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  • 主编:王台
    2020年, 第4期
    刊出日期:2020-07-01

    封面说明: 拟南芥(Arabidopsis thaliana)、杨树(Populus trichocarpa)、葡萄(Vitis vinife-ra)和番木瓜(Carica papaya)起源于一个共同的古六倍体祖先, 在长期进化过程中它们分别经历了1–3次全基因组重复(WGD)事件, 由于WGD事件使祖先基因重复, 导致基因剂量增加并可能经历不同的进化命运。基因重复及随后的基因功能多样性分化, 是基因组和遗传系统分化的重要动力, 在生物进化过程中发挥着极其重要的作用。封面图片以上述4种模式植物为例, 展示了LRR VIII-2亚家族的祖先基因在古多倍化事件后的差异保留和扩张情况。详细内容见本期442–456页闫晨阳等的文章。

    ■ 封面及目次下载 (PDF 740 KB)

      
    热点评述
    独脚金内酯信号途径的新发现——抑制子也是转录因子
    姚瑞枫,谢道昕
    植物学报. 2020, 55(4):  397-402.  doi:10.11983/CBB20099
    摘要 ( 428 )   HTML ( 15 )   PDF (1426KB) ( 329 )   知识图谱   收藏
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    植物激素信号传导途径中的抑制子(repressor) DELLA、AUX/IAA、JAZ和D53/SMXL均结合下游转录因子并抑制其转录活性, 从而阻遏激素响应基因的表达; 激素分子则激活信号传导链降解抑制子、释放转录因子, 从而诱导响应基因表达并介导相应的生物学功能。中国科学院遗传与发育生物学研究所李家洋研究团队最新的研究发现, 独脚金内酯(SL)信号途径中的SMXL6、SMXL7和SMXL8是具有抑制子和转录因子双重功能的新型抑制子, 他们还通过研究SL转录调控网络发现了大量新的SL响应基因, 揭示了SL调控植物分枝、叶片伸长和花色素苷积累的分子机制。这些重要发现为探索植物激素作用机理提供了新思路, 具有重要科学意义和应用前景。

    360度群体遗传变异扫描——大豆泛基因组研究
    祝光涛,黄三文
    植物学报. 2020, 55(4):  403-406.  doi:10.11983/CBB20096
    摘要 ( 185 )   HTML ( 3 )   PDF (735KB) ( 164 )   知识图谱   收藏
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    大豆(Glycine max)是重要的油料和蛋白作物, 其丰富的遗传变异为生物学性状挖掘和育种改良提供了重要的资源基础。然而, 单个基因组信息无法全面揭示种质资源的遗传变异, 泛基因组研究为解决这一不足提供了新方案。近日, 中国科学院遗传与发育生物学研究所田志喜和梁承志研究团队从2 898份大豆种质中选取26份代表性材料, 并整合已有的3个基因组, 构建了包含野生和栽培大豆的泛基因组和图基因组(graph-based genome), 鉴定了整个群体的绝大多数结构变异数据集, 确定了大豆种质的核心、非必需和个体特异的基因集。利用这些数据系统地揭示了生育期位点E3的等位基因变异和基因融合事件、种皮颜色基因I的单体型和演化关系以及结构变异对铁离子转运基因表达和地区适应性选择的影响。该研究为作物基因组学研究提供了一个新的模式, 同时将加速推动大豆遗传变异的鉴定、性状解析和种质创新。

