微管是细胞骨架的重要组成部分, 为真核细胞生命活动所必需。与其它生物体类似, 微管不仅在植物生长发育中起重要作用, 而且参与响应外界环境信号。近期, 中国科学家在解析植物微管精准切割及微管骨架动态重构调控机制的研究中取得突破性进展。

DELLA蛋白是植物生长发育过程中响应赤霉素(GA)应答途径的关键调控因子, 主要行使转录调控因子的功能, 几乎参与了植物生长发育的各个重要过程。已有的研究表明, DELLA蛋白在被子植物的雄性生殖器官、雌性生殖器官和胚胎等组织中均有表达, 在植物有性生殖过程中起着极其重要的作用。该文综述了DELLA蛋白的分子结构、特性及其在植物有性生殖过程中的表达与功能, 并讨论了现存的问题及研究思路。

作为植物中普遍存在的一种逆境适应机制, 脯氨酸积累一直被认为是其合成和降解调控的结果。然而越来越多的研究表明, 脯氨酸转运也可能在其积累过程中起重要作用。在植物中, 有多个氨基酸转运蛋白家族, 如氨基酸通透酶家族(AAPs)、赖氨酸组氨酸转运蛋白家族(LHTs)和脯氨酸转运蛋白家族(ProTs)参与脯氨酸在各个器官间的运输。该文对参与脯氨酸运输的基因家族成员的表达模式、生理功能及表达调控进行了综述, 以期为脯氨酸运输与积累在植物抗逆方面的研究提供参考。

多氯联苯是一种典型的持久性有机污染物。研究表明多氯联苯具有毒物兴奋效应, 但其影响植物生长发育的机制尚不清楚。以毛白杨(Populous tomentosa)组培苗为材料, 探讨3 mg·L^-1 Aroclor1254对不定根分化、植物激素水平、与生长素相关的P009g125900、P006g142600和P002g222700基因表达、与细胞分裂素相关的P005g2489和P005g2376基因表达的影响。结果显示, Aroclor1254可促进毛白杨组培苗不定根分化, 缩短不定根初根时间与分化率达100%的时间, 提高不定根数目; 在不定根诱导期, 用Aroclor1254单独诱导, IAA/(ZR+dhZR)比值与阳性对照无显著差异, P006g142600、P002g222700、P009g125900、P005g2489和P005g2376基因表达变化趋势与IBA单独诱导下各基因表达变化趋势一致。为验证Aroclor1254是否具有生长素效应, 以玉米(Zea mays)和转生长素报告基因DR5::GUS的拟南芥(Arabidopsis thaliana)为材料, 观察Aroclor1254对胚芽鞘生长及DR5::GUS基因表达的影响。结果显示, 一定浓度的Aroclor1254对胚芽鞘的生长无显著影响, 但可诱导生长素报告基因表达。以上结果表明, 多氯联苯类化合物Aroclor1254虽不属于植物生长调节剂, 但具有毒物兴奋效应, 在一定浓度下具有类似生长素的生物学活性。

为揭示毛竹(Phyllostachys edulis)快速生长期茎秆中的光合碳同化特征及其在不同节间的变化规律, 以毛竹笋竹茎秆为材料, 测定不同节间光合色素含量、核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)、苹果酸脱氢酶(NADP-MDH)、NADP-苹果酸酶(NADP-ME)、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶(PEPCK)以及丙酮酸磷酸双激酶(PPDK)活性。结果显示, 茎秆中叶绿素a、叶绿素b以及类胡萝卜素含量随节间升高均呈下降趋势, 叶绿素a/b比值呈逐渐上升趋势; 随着节间的升高, 茎秆中Rubisco、PEPC和PPDK活性在第1-10节间显著下降, 之后酶活性降幅逐渐减缓; NADP-ME活性在第1-13节间呈显著下降趋势, 之后酶活性趋于平稳; NADP-MDH活性在第1-25节间显著下降。PEPC/Rubisco活性比值随节间升高而不断增加, 其范围介于18.37-65.09之间, 明显大于典型C₃植物中的活性比值。上述结果表明, 茎秆不同节间的光合碳同化能力存在明显差异, 中、下部节间生长相对较快; 茎秆中存在多种C₄酶且活性较高, 这为此时期茎秆中存在C₄光合途径提供了有力证据。

