类受体激酶(RLKs)是一类数量庞大的跨膜蛋白激酶家族, 在植物细胞之间以及细胞与环境的信号交流中发挥重要作用。RLKs的胞外区能特异识别并结合胞外信号和环境刺激因子, 并通过与共受体互作将信号传递至细胞内, 从而参与调控植物生长发育及环境适应性。目前已发现水稻(Oryza sativa)基因组至少含有1 131个RLKs成员, 接近于拟南芥(Arabidopsis thaliana)中RLKs数目的2倍。根据胞外区的基序和结构域特征, 水稻RLKs被划分为20多个亚家族。近年来, 虽然有一些RLKs胞外区的配体和激酶区的作用蛋白被相继报道, 但大多数水稻RLKs的生物学功能仍不明确。该文详细总结了近年来有关水稻RLKs结构和功能的重要研究进展, 并展望了RLKs未来的研究方向, 旨在为深入揭示RLKs的功能以及绿色高产水稻分子设计育种奠定理论基础。

时空异质性是造成不同组织功能差异的关键因素, 在细胞命运调控过程中发挥重要作用。时空转录组(stRNA-seq)是一项将定量转录组与高分辨率组织成像相结合的新兴组学技术。它将表达数据锚定到目标器官或组织的物理图上, 并以无偏见的生物信息学方式对组织切片和细胞层进行分子表征, 反映特定细胞内基因的时空异质性表达丰度。受益于高通量测序技术的快速发展, 时空转录组为探究各类细胞基因表达的时空异质性提供了新的实验思路和方法。该文介绍了时空转录组的原理和发展进程, 以及不同时空转录组的技术特点和优劣, 总结了时空转录组在动物、植物和微生物中的应用, 可为今后系统开展时空转录组研究提供理论参考。

木聚糖是广泛存在于各类植物细胞壁中的半纤维素, 对植物生长发育至关重要。许多研究表明, 细胞壁中木聚糖的含量和结构对生物质的加工特性有显著影响。因此, 理解木聚糖的生物合成机制有助于利用基因工程手段对细胞壁进行改良。近10年来, 在模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)以及重要粮食和经济作物中鉴定出许多参与木聚糖生物合成的基因。该文综述了相关研究进展, 并探讨了木聚糖生物合成基因在生物质能及相关领域的潜在应用价值。

该文系统综述了我国杂粮种质资源保存、鉴定评价、创新利用、基因资源挖掘研究现状, 以及基础研究存在的问题和挑战, 并提出杂粮研究的重点和发展方向。

现代科技刚刚进入草牧业领域,“投入少、产出低、平台差”制约了我国饲草育种与产业化发展。尽管目前草牧业蓄势待发, 但科技创新不足难以保障我国大粮食安全; 且我国开展饲草育种研究的机构和团队屈指可数。为此, 我们组织了“饲草生物学”专辑, 旨在推动各界关注饲草的科技创新、产业化发展和国家饲草种业安全。

小RNA是对植物生长发育十分重要的一类小分子核苷酸, 在多种生命过程以及胁迫响应中发挥重要调控作用。对小RNA的定位研究有助于揭示它们的功能, 而小RNA荧光原位杂交(sRNA-FISH)是一种通过荧光检测技术对生物体内小 RNA进行定性或半定量分析的技术, 目前该技术已经在动物体内被广泛应用, 而在植物体内的应用还比较少。该文详细介绍了基于超高分辨率显微镜的sRNA-FISH的具体操作流程以及注意事项, 该技术可用于探究植物组织内小RNA的表达与定位。

植物有性生殖过程中, 花粉-柱头间的识别作用是确保亲和花粉萌发、完成受精并保持后代遗传稳定性的重要环节, 也是农业生产上杂交育种的一个障碍。相关研究历来备受关注。然而, 经过几十年的研究, 亲和花粉如何被识别仍是未解之谜。最近, 华东师范大学李超团队的研究成果, 揭示花粉外被B类小肽PCP-Bs与柱头分泌的RALF23/33小肽竞争性地与柱头乳突细胞质膜上的ANJ-FER受体激酶复合体直接结合, 通过下游RAC/ROP-NADPH氧化酶信号途径调节柱头活性氧水平, 从而调节亲和花粉水合作用的机制。这一发现是认识花粉与柱头识别机制的重要突破。