    研究报告
    拟南芥黏连蛋白RAD21对增强UV-B辐射后细胞分裂的响应
    贺芳芳,陈慧泽,冯金林,高琳,牛娇,韩榕
    植物学报. 2020, 55(4):  407-420.  doi:10.11983/CBB20009
    摘要 ( 112 )   HTML ( 5 )   PDF (4225KB) ( 110 )   知识图谱   收藏
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    UV-B辐射对植物的影响体现在多个水平, 其会引起植物DNA损伤, 造成有丝分裂异常, 最终影响植物的生长发育及生理生化过程。RAD21.3是黏连蛋白复合物的一个亚基, 参与有丝分裂中染色体的分离。该研究以哥伦比亚生态型拟南芥(Arabidopsis thaliana)和atrad21.3突变体为材料, 设置对照(CK)及UV-B处理组, 对野生型(WT)、atrad21.3及过表达株系的根长、株高、抽薹时间和生理生化指标进行统计分析。利用碱性品红染色观察拟南芥根尖的有丝分裂现象, 并统计畸变率。SPSS分析结果表明, UV-B处理后, WT UV-B和atrad21.3 CK的抽薹时间、株高及各项生理生化指标与WT CK相比无显著差异, 但atrad21.3 UV-B与之相比差异显著。通过烟草(Nicotiana benthamiana)的瞬时表达和亚细胞定位观察, 发现RAD21.3集中在细胞核; 进一步观察分裂期细胞发现落后染色体、染色体桥和游离染色体等异常现象。统计结果表明, 与WT CK相比, WT UV-B和atrad21.3 CK的畸变率较高, 但atrad21.3 UV-B的畸变率更高, 表明RAD21.3可能响应UV-B辐射诱导的异常有丝分裂。

    拟南芥AtR8 lncRNA对盐胁迫响应及其对种子萌发的调节作用
    张楠,刘自广,孙世臣,刘圣怡,林建辉,彭疑芳,张晓旭,杨贺,岑曦,吴娟
    植物学报. 2020, 55(4):  421-429.  doi:10.11983/CBB19244
    摘要 ( 274 )   HTML ( 13 )   PDF (1148KB) ( 156 )   知识图谱   收藏
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    长链非编码RNA (lncRNA)是一类长度大于200个核苷酸且不编码蛋白质的非编码RNA, 主要由RNA聚合酶II转录生成, 大量存在于生物体内并具有多种生物学功能。AtR8 lncRNA是拟南芥(Arabidopsis thaliana)中RNA聚合酶III转录的长链非编码RNA。前期研究发现, 水杨酸(SA)处理诱导萌发种子中AtR8 lncRNA的表达, AtR8 lncRNA缺失抑制SA胁迫下的种子萌发。进一步研究发现, AtR8 lncRNA转录区域内存在保守的盐胁迫响应元件(TCTTCTTCTTTA); NaCl处理抑制萌发种子中AtR8 lncRNA的表达; 与野生型相比, 高浓度NaCl处理明显抑制了atr8 (AtR8 lncRNA部分缺失型拟南芥)种子萌发。研究结果表明, AtR8 lncRNA在拟南芥种子萌发期的盐胁迫中起重要作用。

    不同抗性苹果品种应答轮纹病菌胁迫的差异蛋白质组分析
    张彩霞,袁高鹏,韩晓蕾,李武兴,丛佩华
    植物学报. 2020, 55(4):  430-441.  doi:10.11983/CBB19204
    摘要 ( 129 )   HTML ( 7 )   PDF (1640KB) ( 60 )   知识图谱   收藏
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    为鉴定不同抗性苹果(Malus domestica)品种响应轮纹病菌胁迫的抗性相关蛋白表达差异, 以抗病品种华月及易感品种金冠为试材, 采用高通量同位素标记定量(IBT)技术结合液相色谱-串联质谱(LC-MS)鉴定技术, 对病原菌处理前后抗、感病品种叶片的蛋白质组差异表达进行分析, 共鉴定出171个差异表达蛋白(DEPs)。GO富集及KEGG通路分析表明, 在细胞组分、分子功能和生物过程3类中共注释到686个GO条目, 其中52个DEPs注释于KEGG通路的18个显著差异途径(P<0.05)。亚细胞定位预测分析表明, 171个DEPs中有170个分别定位于8类细胞器。蛋白功能注释分析表明, 46个DEPs注释于7类抗性相关蛋白, 包括类甜蛋白、过氧化物酶、多酚氧化酶、过敏原蛋白、几丁质酶、内切葡聚糖酶以及主乳胶蛋白。此外, 还对抗性相关蛋白的表达特点及基因定量结果进行了分析。该研究结果可为进一步解析抗、感病苹果品种应答轮纹病菌胁迫的抗性机制提供参考。

