钙离子(Ca2+ )信号在植物的生长发育及其对环境的反应和适应中起着十分重要的作用。本文对Ca2+在植物细胞对低温、干旱和盐渍化逆境的反应和适应中的调节功能作一概述, 论述的主要问题包括: (1)Ca2+的亚细胞定位与分布, 细胞内Ca2+相对低水平的稳态平衡是Ca2+信号发生的基础; (2)Ca2+信号的优越性及其发生与传递; (3)Ca2+充当低温信号的传递者诱导抗寒锻炼和基因表达; (4)细胞内高水平Ca2+持久性调控越冬木本植物的生理休眠; (5)Ca2+对干旱、盐渍化及其渗透胁迫的调节作用; (6)Ca2+参与气孔开关运动的调节; (7)Ca2+参与逆境中细胞壁加厚和加固的调节。

花粉发育是植物生活周期中一个重要且复杂的过程, 需要多种基因的参与。花粉发育是否完善可以根据花粉形态特征, 并通过检测花粉的生活力、萌发力、可育性和受精能力等生理特征来判断。以拟南芥候选基因突变体为材料, 通过对花粉的这些生理特征的检测, 可以初步推测候选基因参与花粉发育的功能和作用机制。本文介绍了用于花粉活力测定的几种技术的原理和方法, 以及应用这些方法进行花粉发育研究的进展。

利用改进的冰冻切片法结合间接免疫荧光标记技术对甘蔗茎尖细胞有丝分裂过程中微管骨架的变化进行了研究。结果表明, 在甘蔗茎尖细胞有丝分裂过程中存在4种循序变化的典型微管列阵,即周质微管、早前期微管带、纺锤体微管及成膜体微管。同时, 还观察到在各种典型微管列阵相互转变过程中存在各种微管列阵的过渡状态。甘蔗茎尖正在伸长的幼叶部位细胞的周质微管主要为与细胞伸长轴相垂直的横向周质微管; 茎尖幼叶部位伸长缓慢细胞的微管主要为纵向及斜向排列的周质微管,在甘蔗茎尖幼叶基部初生增粗分生组织处, 横向、斜向、纵向及随机排列的周质微管列阵均有分布。在少数分裂前期的细胞中, 发现细胞具有2条早前期微管带, 其具体功能还不清楚。表明甘蔗茎尖细胞微管列阵的变化与许多双子叶植物及部分单子叶植物具有共同的变化规律, 进一步证明微管骨架的周期性变化在植物中具有普遍性。

采用单因素盆栽实验, 通过叶面喷施5、10、15和20 mg.L-1 4个浓度的ABA溶液, 研究了长期外源ABA处理对云杉(Picea asperata)幼苗生长及生理特性的影响。5年的研究结果表明: 长期不同浓度ABA处理显著影响了云杉幼苗的多种生长及生理生化指标。当ABA浓度为5、10和15 mg.L-1时有利于云杉幼苗根重、茎重和总生物量的积累, 并且提高了叶片中可溶性蛋白和脯氨酸的含量, 降低了MDA含量; 20 mg.L-1ABA处理使幼苗的叶重、总生物量、脯氨酸及可溶性糖含量显著下降,明显增加了叶片中MDA含量。此外, 各浓度ABA处理均显著降低了云杉幼苗的株高、叶绿素含量以及SOD和APX活性。本研究结果显示, 长期ABA处理对云杉幼苗生长和生理特性的影响与所喷施的ABA浓度有关, 长期高浓度ABA(20 mg.L-1)处理不利于云杉幼苗生长。

梨是配子体型自交不亲和植物, 确定不同品种的S基因型是科学杂交授粉及提高梨产量和品质的基础。本文根据砂梨S1-9等位基因一级结构特征, 设计特异引物PF和PR, 以白梨(Pyrus bretschneideri)品种鹅梨(Pyrus bretschneideri ‘El i’) 和砂梨(Pyrus pyrifolia)品种博多青(Pyrus pyri folia ‘Hakataao’) 的叶片基因组DNA为模板, 通过 PCR-RFLP系统检测、克隆测 序以及生物信息学分析, 分离鉴定了它们的片段大小相似的2条S等位基因, 从中获得1条新的S基因, 命名为S34-RNase基因, 并确定了这2个梨品种的S基因型, 分别为鹅梨S13S34和博多青S22S34。

