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主编:王台
ISSN 1674-3466 CN 11-5705/Q
邮发代号:2-967
2019年, 第6期
刊出日期:2019-11-01

封面说明:  甘蓝型油菜(Brassica napus)是一种重要的油料作物, 由白菜(B. rapa)和甘蓝(B. ole-racea)祖先种杂交后进化而来。封面图片展示了拟南芥(Arabidopsis thaliana)、白菜、甘蓝和甘蓝型油菜中具有共线性关系的ZF-HD基因, 甘蓝型油菜中A7、A9、C6和C8染色体上共线性基因的数量多于其它染色体。在异源四倍体油菜形成和进化过程中, 约有2/3的ZF-HD基因保持完整。详细内容见本期699-710页宋敏等的文章。

  
特邀综述
植物内源ABA水平的动态调控机制
陈唯,曾晓贤,谢楚萍,田长恩,周玉萍
植物学报. 2019, 54(6):  677-687.  doi:10.11983/CBB19092
摘要 ( 180 )   HTML ( 0 )   PDF (1176KB) ( 62 )   收藏
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ABA具有调节植物生长发育和对环境胁迫做出快速反应的重要功能, 植物内源ABA水平受到ABA合成、代谢及转运等途径的复杂调控。该文综述了近年来植物ABA从头合成、羟基化代谢、可逆糖基化代谢及ABA转运等领域的最新研究进展, 重点讨论ABA合成与代谢基因的表达调控机制, 并展望了今后的研究方向。

植物ABCB亚家族生物学功能研究进展
贺祯媚,李东明,齐艳华
植物学报. 2019, 54(6):  688-698.  doi:10.11983/CBB19140
摘要 ( 320 )   HTML ( 0 )   PDF (2669KB) ( 58 )   收藏
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ABC转运蛋白超家族结构和功能复杂多样, 包含ABCA-ABCH八个亚家族。ABCB是ABC转运蛋白的一个亚家族, 多数定位于质膜, 少数定位于线粒体膜或叶绿体膜。ABCB与其它生长素转运蛋白(AUX1/LAX、PIN)共同参与调控植物生长素的极性运输, 在植物生长发育的各个阶段发挥作用。此外, ABCB转运蛋白还调控植物的向性运动和重金属抗性等过程。近年来, 随着越来越多植物全基因组测序的完成, ABCB亚家族在禾谷类单子叶植物水稻(Oryza sativa)、玉米(Zea mays)和高粱(Sorghum bicolor)中的生物学功能开始有少量报道, 然而多数ABCB转运蛋白的功能尚未得到阐释。该文对拟南芥(Arabidopsis thaliana)和禾谷类作物ABCB转运蛋白的研究进展进行综述, 以期为全面揭示ABCB亚家族生物学功能提供线索。

研究报告
甘蓝型油菜ZF-HD基因家族的鉴定与系统进化分析
宋敏,张瑶,王丽莹,彭向永
植物学报. 2019, 54(6):  699-710.  doi:10.11983/CBB19055
摘要 ( 174 )   HTML ( 0 )   PDF (1433KB) ( 46 )   附录    收藏
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ZF-HD是一类植物特有的转录因子, 在植物生长发育及胁迫响应过程中发挥重要作用。利用生物信息学方法, 在甘蓝型油菜(Brassica napus)基因组中鉴定到62个ZF-HD基因, 其中83.9%的基因缺乏内含子, 93.5%的BnZF-HD等电点大于7, 预测定位于细胞核的蛋白大多由100个以上氨基酸组成。根据进化关系可将其分为6个亚群, 在每个亚群中, 甘蓝(B. oleracea)和白菜(B. rapa)的ZF-HD基因数量相等或近似相等, 而甘蓝型油菜的ZF-HD基因数量接近或等同于甘蓝和白菜的ZF-HD基因数量之和。同一亚群的motif数量和类型高度相似。共线性分析结果显示, 全基因组三倍体化使ZF-HD基因在二倍体祖先得到扩张, 而异源多倍体化又进一步使甘蓝型油菜ZF-HD基因家族扩张。Ka/Ks值说明大多数ZF-HD基因在进化过程中受到了纯化选择。所有BnZF-HD基因都具有光响应元件, 2/3的基因具有MeJA、ABA和厌氧诱导顺式作用元件, 推测这些基因可能参与相关生物学过程。研究结果为进一步挖掘该家族基因的生物学功能奠定基础, 同时为揭示多基因家族在异源多倍体中的进化式样提供借鉴。

