该文全面评述了植物激素脱落酸(ABA)受体的研究进展概况, 重点介绍细胞内ABA受体ABAR/镁螯合酶H亚基CHLH 对ABA信号感知和向下游转导的研究进展, 总结了ABAR介导的、起始于质体/叶绿体的ABA信号通路。ABAR是一个跨越叶绿体被膜的蛋白质, 其N-端和C-端暴露在细胞质中; ABAR在细胞质一侧的C-端部分与一组WRKY转录因子(WRKY18、WRKY40、WRKY60)相互作用。WRKY18、WRKY40和WRKY60是一组转录抑制因子。它们互相协作, 抑制下游重要的ABA信号调节子基因(如ABI4、ABI5、ABF4和MYB2等)的表达, 从而负调节ABA信号通路。WRKY40是其中的核心调节子, WRKY18协助加强WRKY40对ABA信号的负调节。ABAR与ABA信号分子结合后, 可以刺激WRKY40从细胞核转移至细胞质, 促进ABAR与WRKY40的相互作用; 进而激发一种未知因子(或信号系统), 阻遏WRKY40的表达, 从而解除WRKY40对ABA响应基因转录的抑制, 最终实现ABA的生理效应。这些发现描述了一个从信号原初识别到下游基因表达的新的ABA信号通路。论文最后对未来该领域的研究方向进行了讨论。

植物通过控制细胞分裂和伸长决定器官的形状。为了研究器官形状决定的分子机理, 通过EMS诱变分离得到一个叶形细长的拟南芥突变体。细胞生物学观察发现, 该基因突变不仅影响了生长点中的细胞分裂, 也影响了叶片细胞的形状和数目, 其表皮细胞凸起数明显减少, 呈单轴向伸长, 因此将该突变体定名为slender leaves and cells (slc)。有趣的是, 不同组织内细胞分裂和伸长受到不同程度的影响, 说明SLC基因在协调细胞分裂和伸长过程中起关键作用。图位克隆结果表明, SLC与小RNA介导的基因沉默相关基因AGO1等位, 其第574位组氨酸突变为酪氨酸。slc和ago1杂交F₁代植物呈现突变体表型, 证明AGO1和SLC确实为同一基因。以上结果表明, SLC/AGO1所介导的转录后基因沉默对控制植物器官和细胞形状决定均起重要作用。

谷氨酰胺氨基转移酶(GATase)能够将谷氨酰胺上的氨基基团转移到底物上形成新的一碳氮基团。GATase有两种类型, 即Class-I (trpG型)和Class-II(purF型)。拟南芥(Arabidopsis thaliana)基因组中有13个基因编码Class-I类似蛋白(GATLs), 其生物学功能尚不清楚。首先分离到拟南芥GATL12基因的2个T-DNA插入突变体, 分别命名为gatl12-1和gatl12-2。然后观察发现在这2个突变体的杂合植株中, 大部分植株的胚珠发育到第8天时, 由于叶绿体的积累而呈现绿色, 其余植株(约有25%)的胚珠为白色。将从杂合突变体植株上收获的种子播种在1/2MS培养基上, 有25%的幼苗发育成黄化苗。经PCR检测, 这些黄化苗为GATL12的纯合突变体, RT-PCR法在黄化苗中检测不到GATL12基因的转录本。电镜观察表明, 突变体中的叶绿体不能正常发育。上述结果表明, GATL12基因在拟南芥的叶绿体发育过程中具有重要作用。

陆生植物叶绿体RNA编辑是转录后基因表达调控的一种重要方式。该文在预测棉花(Gossypium hirsutum)叶绿体基因RNA编辑位点的基础上, 选取中棉10 (CRRI 10)为实验材料, 采用PCR、RT-PCR及测序等方法, 确定CRRI 10的27个叶绿体蛋白编码基因共有55个编辑位点, 均是C→U的转换。与棉种柯字310(C310)的编辑位点比对后发现, CRRI 10多出accD-468和rpoC1-163两个编辑位点, 同时缺失psbN-10。利用生物信息学分析这3个位点, rpoC1-163和psbN-10的编辑可能会改变各自蛋白的二级结构。对CRRI 10中55个编辑位点上游的顺式作用元件(−30–−1)分析显示, 共有8组顺式作用元件的相似性达到60%或以上, 推测各组中的编辑位点可能由相同的反式作用因子来识别。