利用光学显微镜详细观察了叉蕨科(Aspidiaceae)4属5种植物, 即肋毛蕨属(Ctenitis (C. Chr.)C. Chr.)的亮鳞肋毛蕨 (C. subglandulosa (Hance)Ching)和海南肋毛蕨(C. decurrenti-pinnata (Ching)Ching)、轴脉蕨属(Ctenitopsis Ching ex Tard.-Blot et C. Chr.)的轴脉蕨(C. sagenioides (Mett.)Ching)、黄腺羽蕨属(Pleocnemia Presl )的黄腺羽蕨(P. winitti Holtt.)以及叉蕨属(Tectaria Cav.)的剑叶叉蕨(T. leptophylla (C. H. Wright)Ching)的配子体发育过程, 记录了配子体各发育阶段的模式特征, 认为这5种植物的孢子、丝状体、片状体、生长点、翼片、细胞、毛状体和假根等具有稳定的系统学意义。检索结果与该科的经典分类结果基本相似, 并在此基础上编写了各分类群的检索表。本研究为叉蕨科系统学研究积累了详实的配子体形态学资料。

通过整合全球植物志文献资料, 结合调查中国科学院植物研究所植物标本馆(PE)、北京林业大学森林植物标本馆(BJFC)和中国科学院沈阳应用生态研究所植物标本馆(IFP)馆藏腊叶标本, 以及进行野外观测, 获取了草问荆的地理分布数据。采用地理绘图软件MapInfo Profes sional 8.0, 绘制草问荆在中国及世界的资源分布图, 首次提供了其在中国的详细分布资料, 为深入理解和开发草问荆资源提供了必要的生物学基本数据。

通过对北京市园林5种常用乔木, 国槐(Sophora japonica)、银杏(Ginkgo biloba)、白蜡(Fraxinus chinensis)、杜仲(Eucommia ulmoides)和臭椿( Ailanthus altissima)等植物蒸腾作用与周围环境气象因子(温度、湿度、太阳有效辐射)及植株叶面积指数相关关系的研究, 利用Javis公式计算冠层气孔阻力, 同时采用PM公式计算冠层蒸腾速率和植株日蒸腾量, 并分析不同乔木的冠层气孔导度对环境主要驱动因子的响应规律。结果表明: 5种被观测乔木中, 国槐耗水量最大, 白蜡耗水量最小, 植株蒸腾量大小依次为国槐>银杏>杜仲>臭椿>白蜡(P<0.01)。植物叶片气孔导度及蒸腾量与环境驱动因子太阳辐射及水气压亏缺的相关关系表明, 在土壤水分条件较好时, 国槐长势优于其它4种乔木, 但是其对水分的利用不够经济, 在干旱的情况下不能有效节水。

以成熟胚愈伤组织为材料的农杆菌介导水稻转化法虽已建立, 但转化频率仍有待提高。本文以粳稻(Oryz a sativa)品种(中花10号和中花11号)的成熟胚诱导的愈伤组织为受体材料, 对组织培养体系及影响遗传转化的因素进行优化, 建立了一套改进的农杆菌介导的水稻高效遗传转化系统。农杆菌菌株为EHA105, 质粒载体是pUN1301/ OsRAA1, 其中含有标记基因GUS 和筛选基因HPT。愈伤组织诱导培养基为NBD2 (NB+2 mg·L-12,4-D), 继代培养基为NBD0.5, 预分化与分化培养基为RE1 (MS+1 mg·L-16-BA + 0.25 mg·L-1 NAA + 0.5 mg·L-1 KT + 0.2 mg·L-1 ZT)和RE2 (MS+ 1 mg·L-1 6-BA + 0.5 mg·L-1 NAA+ 0.5 mg·L-1 KT + 0.2 mg·L-1 ZT)。另外, 还分析了影响T-DNA转移的多种因素, 如外植体种类、愈伤组织预培养基和愈伤组织继代次数等。采用优化的转化程序, 水稻愈伤组织转化率和植株转化率可达70%以上。

