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主编:王台
ISSN 1674-3466 CN 11-5705/Q
邮发代号:2-967
2019年, 第3期
刊出日期:2019-05-01
封面说明:植物与根际微生物的互作, 是植物科学研究关注的热点, 也是农业微生物利用的关键问题。近期, 中国科学家在该领域取得了突破性进展, 发现籼稻(Oryza sativa subsp. indica)根际比粳稻(O. sativa subsp. japonica)根际富集更多参与氮代谢的微生物群落, 且该现象与硝酸盐转运蛋白基因NRT1.1B在籼粳稻之间的自然变异相关联。通过对籼稻接种籼稻根际特异富集的微生物群体可以提高前者对有机氮的利用, 促进其生长。该研究揭示了籼稻和粳稻根际微生物分化的分子机制, 展示了利用根际微生物促进水稻营养高效吸收的应用前景。详细内容见本期285–287页王孝林和王二涛的文章。
  
热点评
根际微生物促进水稻氮利用
王孝林, 王二涛
植物学报. 2019, 54(3):  0-0.  doi:10.11983/CBB19060
摘要 ( 98 )   PDF (836KB) ( 103 )   收藏
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根际微生物影响植物的生长及环境适应性。不同种属、不同种群的植物影响其环境微生物群落; 反之, 根际微生物也影响宿主植物生长发育与生态适应性。植物与根际微生物的互作现象及其机制, 是生命科学研究关注的热点, 也是农业微生物利用的关键问题。近期, 中国科学家在该领域取得了突破性进展。通过对不同籼稻(Oryza sativa subsp. indica)和粳稻(O. sativa subsp. japonica)品种的根际微生物组进行研究, 发现籼稻根际比粳稻根际富集更多参与氮代谢的微生物群落, 且该现象与硝酸盐转运蛋白基因NRT1.1B在籼粳之间的自然变异相关联。通过对籼稻接种籼稻根际特异富集的微生物群体可以提高前者对有机氮的利用, 促进其生长。该研究揭示了籼稻和粳稻根际微生物分化的分子基础, 展示了利用根际微生物提高水稻营养高效吸收的应用前景。
开启防御之门:植物抗病小体
夏石头 李昕
植物学报. 2019, 54(3):  0-0.  doi:10.11983/CBB19035
摘要 ( 98 )   PDF (731KB) ( 60 )   收藏
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
具有核苷酸结合域、富含亮氨酸重复序列(NLR)的蛋白是植物和动物中都存在的一个免疫受体大家族,通过识别病原菌特异效应子而开启免疫信号转导。虽然第一个植物NLR抗性蛋白已于25年前克隆,其激活机制仍不清楚。尽管人们在过去的20多年中进行了不断尝试,但仍未获得一个全长的植物NLR结构。最近, 来自柴继杰、周俭民和王宏伟实验室的中国科学家通过不懈努力,合作解析了第一个植物全长NLR ZAR1激活前后的结构,填补了NLR生物学的巨大空白。相关的研究成果在世界顶尖杂志”科学”上以两篇重磅论文的形式发表。
中国科学家发现胞嘧啶单碱基编辑工具存在基因组范围的脱靶
谢卡斌
植物学报. 2019, 54(3):  0-0.  doi:10.11983/CBB19033
摘要 ( 115 )   PDF (894KB) ( 55 )   收藏
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
基于CRISPR-Cas的单碱基编辑工具是近两年基因组编辑技术的重大突破之一,已经在人类细胞和动植物中得到了验证和应用。最近中国科学家分析了胞嘧啶编辑器 (cytosine base editor, CBE) BE3和HF1-BE3、腺嘌呤编辑器(adenosine base editor, ABE)等单碱基编辑工具在水稻中的脱靶现象,发现BE3和HF1-BE3两个CBE在全基因组范围内存在脱靶编辑,而ABE没有脱靶现象。这一发现对单碱基编辑工具的应用和进一步改进具有重要意义。
非TIR1受体依赖型激活生长素信号的新机制
丁兆军
植物学报. 2019, 54(3):  0-0.  doi:10.11983/CBB19063
摘要 ( 108 )   PDF (775KB) ( 52 )   收藏