基于CRISPR/Cas9系统的基因组编辑技术已成为基因功能研究和遗传修饰的重要工具。在引导RNA的引导下, Cas9蛋白对基因组靶位点进行精准切割产生DNA双链断裂(DSB), 借助细胞内的DSB修复机制, 可实现基因组靶位点碱基的缺失、插入或者替换, 甚至发生片段删除。该文介绍了基于CRISPR/Cas9基因组编辑系统的DSB微同源末端连接修复方式(MMEJ)提高基因组DNA片段删除效率的方法, 主要从靶点设计和突变检测方面展开详细描述。

遗传性变异是表型多样性的基础, 靶向饱和突变作物基因可以促进产生具有优异农艺性状的突变体。相较于传统诱变育种和异源物种中的定向进化方法, 基于双碱基编辑系统的植物基因靶向随机突变技术可对植物内源基因产生高效突变, 从而实现原位定向进化, 加快植物育种及功能基因研究进程。该文介绍了使用饱和靶向内源基因突变编辑器(STEME)对植物功能基因进行靶向随机突变的具体操作方法, 从靶点设计和突变体检测方面进行了详细描述。

在农业生产过程中, 施用无机氮肥是提高作物产量的基础, 但氮肥过量施加对生态系统和植物发育进程均会产生不利影响。因此, 提高作物氮素利用效率是农业可持续发展的关键。目前, 对重要粮食作物水稻(Oryza sativa)的氮高效研究取得了一系列重要进展, 并克隆到多个调控氮素吸收、转运和代谢的关键基因。然而, 在不断被人工选育的过程中, 水稻适应土壤不同氮素环境的遗传基础尚不清楚。近日, 中国科学院遗传与发育生物学研究所储成才团队通过评估全球不同生态地理区域的水稻种质资源, 以分蘖数对氮的响应(TRN)为指标进行全基因组关联分析, 鉴定到1个TRN关键负调控基因OsTCP19, 发现其启动子区1个29 bp的核苷酸插入缺失多态性(InDel)变异与品种间的TRN差异密切相关。OsTCP19通过抑制其下游分蘖促进基因DLT转录进而负调控TRN, 而OsTCP19自身的转录活性受氮响应因子OsLBD负调控。OsTCP19的不同等位变异在不同水稻品种中被差异选择并固定, 且与当地土壤含氮量显著相关, 是调控水稻氮素适应性的重要遗传基础。该研究揭示了水稻适应土壤氮素环境变化的分子遗传机制, 为水稻氮素高效利用育种提供了新的遗传资源。

促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号级联通路是真核生物中高度保守的重要信号系统, 通过激酶逐级磷酸化传递并放大上游信号, 进而调控细胞反应。MAPK信号通路不仅介导植物响应环境变化, 而且在调节植物生长发育过程中发挥重要作用。近期, 山东大学丁兆军课题组研究发现, 植物重要激素生长素能够通过激活MPK14调控下游ERF13的磷酸化, 进而影响超长链脂肪酸的合成并调控侧根发育。该研究从全新的角度解析了侧根起始的新机制, 并进一步证实生长素和古老的信号转导模块MAPKs相偶联的分子机制。侧根作为植物响应环境最重要的器官之一, MAPK信号通路在侧根发育过程中的功能解析可为阐明植物如何整合发育和环境信号提供新思路。

豆科植物-根瘤菌共生固氮是可持续性农业氮肥的最重要来源。根瘤作为豆科植物共生固氮的一种特化植物侧生器官, 提供了根瘤菌生物固氮必需的微环境, 是根瘤菌的安身之本, 因此, 根瘤的正常发育是实现豆科植物-根瘤菌共生固氮的结构基础。根瘤器官的从头发生主要起始于根瘤菌诱导的根皮层细胞分裂。通常认为豆科植物的根皮层具备有别于非豆科植物根皮层的某种特异属性, 从而响应根瘤菌并与之建立固氮共生, 但长期以来该属性决定的分子机制一直不明确。近日, 中国科学院分子植物科学卓越创新中心王二涛团队以蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)等豆科植物和拟南芥(Arabidopsis thaliana)等非豆科植物为研究对象, 发现豆科植物中保守的SHR-SCR干细胞模块决定了其皮层细胞分裂潜能从而赋予根瘤器官发生的命运。该研究揭示了豆科植物根瘤发育的全新机制, 提供了研究和理解植物-根瘤菌固氮共生进化的重要线索, 对提高豆科作物固氮效率和非豆科作物固氮工程具有重要意义。