水稻OsPR10A的表达特征及其在干旱胁迫应答过程中的功能
张彤,郭亚璐,陈悦,马金姣,兰金苹,燕高伟,刘玉晴,徐珊,李莉云,刘国振,窦世娟
植物学报. 2019, 54(6):  711-722.  doi:10.11983/CBB19042
摘要 ( 161 )   HTML ( 0 )   PDF (1893KB) ( 45 )   收藏
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利用免疫印迹(WB)分析了水稻(Oryza sativa) OsPR10A在其不同生长时期、不同组织部位及多种非生物逆境胁迫下的表达特征, 发现OsPR10A在干旱、盐胁迫以及茉莉酸甲酯(MeJA)和脱落酸(ABA)诱导下表达量明显升高, 表明该蛋白可能在干旱和盐胁迫应答过程中发挥作用。为证明这一推测, 我们构建了OsPR10A超表达载体, 经农杆菌介导转化水稻, 获得超表达OsPR10A的纯合株系。田间表型观察表明, 转基因株系株高变矮、穗长变短、结实率降低。用20% PEG6000在水稻种子萌发过程中进行干旱处理, 结果显示, OsPR10A超表达株系的根长和芽长均显著高于野生型, 证明超表达OsPR10A可增强水稻萌发期耐旱性。该研究有助于增进人们对水稻OsPR10A功能的了解。

糜子EST-SSR分子标记的开发及种质资源遗传多样性分析
何杰丽,石甜甜,陈凌,王海岗,高志军,杨美红,王瑞云,乔治军
植物学报. 2019, 54(6):  723-732.  doi:10.11983/CBB19037
摘要 ( 273 )   HTML ( 0 )   PDF (1332KB) ( 37 )   附录    收藏
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基于前期高通量测序结果设计EST-SSR引物, 用于评估国内外不同生态区144份糜子(Panicum miliaceum)种质资源的遗传差异。结果表明, 200对引物中80对呈多态性, 开发效率为40%; 引物分辨率(Rp)为0.67-4.67 (平均值为2.00), 扩增产物大小为50-500 bp。144份材料在80个位点共检测到206个等位变异, 每个位点为2-3个; 多样性指数(I)为0.659 3 (RYW108)-1.087 2 (RYW124), 平均为0.859 9; 多态性信息含量(PIC)为0.222 9 (RYW98)-0.717 2 (RYW124), 平均为0.457 3。基于UPGMA将144份资源划分为3个群组, 其中2个群组主要为北方春糜子区材料, 另一个群组主要为黄土高原春夏糜子区材料。基于Structure (K=4)将材料划分为4个类群, 即2个代表北方资源基因库以及代表黄土高原和国外资源基因库各1个。基于主成分分析将材料聚为7个类群, 划分结果与材料的地理来源一致。

基于转录组分析鉴定苹果茉莉素响应基因
张娜,刘秀霞,陈学森,吴树敬
植物学报. 2019, 54(6):  733-743.  doi:10.11983/CBB18235
摘要 ( 467 )   HTML ( 0 )   PDF (2830KB) ( 42 )   收藏
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为阐明外源茉莉酸甲酯(MeJA)诱导的苹果(Malus domestica)抗病分子机制, 以生长30天的Gala组培苗为试材, 用100 μmol∙L -1MeJA处理叶片12小时, 通过转录组测序, 结合生物信息学分析鉴定出苹果叶片中受MeJA诱导表达的基因。结果表明, 外源MeJA主要影响苹果叶片倍半萜类、三萜和类黄酮的生物合成, 以及芸薹素(BR)信号转导途径间接诱导的抗病性; 倍半萜类、三萜及类黄酮生物合成途径中的关键基因为MDP0000702120MDP0000692178; MDP0000123379是联系芸薹素信号转导途径和植物-病原菌互作途径的关键调控基因。