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
依赖于受体TIR1以及下游Aux/IAAs-ARFs介导的信号通路是目前研究最为深入的生长素信号传导途径。徐通达课题组最近的研究发现,高浓度的生长素能够诱导质膜定位TMK1激酶发生剪切,导致其羧基(C-)端部分转入细胞核、磷酸化修饰细胞核内的非经典IAA32/34,后者通过与生长素响应转录因子ARFs互作,调控下游基因表达,从而解析了生长素通过TMK1-IAA32/34-ARFs通路调控植物顶端弯钩内外侧差异性生长的机制。该研究发现了一条新的生长素-TMK1-IAA32/34信号途径,该信号通路独立于生长素受体TIR1介导的生长素信号传导通路。
特邀综述
蛋白质翻译后修饰在ABA信号转导中的作用
张静 侯岁稳
植物学报. 2019, 54(3):  0-0.  doi:10.11983/CBB18217
摘要 ( 169 )   收藏
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脱落酸 (abscisic acid,ABA)是植物生长发育和逆境适应过程中非常关键的植物激素。植物响应ABA的信号转导过程由信号识别、转导和响应级联完成,其中心转导途径由ABA受体RCAR/PYR/PYLs、磷酸酶PP2Cs、激酶SnRK2s、转录因子和离子通道蛋白构成。蛋白磷酸化、泛素化、类泛素化和氧化还原等翻译后修饰在ABA转导途径中起着重要作用。本文综述了这些翻译后修饰在ABA信号转导中的作用。
研究论文
大豆蛋白编码基因的起源与进化
唐康 杨若林
植物学报. 2019, 54(3):  0-0.  doi:10.11983/CBB18176
摘要 ( 109 )   收藏
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物种基因组成是一个高度动态的进化过程,其中相对较近起源的种系和物种特异性基因会持续整合到包含古老基因的原始基因网络中。新基因在塑造基因组结构中发挥重要作用,能提高物种适应性。基因复制和新基因的从头起源是产生新基因及改变基因家族大小的两种方式。目前,大豆基因的起源时间与进化模式的相互联系在很大程度上还未被探索。本研究中,我们选择了19种代表性的被子植物基因组用来分析基因组成的动态性与大豆基因起源之间的潜在联系。使用基因出现法,我们发现约58.7%的大豆基因能追溯到大约1.5亿年前,同时有21.7%的基因为最近起源的orphan基因。如预期所示,与新基因相比,古老基因受到更强的负选择压并且更加保守。此外,古老基因具有更高的表达水平且更可能发生选择性剪切。此外,具有不同拷贝数的基因在上述特征中也具有明显差异。这些发现可能有助于了解不同年龄基因的进化模型。

研究报告
不同产地姜黄、莪术中姜黄素类成分及微量元素分析
杨小芳 刘建福 李丹丹 胡娴
植物学报. 2019, 54(3):  0-0.  doi:10.11983/CBB18216
摘要 ( 98 )   收藏
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本研究收集不同产地的12个姜黄、莪术种质在泉州地区栽培,以其成熟根茎为试验材料,采用正交设计法优化超声波辅助提取3种姜黄素类的工艺条件,方差分析法分析各因素的显著性,并比较不同产地姜黄、莪术中姜黄素、去甲氧基姜黄素和双去甲氧基姜黄素的含量差异,同时采用微波消解,ICP-MS测定和比较了12个姜黄、莪术种质中Al、As、B、Ba、Be、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Ga、Mg、Mn、Ni、Pb、Sb、Sn、Sr、Ti、Tl、V及Zn的含量。结果表明,3种姜黄素类的最佳提取工艺均为:100% 浓度甲醇做溶剂,1∶ 5 ( g /mL) 的固液比,超声提取2min;姜黄素 (CCM)、单脱甲氧基姜黄素 (DMC)、双脱甲氧基姜黄素 (BDMC) 的最大吸收波长分别为424nm,418nm,414nm;3种姜黄素类在1.0~5.0μg/ml浓度范围内,均呈良好的线性关系,CCM的线性方程为Y= 0.1703X+0.0243,相关系数为R= 0.9968,DMC的线性方程为Y= 0.1738X+0.041,相关系数为R= 0.9993,BDMC的线性方程为Y= 0.1406X+0.0514,相关系数为R= 0.9997;GY03姜黄素类成分含量最高,GY01其次,可作为优良育种材料在栽培地推广种植;检测的16种微量元素中,Mg、Mn、Al、Fe、Zn含量相对较为丰富,对人体有害的金属Cd含量甚少。