2019年中国植物科学家在国际综合性学术期刊及植物科学主流期刊发表的论文数量大幅增加, 在光生物学、植物抗逆和分子进化等若干领域取得了重要成果。其中, 硅藻光合膜蛋白超分子结构和功能研究入选2019年度中国科学十大进展和中国生命科学十大进展; 植物抗病小体的结构与功能研究入选2019年度中国生命科学十大进展。该文评述了2019年中国科学家在植物科学若干领域取得的重要研究进展, 以期追踪和报道当前中国植物科学领域发展的前沿和热点及展示中国科学家所取得的辉煌成果。

随着多种植物全基因组测序的完成, 科研人员越来越认识到植物表型研究的重要性, 并将其提升至“组学”的高度。植物表型组学是研究植物生长、表现和组成的科学, 能够有效追踪基因型、环境因素和表型之间的联系, 是突破未来作物学研究和应用的关键领域。该文介绍了植物表型采集分析经历的从手工测量计数的初始阶段到特定测量工具的辅助阶段再到高通量表型组学3个阶段; 提出了推动植物表型采集分析发展的3个要素: 表型组学研究设施、表型采集技术及图像数据分析方法; 进而详细阐述了表型组学设施的发展、国际上代表性的设施平台情况以及表型采集传感器和图像数据分析方法的发展, 并展望了植物表型组学未来的研究方向。

减数分裂指DNA复制1次, 细胞核分裂2次, 产生染色体数目减半的单倍体配子, 是真核生物有性生殖所必需的环节。拟南芥(Arabidopsis thaliana)是分子遗传学研究的传统模式生物。近年来, 随着显微镜技术的快速发展, 利用细胞学方法观察拟南芥减数分裂过程中的染色体形态和同源染色体互作事件, 将有助于深入认识减数分裂的分子遗传机制。该文详细描述了染色体展片法观察拟南芥雄性减数分裂细胞中的染色体形态。

S-亚硝基化是一种重要的蛋白质翻译后修饰方式, 是指一氧化氮(NO)基团共价连接至靶蛋白特定半胱氨酸残基的自由巯基, 从而形成S-亚硝基硫醇(SNO)的过程。S-亚硝基化修饰广泛存在于各有机体中, 通过改变蛋白质生化活性、稳定性、亚细胞定位以及蛋白质-蛋白质相互作用等机制而调控不同的生物学过程或信号通路。在蛋白质S-亚硝基化检测分析方法中, 最为广泛使用的是生物素转化法(biotin switch assay), 其基本原理是首先封闭未被修饰的自由巯基, 进而将被修饰的SNO基团特异地还原为自由巯基并使用生物素将其特异标记。被生物素标记的半胱氨酸残基(即被修饰位点)可进一步通过蛋白质免疫印迹和/或质谱等方法进行检测分析。该文详细描述了植物蛋白质样品的体内和体外生物素转化法的实验流程, 并对实验过程中的注意事项进行了讨论。

高效准确鉴定苗期耐寒性是水稻(Oryza sativa)耐寒研究的前提。基于流动水浴温度均一这一特性, 建立了一种恒温水浴鉴定水稻幼苗耐寒性方法。该方法中环境温度设定为20°C, 水浴温度设定为4°C。根据对2个水稻亚种不同材料的处理结果, 总结出几种常见品种的低温处理时间与存活率参考值, 并对操作过程中的一些注意事项进行了说明。