蔗糖对桃幼苗生长发育及其SnRK1酶活性的影响
张淑辉,王红,王文茹,吴雪莲,肖元松,彭福田
植物学报. 2019, 54(6):  744-752.  doi:10.11983/CBB19032
摘要 ( 267 )   HTML ( 0 )   PDF (1162KB) ( 49 )   收藏
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以实生桃(Prunus persica)苗为试材, 探讨SnRK1对不同浓度蔗糖及处理时间的响应特性, 揭示蔗糖对植株生长发育的影响, 以期为果树生产提供理论依据及技术支持。结果表明, 施加5%蔗糖时, 植株体内SnRK1酶活性最高, 且在一定时间内, 酶活性持续升高; 与对照(清水和甘露醇)相比, 5%蔗糖处理显著提高植株可溶性糖、淀粉和叶片叶绿素含量, 增加植株地上部和地下部生物量, 显著加快植株净光合速率; 通过观察根系构型, 发现5%蔗糖可以显著增加根系总表面积、总体积和侧根数量, 并可促进根系加粗加长生长。qRT-PCR分析表明, 外源蔗糖能促进根系中生长素的合成和转运。综上, 一定浓度蔗糖可以提高植株体内SnRK1酶活性, 影响植株碳代谢, 促进植株生长发育, 且增加根系生长素的合成与转运, 进而影响根系构型。

技术方法
快速高效检测植物体内蛋白泛素化修饰研究方法
刘利静,赵庆臻,谢旗,于菲菲
植物学报. 2019, 54(6):  753-763.  doi:10.11983/CBB19153
摘要 ( 275 )   HTML ( 0 )   PDF (1333KB) ( 29 )   收藏
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UPS参与植物中绝大多数的信号转导通路。其中, 一些激素的受体本身就是E3泛素连接酶, 如茉莉酸(JA)受体COI1和生长素(auxin)受体TIR1都是F-box蛋白, 它们通过特异性介导相应转录抑制子的泛素化降解来传递激素信号, 但对于整个UPS体系而言, 由于技术的限制, 迄今为止仅见少量泛素连接酶与特异性底物间生化机制的报道。用大肠杆菌(Escherichia coli)表达蛋白实施泛素连接酶泛素化修饰底物的体外实验是验证泛素连接酶/底物对的常用方法, 但由于体外实验缺乏某些蛋白必需的转录后修饰, 导致实验结果有时存在假阴性。利用农杆菌注射烟草(Nicotiana benthamiana)瞬时表达蛋白的方法, 建立高效的植物体内检测蛋白泛素化系统, 可以快速检测蛋白泛素化, 包括检测泛素连接酶和底物的特异性相互作用、底物蛋白的自身泛素化、泛素连接酶对底物降解的促进作用、26S蛋白酶体抑制剂MG132对底物降解的抑制作用以及用植物内源表达蛋白进行体外泛素化反应。

植物蛋白的体外泛素化检测方法
赵庆臻,刘利静,谢旗,于菲菲
植物学报. 2019, 54(6):  764-772.  doi:10.11983/CBB19152
摘要 ( 330 )   HTML ( 0 )   PDF (3367KB) ( 46 )   收藏
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泛素激活酶(E1)、泛素耦联酶(E2)和泛素连接酶(E3)是蛋白质泛素化修饰的关键酶。在真核基因组上有大量基因编码这些泛素化相关的酶类或蛋白。检测这些泛素化修饰酶及其底物蛋白的生化特性和特异性是分析其生物学功能的重要内容。该文提供了一种简便快速检测体外泛素化反应的方法, 不仅可通过检测对DTT敏感的硫酯键的形成来判断E2的活性、检测E3的体外泛素化活性, 而且可以检测E2-E3和E3-底物的特异性。所用蛋白主要来源于拟南芥(Arabidopsis thaliana), 包括分属于绝大多数E2亚家族的成员, 可用于不同RING类型E3的活性检测。该方法不仅可以采用多种E2进行E3活性分析, 而且可以分析不同组合的E2-RING E3、RING E3-底物的泛素化活性等, 亦可应用于真核生物蛋白质尤其是植物蛋白的体外泛素化活性分析。

金黄花滇百合植株再生与离体快繁技术体系的建立
张文婷,何燕红,舒宁,邢景景,刘宝骏,包满珠,刘国锋
植物学报. 2019, 54(6):  773-778.  doi:10.11983/CBB18256
摘要 ( 307 )   HTML ( 0 )   PDF (1058KB) ( 40 )   收藏
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以金黄花滇百合(Lilium bakerianum var. aureum)的鳞片为外植体, 探讨不同部位外植体和不同配比的植物生长调节剂对愈伤组织诱导和植株再生的影响。研究结果表明, 鳞片诱导愈伤组织和不定芽的最适培养基为MS+1.0 mg∙L -16-BA+0.1 mg∙L -1NAA+30 g∙L -1蔗糖; 不定芽增殖的最适培养基为MS+0.5 mg∙L -16-BA+0.1 mg∙L -1NAA+30 g∙L -1蔗糖; 不定芽诱导小鳞茎的最适培养基为MS+1.0 mg∙L -1NAA+30 g∙L -1蔗糖; 小鳞茎膨大生根的最适培养基为1/2MS+0.01 mg∙L -1NAA+60 g∙L -1蔗糖。该研究为金黄花滇百合种质资源保护和快速繁殖提供了技术支撑。