基于光合系统指标参数建立马铃薯耐荫性综合评价体系
刘勋 张娇 沈昱辰 谢德斌 李宏利 李春明 易小平 赵勇 唐道彬 吕长文 王季春
植物学报. 2019, 54(3):  0-0.  doi:10.11983/CBB18182
摘要 ( 180 )   收藏
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为构建便捷的马铃薯(Solanum tuberosum)耐荫性评价体系并发掘耐荫种质,以35个马铃薯材料为实验材料,测定块茎膨大期遮荫下植株叶片叶绿素含量、光合能力和叶绿素荧光等光合系统参数及收获后块茎单株产量和淀粉含量等指标。根据耐荫系数,利用主成分分析法、隶属函数法、聚类分析法和逐步回归分析法等统计方法进行综合评价。通过主成分分析将马铃薯耐荫性相关的13个单项光合参数指标转换为6个综合指标,代表了全部信息的87.51%。以此计算各个种质的隶属函数值,并以主成分的贡献率进行加权,最终获得所用材料耐荫性的综合评价值(D值),并根据D值聚类分析结果将35个马铃薯分为四类,其中Eshu10和Lishu6分别为耐荫性最强和最弱的品种。通过逐步回归分析建立了马铃薯耐荫性评价数学模型:D=0.060+0.106Gs+0.214qP+0.143NPQ。同时,该评价体系鉴定的耐荫性强类型的品种(系)在产量和或淀粉含量等指标上的减幅均低于耐荫性弱类型的种质,暗示该评价体系可用于快速评价和预测马铃薯种质的耐荫性。
药用野生稻GBSS基因的系统发育及组织特异性表达
张霞 景翔 周光才 包颖
植物学报. 2019, 54(3):  0-0.  doi:10.11983/CBB18106
摘要 ( 85 )   收藏
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淀粉作为主要的碳水化合物在储藏能量方面起着至关重要的作用。颗粒结合型淀粉合酶(GBSS)与直链淀粉的合成息息相关。尽管该酶的编码基因在许多栽培植物中被分离和确定,但有关它们在作物野生近缘种中的序列分歧和表达的研究却相对较少。本研究以药用野生稻(Oryza officinalis)为研究对象,定性、定量的分析了GBSS编码基因的序列特点、与其他植物同源基因的进化关系以及在叶子和种子两种器官中的表达情况。系统发育分析表明,该酶在禾本科植物中分别由GBSSI和GBSSII基因编码。在药用野生稻中,这2种基因的氨基酸序列一致度为62%,并且它们在不同器官内出现时空分化表达的现象,其中GBSSI在种子内超强表达,而GBSSII则主要在叶内表达。本研究为进一步了解药用野生稻的遗传背景提供了基础理论资料。

石刁柏核质体DNA的生物信息学分析及染色体定位
程广前 贾克利 李娜 邓传良 李书粉 高武军
植物学报. 2019, 54(3):  0-0.  doi:10.11983/CBB18117
摘要 ( 109 )   PDF (1320KB) ( 27 )   收藏
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在植物基因组中,叶绿体DNA (cpDNA)序列可以向核基因组转移成为核质体DNA(NUPT)。NUPTs在植物染色体包括性染色体的演化过程中可能具有重要的作用,但目前该方面的研究比较贫乏。本研究以雌雄异株植物石刁柏(Asparagus officinalis)为材料,采用生物信息学方法对其核基因组NUPTs进行注释及分析,并选取叶绿体基因组反向重复区(inverted repeat region, IR)两个片段进行染色体定位分析。结果表明:石刁柏核基因组中共有2,239个NUPTs序列的插入,总长度为565,970 bp,占核基因组的0.047%。不同染色体上插入的NUPTs数量存在较大差异,Y染色体上的NUPTs数量、密度及总长度均高于其他染色体,表明NUPTs在石刁柏Y染色体上具有更多的累积。石刁柏叶绿体基因组中的IR、大单拷贝区(large single copy region,LSC)和小单拷贝区(small single copy region,SSC)区均能够向核基因组转移,但IR区序列转移频率更高。另外,对两个IR区的叶绿体序列进行荧光原位杂交,其中AocpIR1主要分布在所有染色体的着丝粒部位,而AocpIR2特异分布在Y染色体上。本研究为深入理解石刁柏基因组的结构及其性染色体的演化奠定了坚实的基础。
