植物激素茉莉素作为抗性信号调控植物对腐生性病原菌和昆虫的抗性, 作为发育信号调控植物根的生长、雄蕊发育、表皮毛形成和叶片衰老。茉莉素受体COI1识别茉莉素分子, 进而与JAZ蛋白互作并诱导其降解, 继而调控多种茉莉素反应。拟南芥(Arabidopsis thaliana) IIId亚组bHLH转录因子(bHLH3、bHLH13、bHLH14和bHLH17)是JAZ的一类靶蛋白。与野生型相比, IIId亚组bHLH转录因子的单突变体对灰霉菌和甜菜夜蛾的抗性无明显差异, 而四突变体对灰霉菌和甜菜夜蛾的抗性增强。该文通过高表达bHLH17并研究其对灰霉菌和甜菜夜蛾的抗性反应, 结果显示, 被灰霉菌侵染的bHLH17高表达植株较野生型表现出更严重的病症。取食bHLH17高表达植株叶片的甜菜夜蛾幼虫体重大于取食野生型叶片的幼虫体重。bHLH17高表达抑制了茉莉素诱导的抗性相关基因(Thi2.1)和伤害响应基因(VSP2、AOS、JAZ1、JAZ9和JAZ10)的表达。原生质体转化实验显示bHLH17通过其N端行使转录抑制功能。研究结果表明, IIId亚组bHLH转录抑制因子bHLH17高表达会负调控茉莉素介导的对灰霉菌和甜菜夜蛾的抗性。

Rab蛋白4个保守的鸟嘌呤核苷酸结合结构域G1、G3、G4和G5共同参与了与GTP的结合及水解过程。将拟南芥(Arabidopsis thaliana)RabD2b(AtRabD2b)G4结构域的重要氨基酸位点天冬酰胺(asparagine, N)突变为异亮氨酸(isoleucine, I)(AtRabD2b^[N121I]), 并研究了N121I突变对AtRabD2b亚细胞定位和功能的影响。结果表明, N121I突变使AtRabD2b由原来的高尔基体点状定位转变为高尔基体和细胞质弥散定位。AtRabD2b能够互补酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)同源蛋白Ypt1突变产生的功能缺陷, 而AtRabD2b^[N121I]仅能部分互补Ypt1的功能。AtRabD2b^[N121I]转基因植株表现出矮化、丛生、不育和茎顶端坏死等多效性异常表型, 与AtRabD2b转基因植株出现的主茎异常抽出表型不同。上述结果表明, N121I突变不仅引起了AtRabD2b亚细胞定位的改变, 而且影响了其正常功能。

用EMS诱变籼型水稻(Oryza sativa)恢复系缙恢10号, 获得稳定遗传的脆性叶尖枯死突变体fld1, 苗期植株呈现脆性和叶尖枯死, 机械强度显著下降, 一直持续到成熟。突变体fld1茎秆中的纤维素和木质素含量仅分别为野生型的67.92%和50.16%, 差异达极显著水平。与野生型相比, fld1叶片中的光合色素含量呈现一定程度的下降。其中, 类胡萝卜素含量在衰老和正常部位均极显著降低, 净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)和蒸腾速率(T_r)也极显著降低, 胞间CO₂浓度(C_i)则极显著升高。遗传分析表明, fld1的脆性和叶尖枯死性状共分离, 且受1对隐性核基因调控。利用西农1A/fld1和fld1/日本晴的F₂群体, 最终将FLD1定位在第9染色体Indel标记Ind09-2与Ind09-3之间215 kb的物理距离内, 包含33个注释基因。研究结果为下一步基因的克隆和功能研究奠定了基础。

运用CHIPS、CUSP和CodonW等程序分析了双子叶C₄植物籽粒苋(Amaranthus hypochondriacus)丙酮酸磷酸二激酶(PPDK)基因的密码子偏好性, 并与马铃薯(Solanum tuberosum)和苜蓿(Medicago truncatula)等双子叶植物及水稻(Oryza sativa)和玉米(Zea mays)等单子叶植物进行了比较, 建立了聚类树状图, 以期在作物高光效基因工程中为籽粒苋PPDK基因选择合适的受体植物提供依据。研究结果表明, 籽粒苋PPDK基因偏好于以A或T结尾的密码子, 与其它几种被比较的双子叶作物的PPDK基因密码子偏好性趋势一致, 而玉米和水稻等单子叶植物更偏好使用以G或C结尾的密码子。PPDK基因密码子使用偏好性的系统聚类分析表明, 籽粒苋与马铃薯和苜蓿等双子叶植物聚为一类, 而稗草(Echinochloa crusgalli)、玉米和高粱(Sorghum bicolor)等单子叶植物聚为一类, 与系统进化地位一致。但单子叶植物水稻的密码子偏好性与籽粒苋较为接近, 与玉米和高粱相差较远。为了选择合适的蛋白质表达系统, 比较并分析了籽粒苋PPDK基因的密码子偏好性与大肠杆菌(Escherichia coli)及酵母菌的异同, 发现其与酵母菌的差异小于大肠杆菌, 表明选择酵母菌表达系统更为合适。

利用兼并性引物和RACE方法, 在南蛇藤(Celastrus orbiculatus)中克隆了1个脯氨酸脱氢酶基因, 并命名为NstProDH1。序列比对显示该基因与拟南芥(Arabidopsis thaliana)和烟草(Nicotiana tabacum)的脯氨酸脱氢酶(ProDH)具有很高的同源性。酶学特性分析表明该酶具有脯氨酸脱氢酶的活性。比较南蛇藤不同器官该基因的转录表达模式与脯氨酸脱氢酶活性, 结果显示两者之间没有明显的关联, 说明该基因的表达受到转录和翻译水平的双重调控, 同时也暗示南蛇藤中还存在其它的脯氨酸脱氢酶基因。NstProDH1基因的表达模式与野生型拟南芥中的ProDH1具有相似性, 因此推测NstProDH1基因可能在功能上与拟南芥ProDH1基因相似。

