结构,不定根的结构由内而外包括维管柱、内皮层、皮层、木质化厚壁组织层和表皮。(2)根状茎结构由内而外包括网状中柱、内皮层、皮层、表皮外覆盖的角质层。(3)羽状复叶的总叶柄的结构由内而外包括维管束、内皮层、皮层、厚壁组织层、表皮外覆盖的角质层。叶片为异面叶,表皮内方具厚壁层,叶表皮具角质层,仅下表皮有气孔。(4)蜈蚣草根表皮、皮层与根毛的表面富含果胶,皮层木质化;黄连素离子通透性试验结果显示,根毛、根表皮和皮层滞留大量黄连素离子。综上,植物体的内皮层、木质化厚壁组织层、异面叶和厚的角质层结构说明蜈蚣草适应岩生环境,根具木质化皮层和富含果胶的组织化学特点,以及离子通透性试验表明其与离子超积累功能有关。

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    4. 白桦 BpSPL9基因抑制表达载体的构建及遗传转化研究
    杜金霞, 申婷婷, 王浩然, 林一萍, 李慧玉, 张连飞
    植物研究    2023, 43 (1): 30-35.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2023.01.004
    摘要2173)   HTML29)    PDF(pc) (1428KB)(759)    收藏

    为揭示SPL基因在白桦(Betula platyphylla)生长和发育中的功能,在克隆白桦BpSPL9基因的基础上,采用CREST技术构建BpSPL9的抑制表达载体,通过农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导法进行白桦的遗传转化,对获得的转基因株系进行表型观测,探究BpSPL9基因的功能。结果表明:已成功获得了BpSPL9抑制表达白桦株系。转基因株系的苗高显著低于非转基因对照株系,节间距变短,叶面积变小,转基因株系的细胞分裂素(6-BA)和生长素(IAA)含量均低于对照株系。推测BpSPL9基因通过影响生长素和细胞分裂的合成,从而参与植物的生长发育过程。

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    5. 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3494)   HTML27)    PDF(pc) (8953KB)(754)    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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    6. 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3354)   HTML24)    PDF(pc) (707KB)(1055)    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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    7. 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3657)   HTML34)    PDF(pc) (5322KB)(906)    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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    8. 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9738)   HTML34)    PDF(pc) (1146KB)(810)    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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    9. 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7482)   HTML27)    PDF(pc) (3966KB)(889)    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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    10. 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6808)   HTML25)    PDF(pc) (1584KB)(1028)    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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    11. 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6780)   HTML27)    PDF(pc) (1257KB)(1578)    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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    12. 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3942)   HTML29)    PDF(pc) (5663KB)(6770)    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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    13. 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9256)   HTML35)    PDF(pc) (5570KB)(5668)    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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    14. 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8273)   HTML28)    PDF(pc) (3902KB)(738)    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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    15. 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11525)   HTML40)    PDF(pc) (3338KB)(2076)    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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    16. 束花石斛的繁育生物学特性
    杨建伟, 李宗艳, 冯尧, 任书娴, 胡梦露, 叶松菩
    植物研究    2023, 43 (1): 150-160.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2023.01.016
    摘要2092)   HTML29)    PDF(pc) (4823KB)(783)    收藏

    为了探究束花石斛(Dendrobium chrysanthum)的繁育生物学特性,对其开花习性、花粉活力、柱头分泌特性、人工授粉结实率、自然结实种子育性和贮藏特性进行研究,结果表明:(1)束花石斛花芽萌动期为19 d,现蕾期为23 d,群体花期为28 d,单花寿命10~15 d;(2)开花1~3 d花粉活力保持在90%左右,开花至第9天时花粉活力仅为23.7%,初始3 d开花的花粉活力与其他时间取样的活力差异均达极显著水平(P<0.01),花粉活力随开花时间延长呈由强到弱的趋势;(3)束花石斛的柱头腔从开花第2天开始有分泌物,第6 d时分泌物最多,柱头过氧化氢染色结果表明在开花5~6 d时柱头可授性最强,柱头可授性随开花时间延长呈由弱到强再到弱的趋势;(4)选取花朵开放4 d的花粉和柱头人工授粉,同株异花和同花授粉未见结实。野外结实果质量2.02~4.83 g,种子长0.628~0.845 mm,宽0.082~0.110 mm,长宽比为7.798,成胚率达97.35%,种子活力为90.80%,室温条件保存6个月的种子活力维持在73.20%。上述结果说明,束花石斛单花花期不长,开花初期花粉活力最高,柱头发育要滞后于花粉的发育;束花石斛不存在无融和生殖,人工同株自花授粉不育。但自然状况下能正常结实,种子发育良好,胚活力较高,干燥种子在自然条件下有一定的耐贮特性。本研究揭示了束花石斛的开花生物学特性和雌雄蕊异熟特点,其交配系统应为自交不亲和,为其野生种质资源的保育和人工精准授粉提供科学依据。

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    17. 杨属植物分类的研究进展和展望
    万雪琴, 时羽杰, 黄金亮, 糜加轩, 钟宇, 张帆, 陈良华
    植物研究    2023, 43 (2): 161-168.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2023.02.001
    摘要647)   HTML72)    PDF(pc) (626KB)(335)    收藏