    4种模式植物LRR VIII-2亚家族基因的鉴定和进化历史分析
    闫晨阳,陈赢男
    植物学报. 2020, 55(4):  442-456.  doi:10.11983/CBB19157
    摘要 ( 263 )   HTML ( 6 )   PDF (1184KB) ( 149 )   知识图谱   收藏
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    全基因组重复与串联重复是发生基因重复的重要机制, 也是基因组和遗传系统多样化的重要动力。LRR-RLK编码富含亮氨酸重复的类受体蛋白激酶, 是被子植物进化史上发生大规模扩张而形成的多基因家族。拟南芥(Arabidopsis thaliana) AtLRR-RLK包含15个亚家族, AtLRR VIII-2是其中发生串联重复比例最高的亚家族。通过分析拟南芥、杨树(Populus trichocarpa)、葡萄(Vitis vinifera)和番木瓜(Carica papaya) 4种模式植物中LRR VIII-2亚家族基因的扩张及差异保留情况, 结果显示, LRR VIII-2在杨树中的扩张程度最高, 在拟南芥和葡萄中的扩张程度居中, 但在番木瓜中发生丢失。拟南芥、杨树和葡萄LRR VIII-2亚家族具有旁系同源基因对, 但在番木瓜中未发现旁系同源基因。除杨树中的1对旁系同源基因外, 4种模式植物中LRR VIII-2亚家族的旁系和直系同源基因都受到较强的纯化选择作用。对LRR VIII-2亚家族进化历史的深入分析有助于理解基因重复在植物进化中的作用和意义, 可为预测同源基因功能及解析其它基因家族进化历史提供参考。

    基于多个叶绿体基因序列片段重建广义苋科系统发育关系
    黄久香,陈文娜,李玉玲,姚纲
    植物学报. 2020, 55(4):  457-467.  doi:10.11983/CBB19228
    摘要 ( 113 )   HTML ( 5 )   PDF (1913KB) ( 64 )   知识图谱   收藏
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    苋科(Amaranthaceae sensu lato)是石竹目(Caryophyllales)第二大科, 目前被普遍接受的苋科为其广义概念, 含狭义苋科(Amaranthaceae sensu stricto)和藜科(Chenopodiaceae)。然而到目前为止, 藜科是否应作为独立的科还存在争议。此外, 广义苋科内部各亚科之间的系统关系也尚未厘清。对广义苋科所有13个亚科代表类群进行取样(共59种), 基于8个叶绿体序列片段重建其系统发育关系, 并结合分子钟估算, 对该科及其主要分支的起源与分化时间进行推测。结果表明, 广义苋科与狭义苋科都是很好的单系, 但藜科并非单系, 因此不支持藜科在科级水平的地位, 支持广义苋科的观点。除了多节草亚科(Polycnemoideae)之外, 其它亚科的系统位置均得到很好的分辨。分子钟估算结果表明, 广义苋科于白垩纪晚期约69.9 Ma分化出该科的2个主要分支, 且该科在白垩纪-古近纪边界附近时期(约66.0 Ma)可能发生过快速辐射分化事件。

    特邀专家方法
    植物转录因子与DNA互作研究技术
    杨立文,刘双荣,李玉红,林荣呈
    植物学报. 2020, 55(4):  468-474.  doi:10.11983/CBB20057
    摘要 ( 892 )   HTML ( 16 )   PDF (804KB) ( 1059 )   知识图谱   收藏
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    转录通过调控下游基因的时空特异性表达影响植物生长发育。在转录调控机制的解析过程中, 转录因子与DNA的相互作用是关键的一环。近年来, 研究者利用酵母单杂交(Y1H)和凝胶阻滞迁移率实验(EMSA)检测转录因子能否直接结合DNA; 而瞬时表达技术则是一种检测转录因子对下游基因调控作用的便捷方式。该文对Y1H、EMSA和瞬时表达技术的原理、实验方法和相关注意事项进行详细阐述, 以期为转录因子与DNA的互作研究提供参考方法。