随着全球气候变暖加剧, 农作物面临更加严峻的高温威胁。高温胁迫影响作物生长发育各个阶段, 其中花粉发育过程对高温胁迫最为敏感, 因此花粉高温应答机制成为当前植物学研究热点。研究表明, 花粉可以通过质膜上的钙离子通道、内质网中的未折叠蛋白反应、活性氧积累以及H2A.Z等机制感知高温胁迫, 并通过调控热激蛋白表达、糖代谢、激素水平及活性氧清除能力适应高温胁迫。该文从高温对花粉发育的影响、花粉高温胁迫应答机制以及花粉高温胁迫研究的实验设计等方面进行综述, 旨在为相关研究提供借鉴。

油菜素甾醇(BR)作为植物内源激素, 广泛参与植物的生长发育过程及逆境应答。虽然BR调控生长发育的分子机制目前已相对清楚, 但在水稻(Oryza sativa)中, BR在逆境反应中的功能还鲜有报道。该研究系统分析了BR在高盐胁迫过程中的作用, 表明盐胁迫和逆境激素脱落酸可抑制BR合成基因D2和D11的表达, 典型的BR缺陷突变体(如d2-2和d61-1)则表现出对盐胁迫敏感性增强。此外, 通过对BR核心转录因子OsBZR1的过表达株系进行分析, 发现BR可显著诱导OsBZR1的去磷酸化, 盐胁迫对OsBZR1蛋白的积累水平和磷酸化状态均有调控作用。转录组数据分析表明, BR处理前后差异表达基因中有38.4%同时受到盐胁迫调控, 其中91.5%受到BR和高盐一致调控, 并显著富集在应激反应过程中。研究结果表明, BR正调控水稻的耐盐性, 而盐胁迫通过抑制BR合成来限制水稻的生长。

光照是影响植物生长发育的重要环境因子, 开花是高等植物生活史上最重要的事件。植物通过光受体感知外界环境中的光照变化, 激活一系列信号转导过程从而适时开花。该文介绍了高等植物光受体的种类、结构特征和生理功能的研究进展, 并系统阐述了红光/远红光受体光敏色素、蓝光受体隐花色素以及FKF1/ZTL/LKP2等介导光信号调控植物开花的分子机制, 包括光受体对CO转录及转录后水平调控和对FT转录水平的调控等。此外, 还介绍了光受体整合光信号与温度和赤霉素等信号调控植物开花的研究进展, 并展望了未来的研究方向。

氮素是参与植物生长发育的一种重要元素, 对植物的产量和品质具有重要作用。自噬是真核生物中一种保守的细胞组分降解-循环再利用途径, 在植物生长发育和籽粒形成期间的氮素再动员过程中发挥作用。我们鉴定到水稻(Oryza sativa)自噬核心基因OsATG8b, 并获得2个独立的35S-OsATG8b转基因拟南芥(Arabidopsis thaliana)纯合株系。研究表明OsATG8b基因响应低氮胁迫处理, 过表达OsATG8b基因促进转基因拟南芥的生长发育, 使莲座叶增大, 单株产量显著提高(15.16%)。进一步研究表明, 过表达OsATG8b能够显著增强缺氮胁迫下转基因拟南芥叶片中的自噬活性, 从而有效缓解氮胁迫和碳胁迫对转基因拟南芥造成的生长抑制。因此, OsATG8b是提高氮素利用效率和产量的候选基因。

2018年中国植物科学继续呈现快速发展的态势, 我国科学家在国际植物科学主流学术刊物发表论文数量大幅增加, 取得了多项具有重要影响的成果。调控植物生长-代谢平衡实现可持续农业发展入选2018年度中国科学十大进展; 中国被子植物区系进化历史研究入选2018年度中国生命科学十大进展。以水稻为代表的农作物和果蔬等经济作物研究在国际上已呈现出明显的优势, 若干领域已从“追赶”状态跨越到“领跑”地位。该文对2018年中国科学家在植物科学若干领域取得的重要研究成果进行了概括性评述, 旨在全面追踪和报道当前中国植物科学领域的发展前沿和热点, 展示中国科学家所取得的杰出成就。

减数分裂粗线期染色体研究技术的发展, 很大程度上克服了水稻(Oryza sativa)细胞遗传研究中较小染色体所带来的研究困难。减数分裂染色体的制备与观察已经成为水稻细胞遗传学研究中的常规方法。该文详细描述了水稻中常用的减数分裂染色体制备、荧光原位杂交和免疫荧光染色的实验方法。