    自林奈建立杨属(Populus)以来,众多的学者对杨属的分类进行了研究,并建立了较多的分类系统。目前的国际杨属分类,总体上还停留在传统形态分类阶段,存在明显的地域和国别特征。尽管各国在主流上都采用“属—组—种”的分类阶元,但在种、亚种、变种的划分上,却存在很大的不同。中国和美国分别是细分派和聚合派的代表,两国的分类系统存在很大分歧,但各有优点和缺点。即使在国内,杨属分类也还有很多需要解决的问题。新兴的分子系统学研究,为杨属的分类修订提供了一些有益参考,但总体贡献不大。国际杨属分类的趋势和终极目标是建立基于系统发生的统一分类系统。这需要基于种群和综合物种概念,融合形态学、生态学、生物地理学、基因组生物信息学和进化生物学等的综合系统分类来实现。

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    18. 雅鲁藏布江下游地区兰科植物濒危程度和优先保护序列研究
    杨欣欣, 谷文乾, 张淑钧, 邢萌, 屈兴乐, 罗建
    植物研究    2023, 43 (2): 169-178.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2023.02.002
    摘要479)   HTML30)    PDF(pc) (681KB)(138)    收藏

    在对雅鲁藏布江下游地区兰科(Orchidaceae)植物资源进行调查的基础上,结合资料收集和标本查阅,利用多个评价指标定量计算各濒危植物的优先保护值,确定该区域珍稀濒危兰科植物的濒危等级和优先保护序列。结果表明:对雅鲁藏布江下游地区的60属156种濒危兰科植物濒危等级进行评价,其中处于极危(CR)状态的有15种,处于濒危(EN)状态的有46种,处于易危(VU)状态的有78种,处于近危(NT)状态的有17种;优先保护范围值为0.853 9~0.416 8,其中被划分为Ⅰ级保护植物有45种,Ⅱ级保护植物有72种,Ⅲ级保护植物有39种。该研究结果与各种保护植物名录的濒危程度和优先保护级别存在较大差异,大部分兰科植物在该区受威胁程度加强,与这些兰科植物在雅鲁藏布江下游地区现实生存状态基本保持一致,对该区域兰科植物的保护迫在眉睫,应引起足够重视。

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    19. 非生物胁迫对烟草悬浮细胞胞内和胞外ATP水平的影响
    李丽, 王馨, 张悦婧, 贾凌云, 庞海龙, 冯汉青
    植物研究    2023, 43 (2): 179-185.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2023.02.003
    摘要491)   HTML27)    PDF(pc) (1080KB)(851)    收藏

    以烟草悬浮细胞BY-2(Nicotiana tabacum ‘Bright Yellow-2’)为材料,研究了NaCl、PEG(6000)、低温3种非生物胁迫对细胞内ATP(intracellular ATP,iATP)和细胞外ATP(extracellular ATP,eATP)水平的影响。结果显示:50~200 mmol·L-1 NaCl处理导致烟草悬浮细胞膜通透性显著增加(P<0.05),100和200 mmol·L-1 NaCl处理时iATP和eATP水平显著降低(P<0.05)。随着PEG质量浓度的增加(50、100、200 g·L-1),烟草悬浮细胞膜通透性和eATP水平逐渐增加,其中在200 g·L-1 PEG处理时eATP水平显著增加至对照的3.4倍(P<0.05),而iATP水平则在200 g·L-1 PEG处理时显著降低至对照的0.5倍(P<0.05)。0~10 ℃低温处理后,烟草悬浮细胞膜通透性和iATP水平呈不同程度增加,其中0 ℃处理时iATP水平增加至对照的1.9倍,而eATP水平在10 ℃时显著下降至对照的0.8倍(P<0.05)。上述结果表明,虽然植物的iATP是eATP的来源,但在非生物胁迫下iATP不是影响eATP水平变化的唯一因素,细胞运输ATP等因素可能也影响着eATP的水平。

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    20. 基于Survey分析的濒危植物四合木基因组研究
    王子寅, 刘秉儒, 李子豪, 王继飞, 杨鹏斌
    植物研究    2023, 43 (2): 186-193.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2023.02.004
    摘要461)   HTML23)    PDF(pc) (1760KB)(98)    收藏

    评价濒危植物四合木(Tetraenamongolica)基因组的大小及复杂程度,开展基因组研究可揭示四合木的超旱生机制,进一步挖掘其特色基因资源。为更好破解四合木的全基因组信息,采用第二代高通量测序技术的基因组Survey分析技术开展四合木基因组大小估测研究,并利用生物信息学方法估计了四合木杂合率、重复序列和GC含量等基因组信息。结果表明:四合木基因组大小为1 079.25 Mb,修正后的基因组大小为1 065.84 Mb,杂合率为0.76%,重复序列比例为75.25%,GC含量为33.57%。在经过四合木基因组初步组装后,获得3 502 126条contigs,总计682 Mb,其N50为187 bp,推测四合木基因组属于同源四倍体复杂基因组,全基因组测序组装难度较大。由于四合木的高杂合率,后续可采用第三代高通量测序技术(单分子测序)同时结合染色质区域捕获技术,有望最终获得高质量的四合木全基因图谱。

