GASA蛋白是植物特有的一类富含半胱氨酸的小分子蛋白, 大多定位于细胞壁, 在植物生长发育和激素信号转导过程中发挥重要作用。该蛋白具有富含12个半胱氨酸残基的GASA结构域, 该结构域被认为是GASA蛋白维持空间结构和发挥功能的关键区域。该文重点综述了植物GASA蛋白的分子结构、亚细胞定位和生物学功能, 并对相关领域的研究进行了 展望。

RNA聚合酶II CTD磷酸化酶1 (CPL1)作为影响RNA聚合酶II磷酸化水平的重要因子, 在植物逆境响应、离子吸收以及成花诱导等生命过程中扮演重要角色。为深入探究CPL1参与植物开花时间调控的作用机制, 以拟南芥(Arabidopsis thaliana) AtCPL1突变体cpl1-3和fry2-1为研究材料, 观察了长日照条件下突变体与野生型的开花时间, 并利用荧光定量PCR技术对突变体中开花相关基因的表达情况进行了检测。结果表明: 在长日照条件下, 突变体cpl1-3和fry2-1抽薹时的莲座叶数目均显著多于野生型, 且表现出明显的开花时间延迟现象; 荧光定量PCR分析显示, 突变体cpl1-3和fry2-1中开花抑制因子miR156a、TOEs和SMZ基因的表达量较野生型显著升高, 而开花促进因子FT、FD、CO和miR172基因的表达量则显著降低。由此推测, AtCPL1通过调控miR156和miR172的表达水平进而影响下游开花相关基因TOEs、SMZ、FT、FD及CO等的表达, 从而实现对拟南芥开花时间的调控。

以溶液培养的棉花(Gossypium hirsutum)幼苗为材料, 测定了不同盐胁迫程度和不同通气状况下棉花幼苗株高、根系体积、根系和茎叶生物量以及灰分含量的变化, 以探索根际通气状况对盐胁迫下棉花生长的影响。结果表明, 盐胁迫抑制棉花植株生长, 表现为植株变矮、叶面积减小和干物质积累下降; 根际环境通气不良也会导致棉花幼苗生长受抑制、干物质积累下降和矿质元素吸收减少等。进一步比较盐胁迫和根际通气状况及两者组合作用对棉苗生长的影响, 发现盐胁迫对株高和总生物量的影响较大, 而根际通气状况对根系体积、根系生物量、根冠比和矿质元素吸收的影响较大。总体表现为: 盐胁迫对茎叶生长的不利影响较大, 而根际通气状况对根系生长的不利影响较大。同时, 在根际环境通气良好的条件下, 不同程度盐胁迫导致的棉花幼苗株高、根系体积、叶面积、根系生物量和总生物量的变化程度远小于根际环境通气不良条件下的变化程度。实验结果表明, 根际环境通气良好可以减弱盐胁迫对棉花生长发育的抑制作用, 而根际环境通气不良则会加重盐胁迫的不利影响。

以吉农15号和吉农24号大豆(Glycine max)品种为材料, 根据植株高度平均分为下部、中下部、中部、中上部和上部5个冠层, 分析不同冠层种子百粒重、种子活力及萌发7天子叶中抗氧化酶活性和丙二醛含量的变化。结果表明, 随着植株冠层的升高, 大豆百粒重呈先略上升后逐渐下降的趋势, 上部冠层种子的百粒重最小。大豆植株下部与中下部冠层种子的发芽率和发芽势较高; 并且该两层的种子活力指数显著高于中上部与上部冠层, 种子萌发后幼苗的茎粗也显著大于中上部及上部冠层幼苗。下部与中下部冠层种子萌发时子叶中的抗氧化酶活性高于上部, 而丙二醛含量低于上部, 说明该两层的大豆种子活力高, 萌发后幼苗健壮且子叶新陈代谢旺盛, 是优选良种的最佳冠层。

为探讨垂柳(Salix babylonica)对苯酚污染物的耐受程度及其应用于苯酚污染环境修复的可行性, 了解苯酚胁迫对垂柳光合作用生理过程的影响与限制机理, 采用水培模拟胁迫实验方法, 在5种苯酚溶液浓度(50、100、200、400和800 mg·L^-1)下, 测定垂柳植株叶片光合气体交换及叶绿素荧光参数。结果表明, 苯酚对垂柳光合作用具有显著的抑制作用, 表现为叶片净光合速率(P_n)、最大光合速率(P_nmax)、光合量子效率(Φ)、PSII最大和实际光化学效率(F_v/F_m和Ф_PSII)等均明显下降。苯酚胁迫浓度越高, 对垂柳光合作用的抑制程度越大; 苯酚胁迫限制光合作用主要由非气孔因素引起。将垂柳用于苯酚污染的水体环境修复时, 苯酚浓度应在200 mg·L^-1以下, 否则垂柳的光合作用效能会明显降低。垂柳光合作用生理活性耐受苯酚胁迫的极限浓度还需进一步实验研究。