由真菌Rhizoctonia solani引起的纹枯病严重危害玉米(Zea mays)和水稻(Oryza sativa)等作物的安全生产。R. solani的宿主范围广且抗源少, 加之相关的抗性机制研究有限, 导致纹枯病的危害长期得不到有效控制。近期, 中国科学家通过对318份玉米自交系进行全基因组关联分析, 筛选到1个与纹枯病抗性相关的、编码F-box结构域蛋白的候选基因ZmFBL41 (GRMZM2G109140)。ZmFBL41蛋白是SCF (SKP1-Cullin-F-box) E3泛素连接酶复合体的一员, 能介导复合体对肉桂醇脱氢酶ZmCAD的降解, 从而降低木质素的积累, 使玉米易感纹枯病。玉米抗病自交系Chang7-2中, 蛋白ZmFBL41 ^Chang7-2因2个关键氨基酸的变异, 不能结合并降解底物ZmCAD, 使木质素含量增加, 从而提高玉米对纹枯病的抗性。该研究率先揭示了SCF复合体可通过降解肉桂醇脱氢酶来调控植物免疫反应的新型分子机制, 为提高玉米及其它作物对纹枯病的抗性提供了重要理论依据和基因资源。

DELLA蛋白是植物生长发育过程中响应赤霉素(GA)应答途径的关键调控因子, 主要行使转录调控因子的功能, 几乎参与了植物生长发育的各个重要过程。已有的研究表明, DELLA蛋白在被子植物的雄性生殖器官、雌性生殖器官和胚胎等组织中均有表达, 在植物有性生殖过程中起着极其重要的作用。该文综述了DELLA蛋白的分子结构、特性及其在植物有性生殖过程中的表达与功能, 并讨论了现存的问题及研究思路。

作为植物中普遍存在的一种逆境适应机制, 脯氨酸积累一直被认为是其合成和降解调控的结果。然而越来越多的研究表明, 脯氨酸转运也可能在其积累过程中起重要作用。在植物中, 有多个氨基酸转运蛋白家族, 如氨基酸通透酶家族(AAPs)、赖氨酸组氨酸转运蛋白家族(LHTs)和脯氨酸转运蛋白家族(ProTs)参与脯氨酸在各个器官间的运输。该文对参与脯氨酸运输的基因家族成员的表达模式、生理功能及表达调控进行了综述, 以期为脯氨酸运输与积累在植物抗逆方面的研究提供参考。

植物的生长发育容易受到外界环境变化的影响。非生物胁迫发生时, 表观遗传机制对胁迫应答基因的表达调控发挥了十分重要的作用。近年来, 调控植物非生物胁迫应答的表观遗传机制研究取得了一系列重要进展, 为进一步深入解析植物响应非生物胁迫的分子机制奠定了基础。该文对DNA甲基化修饰、组蛋白修饰、染色质重塑和非编码RNA等主要表观遗传调控方式在植物响应非生物胁迫中的作用进行了简要综述。

可选择性多聚腺苷酸化是真核生物重要的基因调控机制之一, 通过形成不同长度的3'端非翻译区影响信使RNA的稳定性、定位和翻译效率, 从而增加转录本的复杂度。已有研究表明, 拟南芥(Arabidopsis thaliana)中参与DNA去甲基化调控IBM1基因的可选择性多聚腺苷酸化加工受染色质调节因子EDM2调控, 从而影响拟南芥基因组数千基因的CHG甲基化水平, 但该类调控机制是否在其它物种中同样存在仍然未知。以水稻(Oryza sativa)基因组中IBM1同源基因OsJMJ718为研究对象, 利用生物信息学分析和3'RACE实验, 发现IBM1同源基因也存在可选择性多聚腺苷酸化修饰, OsJMJ718基因可能存在9个可选择性多聚腺苷酸化序列。序列比对分析表明, NCBI网站现存日本晴OsJMJ718基因组3'末端序列与9522和明辉63等其它生态型基因组序列组成可能不同。荧光实时定量PCR分析表明, OsJMJ718的9个转录本在水稻生殖发育阶段呈现不同的动态表达模式, 其中TVX5转录本表达量最高。研究获得的OsJMJ718基因可选择性多聚腺苷酸化序列信息及相关的表达模式分析为进一步揭示水稻OsJMJ718基因的可选择性多聚腺苷酸化分子机制和生物学功能奠定了基础。

