自1988年糖生物学概念提出以来, 国内外科学家在动物、微生物领域取得了大量的研究成果, 但植物糖生物学的研究进展较慢, 目前少见系统的专著或综述。该文围绕植物正常生长时糖信号、逆境时糖信号、糖蛋白及其糖链、重要糖基转移酶及植物凝集素等植物糖生物学的主要问题, 全面阐述植物糖生物学的各个研究分支, 并介绍各领域的最新研究进展。提出了植物糖生物学的概念, 并将其定义为研究植物与糖类互作机制及植物体内糖(糖链与糖分子)结构及生物学功能的科学。

光激活荧光蛋白是指用特定光照射时, 其荧光特性发生显著改变的一类荧光蛋白。借助光激活荧光蛋白的这种特性,可以实现对活细胞、细胞器或胞内分子的时空标记和追踪。该文介绍了目前光激活荧光蛋白的性质, 并从多个方面对其应用进行了概括, 包括分子标记与动态分析、蛋白质相互作用、细胞器及细胞组分动态研究、细胞追踪以及在光激活定位显微镜中的应用等, 且对目前光激活荧光蛋白在植物分子细胞生物学中的应用进行了详细介绍。

对经低温驯化和未经低温驯化的磷脂酶Dδ (PLDδ)基因敲除突变体与野生型植株进行冻害胁迫处理后, 比较2种基因型植株的抗冻性。结果发现, 经低温驯化的PLDδ敲除突变体的抗冻性明显低于野生型, 而未经低温驯化的PLDδ敲除突变体与野生型的抗冻性没有显著差异, 表明PLDδ参与植物的低温驯化过程。对PLDδ的作用途径进行分析, 发现PLDδ在低温驯化过程中不参与抗氧化酶活性的调节, 对脯氨酸和可溶性糖的积累起负调节作用, 但是参与低温信号转导物质ABA诱导抗冻性的过程。

非寄主抗病性是一种普遍的自然现象, 该文通过建立拟南芥-大豆疫霉菌(Arabidopsis thaliana-Phytophthora sojae)非寄主互作系统, 筛选对大豆疫霉菌感病的拟南芥突变体, 为研究植物对卵菌的非寄主抗病性遗传机制奠定基础。以大豆疫霉菌游动孢子接种拟南芥T-DNA插入突变体离体叶片, 从代表12 000个独立转化株系的40 000株T₃代T-DNA插入拟南芥突变体中获得一系列对大豆疫霉菌感病的突变体。其中突变体581-51感病性状表现稳定, 离体叶片接菌后3天内出现明显的水渍状病斑, 4–5天后产生大量卵孢子和/或孢子囊。细胞学观察发现有典型的吸器形成。Southern杂交和遗传分析结果表明, 581-51突变体含有4个T-DNA插入事件, 其感病性状可能由隐性单基因控制。

利用基因特异的PCR引物从小叶杨(Populus simonii)经干旱胁迫后构建的cDNA文库中扩增得到长度为671 bp的PsDREB cDNA克隆。该基因内部含有完整的且大小为543 bp的开放阅读框, 可编码181个氨基酸残基。在此基础上, 对36株小叶杨基因型个体的DREB基因进行了克隆和序列分析, 发现其内部存在以CAC为基本单位的4次(A)、5次(B)、7次(C)、8次(D)、9次(E)、10次(F)和11次(G)7种类型的简单重复序列(SSR)。以该重复序列为扩增对象设计引物, 对我国11个省16个群体528株小叶杨进行了群体遗传结构分析。结果表明, 在检测群体中各位点等位基因频率大小顺序依次为: D＞C＞F＞E＞A＞G＞B; 平均有效等位基因数为3.167 0, 平均观察和期望杂合度分别为0.468 5和0.531 5, 且在多数群体中存在一定程度的近交效应和显著偏离Hardy-Weinberg平衡; 而Ewens-Watterson中立性检验表明, 除山西宁武、辽宁朝阳和河南伊川外, 其它多数群体均属于中立性选择。研究结果将为利用候选基因内SSR标记来评价林木育种资源的遗传多样性以及保护和利用这些资源提供科学的理论依据。

利用北京1号和Landsat多源数据组合成4个角度多波段数据集, 在考虑森林三维垂直分布特点的基础上, 结合INFORM几何光学与辐射传输混合模型, 通过聚类+神经元网络方式, 建立相应的多源多角度LAI反演模型。最后利用实地LAI测量数据和MODIS LAI产品, 对不同角度组合和噪声水平下的LAI反演结果进行验证。结果表明: 在保证数据质量的条件下, 通过增加角度可以提高森林的LAI反演精度, 最终R²=0.713, RMSE=0.957, 比单个角度的反演精度平均提高约20%。

选择合适的内参基因是提高实时荧光定量PCR分析(qRT-PCR)准确性的先决条件。该文以茶树(Camellia sinensis) 芽、叶、幼根、嫩茎、花瓣、种子和愈伤组织为材料, 应用实时荧光定量PCR技术, 分析了18S rRNA、GAPDH、β-actin和α-tubulin 4个常用内参基因在茶树不同器官组织中的表达情况。经GeNorm和NormFinder软件分析发现, 当利用荧光定量PCR分析比较茶树不同器官组织中的基因表达差异时, 可选择β-actin作为校正内参基因; 而比较不同成熟度的叶片和愈伤组织时, 可以选择GAPDH作为校正内参基因。