专题论坛
表观遗传修饰介导的植物胁迫记忆
陈威,杨颖增,陈锋,周文冠,舒凯
植物学报. 2019, 54(6):  779-785.  doi:10.11983/CBB19137
摘要 ( 288 )   HTML ( 0 )   PDF (966KB) ( 42 )   收藏
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植物因其固着生长的方式, 已经进化出各类特殊的机制来适应多变的外界环境。为提高自身的存活率, 植物进化出一类胁迫记忆机制, 以适应环境和保护自己。表观遗传修饰不仅能调控植物的正常生长发育, 而且参与植物对各种非生物或生物胁迫的响应。近年的研究表明, 表观遗传修饰在植物胁迫记忆调控中也发挥重要作用。例如, DNA甲基化、组蛋白甲基化及乙酰化等表观遗传修饰参与并维持特定的胁迫记忆。该文主要对表观遗传修饰介导的植物胁迫记忆最新进展进行综述, 并展望未来的重点和热点研究方向。

拟南芥COPT家族蛋白研究进展
王惠,李谨谨,徐金玉,刘鹏,张海燕
植物学报. 2019, 54(6):  786-796.  doi:10.11983/CBB19045
摘要 ( 184 )   HTML ( 0 )   PDF (1707KB) ( 46 )   收藏
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铜(Cu)是植物必需的微量元素, 作为多种酶的辅因子参与许多植物生理生化反应。Cu缺乏和过量均影响植物正常生长发育, 因此植物进化出精妙复杂的调控网络来严格控制植物体内的Cu含量。植物Cu转运蛋白COPT家族成员与Cu有很高的亲和力, 能够调节植物对Cu的吸收和转运, 在维持植物体内Cu稳态平衡过程中发挥重要作用。COPT蛋白涉及不同的Cu转运功能, 如从外界环境中摄取Cu、从细胞器中输出Cu、长距离运输Cu以及在不同器官间动用和再分配Cu。此外, COPT蛋白在其它离子的稳态平衡维持、昼夜节律性生物钟调控、植物激素合成和植物对激素信号的感受过程中也发挥重要作用。该文综述了模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana) COPT家族各成员的表达和定位、调控机制以及生物学功能等方面的最新进展。

教学研讨
图位克隆技术新型遗传学实验教学项目的设计与实践
陈析丰,刘亚萍,马伯军
植物学报. 2019, 54(6):  797-803.  doi:10.11983/CBB19107
摘要 ( 197 )   HTML ( 0 )   PDF (1141KB) ( 29 )   收藏
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染色体重组与连锁互换是遗传学教学的重点和难点。为使学生更好地理解此方面知识, 我们课题组前期利用图位克隆(map-based cloning)技术, 克隆了1个调控水稻(Oryza sativa)类病变表型的基因SPL5, 并基于此设计了一个新的综合型遗传学实验, 即利用DNA分子标记对基因进行定位。实验中学生利用水稻spl5突变体与野生型杂交获得的F2代定位群体和多态性分子标记, 对spl5突变进行染色体连锁分析、初步定位和遗传作图。该教学实验不仅可有效促进学生对遗传学三大定律的理解, 而且对其开阔视野、提高解决问题和团队协作的能力也有促进作用。

不同激素对青钱柳外植体和愈伤组织褐化的影响
冯莹, 钱莲文, 林庆良
2019, 54(5): 634-641
水稻两性生殖细胞的N-甲基-N-亚硝基脲诱变方法
田怀东, 李菁, 田保华, 牛鹏飞, 李珍, 岳忠孝, 屈雅娟, 姜建芳, 王广元, 岑慧慧, 李南, 闫枫
2019, 54(5): 625-633
染色体展片法观察拟南芥雄性减数分裂过程中的染色体形态
徐婉约, 王应祥
2019, 54(5): 620-624
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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