作为植物细胞内部的授时机制, 生物钟系统主要包括信号输入、核心振荡器和信号输出3个主要部分。该系统通过感受外界光照和温度等环境因子的昼夜周期性变化动态, 协调植物生长发育、代谢与生理反应, 赋予植物对生存环境的适应性。植物生物钟系统的核心振荡器通过多层级调控复杂的下游信号转导网络来参与调节植物生长发育及对生物与非生物胁迫的适应性。该文概述了近年来生物钟核心振荡器及其调控植物生长发育过程诸方面的研究进展, 并初步提出了植物时间生物学研究领域一些亟待解决的科学问题, 以期为生物钟领域的研究成果在作物分子育种方面的利用提供理论借鉴。

条斑病是水稻(Oryza sativa)中的常见病害, 已经对我国粮食的高产稳产造成严重威胁。以典型籼稻台中本地1号与粳稻春江06的杂交F₁代花药培养双单倍体群体(DH)为材料, 用Xoc BLS256进行人工接菌, 对双亲及群体各株系的病斑长度进行测量和量化分析; 同时利用该群体业已构建的加密遗传图谱对病斑表型数据进行QTL作图分析。结果在水稻第2、4、5和8号染色体上共检测到4个效应值能区分开的QTL。对2号与5号染色体上2个较大的QTL区间内抗条斑病相关基因进行了表达分析, 结果表明这些基因在处理前后出现了不同程度的表达差异, 暗示这些基因可能是响应春江06与台中本地1号条斑病抗性差异的目标基因。研究结果为进一步克隆水稻条斑病抗性QTL奠定了重要基础。

近年来, 由于营养价值高、果实可当水果食用且具有潜在的药用价值, 酸浆属(Physalis)植物在全球范围内受到了越来越多的关注。采用SSR分子标记技术对我国范围内主要分布的4种酸浆属植物的22份样品进行了亲缘关系研究, 结果表明, 20对SSR引物共扩增出118个位点, 其中107个(90.7%)为多态性位点; 平均种间遗传相似系数为0.501。UPGMA聚类和PCoA分析结果得出相似结论, 并且将供试酸浆属植物样品分为两大类。其中, 酸浆(P. alkekengi var. francheti)的所有样品与其它酸浆属植物的遗传距离最远, 单独聚为一类, 与前人的研究结果非常吻合。研究表明, SSR标记遗传信息丰富, 可以用于酸浆属植物的亲缘关系分析。研究结果为酸浆属种质资源保护提供了有效信息, 并且为酸浆属植物的分子辅助育种奠定了重要基础。

根的向水性生长是指植物通过根尖感知土壤中的水分梯度, 向着水势较高区域生长的一种生物学特性, 这一特性对植物从土壤中有效获取水分极为重要。植物向水性研究已成为当前植物学研究的热点领域, 但对于调控这一生理反应的分子机制仍知之甚少。目前的研究表明, MIZ1和GNOM作为植物向水性反应的重要调节因子, 正向调控植物根的向水性生长。此外, 植物激素、光、ROS及钙离子也参与调节植物的向水性反应。该文将从向水性的研究历史、调控基因以及内外因素等方面进行阐述, 便于读者全面了解植物向水性研究进展, 以期为向水性研究提供新思路。

SUMO化是真核生物中一种重要的蛋白质翻译后修饰。SUMO E3连接酶具有对底物特异的识别功能, 可以促进SUMO化反应, 是SUMO化修饰过程中的重要组成部分。目前, 在植物中已经鉴定出多种SUMO E3连接酶, 它们参与植物重要器官的发育调控。该文对植物SUMO E3连接酶在根系发育、开花途径、配子发育和光形态建成中的作用及其调节机制进行综述。

细胞自噬是一类依赖于溶酶体和液泡的蛋白质降解途径。在动物细胞中, 靶物质通过自噬体包裹被运送到溶酶体中,由特定的水解酶降解; 而植物和酵母细胞中该过程在液泡内进行。近年来, 在模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)中鉴定到多个关键ATG基因, 它们对植物细胞自噬体的形成及自噬调控起到关键作用。该文全面综述了植物细胞自噬的调控及其在植物逆境胁迫中的生理功能。