为了解释山西太岳山脱皮榆(Ulmus lamellosa)群落中物种的分布情况与该群落环境因子之间的相互关系, 采用TWINSPAN数量分类和典范对应分析(CCA)与环境因子的变量分离进行讨论。结果表明, TWINSPAN将60个调查样方划分为7种群丛类型, 体现了该脱皮榆群落主要以乔木脱皮榆和草本披针叶苔草(Carex lanceolata)为优势种。7种群丛类型与CCA排序结果一致, CCA排序第1轴主要体现了坡位和海拔; 坡向与第2排序轴存在显著相关性。Monte Carlo检验结果表明, 影响脱皮榆群落物种分布最主要的环境因子是海拔。在环境分离变量解释方面, 环境因子解释了39.60%, 空间因子解释了7.95%, 空间因子与环境因子交互作用解释部分占10.89%。而其中不能解释的部分占41.56%。在该研究区, 海拔对植物的分布有较好的解释力, 其次是坡位和坡向。

以山西省翅果油树自然保护区翅果油树(Elaeagnus mollis)种群为研究对象, 采用点格局分析中的O-ring统计方法, 利用Programita软件对翅果油树群落中主要物种翅果油树、荆条(Vitex negundo var. heterophylla)和黄刺玫(Rosa xanthina)种群的分布格局及其相互关系进行了分析。结果表明: (1) 各种群在相对小的尺度上聚集分布特征明显, 随尺度增加各种群主要表现出随机分布特征; (2) 各树种间的空间关联性主要表现在小尺度范围, 随尺度加大空间关联性逐渐不明显; (3) 翅果油树种群径级I、II和III在较小尺度时存在明显的聚集分布, 径级IV、V和VI在所有尺度上均呈现随机分布; (4) 翅果油树种群径级I和II与径级IV、V和VI存在正关联, 同时径级I与VI, 径级II与V在一定尺度上表现出空间负关联, 相邻径级在空间分布上相关性不显著。

水稻(Oryza sativa)根系照光实验表明, 光的效应随循环水影响到不照光的植株, 暗示营养液中发生了化学变化。在Si (K₂SiO₃)和Fe (FeEDTA)组成的溶液模拟系统中, 分别照射LED-紫光或阳光, 观察到反应液的OD₄₀₀值随光照时间的延长而增加。光照引起的化学变化发生在FeEDTA和K₂SiO₃之间。化学变化只与光能量有关, 与溶液温度无关, 这是一种光化学反应。光化反应溶液的光吸收从OD₃₆₀到OD₅₆₀都有明显增高。LED-蓝光和阳光诱导产生的并含FeEDTA-SiO₃成分并能吸收光的二元螯合铁硅酸盐复合物附着在衬底膜上, 形成三元复合物。衬底膜上可见大量的颗粒, 其中有些是反光的微晶颗粒。除LED-蓝光和阳光外, LED-紫光、LED-红光和LED-红外光也能诱导产生光谱性质相同的螯合铁硅酸盐复合物。制备含螯合铁硅酸盐复合分子的溶液并进行植物生长实验, 结果显示小球藻生长好, 死亡的藻体分解褪色后留下的是褐色的蓬松团状铁-硅化物。经螯合铁硅酸盐复合物处理的水稻干重增加明显。

基因分型是进行植物基因功能的遗传分析和分子标记辅助育种的重要环节。该研究以大豆(Glycine max)成熟种子为材料, 建立了通过钻孔采集样品、快速提取DNA进行基因型鉴定的方法。用此方法, 一个熟练的工作人员可以在1个小时内完成120个样品的采集和DNA提取; 同时种子钻孔取样后, 不会对大豆种子的萌发造成影响。利用该方法获得的DNA可满足PCR扩增的要求。实验重复性好, 成功率在98%以上。这种快速且无损的大豆种子基因型鉴定方法可以用于鉴定杂交种子、品种纯度以及遗传分析等研究工作。

以南瓜(Cucurbita moschata)未授粉子房为外植体, 在离体条件下研究了激素种类、基因型、胚囊发育时期、消毒方式和热激处理时间对胚状体诱导效果的影响, 旨在建立完善的南瓜未授粉子房离体诱导再生体系。结果表明, MS+4.0 mg·L^-1 2,4-D+0.5 mg·L^-1 NAA+1.0 mg·L^-1 6-BA和MS+0.04 mg·L^-1 TDZ两种培养基胚状体的诱导率都较高, 分别为19.8%和20.1%, 二者相比, 使用TDZ诱导更加简单; 在6个南瓜品种中, 2个生长势较强的品种(雪峰蜜本和鱷鱼南瓜)胚状体诱导率较高, 适合作为离体雌核诱导的实验材料; 开花当天的子房先切片后消毒可以有效降低愈伤组织的形成, 提高胚状体的诱导率; 在黑暗且35°C条件下热激5天有利于子房的转绿和出胚。将子叶胚转移至无激素的MS培养基上得到再生植株并移栽成活。经鉴定有7个再生植株的染色体数目n=x=22, 气孔保卫细胞叶绿体数的平均值为4.28个, 是单倍体植株。