孢粉学是解决植物分类中疑难类群物种微形态分化的重要方法, 随着分子系统学的发展, 结合这两门学科的优势可以更加有效地解决疑难类群的分类学问题。鳞盖蕨属(Microlepia)是一个分类困难的疑难类群, 采用孢粉学与分子系统学一一对应的方法, 以及居群取样方式, 选取280份样本, 联合4个叶绿体片段(rbcL、trnL-F、psbA-trnH和rps4), 采用最大似然法和贝叶斯法构建该属的系统发生关系, 在此基础上对凭证标本中100份材料的孢子进行观察和分析。综合分子系统学和孢粉学的研究结果, 得出结论: (1) 在形态学研究中广泛被接受的15个物种得到了单系支持, 并厘清了分类困难的复合群; (2) 发现边缘鳞盖蕨(M. marginata)可能存在隐性种; (3) 建议恢复过去归并处理为异名的瑶山鳞盖蕨(M. yaoshanica)、罗浮鳞盖蕨(M. lofoushanensis)、四川鳞盖蕨(M. szechuanica)以及滇西鳞盖蕨(M. subspeluncae); (4) 提出鳞盖蕨属可能存在杂交现象; (5) 提出鳞盖蕨属完整的属下分类建议。

地球上有多少物种一直以来都是人们极度关注的问题, 而存疑物种是造成该问题难以解决的重要阻碍之一。目前, 模式标本是存疑物种得以确定的唯一凭证标准, 然而, 因其特殊的分类学地位而难以进行有效的观察和研究。因此, 前往模式产地寻找存疑物种的原始信息成为最有效的替代途径。随着分子生物学, 特别是DNA条形码技术在物种分类与鉴定中的广泛应用, 准确而快速鉴定存疑物种成为可能。以存疑物种——南平鳞毛蕨(Dryopteris yenpingensis)为例, 利用来自模式产地的分子数据进行DNA条形码分析, 并结合形态学特征澄清了南平鳞毛蕨的分类学地位, 确定南平鳞毛蕨与荔波鳞毛蕨(D. liboensis)为同一物种, 同意将荔波鳞毛蕨作为其异名。研究结果和方法可为今后澄清更多存疑物种的分类学地位提供参考。

以塔里木河干流荒漠河岸胡杨(Populus euphratica)为研究对象, 在塔里木河干流河道上游和中游选择帕满水库和坎白尔吾斯坦2个断面, 分析胡杨径向生长的特点。根据不同断面的河道径流数据, 采用小波分析和相关性分析方法研究塔里木河胡杨径向生长随径流动态变化的响应。结果表明, 帕满水库-新其满断面, 胡杨基部断面生长增量(BAI)与径流在15-24年时间尺度上都发生震荡, 且径流震荡年份要早于基部断面生长增量震荡年份。坎白尔吾斯坦-英巴扎断面, 胡杨BAI与径流在10-20年时间尺度上都发生震荡, BAI震荡周期出现时间较晚。在塔里木河干流沿岸, 径流是胡杨径向生长的主要限制因素之一。上游帕满水库断面, 胡杨BAI与前一年11月至当年3月的径流量呈显著相关; 中游坎白尔吾斯坦断面, 胡杨BAI与前一年12月至当年3月的径流量呈显著相关。塔里木河不同河段胡杨BAI对径流变化响应的敏感度存在差异。研究表明, 塔里木河上游采样区胡杨生长良好, 所对应的最佳径流达1.334 0×10⁸ m³; 塔里木河中游采样区胡杨径向生长的最合理径流量的范围为0.380 3×10⁸-1.205 6×10⁸ m³。