技术方法
走马胎的组织培养与快速繁殖研究
唐凤鸾 赵健 赵志国 夏科 仇硕
植物学报. 2019, 54(3):  0-0.  doi:10.11983/CBB18181
摘要 ( 105 )   收藏
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摘要 以走马胎(Ardisia gigantifolia)幼嫩茎段为外植体,通过腋芽增殖的方式进行组织培养和快速繁殖研究。结果表明,培养基MS + 1.0 mg.L-1 6-BA + 0.2 mg.L-1 NAA和MS + 0.5 mg.L-1 ZT均可用于腋芽的诱导和前期继代培养,诱导率分别为89.3%和85.7%;芽增殖最佳培养基为MS + 0.5 mg.L-1 6-BA + 0.1 mg.L-1 ZT + 0.1 mg.L-1 NAA,增殖系数为4.3倍;根诱导最佳培养基为1/2MS + 1.5 mg.L-1 IAA + 1.0 mg.L-1 NAA,生根率达92.3%,且根系发达,植株健壮;生根苗在园土:泥炭:珍珠岩=3:1:1(v/v/v )的混合基质中移栽成活率为82%。本研究建立了走马胎种苗组培快繁技术体系,并进一步应用于规模化生产。
火龙果茎基因组DNA提取方法改良
农全东 张明永 张美 简曙光 陆宏芳 夏快飞 文和明
植物学报. 2019, 54(3):  0-0.  doi:10.11983/CBB18134
摘要 ( 108 )   收藏
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火龙果是近年发展起来的一种新兴热带水果,其茎富含多糖、多酚及其它次生代谢物质,粘性极大,从中提取高质量DNA难度非常大,特别是一年生以上的老茎,目前尚未有一个较好的DNA提取方法。为了解决这一难题,本研究对CTAB+Tris-HCl洗涤法进行了三种改进研究,结果表明“改进三”方法可不受取样时期和取样部位的限制从一年生以上火龙果茎提取的DNA质量最好且不含粘性物质。提取的DNA可直接用于下游的生化实验,并满足酶切、分子标记等实验的基本要求。因此,本研究认为“改进三”方法为一种较为理想的火龙果茎DNA的提取方法,值得推广和应用。
专题论坛
CRISPR/Cas9系统在植物基因组编辑中技术改进与创新的研究进展
苏钺凯 邱镜仁 张晗 宋振巧 王建华
植物学报. 2019, 54(3):  0-0.  doi:10.11983/CBB18151
摘要 ( 164 )   收藏
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摘 要 CRISPR/Cas9 基因组编辑技术是一项对基因组进行精准修饰的技术,可实现对靶标基因的碱基插入、缺失或 DNA 片段替换。随着人们对 CRISPR/Cas9 系统的了解逐渐加深,其在科研、农业和医疗等领域的应用也越来越广泛。本文简要介绍了 CRISPR/Cas9 基因组编辑技术的发现以及工作原理,并总结了近几年对该技术进行优化与改造的研究进展,包括基因组编辑效率的提升、基因组编辑范围的扩展、单碱基精准编辑以及多基因同时编辑、基因组编辑安全性的提升以及基因片段替换与基因靶向转录调控,以期为深入开展这一领域的研究工作提供参考。
鞘脂在植物-真菌互作中的作用
单婷婷 陈晓梅 郭顺星 田丽霞 严林 王欣
植物学报. 2019, 54(3):  0-0.  doi:10.11983/CBB18099
摘要 ( 87 )   PDF (1377KB) ( 37 )   收藏
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鞘脂是细胞生物膜结构的重要组成成分,鞘脂及其代谢产物参与了许多重要的信号转导过程,并在植物防御病原体侵染方面发挥着重要作用。本文综述了植物和真菌鞘脂的结构及代谢特点,以及鞘脂参与并影响植物-真菌互作的研究进展,并对植物-真菌共生关系中鞘脂的作用研究进行了展望。
2017年中国植物科学若干领域重要研究进展
陈凡, 钱前, 王台, 董爱武, 漆小泉, 左建儒, 杨淑华, 林荣呈, 萧浪涛, 顾红雅, 陈之端, 姜里文, 白永飞, 孔宏智, 种康 2018 Vol. 53 (4): 391-440
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