植物是一类营固着生活的自养型生物, 如何更好地适应周围环境对植物的生存至关重要。生长素是调控植物生长发育的重要激素之一。近年来的研究发现, 生长素不仅能够响应内在的发育信号, 而且能够介导各种环境信号, 参与植物生长发育和生长反应的调控。该文主要从光信号、温度信号、重力信号、营养元素和金属离子信号等方面重点阐述生长素如何介导上述各种不同的环境信号, 从而调控植物的生长发育。

MADS-box基因家族参与调控开花时间、花器官分化、根系生长、分生组织分化、子房和配子发育、果实膨大及衰老等植物生长发育的重要过程。基于甘蓝型油菜(Brassica napus)基因组测序数据, 利用生物信息学方法对甘蓝型油菜MADS-box基因家族进行鉴定和注释及基因结构与系统进化分析。结果显示, 在甘蓝型油菜中鉴定出307个MADS-box基因家族成员, 根据进化关系可将其分为两大类型, I型(M-type)包含α、β、γ三个亚家族, II型(MIKC-type)包括MIKC^C和MIKC*两个亚家族, MIKC^C可进一步分为13个小类; 甘蓝型油菜A基因组染色体上分布的MADS-box基因多于C基因组。在基因结构上, MIKC-type亚家族基因序列普遍比M-type长且含有较多的外显子; M-type亚家族蛋白序列中的motif数量为2-5个, MIKC-type亚家族蛋白序列中平均含有7个motif。拟南芥(Arabidopsis thaliana)与甘蓝型油菜MADS-box基因共线性分析结果显示, 全基因组复制事件对MADS-box基因家族尤其是MIKC亚家族的扩张起重要作用; MIKC亚家族基因在进化过程中受到的选择压力约为M-type的2倍, 这表明MIKC-type亚家族在进化过程中被选择性保留。

拟南芥(Arabidopsis thaliana) AtTTG1作为WD40重复转录因子存在于细胞核中, 对表皮毛形成、花青素合成和储藏物质积累等具有重要调节作用。该研究从甘蓝型油菜(Brassica napus)品种秦优7号中克隆获得了BnTTG1-1基因的全长CDS序列, 对其进行了烟草(Nicotiana benthamiana)叶片细胞的亚细胞定位研究, 检测了BnTTG1-1在油菜(B. campestris)中的时空表达模式, 并比较分析了BnTTG1-1对多个生物学过程的影响作用。结果表明, BnTTG1-1定位于烟草叶片细胞的细胞核中, 推测其作为转录因子发挥调节作用。BnTTG1-1广泛存在于油菜营养组织和发育的种子中。在突变体ttg1-13背景下, 异源表达BnTTG1-1基因能够完全恢复该突变体的多个表型, 如无表皮毛形成和花青素合成、种皮呈黄色、种子脂肪酸和储藏蛋白含量高以及在种子萌发和幼苗形态建成过程中对高葡萄糖和高盐胁迫耐受力差等。由此可知, 甘蓝型油菜BnTTG1-1与拟南芥AtTTG1在植物生长发育的多个生物学过程中具有类似的功能。

以12个葡萄(Vitis vinifera)品种为试材, 在秋季采集叶片, 进行霜冻处理, 测定了霜冻过程中叶片光化学反射指数(PRI)的变化。提取有效参数, 采用隶属函数法比较了不同叶片的耐霜冻能力。结果表明, 随着温度的降低, 叶片光化学反射指数呈下降趋势。在-8-0°C范围内, PRI及其相对值R_t与温度都存在显著的线性关系; 叶片PRI在0°C、-8°C时的相对值R₀、R_-8, 以及-8-0°C范围中, R_t与温度的回归直线斜率SLP都具有品种特异性, 可以反映不同品种的耐霜冻能力。隶属函数法结合聚类分析结果显示, 在12个候选品种中, 抗霜冻能力最好的是Cabernet Sauvignon, 其R₀、R_-8和SLP分别为72.3%、50.19%和2.78。