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    21. N添加对西南亚高山红桦林根系分泌物及其介导的养分转化过程的影响
    徐正刚, 许航, 彭修涛, 梁时军, 刘榕, 罗尚华, 肖娟
    植物研究    2023, 43 (2): 194-206.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2023.02.005
    摘要442)   HTML29)    PDF(pc) (2456KB)(113)    收藏

    目前缺乏对根系分泌物通量以及相关生态后果对不同氮(N)沉降水平响应方向和幅度的深入理解,该研究以西南亚高山典型的红桦(Betula albosinensis)林为研究对象,通过野外原位N添加试验模拟不同氮沉降水平(对照组,0 kg?hm-2?a-1;低氮处理,25 kg?hm-2?a-1;高氮处理,50 kg?hm-2?a-1),分析了红桦林根系分泌物C输入通量及其介导的根际土壤养分循环过程对不同N添加水平的差异化响应,试图揭示不同N添加处理对红桦根系分泌物C输入通量及其介导的土壤养分转化过程的影响。结果表明:(1)N添加显著抑制了红桦林根系分泌物C输入速率(其中低氮(N25)条件下单位根生物量根系分泌速率均值降低约14.87%)和年C输入通量(低氮条件下降低了约45.01%)(P<0.05),其高氮处理的抑制效应更强。(2)N添加显著抑制了红桦林N矿化速率及其相关的微生物胞外酶活性(P<0.05),并显著降低了其根际效应;N沉降显著抑制了根系分泌物C输入通量及其介导的土壤养分转化过程,并且这种抑制效应随N沉降水平的升高而增强。该研究结果可丰富全球气候变化下森林地下碳养分循环过程的认识和理解。

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    22. 水曲柳和蒙古栎光合特性和生长对不同氮素形态的响应
    李婷婷, 杨柳, 李晓霞, 王奕淞, 王秀伟
    植物研究    2023, 43 (2): 207-217.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2023.02.006
    摘要502)   HTML27)    PDF(pc) (2713KB)(160)    收藏

    为了探讨不同氮素形态对树木幼苗生长和光合特性影响的差异,及其对不同氮形态的适应策略,以水曲柳(Fraxinus mandshurica)和蒙古栎(Quercus mongolica)1年生幼苗为研究对象,通过盆栽试验施加硝态氮、铵态氮和有机氮,采用了双因素方差分析,确定氮素形态和树种对生长和光合指标的影响及其交互作用,采用Spearman秩相关分析生长指标和光合指标的相关性。结果表明:氮素形态处理和树种及其交互作用对幼苗的生长和生理指标的影响均达到显著水平(P<0.05),氮素形态对光合和生长的影响在2树种间存在显著差异 (P<0.05)。有机氮处理组较对照组和其他氮素形态处理组更有利于蒙古栎的生长;3种氮素形态处理组的水曲柳生长指标均显著高于对照组(P<0.05),但是氮素形态处理间水曲柳的生长指标差异不显著(P>0.05)。通过对水曲柳、蒙古栎的生长和生理指标的相关性分析,发现水曲柳的光合指标间呈显著正相关关系(P<0.05),但光合指标与叶片氮质量分数的相关性不显著(P>0.05),生长指标高生长量与光合指标光补偿点、光饱和点、暗呼吸速率均呈显著正相关(P<0.05)。蒙古栎的最大净光合速率与气孔导度呈极显著正相关关系(P<0.01),其他光合指标间相关关系不显著(P>0.05),最大净光合速率与叶片氮质量分数显著正相关(P<0.001),高生长量与最大净光合速率和气孔导度均呈负相关关系(P<0.01和P<0.05)。氮素形态和树种及其交互作用均对幼苗生长和光合特性有显著影响,不同树种在不同氮素形态的处理下有不同的响应策略,有机氮处理组更有利于蒙古栎的生长,而硝态氮则对水曲柳生长的促进作用更明显。研究结果为东北地区蒙古栎和水曲柳幼苗培育选择合理氮肥形态提供了参考。

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    23. NP配施对平茬后云南松苗木N、P、K化学计量比的影响
    陆庄跃, 杨振欣, 郑超凡, 罗茜, 蔡年辉, 许玉兰
    植物研究    2023, 43 (2): 218-230.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2023.02.007
    摘要446)   HTML26)    PDF(pc) (2111KB)(91)    收藏

    为了解NP配施对平茬后云南松(Pinus yunnanensis)苗木各器官N、P、K化学计量比的影响,分析云南松苗木不同器官(根、茎、叶、萌条)的ω(N)∶ω(P)、ω(N)∶ω(K)、ω(P)∶ω(K)化学计量比的季节变化特征,探讨各器官间N、P、K化学计量比的相关性及其变异来源。采用N、P二因素三水平的3×3回归设计开展不同施肥试验,并对苗木采样测定,研究NP配施对平茬后云南松根、叶、茎及其萌条N、P、K化学计量特征的影响。结果表明:平茬后云南松苗木不同器官的营养元素分配没有统一的规律,展现出丰富的变异。随着施肥季节的变化, ω(N)∶ω(P)在根、茎和萌条中逐渐下降,在叶中先下降后上升,但总体差异不大。单施N肥、P肥和NP配施均对云南松苗木生长的影响产生一定差异,总体来看NP配施更有利于促进苗木的生长,且以处理5(N1P1)表现为极显著(P<0.01)。云南松苗木各器官N、P、K化学计量比主要受N×P交互作用的影响,其次是N,影响最小的是P。除在根和叶中ω(N)∶ω(P)与ω(N)∶ω(K)之间相关性发生改变之外,其余两两间的正负相关性均保持不变,而 ω(N)∶ω(P)与ω(P)∶ω(K)、ω(N)∶ω(K)与ω(P)∶ω(K)的相关性均随着施肥季节的变化相关性发生改变,且相关系数降低,分别受P和K的调控。平茬改变植株体内的营养元素含量,不同施肥处理促使云南松各器官中N、P、K化学计量特征差异极显著(P<0.01)。NP配施可以有效缓解单施N肥、P肥对植株的限制作用,使养分处于一个平衡状态,从而满足植株对生长的需要。