本文介绍一种获得完整植物器官表皮细胞大小和数目的简易方法: 琼脂糖印迹法。该方法根据琼脂糖凝固时具有可塑性的原理, 通过对材料固定、包埋、切胶和显微观察等步骤从而获得材料表皮细胞的轮廓。该方法具有简单迅速、图像清晰、观测结果准确且应用广泛等优点, 可使统计植物发育过程中细胞数目及大小的工作变得简单易行。

以香果树(Emmenopterys henryi)未成熟种子为试材, 探讨不同的接种量、基本培养基、糖浓度及植物生长调节物质等对体细胞胚胎生长的影响, 建立稳定的香果树胚性细胞悬浮培养与植株再生体系。结果表明: 悬浮培养条件下, 最适接种量为2%(鲜重); 较适合的基本培养基为MS; 蔗糖浓度为1%时容易使球形胚聚合体愈伤化, 浓度为3%和6%适合球形胚聚合体增殖, 浓度为9%则容易使球形胚聚合体褐化; 添加0.5 mg.L-16-BA 和0.5 mg.L-1 NAA的MS液体培养基, 当初始蔗糖浓度为3%, 然后逐步提高到6%则有利于香果树各个发育阶段的同步化; 子叶胚转到不含任何植物生长调节物质的MS固体培养基中可以长成正常植株。

转录因子依转录调控能力可分为激活子和抑制子。植物 转录抑制蛋白的分类依据很多, 从作用方式上可分为主动抑制子和被动抑制子两大类; 根据与DNA结合的方式则可分为锌指类、MYB类、AP2/EREBP类、bHLH类和bZIP类等。植物主 动抑制子通过其含有的抑制域对转录直接起抑制作用。抑制域又可分很多类, 但多数为含有类似EAR基序的保守性基序, 其上具有几个保守性亮氨酸残基。植物转录抑制子主要通过对激活子或基本转录复合物产生作用及改变染色体结构3种方式来抑制目标基因的转录。有关植物转录抑制子的研究虽很欠缺, 但以拟南芥SUPERMAN等抑制子的EAR基序为代表的研究表明, 抑制域是阐明植物转录抑制子功能和下游基因表达调控机理的核心对象, 而融合抑制子沉默技术(CRES-T)也为人为调控基因沉默带来了新的技术手段。

微管结合蛋白是一类能够特异地与微管结合, 参与调节微管结构与功能的结合蛋白。目前已经鉴定出多种植物微管结合蛋白, 并对其结构及功能进行了深入研究。本文综述了植物微管结合蛋白——剑蛋白、MAP65、MAPEB1、MOR1、SPR 和WVD2的最新研究进展。

从模式植物拟南芥中克隆得到的SHORT-ROOT基因(SHR)被证明参与根部形态建成途径。目前已知SHR是与根辐射形态直接相关的重要调控因子, 同时也参与维持根尖分生组织的活性。SHR既作为转录因子启动下游基因的表达, 又作为短程信号调节根的发育。本文综述了SHR相关研究进展, 并展望其研究前景。

近年来花生微卫星标记的开发取得了一定的进展, 初步揭示了花生在DNA水平上的遗传多样性。花生微卫星标记的开发途径主要包括通过构建小片段基因组文库开发基因组SSR标记, 根据花生EST序列开发EST-SSR标记, 根据豆科植物序 列信息和SSR标记开发花生SSR标记, 将SSR标记与其它分子标记结合开发新的DNA标记, 以及基于SSR核心序列开发ISSR标记。花生微卫星标记主要应用于遗传多样性研究、遗传图谱与品种指纹图谱构建以及分子标记辅助育种等领域。本文综述了花生SSR标记开发研究的进展及应用。