植物木质素生物合成调控研究已在造纸树种与饲草品质的改良中取得了许多进展。随着对木质纤维原料乙醇发酵研究的兴起, 植物木质素合成调控再次成为研究热点。该文总结了目前生物质能源利用的现状, 同时针对木质素在木质纤维乙醇发酵中的限制作用, 综述了近年来植物木质素合成调控的研究进展, 提出了今后的研究方向和内容, 并展望了木质素合成调控在木质纤维乙醇发酵中的应用。

尿素广泛存在于自然界中, 是易于被许多生物(如植物)利用的生长氮源。该文通过概述尿素在不同生命系统中存在的基础生理意义及各类型尿素转运蛋白, 讨论了植物细胞中尿素合成与分解的各种途径及尿素在植物氮营养、代谢和运输中的生理作用。迄今为止, 在植物中已发现了2类转运尿素的膜蛋白, 即MIPs和DUR3, 它们分别在低亲和力、高亲和力尿素运输中发挥潜在作用。异源表达结果表明, MIPs介导了尿素的被动迁移; 而AtDUR3则参与拟南芥根系对尿素的吸收。对MIPs和DUR3转运尿素的酶学特征、亚细胞作用位点和表达调控状况等的研究表明: 它们的分子生物学功能与植物的氮营养及氮素再分配和利用相关。

低温严重影响植物的生长, 低温刺激可引起植物细胞中Ca²⁺浓度迅速升高。以拟南芥(Arabidopsis thaliana) CBF1 超表达突变体为材料, 研究了低温处理时CBF1基因的表达情况及胞质Ca²⁺的浓度变化。结果表明, CBF1本身可受低温诱导。同时将水母发光蛋白基因转入该拟南芥突变体中并检测Ca²⁺的浓度变化, 发现低温刺激时突变体细胞质中Ca²⁺的浓度变化幅度明显高于野生型, 但液泡的胞质面两侧Ca²⁺的浓度变化相似。用EGTA和LaCl₃处理拟南芥后, 胞质Ca²⁺的浓度升高被抑制, 并且CBF1突变体及对照胞质中的Ca²⁺浓度下降到同一水平。上述结果表明, Ca²⁺参与了CBF1应答低温信号的转导过程, 并且CBF1超表达突变体可能是通过提高胞质Ca²⁺浓度来提高植物的抗低温胁迫能力。

为了探讨外源施加腐胺对苹果果皮花青苷合成相关基因的调控效应和果实着色的影响, 摘袋当天对苹果品种红富士(Malus domestica Borkh. ‘Red Fuji’)果实喷施50 mg.L-1腐胺(putrescine, Put), 利用分光光度计和高效液相色谱仪分别对苹果果皮花青苷含量及其组成进行了分析; 利用实时荧光定量PCR法检测了转录调节因子MYB1和5个花青苷合成结构基因的转录水平。结果表明: (1) 外源喷施Put对于苹果果皮中花青苷的积累具有明显的促进效应, 在果实采收时, 处理组果皮中的花青苷含量为对照组的1.9倍; (2) 处理果实的果皮中含有矢车菊素阿拉伯糖苷(cyaniding-3-arabinoside, Cy-3-ara), 而在相同条件下, 对照组中未能检测到Cy-3-ara; (3) Put处理对于转录调节因子MYB1和类黄酮3, 5-糖苷转移酶(UDP-glycose: flavonoid 3-O-glycosyltransferase, UFGT)基因的转录有明显的促进作用, 摘袋后第1天和第3天, Put处理组的MYB1转录水平分别为对照组的1.6和2.0倍, UFGT变化趋势与MYB1类似, 查耳酮异构酶(chalcone isomerase, CHI)、花青素苷元还原酶 (anthocyanidin reductase, ANR)和无色花青素加双氧酶(leucoanthocyanidin dioxygenase, LDOX)等基因的转录水平在Put处理初期也表现为明显上升, 特别是 LDOX基因, 其转录水平在处理后第1天和第3天分别达到对照的10.2和3.8倍。在所研究的基因中, 二氢类黄酮还原酶(dihydroflavonol 4-reductase, DFR)基因是唯一一个经Put处理后其转录水平受到强烈抑制的基因, 且这种抑制作用在摘袋后第3天最为明显, 对照组的DFR转录水平为Put处理组的2.3倍。