以蝴蝶兰(Phalaenopsis ssp.)栽培种绿熊(Green Bear)和大辣椒(Big Chilli)为培养材料, 研究不同光质的发光二极管(LED)组合对组织培养过程中增殖及生根的影响。结果表明, 红光更有利于蝴蝶兰单芽增殖、干重、鲜重以及株高的增加, 但不利于叶片叶绿素的积累; 蓝光有利于叶片叶绿素的积累, 并能提高根系活力; 远红光则对根长和根系活力的增加作用更显著。增殖扩繁阶段的最适LED为暖白, 2种蝴蝶兰芽增殖系数分别比白色荧光灯(对照)高出53.17%和46.37%。生根诱导阶段的最适LED组合为红:蓝:远红=3:6:1, 根长及根系活力均较对照显著增加。该研究结果为LED光源在蝴蝶兰组织培养中的应用奠定了基础。

以地皮消(Pararuellia delavayana)无菌实生苗带叶茎尖和带节茎段为外植体, 探讨不同植物激素种类及组合对愈伤组织诱导、芽丛发生及植株再生的影响。结果表明, 地皮消组织培养和植株再生的适宜外植体为带节茎段, 其在MS+1.0 mg·L^-1 6-BA+0.5 mg·L^-1 NAA+0.1 mg·L^-1 KT培养基中培养17天后, 约85.38%的外植体产生出分化能力较强的愈伤组织; 25天后约97.55%的愈伤组织开始分化出绿色芽丛; 30天后不定芽分化系数可达15.38。不定芽增殖继代6次后出现玻璃化现象, 且随着继代次数的增加, 玻璃化现象加重, 增殖率明显下降; 采用MS和B₅培养基交替使用可改善试管苗玻璃化现象并保持较高的增殖率。不定芽生根的适宜培养基为MS+0.5 mg·L^-1 NAA, 生根率可达100%。再生苗移栽成活率达95%以上。该研究建立了地皮消无性快速繁殖体系, 为保护地皮消野生资源及种苗繁育提供了有效途径, 也为其遗传转化研究奠定了基础。

水稻(Oryza sativa)是我国最重要的粮食作物之一, 在保障国家持续的粮食供给中扮演着重要角色。根系作为水稻生长发育必不可少的器官, 间接地决定着水稻地上部产量、品质、抗逆及广适性等诸多农艺性状的表现。近年来, 随着水稻根系法的不断改进和图位克隆技术的完善及广泛应用, 水稻根系研究也取得了较大进展, 并已成功定位、分离、克隆了一些控制水稻根系的相关基因。该文从水稻根系法、相关性、基因定位、克隆及功能解析等层面综述了国内外水稻根系的研究进展, 并阐述了水稻根系研究存在的问题和今后研究的重点。

花青素是种子植物呈色的重要色素, 由一系列结构基因编码的酶(CHS、CHI、F3H、F3'H、F3'5'H、DFR、ANS和3GT)催化而成, 随后经过各种修饰被转运至液泡等部位储存。各类器官中差异表达的MYB、bHLH和WDR三种调控因子通过形成MBW复合体直接正调控以上结构基因的表达。这个过程涉及的基因变异常会导致植物的各种颜色变异。在生活中人们广泛利用这些变异品种, 取其丰富色味。造成颜色变异的具体分子机制在很多情况下还不清楚, 但日益积累的个例研究为其中的规律性提供了基础数据。该文概述了花青素的合成、转运过程及其转录调控机制, 探讨了研究颜色变异品种的常用思路及方法。在总结近年工作的基础上, 对生活中常见蔬菜、水果和花卉的颜色变异品种的分子机制进行了综述。

氮元素是植物必需的营养元素之一, 氮素供需失衡会严重影响植物的生长发育。无机氮(硝酸根NO₃^-和铵根NH₄⁺)是植物体内氮素的主要来源, 对其有效吸收和利用依赖于多种类型转运蛋白的协同作用。其中, 部分无机氮素转运蛋白的活性受到可逆磷酸化作用的精准调控。该文将对模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)中硝酸根和铵根转运蛋白的分类、结构、定位和功能特点等进行总结, 并重点对可逆磷酸化调控转运蛋白的分子机制加以阐述。

亚硝基化是近年来新发现的不依赖于环磷酸鸟苷的一氧化氮信号转导途径, 是一氧化氮分子通过共价结合修饰靶蛋白的半胱氨酸残基从而改变其功能的过程。该文重点综述了近年来亚硝基化在细胞死亡和抗病反应这两个紧密关联的生物学过程中的最新研究成果, 总结了亚硝基化通过修饰和调控靶蛋白从而促进或抑制细胞死亡和抗病反应, 并对现有研究结果中某些不一致之处提出自己的观点。最后根据动物学领域的最新研究进展对植物学领域未来亚硝基化的研究方向进行了展望。