以蚕豆(Vicia faba)为材料, 利用激光共聚焦显微技术和分光光度技术, 结合药理学实验, 探讨硫化氢(hydrogen sulphide, H₂S)和过氧化氢(hydrogen peroxide, H₂O₂)在茉莉酸(jasmonic acid, JA)调控气孔运动信号转导中的作用。结果表明, H₂S合成抑制剂氨氧基乙酸(aminooxy acetic acid, AOA)、羟胺(hydroxylamine, NH₂OH)、丙酮酸钾(potasium pyruvate, C₃H₃KO₃) 和氨水(ammonia, NH₃), H₂O₂ 清除剂抗坏血酸(ascorbic acid, AsA), 合成抑制剂水杨羟肟酸 (salicylhydroxamic acid, SHAM)、二苯基碘(diphenylene iodonium, DPI)均可逆转JA诱导的气孔关闭效应。JA能够明显提高蚕豆叶片及保卫细胞中的H₂O₂水平、H₂S含量和L-/D-半胱氨酸脱巯基酶活性; H₂S合成抑制剂可抑制JA引起的叶片H₂S含量的增加; 而H₂O₂清除剂则可减弱JA对H₂S含量变化和L-/D-半胱氨酸脱巯基酶活性的诱导效应。以上结果表明H₂S和H₂O₂均参与了JA诱导的蚕豆气孔关闭, 且H₂S(主要由L-/D-半胱氨酸脱巯基酶合成)可能作为H₂O₂的下游组分参与调控这 一信号转导过程。

该文以东乡野生稻与栽培稻(美国光壳稻P1003)的正反交种间杂种F₁(正交为光壳稻P1003×东乡野生稻; 反交为东乡野生稻×光壳稻P1003)为试材, 研究其各个减数分裂时期的染色体行为特征、染色体交换重组及雄配子发育特点。结果表明: 正反交杂种F₁花粉母细胞细胞核减数分裂的同步性较高, 细胞质为连续型胞质分裂类型。在细胞核分裂的过程中, 核仁在前期I到中期I逐渐消失。染色体在前期I到中期I逐渐收缩, 变得更加清晰可见。在终变期和中期I, 90.54%以上的花粉母细胞能形成12个二价体(含少数棒状二价体和8字型二价体), 部分花粉母细胞(正交9.46%, 反交7.65%)出现少量的单价体、三价体和四价体。后期I观察到1.27%–1.35%的花粉母细胞含有1至数条落后染色体。最终有92.6%–94.8%的小孢子能发育成形态正常、染色能力强的成熟花粉粒。另外, 在正交杂种F₁的粗线期中存在2个核仁, 而反交杂种F₁及其双亲的粗线期只有1个核仁。这些研究结果可为作物品种改良、种质资源创新以及种间亲缘关系研究提供细胞学证据。

选取塔里木河下游4处地下水位埋深>4 m的监测井位, 结合地下水位数据, 调查并分析了在地下水位下降引发的干旱胁迫下, 胡杨(Populus euphratica)的叶片水分特征及叶绿素荧光特性, 从能量代谢与转换角度分析了干旱胁迫对胡杨的PSII光化学效率和激能耗散的影响。结果表明: 随着地下水位下降引发的干旱胁迫程度的加剧, 胡杨的叶水势显著降低, 而叶片相对水分含量差异不显著, 总体处于适宜状态(80.38%–86.19%); 在干旱胁迫的影响下, 胡杨的综合光合活性明显降低, 叶片光饱和点显著下降; 同时胡杨的光合作用电子传递速率、PSII光下实际光化学效率以及光化学猝灭均随着光强的增大而显著降低, 且干旱胁迫越剧烈, 下降幅度越大; 干旱胁迫下, 胡杨的非光化学猝灭和调节性能量耗散量子产量等参数则随着光强的增大显著升高, 但是其潜在最大光化学效率却处于适宜状态(0.80–0.86)。说明干旱胁迫下, 胡杨的光合作用光能利用份额下降, 耐受高光强的能力减弱, 捕获的光能过剩程度加剧。胡杨主要通过热耗散来缓解光能过剩带来的压力。虽然研究区胡杨的PSII尚未发生不可逆的光损伤, 但是其发生光抑制以及由此带来的光系统损伤的潜在危险在增加。

核工业发展导致重金属铀排放和扩散, 并造成了地表土壤的污染, 对人类的生存环境产生了极其不利的影响。如何修复铀污染土壤成为亟待解决的问题。近年来发展起来的植物修复技术以其成本低廉、安全和环保的特点成为修复铀污染土壤的新选择。寻找理想的铀富集植物是这一技术的基础和关键。该文通过实验模拟铀污染的土壤(土壤中铀的浓度为100 mg·kg^–1), 进行一次和二次铀污染土壤的植物修复后, 从4个方面对植物修复铀污染土壤效果进行评估, 即富集铀的浓度、生物提取量、生物富集系数(BFS)和转运系数(TFS)。实验结果表明: 第1次修复时, 四季香油麦菜(Lactuca dolichophylla) 地上部富集铀的浓度为1.67×10³ mg·kg^–1, 生物富集系数和转移系数均大于3; 第2次修复时, 麦冬(Ophiopogon japonicus) 富集铀的浓度与第1次修复相比变化不大, 而吊兰(Chlorophytum comosum)、四季豆(Phaseolus vulgaris)和艾蒿 (Artemisia lavandulaefolia)富集铀的浓度与第1次修复相比均减少4–8倍; 施加土壤改良剂鸡粪肥、海藻肥和柠檬酸后发现海藻肥和柠檬酸能够增强植物对铀污染土壤的修复; 对两次修复土壤中铀的形态进行对比分析, 发现二次修复时土壤中生物有效态铀的含量降低, 造成第2次修复的难度增加。