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    24. 3种海桑属濒危红树植物的种群结构与动态特征
    张孟文, 钟才荣, 吕晓波, 方赞山, 程成
    植物研究    2023, 43 (2): 231-241.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2023.02.008
    摘要478)   HTML21)    PDF(pc) (1191KB)(90)    收藏

    以3种海桑属(Sonneratia)濒危红树植物——海南海桑(Sonneratia × hainanensis)、拟海桑(S. × gulngai)、卵叶海桑(S. ovata)为研究对象,通过编制静态生命表,绘制存活曲线、死亡率和消亡率等曲线分析其种群结构,并用生存分析与时间序列对其未来的数量动态进行预测,以阐述其种群结构特征和动态变化规律,为海桑属濒危植物种群的保护和恢复提供基础资料和科学依据。结果显示:(1)卵叶海桑种群结构为增长型;而由于缺乏幼龄个体,海南海桑和拟海桑均为衰退型。(2)三者的种群存活曲线都表现为Deevey-Ⅱ型,各种群的死亡率和消失率曲线的变化趋势一致,并随着龄级的增加呈波状上升趋势,其中海南海桑和拟海桑均在老龄阶段遇到了障碍,而卵叶海桑幼龄个体的发展遇到了瓶颈。(3)海南海桑和拟海桑种群自我更新能力较差,未来种群数量将逐渐衰退。卵叶海桑种群具有良好的恢复潜力,未来种群数量将逐步增加,但由于其种群个体数随龄级增加呈衰减趋势,若继续保持这种态势,将有可能导致龄级断层现象。(4)人类的养殖活动导致原有生境破碎化,产生了一系列不适宜种子萌发与幼苗生长的环境因子(光照、盐度、潮汐等),这在很大程度上抑制了海桑属濒危植物种群的自然更新。建议在加大天然种群就地保护力度的基础上,优化迁地保护策略和科学实施野外回归,并积极开展人工辅助育种工作,突破育种难题,以保证其种群的正常更新。

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    25. 4种槭树叶功能性状及其关系对季节变化的响应
    刘阳, 许丽颖, 魏统超, 申澜懿, 刘斗南, 刘月
    植物研究    2023, 43 (2): 242-250.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2023.02.009
    摘要517)   HTML19)    PDF(pc) (1405KB)(77)    收藏

    以牡丹江地区的白牛槭(Acer mandshuricum)、茶条槭(Acer tataricum subsp. ginnala.)、糖槭(Acer saccharum)、五角槭(Acer pictum subsp. mono)4种槭树为研究对象,分别于春季、夏季和秋季进行取样,测定叶片性状指标(叶厚度、气孔长度、气孔宽度、气孔密度、叶脉密度、比叶面积及色素质量分数),分析叶片各性状的季节变化趋势,并探讨色素与叶性状间在不同季节下的关系。结果如下:(1)4种槭树均表现为在夏季具有较高的叶厚度、较低的比叶面积和气孔密度,在秋季具较高的比叶面积和叶脉密度、较低的叶厚度。(2)4种槭树均为在夏季有较高的叶绿素a、b,在秋季色素质量分数均降低,季节变化区间分别为叶绿素a 77.40%~98.80%,叶绿素b 85.60%~99.53%,类胡萝卜素4.29%~78.52%。(3)色素与叶性状关系密切,季节动态下色素与比叶面积、气孔密度、叶脉密度正相关,与叶厚度、气孔长度、气孔宽度负相关(P<0.05),但不同季节相关性略有差异。4种彩叶植物的叶片在应对不同季节的气候条件时形成了不同的构建策略,其叶片功能性状的变异体现了彩叶植物适应季节变化的权衡机制。

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    26. 果肉和埋土深度对新疆野杏种子萌发与幼苗生长的影响
    唐莹莹, 郭传超, 石荡, 蒋南林, 许正, 刘立强
    植物研究    2023, 43 (2): 251-260.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2023.02.010
    摘要449)   HTML26)    PDF(pc) (1460KB)(112)    收藏

