高山松(Pinus densata)是油松(P. tabulaeformis)与云南松(P. yunnanensis)自然杂交产生的同倍性杂种, 分布于青藏高原东南缘, 占据了油松和云南松两个亲本种都不能正常生长的高海拔地带。为了揭示高山松、油松和云南松脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)基因的组成和功能分化, 分别从高山松、油松和云南松中克隆到2类DHAR基因(DHAR1与DHAR2)。组织表达模式分析表明, 这6个基因在根、韧皮部、叶和芽中均有表达; 通过系统发育分析发现, 高山松在物种形成过程中保留了油松的DHAR1拷贝以及云南松的DHAR2拷贝; 酶学性质分析则表明, 高山松与油松DHAR1蛋白对底物具有相似的催化活性、催化效率、最适pH和热力学稳定性, 但其催化活性比云南松DHAR1蛋白高约300倍。高山松DHAR2蛋白对底物的催化活性和热力学稳定性均高于油松DHAR2蛋白。高山松DHAR基因在生化功能上显示出优于或类似亲本DHAR, 这种优势功能的选择与杂种独特的生态适应性可能有重要的相关性。

为揭示植物抗旱的调控机理, 对复苏植物旋蒴苣苔(Boea hygrometrica)的一个编码C2结构域小蛋白的基因BhC2DP1进行研究。Real-time PCR和Pro_BhC2DP1:GUS报告基因检测显示, 该基因只在干旱早期和外源Ca²⁺处理0.5小时时受诱导表达; 分别施加Ca²⁺螯合剂EGTA和逆境激素ABA均抑制该基因表达, 但二者同时处理则显著诱导其表达, 表明ABA对该基因转录水平的调控是Ca²⁺依赖型的。过表达BhC2DP1的拟南芥(Arabidopsis thaliana)对ABA的敏感性增强, EGTA处理可消除其与野生型的差异, 表明Ca²⁺是BhC2DP1蛋白参与ABA反应所必需的。综上所述, ABA和Ca²⁺信号途径的精细调控可能是决定干旱诱导旋蒴苣苔中BhC2DP1基因表达时间、丰度和功能的重要机制。

水稻(Oryza sativa)萌发耐淹性受到复杂的网络调控, 其分子机制不同于苗期耐淹性的相关机制, 萌发耐淹性的强弱影响着直播稻的成苗率。通过对256份水稻核心种质的萌发耐淹性评估, 发现粳稻和籼稻之间的萌发耐淹性差异并不显著, 都存在广泛的遗传变异。利用以粳稻R0380为供体亲本, 籼稻RP2334为轮回亲本的170个高代回交自交系构建含146个分子标记的连锁图谱, 以低氧胚芽鞘长度为性状指标, 通过复合区间作图法检测到影响萌发耐淹性的4个QTLs(quantitative trait loci), 分别定位于第2(2个)、3(1个)和8号(1个)染色体。贡献率最大的QTL为qGS2.2, 其值为17.34%, 增效等位基因来自轮回亲本籼稻RP2334; 其余3个QTLs的增效等位基因均来自供体亲本粳稻R0380, 贡献率分别为12.86%、9.37%和14.60%。

雌性不育突变体FS-M₁是从甘蓝型油菜(Brassica napus)品种宁油10号中发现的。为了从细胞学角度研究FS-M₁的雌性不育机理, 利用荧光显微镜、扫描和透射电子显微镜观察分析了FS-M₁柱头乳突细胞的授粉行为和超微结构。结果表明: 花粉粒能在FS-M₁乳突细胞上附着和萌发形成花粉管, 但花粉管无法穿越柱头乳突细胞; 开花后的FS-M₁乳突细胞迅速衰退而呈干瘪萎蔫状, 在衰退过程中, FS-M₁柱头乳突细胞的细胞器数量减少, 细胞液泡化明显, 高尔基体、内质网和线粒体等一些细胞器结构被逐渐破坏。因此, 推测FS-M₁的雌性不育性是由于柱头乳突细胞发育异常造成的。