    染色质免疫共沉淀实验方法
    王泓力,焦雨铃
    植物学报. 2020, 55(4):  475-480.  doi:10.11983/CBB20076
    摘要 ( 185 )   HTML ( 5 )   PDF (851KB) ( 146 )   知识图谱   收藏
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    染色质免疫共沉淀(ChIP)技术是一种检测蛋白质与DNA结合的实验技术。该方法可以先进行样品交联, 然后将蛋白质与DNA复合物进行随机DNA切断, 再借助免疫学方法特异性富集与目的蛋白相结合的DNA片段, 从而检测转录因子等目的蛋白质与DNA的结合情况, 鉴定基因启动子或其它DNA结合位点。该方法同时也可应用于研究基因组特定位点的组蛋白修饰情况。该文介绍了依赖交联固定的常规免疫共沉淀(X-ChIP), 以及适用于103细胞级别微量实验材料的基于微球菌核酸酶非交联免疫共沉淀(ULI-NChIP)具体操作过程和注意事项。

    专题论坛
    NLR及其在植物抗病中的调控作用
    杨程惠子,唐先宇,李威,夏石头
    植物学报. 2020, 55(4):  497-504.  doi:10.11983/CBB19207
    摘要 ( 453 )   HTML ( 5 )   PDF (914KB) ( 253 )   知识图谱   收藏
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    为适应丰富多变的生存环境, 植物逐渐进化出一套复杂的免疫系统来抵抗病原菌的侵染。核苷酸结合的富含亮氨酸重复蛋白(NLR)作为植物体内普遍存在的一类抗性(R)蛋白, 对植物的抗病性具有重要调控作用。该文综述了NLR蛋白结构、信号转导以及对植物抗病的调控作用近几年的研究进展。

    AP2/ERF转录因子调控植物非生物胁迫响应研究进展
    洪林,杨蕾,杨海健,王武
    植物学报. 2020, 55(4):  481-496.  doi:10.11983/CBB19243
    摘要 ( 343 )   HTML ( 13 )   PDF (1076KB) ( 344 )   知识图谱   收藏
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    低温、干旱、高盐和缺氧等多种不良环境影响植物的生长发育, 植物通过长期进化形成复杂的调节机制来适应这些不利条件。AP2/ERF是植物特有的转录因子, 在各种胁迫响应过程中发挥关键调控作用。近年来, 越来越多的研究表明, 植物激素介导的信号级联通路与逆境胁迫响应关系密切, AP2/ERF转录因子可与激素信号转导协同形成交叉调控网络。许多AP2/ERF转录因子通过响应植物激素脱落酸和乙烯, 激活依赖或不依赖于脱落酸和乙烯的胁迫响应基因的表达。此外, AP2/ERF转录因子参与赤霉素、细胞分裂素和油菜素内酯介导的生长发育和胁迫应答。该文简要综述了AP2/ERF转录因子的结构特征、转录调控、翻译后修饰、结合位点、协同互作蛋白及其参与调控依赖或不依赖激素信号转导途径的非生物胁迫响应研究进展, 为解析不同AP2/ERF转录因子在调控激素和胁迫响应网络中的作用提供理论依据。