    为探明新疆野杏(Armeniaca vulgaris)种子萌发与幼苗生长对果肉和埋土深度的响应,以期为新疆野杏的天然更新与实生苗培育提供理论参考。通过2种果皮结构(有果肉和无果肉)的种子在不同埋土深度(地表至18.0 cm的14个梯度)对新疆野杏种子萌发和幼苗生长进行研究,旨在揭示果皮结构和埋土深度对新疆野杏种子萌发与成苗能力的影响。结果表明:果肉和埋土深度显著影响野杏种子的萌发、幼苗生长与质量(P<0.05)。埋土深度<3.0 cm不利于成苗,埋土深度>6.0 cm时,萌发能力与幼苗生长量随埋土深度的增加而降低,3.0~6.0 cm为适宜埋土深度。无果肉种子萌发优于有果肉种子,萌发率、萌发指数、成苗率、活力指数分别增长了37.18%、3.88%、37.18%、26.59%,幼苗高、基径、叶片数量、根冠比、幼苗质量指数分别增长了36.99%、7.48%、68.69%、20.61%、14.29%,其萌发能力与幼苗生长量显著高于有果肉种子(P<0.05)。有无果肉种子的萌发和幼苗生长指标与埋土深度呈显著负相关(P<0.05)。研究结果表明,无果肉处理对新疆野杏种子萌发和幼苗生长具有一定的促进作用,在埋土深度为3.0~6.0 cm时,新疆野杏种子萌发整齐性高。

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    27. 单户与联户经营对高寒草甸土壤理化性质与植物多样性的影响
    尹凤玲, 刘旻霞, 刘成, 王明星, 席可
    植物研究    2023, 43 (2): 261-271.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2023.02.011
    摘要436)   HTML20)    PDF(pc) (1861KB)(69)    收藏

    在甘南高寒草甸单户经营草场与联户经营草场进行野外群落学调查,分析其物种多样性和功能多样性的变化,以揭示不同经营方式下土壤理化性质对植物多样性的影响机制。结果显示:(1)联户草场内植物群落的Margalef指数、Simpson指数、Shannon-Winener指数较大,而Pielou指数在不同放牧经营方式下的差异并不显著。(2)不同经营方式下,土壤含水量、土壤全氮、土壤全磷和土壤有机碳质量分数表现为联户大于单户的趋势且差异显著(P<0.05);单户草场土壤电导率与土壤pH大于联户草场;随着土层的加深土壤含水量、土壤全氮质量分数、土壤全磷质量分数、土壤有机碳质量分数和土壤电导率增加,而土壤pH在土层之间的差异并不显著。(3)联户经营方式下的功能丰富度、功能均匀度与功能离散度显著大于单户草场(P<0.05)。(4)相关性分析表明,植物群落物种多样性和功能多样性与土壤含水量、土壤全氮质量分数和土壤全磷质量分数存在正相关关系,土壤电导率和土壤pH与植物群落物种多样性和功能多样性存在负相关关系。冗余分析表明,联户经营方式下土壤理化性质对植物多样性的影响更显著,且0<h≤10 cm土层土壤理化性质与植物多样性的相关性更高。单户经营方式下,土壤全氮和土壤有机碳是植物多样性的显著影响因子,联户经营方式下,土壤全氮和土壤全磷是植物多样性的显著影响因子。

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    28. 不同生长阶段苘麻生物量分配对种群密度和土壤水分的响应
    令狐克念, 王姝
    植物研究    2023, 43 (2): 272-280.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2023.02.012
    摘要421)   HTML22)    PDF(pc) (1591KB)(106)    收藏

    通过研究不同生长阶段下植物生物量分配对土壤水分和种群密度的响应,揭示植物同时应对生物与非生物环境因子的策略。本研究在田间条件下对1年生草本植物苘麻(Abutilon theophrasti)进行加水和对照2种水分处理,每种处理下进行低、中、高3种种植密度处理,分别在生长20、50 d时测量植物根、茎、叶片、叶柄和繁殖(花和果实)生物量,探讨在不同生长阶段苘麻生物量分配如何响应于密度和水分。结果表明:植物生长20 d时,在加水处理中,与低密度相比,中密度提高了根生物量比率19.4%和根冠比21.5%,降低了叶生物量比率34.4%;未加水处理(对照)中生物量分配对密度的响应不显著;50 d时,对照处理下,高密度相对于低密度降低了总生物量63.5%,2种水分处理下高密度都降低了根冠比和根生物量比率,提高了茎生物量比率,不影响总生物量和其他器官生物量分配。结果说明施加水分前期更容易促进根生物量分配对密度的积极响应(增大),后期减缓高密度对总生物量的不利影响(降低)。生物量分配对密度的响应取决于种内相互作用的强度,早期适中水平的相互作用更容易产生地下促进作用,促进根部的积极响应。中密度下适中的种内相互作用也可以促进根生物量分配和总生物量对水分增加的积极响应。生长阶段可以通过影响植物个体大小而改变植物相互作用强度,进而改变生物量分配对密度和水分可用性的响应。

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    29. 苜蓿体内H 2S信号与Ca 2+调节气孔运动的作用机制
    郝雪峰, 亢春霞, 裴雁曦, 金竹萍
    植物研究    2023, 43 (2): 281-287.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2023.02.013
    摘要423)   HTML19)    PDF(pc) (1800KB)(83)    收藏