以模式藻株莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)为材料, 基于液质联用技术对其极性甘油酯组进行定性定量分析。通过综合利用UPLC-ESI-Q-Trap/MS的一级质谱扫描(中性丢失或母离子扫描)及UPLC-ESI-Orbitrap/MS²的二级碎片信息扫描, 共鉴定出109种极性甘油酯分子; 再通过外标法利用UPLC-ESI-Q-Trap/MS在多级反应监测模式下对各分子进行靶向定量分析。结果表明, 莱茵衣藻的极性脂以糖脂MGDG、DGDG及甜菜碱脂DGTS为主, 所有极性脂的分子组成表明, DGDG、SQDG、DGTS及PI是C18脂肪酸的去饱和载体。该研究利用液质联用技术建立了莱茵衣藻极性甘油酯组的结构图谱及定量分析技术平台, 为微藻极性脂生物学功能及脂质代谢研究奠定了基础。

为筛选黄梁木(Neolamarckia cadamba)实时定量PCR最佳内参基因, 该研究以黄梁木的根、芽、叶、花、果、皮及形成层为材料, 利用RT-qPCR技术对ACT、CAC、CYP和EF1α等21个管家基因家族43个候选内参基因进行表达量分析, 并利用geNorm、NormFinder和BestKeeper软件进行内参基因稳定性分析。geNorm的分析结果显示, UPL基因的稳定性最高(M=0.443), UBQ基因的稳定性最低(M=2.859); NormFinder的分析结果显示, UPL基因的稳定性最高(E=0.223), UBQ基因的稳定性最低(M=4.759); BestKeeper分析显示, UPL基因的标准偏差(SD=0.513)最低。研究结果表明, UPL基因作为内参基因稳定性最高, UBQ基因的稳定性最低。因此可以选择UPL基因作为黄梁木不同组织中RT-qPCR定量分析的内参基因。

以欧洲百合(Lilium martagon)无菌苗鳞片为外植体, 探讨不同植物激素组合及光暗培养条件对愈伤组织诱导、增殖和再生不定芽的影响, 进而建立欧洲百合高效再生体系。结果显示, 诱导愈伤组织的最佳培养基为MS+0.2 mg?L^-1 TDZ+0.5 mg?L^-1 NAA, 诱导率为77.14%。在添加TDZ和NAA组合的培养基中进行继代培养, 愈伤组织极易褐化, 胚性活性下降; 采用添加6-BA和NAA组合的培养基可改善愈伤组织的褐化现象, MS+0.5 mg?L^-1 6-BA+0.1 mg?L^-1 NAA是愈伤组织增殖的最佳培养基, 增殖指数为2.93, 表明6-BA在愈伤组织状态维持中起关键作用。暗培养条件下愈伤组织的诱导率、增殖指数和芽再生系数最高, 分别可达77.14%、2.93和5.43, 且愈伤组织生长状态较好, 不定芽生根正常。研究建立的欧洲百合高效再生体系对于百合种质资源保存、基因工程育种及在国内的推广应用具有重要意义。

卷叶性状是水稻(Oryza sativa)重要的育种指标之一。研究表明, 水稻叶片适度卷曲对植株的光合作用、株型及增产等均具有重要作用。该文综述了水稻叶片卷曲的相关研究进展, 对水稻叶片卷曲的细胞学形成机制和相关调控基因的分子机制进行了阐述, 以期深入阐明水稻叶片卷曲的细胞学和分子机制, 促进卷叶性状在水稻育种中的应用。

番茄(Solanum lycopersicum)是目前世界上种植面积最广且最受欢迎的蔬菜作物之一, 也是肉果及茄科的重要模式植物。番茄果实发育主要分为早期果实发育和果实成熟2个时期, 但果实形态结构和大小主要决定于早期果实发育时期。该文围绕番茄早期果实发育时期植物激素、细胞周期、表观遗传和源库代谢等多方面调控的分子机制进行了综述, 旨在认识植物生长与发育的基本生物学问题及促进基础理论研究成果在生产中应用。