运用MSAP技术分析了拟南芥(Arabidopsis thaliana)幼苗超低温保存后DNA甲基化的遗传变异情况。结果表明, 在扩增的662条带中, 对照和2个处理及其第2代间完全一致的带型有598条; 发生变化的带型有64条, 其中能遗传给第2代的有48条, 占变异条带的75%。与对照相比, 经超低温保存的样品新产生的甲基化位点有14个, 而去甲基化的位点有22个。经过处理但未冷冻的与冷冻处理组之间带型一致的有624条, 差异条带有38条, 占5.7%, 而对照与未冷冻处理组的差异率是7.45%, 对照与冷冻处理组之间的差异率是6.63%。可见, 拟南芥在超低温保存中, 无论是经液氮冷冻还是未经冷冻处理, 对材料的甲基化状态均有影响, 而这种甲基化变化大部分是可以遗传的。

在调查格木(Erythrophleum fordii)主要天然分布区及资源现状的基础上, 研究了荚果和种子的11个表型性状在8个格木天然群体内和群体间的变异规律, 探讨了种实表型变异与地理、环境因子的相关性。结果显示: 格木天然林主要分布在广西、广东和福建3省区北回归线附近低海拔地区, 大部分呈散生状态或小群体; 格木荚果和种子的长度、宽度、形态指数以及每个荚果内种子数、种子厚度和千粒重在群体间和群体内单株间均存在显著差异; 荚果性状在群体间和群体内的变异均大于种子性状; 每个荚果内种子数与荚果的长度、形态指数以及种子的长度、大小呈显著正相关, 种子长度和宽度与荚果大小、种子千粒重与荚果宽度均呈显著正相关; 荚果形态指数与经度呈显著负相关, 种子千粒重与纬度、种子宽度与海拔和年降雨量、种子形态指数与年均气温、种子大小与年降雨量均呈显著正相关。通过聚类分析可将8个格木群体分为3类: GX03单独为1类, GX01与GX02聚为1类, 其余5个群体聚为1类。研究结果为进一步开展格木保护生物学和遗传育种研究奠定了基础。

生物自然居群间的基因流不但可以阻止遗传分化以维持物种的完整性, 而且也能积极响应生物多样化的进程。理解与基因流相关的适应性进化及其内在机理将有助于我们更好地认识生物物种形成和多样化的原始动力以及真正原因。该文通过对植物种内和种间居群基因流动态进行讨论, 阐述了近年来有关植物基因流动态的一些重要理论观念和研究进展, 以期为相关领域动态及趋势研究提供参考。

药用植物淫羊藿主要分布于我国, 在中药、功能性食品和园林观赏等领域具有重要用途。目前淫羊藿药材主要依靠野外采摘, 过度的采挖已经对淫羊藿野生资源造成严重威胁和破坏, 必须采取有效策略, 推进淫羊藿资源的保育和可持续利用。人工栽培、野生抚育与人工半抚育是保护淫羊藿野生资源的重要途径。此外还可采用植物代谢工程、细胞工程、组织培养与微生物发酵工程技术生产淫羊藿有效成分黄酮类化合物, 减少野生药材的采挖与消耗。全面调查不同种淫羊藿中药理活性成分的种类和含量以及提高有效成分的提取收率对于野生药材保护也具有一定的作用。对于一些珍稀濒危的淫羊藿种质资源, 还应采取必要的行政监管手段加以保护。

藻类和苔藓植物是荒漠植被演替过程中常见的两类先锋植物, 同时也是生物结皮中生物量最大的2个类群。该文综述了近年来干旱半干旱荒漠地区生物结皮中藻类和苔藓两大类植物区系及其生态作用的研究进展, 重点介绍藻类结皮、苔藓结皮的生态作用以及二者之间存在的生态学关系。在此基础上对荒漠生物结皮中藻类与苔藓植物的研究前景进行了展望, 指出荒漠生物结皮中藻类与苔藓共生机理的探讨是未来的研究重点, 这对进一步探明生物结皮中藻类和苔藓植物之间的相互作用, 揭示它们的生态学关系具有重要的理论意义和实践价值。