    为探究H2S信号在苜蓿(Medicago sativa)体内调节气孔运动的作用,及在此过程中H2S与Ca2+的关系,以蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)的野生型和钙离子转运体突变体为试验材料,分别从转录水平、细胞水平和生理水平开展研究。采用qRT-PCR比较相关基因的表达量变化、荧光探针显示体内Ca2+含量、电极法测定H2S含量、光学显微镜观察和测量气孔孔径等。结果表明:蒺藜苜蓿突变体NF3011和NF2734体内H2S的含量与野生型相比极显著降低(P<0.01);H2S信号在一定程度上抑制钙离子转运体编码基因MTR_6g027580的表达;外源生理浓度H2S熏蒸可诱导蒺藜苜蓿气孔关闭,与Ca2+通道阻断剂LaCl3联合处理对野生型气孔运动未产生影响,而在突变体中的结果截然相反;利用荧光探针测定保卫细胞内的Ca2+含量,所得结果与气孔孔径的变化规律完全一致。综上所述,H2S信号促进叶片保卫细胞内Ca2+的含量增加,最终表现为植物气孔孔径变小,在此过程中胞内Ca2+含量变化主要通过Ca2+转运体进行,少部分依赖Ca2+离子通道。该研究结果不仅在理论上丰富了H2S信号的作用机制,更具应用于苜蓿生产实践并推广于其他作物的潜力。

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    30. 小黑杨转录因子 PsnbZIP1应答盐胁迫功能分析
    廖诗贤, 王宇婷, 董立本, 顾咏梅, 贾丰璘, 姜廷波, 周博如
    植物研究    2023, 43 (2): 288-299.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2023.02.014
    摘要303)   HTML22)    PDF(pc) (7255KB)(87)    收藏

    为揭示小黑杨(Populus simonii × P. nigra)在面对非生物胁迫时,转录因子PsnbZIP1在植物体内发挥的功能,以小黑杨为试验材料,克隆得到PsnbZIP1的ORF区序列长为432 bp,并初步分析PsnbZIP1盐胁迫下的分子机制。采用q-PCR分析PsnbZIP1在150 mmol·L-1 NaCl处理小黑杨组培苗时的表达模式,发现该基因的表达量快速上升;通过生物信息学分析预测PsnbZIP1转录因子为无跨膜结构且具有信号肽的亲水性不稳定蛋白;用农杆菌(Agrobacterium)介导的烟草(Nicotiana)瞬时表达观察该基因的亚细胞定位情况,结果表明该基因为核定位蛋白;用酵母单杂交实验证明该基因编码的蛋白在酵母体内不具有转录激活功能。对PsnbZIP1基因的启动子序列进行分析,结果表明该启动子包含了生长素应答、脱落酸应答元件、光应答元件以及种子特异性调控的顺式作用调控元件,该基因可能在植物的生长发育与响应胁迫过程中发挥了重要作用;启动子还包括参与干旱诱导的MYB结合位点和MYBHv1结合位点,表明该基因有可能与一些干旱诱导相关MYB基因相互作用。

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    31. 小黑杨转录因子 PsnbHLH162基因在盐和低温胁迫下应答分析
    刘森尧, 贾丰璘, 国庆, 樊高锋, 周博如, 姜廷波
    植物研究    2023, 43 (2): 300-310.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2023.02.015
    摘要473)   HTML17)    PDF(pc) (5711KB)(74)    收藏

    为揭示小黑杨(Populus simonii × P.nigra)在面对非生物胁迫时,转录因子PsnbHLH162在植物体内发挥的作用,同时探究该基因在植物体内的信号转导过程,进而为未来获取优良的抗逆树种提供理论基础。以小黑杨为原材料,克隆获取PsnbHLH162基因,对目的基因和启动子进行生物信息学分析;之后用150 mmol·L-1 NaCl、 4 ℃低温分别对野生型小黑杨进行胁迫处理,利用荧光定量PCR,分析基因响应非生物胁迫的功能。结果显示:PsnbHLH162 cDNA基因片段长537 bp,基因N端内含1个高度保守的HLH结构域。该基因表达蛋白是不含跨膜区域的稳定的亲水性蛋白,其定位在细胞核内且没有转录激活活性。启动子区域内含多种ABA应答、生长素应答、光应答和circadian元件,证实此基因参加非生物胁迫应答。荧光定量PCR结果表明在盐胁迫下,与茎、叶组织相比,基因在根组织的表达量最高;在低温胁迫下,与叶、根组织相比,基因在茎组织的表达量最高。发现野生植株内,PsnbHLH162能被盐、低温诱导表达。

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    32. 珍稀濒危植物细果秤锤树开花生物学特性和繁育系统
    台昌锐, 赵凯, 阳艳芳, 吴彦, 翟伟, 童跃伟
    植物研究    2023, 43 (2): 311-320.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2023.02.016
    摘要494)   HTML18)    PDF(pc) (3031KB)(149)    收藏