    走出歌德的阴影: 迈向更加科学的植物系统学
    王鑫,刘仲健,刘文哲,廖文波,张鑫,刘忠,胡光万,郭学民,王亚玲
    植物学报. 2020, 55(4):  505-512.  doi:10.11983/CBB19093
    摘要 ( 674 )   HTML ( 14 )   PDF (759KB) ( 288 )   知识图谱   收藏
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    传统的植物学理论中, 被子植物雌蕊的基本单位心皮被认为是变态的叶(即大孢子叶)通过纵向对折和内卷演化而来。该理论造成了被子植物和裸子植物之间不可逾越的鸿沟。近年来提出的一统理论认为被子植物的心皮由长胚珠的枝和包裹这个枝的叶共同组成, 从而弥合了被子植物与裸子植物之间的鸿沟。最近, 当代植物学界两大权威人物Peter R. Crane和Peter K. Endress分别撰文, 发表了不同于传统理论的观点。Endress认为, 心皮由胚珠和叶性器官组成; 而Crane认为, 所有的胚珠都长在枝上。结合二者的结论, 不难得出“心皮实际上等同于一个长胚珠的枝加上一个叶”的论断。这在某种意义上等于认同了一统理论的观点。两位权威人物观点的转变预示着植物学理论将很快发生根本性的转变。该文向国内植物学同行通报这一最新动态, 以期让我国学者能够了解最新理论。

    纳米农药在植物中的吸收转运研究进展
    李晶,郭亮,崔海信,崔博,刘国强
    植物学报. 2020, 55(4):  513-528.  doi:10.11983/CBB20008
    摘要 ( 170 )   HTML ( 4 )   PDF (968KB) ( 96 )   知识图谱   收藏
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    农药是一类用于防治作物病虫草害、保障粮食生产与安全的化学物质。传统农药剂型载药粒子粒径粗大, 有效利用率低, 用量大, 对生态环境造成严重危害。农药纳米剂型可以提高载药系统的分散性、稳定性及生物活性, 是克服传统剂型功能缺陷、提高农药有效利用率、减少环境污染的重要科学途径。研究纳米农药粒子在植物体内的吸收与转运行为, 对于理解纳米农药与植物的互作方式, 揭示其在植物体内的吸收作用机制及生物累积效应, 以及明确其生物安全性具有重要意义。该文从纳米农药在植物体内的吸收转运影响因素、机制、分析方法及其生物安全性4个方面进行综述, 阐明了无机和有机纳米农药在植物体内的吸收转运模式及研究手段, 并展望了其应用前景, 以期为纳米农药的设计、构建及合理安全使用提供理论与技术支撑。

    书评广告
    植物造景在园林景观设计中的应用——评《园林植物造景与设计》
    何进,张云峰
    植物学报. 2020, 55(4):  530-530. 
    摘要 ( 36 )   HTML ( 3 )   PDF (117KB) ( 22 )   知识图谱   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    植物生理学教学特点与创新——评《植物与植物生理》
    郏宝红
    植物学报. 2020, 55(4):  531-531. 
    摘要 ( 49 )   HTML ( 3 )   PDF (126KB) ( 22 )   知识图谱   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    绿色农业种植技术推广研究——评《绿色农业发展简论》
    李广京,丘麒
    植物学报. 2020, 55(4):  532-532. 
    摘要 ( 24 )   HTML ( 3 )   PDF (118KB) ( 17 )   知识图谱   收藏
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为推动我国植物科学的发展,我们特邀相关方向的专家撰写他们擅长的“成熟即用”方法,欢迎读者使用并提出宝贵意见。
生物发光成像无损伤研究植物生物钟的方法
于英俊,徐航,王雷
2020, 55(2): 177-181
植物中验证蛋白相互作用的Pull-down和Co-IP技术
徐重益
2020, 55(1): 62-68
萤火素酶互补实验检测蛋白互作
赵燕, 周俭民
2020, 55(1): 69-75
2018年中国植物科学若干领域重要研究进展
钱前, 漆小泉, 林荣呈, 杨淑华, 董爱武, 左建儒, 陈凡, 萧浪涛, 顾红雅, 陈之端, 白永飞, 王小菁, 王雷, 姜里文, 种康, 王台
2019 Vol. 54 (4): 405-440
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