次氯酸钠(NaClO)离析法主要用于植物叶片表皮的观测, 在研究过程中发现该法也可用于叶片脉序的观测。以甘蓝(Brassica oleracea var. capitata)为实验材料, 采用二次正交设计方法对水煮时间、NaOH浓度、NaOH处理时间、NaClO浓度、NaClO处理温度和处理时间等各种处理条件进行优化筛选, 以期得到适合于甘蓝叶片脉序观测的最佳处理条件组合。实验结果表明, 新鲜甘蓝叶片水煮3分钟, 10%的NaOH溶液60°C水浴处理2.5小时, 3%的NaClO溶液40°C水浴离析2小时,叶片脉序的观测效果最佳。

花的光合作用与气孔密度密切相关, 但关于在花生长过程中气孔密度如何改变尚未见报道。以龙牙花(Erythrina corallodendron)花为实验材料, 将花的生长期分为6个阶段, 采用光学显微镜对不同阶段的花萼、旗瓣、翼瓣、龙骨瓣、雌蕊托、子房、花柱、花丝和花药表皮的形态特征、表皮细胞密度、气孔密度、保卫细胞长度及宽度进行研究, 并 对其光合作用的能力进行测定。结果发现: 除了翼瓣和花丝表皮以外, 气孔均分布在花朵的其它器官表皮上, 如花萼、旗瓣、龙骨瓣、雌蕊托、子房、花柱和花药。气孔复合体主要有无规则型、平列型以及辐射型, 但不同花器官存在的气孔类型具有差异。在花萼、旗瓣、龙骨瓣、翼瓣以及花丝生长过程中表皮细胞密度逐步下降, 表明其生长主要由表皮细胞扩大引起;大部分花器官如花萼、旗瓣、龙骨瓣、雌蕊托和子房表皮的气孔密度在其生长中后期趋于稳定, 然而其保卫细胞长度和宽度的变化规律具有多样性。旗瓣不进行光合作用。

通过愈伤组织诱导器官发生途径, 建立了水杉(Metasequoia glyptostroboides)的植株再生体系, 探讨了不同外植体 (种胚、幼叶切块、茎段、根段)和植物生长调节剂对不定芽直接再生和愈伤组织诱导器官发生的影响。结果表明: 以种胚、无菌苗叶片、茎段和根作为外植体, 在MS补加2,4-D、NAA和6-BA不同组合的培养基上都能诱导得到愈伤组织, 其中种胚诱导愈伤组织效果最好, 诱导率可达100%, 茎诱导效果次之, 诱导率为97.1%。诱导愈伤组织效果较好的培养基有:MS+1.0 mg·L^–1 2,4-D + 0.5 mg·L^–1 6-BA、MS + 0.1 mg·L^–1 6-BA + 1.0 mg·L^–1 NAA、MS + 0.5 mg·L^–1 6-BA+1.0 mg·L^–1 NAA、MS+1.0 mg·L^–1 6-BA+1.0 mg·L^–1 NAA、MS+0.5 mg·L^–1 6-BA+2.0 mg·L^–1 NAA、MS+1.0 mg·L^–1 6-BA + 2.0 mg·L^–1 NAA和MS + 0.5 mg·L^–1 2,4-D + 0.5 mg·L^–1 NAA。以愈伤组织在MS培养基上植株再生效果最好, 再生率为62.5%。

为提高藏红花(Crocus sativus)胚性愈伤组织的繁殖系数与出芽率, 以建立藏红花离体快繁体系, 解决其资源短缺问题, 采用两步法, 用稀土调控其胚性愈伤组织的生长与分化。结果表明, 在添加了0.25 mg·L^–1 NAA、3 mg·L^–1 6-BA和400 mg·L^–1 CH的B₅固体培养基中, 0.04 mmol·L^–1 La³⁺促进胚性愈伤组织生长的效果最佳, 繁殖系数为12, 是不添加稀土处理组的1.48倍; 在添加了0.25 mg·L^–1 NAA、3 mg·L^–1 6-BA和400 mg·L^–1 CH的1/2 B₅固体培养基中, 0.06 mmol·L^–1 Ce³⁺促进胚性愈伤组织分化出芽的效果最佳, 出芽率高达84.5%, 是不添加稀土处理组的1.81倍, 且高于国外报道的出芽率(40%)。初步解决了藏红花胚性愈伤组织生长慢和出芽率低等问题, 为建立高效稳定的藏红花离体快繁体系奠定了基础。

以H₂O₂为中心的活性氧(reactive oxygen species, ROS)的产生是动植物发育与响应外界生物与非生物胁迫的普遍 特征, 其在生理和分子2个水平上调控植物的发育和对外界胁迫的响应, 并与一系列信号转导过程相关联。作为关键的ROS产生酶, 质膜NADPH氧化酶(plasma membrane NADPH oxidase, PM-NOX)在植物应对各种生物和非生物胁迫中具有重要作用, 被广泛认为是胁迫条件下植物细胞ROS产生并积累的主要来源。该文简要综述了近年来人们在植物细胞ROS产生、清除、生理功能以及PM-NOX酶的结构特征与功能等方面的研究进展, 并认为H₂O₂-NOX系统是一种植物体内普遍存在的重要发育调控与胁迫响应机制。

气孔运动与植物水分代谢密切相关。保卫细胞中的无机离子作为第二信使(Ca²⁺)或者渗透调节物质(K⁺、Cl^–)在响应 外界理化因子的刺激、调节保卫细胞膨压过程中发挥重要作用。保卫细胞质膜和液泡膜上的离子通道作为各种刺激因素作 用的靶位点, 是保卫细胞离子转运的关键组分, 在气孔运动调控过程中扮演关键角色。该文对近年来保卫细胞离子的作用 和离子通道研究的进展进行了综述。