    为了解珍稀濒危植物细果秤锤树(Sinojackia microcarpa)开花特征和有性繁殖,对其花部形态特征、开花动态、花粉胚珠比(P/O)、柱头可授性、花粉活力、套袋试验、访花昆虫及访花频率进行观测。结果表明:(1)细果秤锤树的杂交指数(OCI)为4,单花期5~7 d,种群花期可持续20 d左右。花粉与胚珠比为4 093.21±498.56。开花后第3天的花粉活力最高(76.21%),而开花后第7天时花粉活力较低(18.37%)。细果秤锤树柱头最适可授期在开花后第2天。(2)套袋试验表明,细果秤锤树存在部分自交不亲和性,同时不存在无融合生殖,传粉昆虫是其完成生殖过程所必需的,且异株授粉能够提高其坐果率和结籽率。细果秤锤树的访花昆虫有3目5科7种,主要访花昆虫有黄胸木蜂(Xylocopa appendiculata)、熊蜂(Bombus sp.)、胡蜂(Vespa sp.)、中华蜜蜂(Apis cerana)、黑带食蚜蝇(Episyrphus balteatus)、其中熊蜂平均访花频率最高,达(8.67±0.21) 次·h-1。对该物种开花生物学特征与繁育系统进行深入研究,有利于进一步探究其濒危机制,为后续珍稀濒危植物的研究提供理论依据和参考。

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    33. 植物根毛发育调控机制的研究进展
    裘喻平, 王益川, 郭红卫
    植物研究    2023, 43 (3): 321-332.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2023.03.001
    摘要1535)   HTML42)    PDF(pc) (2312KB)(462)    收藏

    根毛是植物根表皮细胞的管状延伸结构,在植物固着土壤、吸收水分和无机盐,以及协助植物根部和外界进行信息交流等过程中起到十分重要的作用。植物根毛的发育过程具有很强的可塑性,多种植物激素和环境因素都可以影响植物根毛的发育过程。得益于根毛结构和功能的特点,其也常被作为研究植物细胞顶端生长和命运分化的模式对象。因而,根毛的发育调控机制一直是植物学研究领域的热点。该文梳理了近20年来植物根毛发育调控领域的研究进展。

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    34. 马蔺幼胚高效再生体系的建立
    安文杰, 王银杰, 刘清泉, 杨永恒, 张婷, 范少茹, 张永侠, 原海燕
    植物研究    2023, 43 (3): 333-339.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2023.03.002
    摘要1216)   HTML10)    PDF(pc) (2035KB)(122)    收藏

    以马蔺(Iris lacteal var. chinensis)幼胚为外植体,探究不同时期幼胚及不同植物生长调节剂对愈伤组织、体胚和不定芽诱导的影响。结果表明:在本试验条件下最佳取材时间为授粉后35~45 d,此时,幼胚发育完全但胚乳尚未完全硬化,幼胚剥取容易;愈伤组织最适诱导培养基为MS+1.0 mg·L-1 2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)+ 0.2 mg·L-1 6-苄氨基嘌呤(6-BA),诱导率为83.33%;最适体胚诱导培养基为MS+0.25 mg·L-1 2,4-D+0.05 mg·L-1 6-BA,诱导率71.67%;最佳不定芽诱导和增殖培养基为MS+1.0 mg·L-1噻苯隆(TDZ)+0.2 mg·L-1萘乙酸(NAA),诱导率为78.33%,增殖系数为3.65;在添加0.1 mg·L-1 NAA的MS培养基上诱导生根,4周后的生根率达95%以上;生根培养4周的植株清洗掉根部培养基后,移栽至经高温消毒的蛭石中培养,成活率达95% 以上。该研究建立了高效的马蔺再生体系,可为马蔺的遗传改良和基因功能研究奠定基础。

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    35. 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3121)   HTML10)    PDF(pc) (3156KB)(79)    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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    36. BpGLK裂叶桦叶色及生长变异分析
    曹俐, 杨蕴力, 李天芳, 姜静
    植物研究    2023, 43 (3): 351-360.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2023.03.004
    摘要3120)   HTML8)    PDF(pc) (1713KB)(121)    收藏

    通过研究转BpGLK(Bpev01.c0167.g0013.m0001)裂叶桦(Betula pendula ‘Dalecarlica’)生长期内的叶色变异规律,探讨BpGLK抑制表达使植株叶绿素含量降低是否对植株生长产生影响。以2年生的转BpGLK裂叶桦为试验材料,检测外源基因的稳定性及相对表达量,测定叶色参数、叶绿素相对含量及叶绿素含量,分析叶色相关参数的时序变化规律及生长特性。结果显示,外源基因稳定存在于2年生转基因株系的基因组中,且GLK表达量显著下调(P<0.05);在整个生长期内,RE1~5株系的叶色亮度及叶片黄色程度均显著高于WT株系(P<0.05),叶绿素相对含量、叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量均低于或显著低于WT株系(P<0.05),但叶绿素a与叶绿素b的比值高于或显著高于WT株系(P<0.05)。转基因株系的苗高生长没有受到显著影响,其中RE4和RE5株系的以上性状均优于其他株系,是后续园林造景推广应用的首选株系。

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    37. 镜泊湖世界地质公园火山口地下森林苔藓植物多样性
    丛明旸, 李永坤, 阳文静, 陈朴青
    植物研究    2023, 43 (3): 361-369.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2023.03.005
    摘要1840)   HTML13)    PDF(pc) (1195KB)(122)    收藏