MADS-box转录因子在植物的发育过程特别是控制花器官的诱导与发育中起关键作用。利用同源克隆结合RACE技术, 从菠萝(Ananas comosus)花中分离出1个新的菠萝MADS-box基因, 命名为AcMADS1(GenBank登录号为KC257408)。AcMADS1基因的编码区为726 bp, 编码241个氨基酸, 蛋白质分子量为27.50 kDa, 等电点为9.26。序列比对和系统进化树分析表明, AcMADS1具有保守的MADS-box及半保守的K区, 属于AGL6亚家族MADS-box蛋白。生物信息学分析表明, AcMADS1是亲水碱性蛋白, 二级结构主要以α-螺旋、无规则卷曲和折叠延伸链为蛋白质骨架, 三级结构中蛋白核心结构符合转录因子与DNA结合的常见功能域MADS-box, 而且作为转录因子定位于细胞核中。组织特异性表达分析表明, AcMADS1基因在菠萝果肉以及花器官的雌蕊、花瓣和萼片中均有表达, 但在雄蕊以及营养器官的根、茎和叶中几乎不表达; 且在花器官早期发育过程中大量表达, 后期呈下降趋势。因此推测这个基因可能在菠萝花器官发育和开花诱导过程中起重要作用。

在自然情况下, 番茄环纹斑点病毒(TZSV)和马铃薯Y病毒(PVY)通常复合侵染同一植株。该文首次报道了TZSV和PVY复合侵染烟草(Nicotiana sp.)植株的细胞病理特征, 并与单独侵染进行了比较分析。复合侵染的烟草植株细胞中, TZSV病毒颗粒明显增多, 并聚集于囊膜内形成包涵体, 与PVY的风轮状及片层状内含体和病毒颗粒聚集体交叉分布于细胞质(内含线粒体明显增多)中, 线粒体、叶绿体和细胞核结构较完整; 两种病毒的颗粒、包涵体和内含体数量均较单一侵染增多, 且对寄主亚细胞结构的破坏较单一侵染为轻, TZSV和PVY及其与寄主的互作可能存在协生作用。

利用DNA条形码技术对半夏属及其伪品进行分子鉴定, 研究半夏属药用植物鉴定的新方法。该实验使用matK序列对半夏(Pinellia ternata)及其伪品进行扩增测序, 结合GenBank数据库数据, 分析ITS、ITS2、psbA-trnH、rbcL和matK各序列的种内与种间变异及barcoding gap, 并采用最近距离法(nearest distance)和相似性搜索算法(BLAST1)评价不同序列的鉴定能力。结果显示, matK序列的种间变异最大, rbcL序列的种内变异最小; rbcL序列的种内和种间遗传变异重叠比例最小, 其次为matK序列; 各序列的Neighbor Joining树均可明显地将不同种分开。实验结果表明, 利用DNA条形码能够准确地鉴别半夏属药用植物及其伪品, matK和rbcL序列为鉴别半夏属及其伪品的较理想条形码组合。该研究为半夏属植物的分子鉴别提供了科学依据与新的思路。

生物碱是存在于自然界中一类含氮的杂环小分子天然化合物, 约有1.2万多种。其代谢途径往往受到特异酶类的调控, 因此通过对某些特征性关键酶的定位可以确定生物碱的合成、转运和储藏相关的特定细胞或亚细胞结构。该文以异喹啉类生物碱血根碱为主, 对其生物合成、运输和储藏相关的细胞和亚细胞水平上的研究结果进行概述。异喹啉生物碱生物合成主要发生在皮层、筛管、伴胞和乳汁管等组织细胞中, 囊泡、液泡、细胞质基质、微粒体、内质网和叶绿体类囊体等众多细胞器参与生物碱的运输和储存。同时对药用植物中常见的其它几类主要生物碱的相关研究结果进行了讨论。

叶片是植物重要的光合器官, 它的衰老由外界环境刺激和内源发育信号所启动, 复杂的基因调控网络参与衰老过程的精确调控。最新研究表明, 植物通过对基因表达的重编程, 在表观遗传水平上调节着叶片衰老过程。该文简要介绍了表观遗传的分子机制, 在此基础上重点综述了组蛋白修饰、染色质重塑、DNA甲基化及小RNAs途径对叶片衰老调控的最新研究进展, 同时讨论了该领域存在的问题和未来研究方向。

莲属(Nelumbo)植物既可药用也可食用, 其中荷叶、藕节、莲子、莲子心、莲房和莲须等皆可入药, 但药效各不相同。迄今为止, 从莲的各组织中共检测出类黄酮多达61个, 包括8个花青素苷、2个黄酮醇、29个黄酮醇苷、1个黄酮、16个黄酮苷(内含13个碳苷黄酮)和5个黄烷醇。该文对莲各组织中所含类黄酮的检测方法、组成、含量及药理等方面的研究进展进行了综述。迄今的研究结果表明, 莲中含有丰富的类黄酮化合物, 且具广泛的药理活性(如抗氧化、抗菌、抗HIV、抗动脉粥样化、提高免疫力和减肥降脂等)。这些资料不仅对今后深入研究莲各部位的类黄酮代谢物及其与药效的关系有重要意义, 而且对保健食品和中药的研发也具有重要的参考价值。