通过对东北地区10种蒲公英瘦果形态及微形态特征进行观察比较, 为蒲公英属(Taraxacum F.H. Wigg.)分类研究提供瘦果形态学证据。利用体式数码光学解剖镜和电子探针显微镜, 对蒲公英瘦果进行观察比较, 并根据瘦果大小、形状、喙基比例、颜色及微形态表面纹饰特征进行聚类检索。结果表明, (1) 瘦果微形态特征为全身具刺, 具白色斑点, 刺状突起成行且规则排列, 但刺大小及密度存在显著差异; (2) 检索结果表明, 以蒲公英瘦果形态及微形态特征进行检索的结果与《中国植物志》中的分类结果一致。该实验通过对东北地区10种蒲公英瘦果形态及微形态特征进行描述, 确定了蒲公英瘦果形态特征差异可作为分类学表征证据, 并将喙基长度(B)与瘦果长度(A) (不包括喙基长)之比命名为喙基比(B/A), 该比值可增补为分类要点。研究结果支持《中国植物志》中对蒲公英属的分类结果。

为了探讨中国传统大菊(Chrysanthemum × morifolium Ramat.)品种间的遗传差异, 选取了38个品种进行核型参数和染色体数目观察和统计。结果表明: 多数大菊品种的染色体数目介于50–60之间, 为六倍体基础上的非整倍体; 其中仅有2个品种染色体数目少于50, 3个品种多于60; 黄香梨(C. × morifolium ‘Huangxiangli’)是唯一染色体数目达到73的品种, 推测其为八倍体。观察品种多数为较对称的核型(2A或2B型); 具有随体染色体的品种有30个, 占观察品种总数的79%, 且古老品种的随体染色体数目较多, 千手观音(C. × morifolium ‘Qianshouguanyin’)的中期分裂相里最多可观察到6个随体; 臂比均值(MAR)部分集中在1.5–2.0之间, 臂比方差(VAR)则集中在0.1–0.5之间, 臂比均值与臂比方差呈显著正相关, 其相关系数(r²)为0.91。各瓣型之间的臂比均值差别不大; 古老品种与现代品种在臂比均值和臂比方差上并未表现出明显的差异。三大瓣型(平瓣、匙瓣和管瓣)的核型不对称系数(As.K.C.)差异不显著, 其在古老品种中较为一致, 而现代品种之间的差异较大。这些数据表明, 核型参数对菊花的品种鉴定、分类和遗传分析具有重要参考价值。

为了充分认识海南地区现有禾本科植物的光合途径类型, 为该地区禾本科植物的种质资源学、生理生态学研究提供可靠的资料, 通过调查并收集整理海南禾本科牧草种质资源, 以C₃、C₄植物在解剖结构上的差异为基础, 利用石蜡制片技术鉴定海南禾本科植物光合途径的类型。结果表明, 在224份研究材料中, 有189种禾草属于C₄光合类型, 35种禾草属于C₃光合类型, 分别占禾草种数的84%和16%, 说明该区域禾草以高光效的C₄类型为主。

9-羰基-10,11-去氢泽兰酮为紫茎泽兰(Eupatorium adenophorum)的主要致肝脏毒性成分及杀虫的生物活性成分。从紫茎泽兰叶片中分离提纯得到9-羰基-10,11-去氢泽兰酮(Euptox A)标准品, 建立了高效液相色谱法测定紫茎泽兰中Euptox A含量的分析方法。采用C₁₈反相色谱柱, 柱温30°C, 以甲醇-水(60:40, v/v)为流动相、流速为0.8 mL·min^–1、检测波长为255 nm进行测定。Euptox A在紫茎泽兰中的添加回收率为97.3%–103.7%, 检测限为0.4 μg·g^–1。利用建立的方法测定Euptox A 在紫茎泽兰体内分布与积累的动态变化规律。结果表明, Euptox A主要分布在紫茎泽兰的叶片中, 且在营养生长期积累量高, 生殖生长期积累量低。该方法快速、简捷, 可用于紫茎泽兰原料及其产品中Euptox A成分的测定。

以华北蓝盆花(Scabiosa tschiliensis)无菌苗的叶片及叶柄为外植体, 建立了华北蓝盆花的无性繁殖体系。结果表明, 叶片外植体为诱导不定芽的适宜外植体, 其不定芽诱导的适宜培养基为MS+4.0 mg·L^–16-BA, 不定芽生根的最适培养基为MS+2.0 mg·L^–1IBA, 幼苗移栽成活率可达70%以上。