    为探究镜泊湖世界地质公园火山口地下森林苔藓植物多样性,采用典型调查法开展野外调查,共采集苔藓植物标本3 622份,采用形态解剖学方法鉴定物种,结果表明:共记录苔藓植物53科126属292种,其中苔类植物14科17属31种,藓类植物39科109属261种。4个火山口苔藓植物种数由多至少为Ⅳ(192种)、Ⅰ(126种)、Ⅲ(113种)和Ⅱ(61种)。优势科有青藓科(Brachytheciaceae)、提灯藓科(Mniaceae)、丛藓科(Pottiaceae)等,占总种数的42.12%;优势属有青藓属(Brachythecium)、绢藓属(Entodon)、匐灯藓属(Plagiomnium)等,占总种数的18.49%;优势种有金灰藓(Pylaisia polyantha)、短叶毛锦藓(Pylaisiadelpha yokohamae)、广叶绢藓(Entodon flavescens)等。4个火山口苔藓植物共有种为20种,Ⅳ号独有种最多(88种),多样性支持“中度干扰假说”。镜泊湖火山与五大连池火山苔藓植物相似性高(20.42%),说明地形对多样性的贡献较大。垂直海拔最高的Ⅰ号火山口苔藓植物α多样性呈中峰格局,支持“中间高度膨胀”理论,建议对苔藓植物最丰富的中部海拔段给予优先保护。本研究表明镜泊湖火山口地下森林现存较丰富的苔藓植物种类,在我国火山生态系统中占重要地位,建议对此处苔藓植物给予重点保护,以保存基因资源。本研究结果提供了第一手基础本底资料,具有重要的科学意义。

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    38. 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3129)   HTML9)    PDF(pc) (1563KB)(124)    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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    39. 水杨酸在白桦苗期抵御盐碱胁迫中的调控作用
    王景哲, 牛朝奎, 梁馨元, 申晨静, 尹静
    植物研究    2023, 43 (3): 379-387.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2023.03.007
    摘要2074)   HTML11)    PDF(pc) (1371KB)(96)    收藏

    为探究盐碱胁迫下外施水杨酸(SA)对白桦(Betula platyphylla)苗生长及次生产物合成的影响,以白桦幼苗为材料,分别施加3种处理:清水处理(对照),200 mmol·L-1 NaHCO3,200 mmol·L-1 NaHCO3+360 μmol·L-1 SA,检测不同处理条件下的白桦苗中部叶片相对电导率、叶绿素荧光参数、渗透物质含量、抗氧化酶活性和三萜合成途径关键基因的相对表达量,同时检测白桦苗总三萜、黄酮和多酚含量变化。结果表明:①在200 mmol·L-1 NaHCO3胁迫下,再进行360 μmol·L-1 SA处理能够显著降低白桦苗叶片的相对电导率,提高叶绿素荧光参数 Fv/Fm,增加脯氨酸、可溶性蛋白含量,一定程度上增强白桦苗抗氧化酶(SOD、POD、CAT、APX)活性。②200 mmol·L-1 NaHCO3盐碱胁迫促进了白桦苗三萜合成途径关键基因FPSSSSEBPXBPW的表达上调,并在胁迫前期显著促进了白桦苗多酚的合成(P<0.05),在胁迫后期显著促进了总三萜、黄酮物质的积累(P<0.05)。盐碱胁迫下外施SA信号促使白桦苗HMGRFPSSEBPX基因表达上调较为显著,并在胁迫前期促进了黄酮的合成;在胁迫后期SA显著促进了总三萜的积累,第7天比盐碱胁迫组含量提高34%,比清水处理组提高47%。综合来看,盐碱胁迫下,适宜浓度的SA能够通过调节白桦幼苗渗透平衡、缓解光抑制、增强抗氧化防御系统、调控物质代谢等方式提高白桦幼苗的耐盐碱特性。

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    40. 水杨酸、纳米氧化锌和促生真菌YZ13-1在水曲柳抵御干旱胁迫中的调控作用
    申晨静, 武文博, 耿露冉, 王福龙, 赵鹏舟, 宋金辉, 詹亚光, 尹静
    植物研究    2023, 43 (3): 388-395.   DOI: 10.7525/j.issn.1673-5102.2023.03.008
    摘要1737)   HTML8)    PDF(pc) (1463KB)(100)    收藏

    为探究水杨酸(SA)、纳米氧化锌(ZnO NPs)和促生内生真菌YZ13-1(Fusarium graminearum)对水曲柳(Fraxinus mandshurica)幼苗耐旱性的影响,以2年生盆栽水曲柳为材料,设置5组处理:T1,干旱胁迫处理(土壤含水量为20%~25%);T2、T3和T4组在T1组处理的基础上分别施加50 mg·L-1 SA,100 mg·L-1 ZnO NPs,促生真菌YZ13-1悬液;CK,对照组(土壤含水量为50%~55%)。结果表明:与T1组相比,T2组的过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和过氧化氢酶(CAT)活性均提高了2倍,可溶性糖(SS)、脯氨酸(PRO)和酚类物质含量分别增加了44%、60%、16%,同时叶片相对电导率(RWC)降低了14%。与内生真菌和ZnO NPs相比,SA更能显著提高干旱胁迫下的水曲柳的抗逆酶活性,增加渗透物质和酚类物质含量,进而提高抗旱能力。研究明确了3种诱导处理均可提高水曲柳抗旱性,且以SA处理效果最佳,为水曲柳抗旱剂的筛选提供了理论依据。

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