复苏植物是研究植物耐脱水机制的特殊模式植物和宝贵的耐旱基因资源植物。以复苏植物旋蒴苣苔(Boea hygrometrica) 为材料研究其在脱水和复水过程中棉子糖系列寡糖含量的变化, 并克隆了旋蒴苣苔棉子糖合酶基因BhRFS。荧光定量PCR检测表明, BhRFS受干旱、低温(4°C)、高盐(200 mmol·L^–1NaCl)和ABA(100 μmol·L^–1)诱导表达上调, 而高温(37°C)抑制其表达, H₂O₂(200 μmol·L^–1)处理对其没有影响。研究结果表明, BhRFS可能参与了多种非生物逆境胁迫抗性反应, 并受到ABA依赖的信号通路调控。

14-3-3蛋白是高度保守并在真核生物中普遍存在的一类调节蛋白。不同的14-3-3蛋白同工型具有不同的细胞特异性, 并通过识别特异的磷酸化序列与靶蛋白相互作用, 被称为蛋白质与蛋白质相互作用的桥梁蛋白。在植物生长发育过程中, 14-3-3蛋白通过与其它蛋白的相互作用参与多种植物激素信号转导、各种代谢调控、物质运输和光信号应答等调控过程。该文主要对近年来有关14-3-3蛋白在植物生长发育中的调控作用, 特别是14-3-3蛋白参与调控植物激素信号转导等方面的研究进展进行综述。

玉米(Zea mays)属典型的雌雄异花植物, 单性花的形成经历了复杂的性别决定过程。通过雄穗小花和雌穗下位花的雌蕊原基以及雌穗小花雄蕊原基的选择性败育(或退化), 玉米最终形成正常的雌雄同株单性花。相关突变体的研究揭示, 玉米性别决定涉及选择性细胞死亡、细胞保护及信号转导等复杂的过程。其中, 植物激素信号的调控在玉米性别决定过程中处于核心地位。最近的研究表明, 赤霉素、细胞分裂素和茉莉酸类物质参与调控玉米性别决定过程。该文结合最新研究成果, 综述了植物激素在玉米性别决定中的作用及其调控途径, 同时提出了研究中存在的问题, 并对该领域未来的研究方向进行了展望。

活性氧(ROS)是植物有氧代谢过程中的副产物, 它在植物的许多生命过程中均具有有害和有利的双重功能。ROS对细胞的氧化损伤作用和信号转导诱导植物防卫反应已有详尽的研究。近年来, 越来越多的关于ROS调控植物生长发育的证据开始引起了人们的广泛关注。细胞的生长是植物发育的重要部分, ROS通过直接或间接调节细胞的生长来控制植物的发育, 成为植物发育的重要调节剂。该文综述了羟自由基(.OH)及其前体超氧阴离子自由基(O2^–. )和过氧化氢(H₂O₂)调控植物生长发育的研究进展, 包括ROS调控植物不同器官生长的证据和机理、ROS产生的途径及其检测方法, 同时对今后的研究进行了展望。

禾本科牧草与草坪草在农业可持续发展、城市绿化和生态环境保护方面起着至关重要的作用。近年来, 随着生物技术的发展, 国内外在牧草及草坪草雄核发育与单倍体育种研究方面取得了较大进展。该文在归纳总结该领域研究成果的基础上, 对影响禾本科牧草及草坪草雄核发育与单倍体育种的几个主要因素进行了探讨。大量研究结果表明, 供试材料的基因型是影响培养效率的最主要因素。小孢子发育到单核中期至晚期时有利于提高培养效率。培养前花药经过低温和甘露醇等预处理不但可以提高愈伤组织的诱导效率, 还可提高愈伤组织的质量。适宜的激素种类和配比也是影响培养成败的关键因素。同时, 总结了雄核发育再生植株的倍性鉴定方法和加倍技术, 对单倍体育种技术在禾本科牧草及草坪草育种中的应用前景进行了展望。