随着全球气候的急剧变化, 植物生长发育所处的生态环境日益恶劣, 生物钟与光、温受体互作协同传递环境信号并调控下游生长发育的应答机制开始受到科研人员的广泛关注。生物钟作为植物内源计时器, 其核心由多个耦联的转录-翻译反馈环(TTFL)组成, 在转录、转录后、翻译、翻译后和表观遗传层面受到多层级精细调控。这些精密的调控机制保证了生物钟能不断被外界环境信号驯化和重置, 使内源节律与外界环境相匹配, 从而赋予植物优化资源利用和趋向最适生长的能力, 对于指导农作物遗传改良和引种驯化具有重要意义。该综述总结了生物钟核心振荡器的多层级调控机制以及生物钟同源基因在农作物中的分子功能, 详述了生物钟与光、温环境信号通路间的互作网络, 展望了以此为基础的作物分子育种, 为提高农作物的环境适应性和优化改良农艺性状提供了新思路。

鉴定控制水稻(Oryza sativa)高温耐性的新位点和候选基因, 可为耐热遗传育种提供理论支撑, 具有重要的实践意义。利用粳稻(O. sativa subsp. japonica)品种TD70和籼稻(O. sativa subsp. indica)品种Kasalath衍生的重组自交系(RILs)群体为研究材料, 构建基于深度重测序的高密度Bin遗传图谱; 使用QTL IciMappingv软件基于完备复合区间作图法对水稻苗期高温胁迫下的幼苗存活率进行QTLs分析。共检测到26个控制苗期耐热性QTLs, 分布在除第3号染色体外的11条染色体上, LOD值为2.59-16.15, 其中4个QTLs的LOD值大于10, 7个QTLs与已知高温耐性QTLs的位置存在重叠或者部分重叠, 其主效QTL位点qHTSR5.2位于第5号染色体26.25-26.38 Mb区间, LOD值为16.15, 解释7.18%的表型贡献率。对4个主效QTLs区间进行基因功能注释和亲本间序列分析, 共发现27个注释有功能且在2个亲本间编码区存在非同义突变的基因。根据候选基因SNP的类型对RILs群体家系进行基因等位型分类和效应分析, 发现5个基因不同等位型的RILs群体家系高温处理后的幼苗存活率存在显著差异, 推测可能为候选基因, 可用于后续水稻高温耐性的分子机理研究。

外界环境对植物生长发育产生至关重要的影响, 近年来频繁出现的极端气候严重威胁植物生长发育。明确植物抗逆调控机制对于保障植物生存和发育(特别是经济作物的产量)具有重要意义。基因可变剪接是一种重要的转录后调控机制, 对于植物基因功能的多样性与抗逆性均具有重要作用。目前已在不同植物中鉴定出多种抗逆相关基因可变剪接体, 并阐明部分基因可变剪接介导的植物抗逆调控机制, 有效奠定了植物抗逆研究的相关理论基础。因此, 挖掘和鉴定更多抗逆基因在非生物胁迫下的可变剪接调控机制对于植物抗逆研究具有重要意义。该文综述了植物基因可变剪接类型以及剪接机制, 重点阐述了非生物胁迫下相关基因可变剪接介导的植物抗逆研究进展, 展望了未来的研究方向。

作为太阳光的固有成分, UV-B对植物生长发育有重要影响。随着对UV-B研究的深入, 人们认识到UV-B不仅是环境胁迫因子, 还是植物生长过程中的重要信号分子, 适度的UV-B辐射对植物生长具有促进作用。UVR8是UV-B特有的光感受器, 在植物响应UV-B过程中发挥不可替代的作用, 且其功能受上、下游转录因子调节。目前, 已知BBX、WRKY、MYB和PIF等多种转录因子参与调控UV-B辐射下的下胚轴伸长、主根长度、叶片大小及形态、开花周期和花青素合成等过程。该文主要综述了UVR8在UV-B信号通路中的分子机制, 并对转录因子在UV-B辐射过程中的调控机理进行总结, 以期为相关研究提供参考。

香豆素类化合物是一类以苯并吡喃酮为母环结构的酚类化合物, 可分为简单香豆素和复杂香豆素, 广泛存在于自然界的高等植物中。研究表明, 缺铁条件下, 植物根部分泌的简单香豆素类化合物能够促进铁离子的吸收。该文对近年来发现和鉴定的植物缺铁诱导型香豆素合成及调控相关基因研究进展进行综述, 进一步详细阐述缺铁诱导型香豆素的生物合成、储存、分泌及其调控机制, 探讨其促进植物铁吸收的分子机制。同时, 展望该领域未来的研究方向。

植物器官脱落是植物体的器官部分从母体脱离的现象, 是植物在生长发育和响应环境变化过程中进化出的一种适应性策略, 以确保植物正常生长和适应环境。该过程涉及离层区形成、特定信号激活以及细胞分离, 同时还受自身生理进程以及光照、温度和湿度等外部环境因素的显著调节。在农业生产实践中, 植物器官脱落直接影响作物的产量。研究植物器官脱落的调控机理对于进一步提高作物产量具有重要意义。近年来, 关于器官脱落机理的研究取得了显著进展。研究表明, 植物器官在脱落机制上具有保守性, 但不同物种间也表现出显著差异。该文深入探讨了植物器官脱落的生理生化机制, 分析了不同环境因素以及激素和酶对其的影响, 旨在为作物遗传育种和农业生产提供理论支撑和实践指导。