随着模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)和水稻(Oryza sativa)基因组测序工作的完成, 国际植物科学的研究在近年来得到了极大的推动。我国植物科学领域也在整体上取得了重大进展, 特别是水稻基因组框架图(Yu et al., 2002)和4 号染色体基因组精细图(Feng et al., 2002)以及水稻控制分蘖的MOC1基因发现(Li et al., 2003)等重大研究成果在Science和Nature等国际顶级科技刊物上的发表, 使国际科学界对中国的科学研究水平刮目相看, 亦使中国科学家为之振奋。据不完全统计, 2004年中国科学家本土取得研究成果在植物科学专业顶级学术刊物The Plant Cell、The Plant Journal 和Plant Physiology 上发表的论文有2 2 篇, 在其他重要综合性期刊Nature、Science、PNAS、Trends in Plant Science、Molecular Biolgy and Evolution、Ecology Letters和Conservation Biology等上也有论文发表, 这反映了我国科研总体水平正在迅速提高。本文基于我国科学家发表在这些著名刊物上的成果对《植物学通报》的读者作一简单介绍, 希望从一些侧面反映我国科学家在本土所做研究的主要进展, 由于篇幅有限, 不能对每个领域各项逐一介绍, 收集文献不尽完善请同行和读者见谅。下面就不同研究领域举例作一介绍。

胚珠是研究器官形态发生和模式建成遗传分子机理的一个理想系统。近年来, 关于胚珠特征的决定、模式建成、珠被形态建成和胚囊形成等发育事件分子机理的研究取得了重要进展, 初步建立了胚珠发育的基因调控模型。同时, 离体花器官再生系统为研究激素调控胚珠发育的机理提供了有效途径。本文对拟南芥(Arabidopsis thaliana)胚珠发育的分子调控机制进行了综述。

本文简要地介绍了多胺的分解代谢途径、与分解代谢有关的酶(多胺氧化酶、二胺氧化酶、氨丙基转移酶、g-氨基丁酸转氨酶和琥珀酸半醛脱氢酶)及其主要产物(二氨基丙胺、g-氨基丁酸、稀有多胺和H2O2)在高等植物体内的生理作用。

应用石蜡切片法对紫茎泽兰(Eupatorium adenophorum)从花芽分化到胚胎形成的全过程进行系统观察, 结果表明: 紫茎泽兰从刚孕花序至头状花序的直径(d)大小为1.6～1.8 mm时为花芽分化期; d在1.8～2.0和3.8～4.0 mm范围内为大小孢子及雌雄配子体发育期, 其中d在2.3～3.5 mm之间时为减数分裂的主要过程; 药壁分化过程为双子叶型, 胞质分裂为同时型, 绒毡层发育属腺质绒毡层, 成熟花粉粒为3-细胞型; 胚囊发育属蓼形, 胚珠倒生, 单珠被, 薄珠心; 胚胎发育过程中有双胚现象。

筛选烟草内生细菌防治烟草黑胫病, 获得了对烟草黑胫病有很好防效的内生细菌118、57和93等菌株。在温室控病实验中它们的防效分别可达69.23%、61.53%和65.38%。118菌株对烟草疫霉(Phytophthora parasitica var. nicotianae)菌丝生长有明显的拮抗作用。118菌株具有较广的抗菌谱, 且对烟草有促生效果, 烟草的鲜重增产率为13.10%。

用绵恢725、蜀恢527和蜀恢881三个籼型恢复系、1个美国稻Lemont和1个爪哇稻香大粒作母本, 与1个日本特早熟粳稻Kitaake杂交, 研究了5个杂种F1及其亲本的光合生理表现。结果表明, 在高光通量密度(Photosynthetic flux density, PFD)条件下, 5个杂种F1净光合速率(Pn)明显高于双亲或双亲之一, 推测亲本与杂种F1之间不同的Pn同叶片中Rubsico活性有关。杂种F1的比较中, 在表观量子效率(j)、羧化效率(CE)、CO2补偿点(G)等方面, 籼粳亚种间杂种F1(绵恢725/Kitaake、蜀恢527/Kitaake、蜀恢881/Kitaake)对2个亚种内杂种F1香大粒/Kitaake(粳爪交)、Lemont/Kitaake(不同生态型的粳粳交, 美国稻属于特殊粳稻)具有明显的优势, 而蜀恢881含有粳型血缘, 蜀恢881/Kitaake也比典型籼粳亚种间杂种F1 绵恢725/Kitaake、蜀恢527/Kitaake优势稍逊一筹。5个杂种F1因为具有不同的遗传差异而表现出不同的光合优势, 在这方面, 典型籼粳亚种间杂交蜀恢527/Kitaake、绵恢725/Kitaake要优于其他杂交种, 说明亲本间遗传差异越大, 其杂种F1的光合优势越强。

普通冬小麦品系99-2439在郑州连续4年对田间白粉菌(Blumeria graminis sp. tritici)表现高抗,但其抗性基因来源不清。通过染色体C-分带和1RS染色体特异性SCAR标记鉴定, 表明它是一个小麦-黑麦(Triticum aestivum - Secale cereale)1BL/1RS异易位系。通过对中国春×99-2439杂交F2代分离群 体抗性鉴定和1RS染色体臂检测结果分析, 证明该抗病基因不在1RS染色体臂上。用单孢小麦白粉菌分离株对其抗性遗传进行研究, 结果表明, 99-2439的白粉病抗性由一对小种专化、隐性抗病基因控制。由于携带Pm5a的Hope/8Cc对中国的21个小麦白粉菌分离菌株均高度感病, 而99-2439高抗混和白粉菌和5个单孢分离菌株, 所以, 99-2439所携带的抗白粉病基因不同于Pm5a。

进行了大花蕙兰、墨兰、建兰、纹瓣兰、兔耳兰等兰属植物的种间远缘杂交实验。在52个杂交组合中, 86.5%的杂交组合具明显的子房膨大和果荚发育, 但授粉4个月后未变黄落果的杂交果仅占组合数32.7%, 经胚胎培养获得植株的杂交组合只占组合数的19.2%。大花蕙兰×墨兰与墨兰×大花蕙兰的杂交成功率有较大的差异。

本文介绍了植物耐虫性的研究方法, 包括植物功能损失指数(耐虫指数)、产量损失率、植株被害率、存活率、根系体积(受害程度)、植株和害虫干重、叶片叶绿素荧光特性、保护酶活性和主茎伤流液量等生理生化指标以及害虫的种群发展和取食行为等方法, 并提出植物耐虫性机理的研究思路和方向。

核糖体失活蛋白是一类毒蛋白, 主要存在于植物当中, 在真菌和细菌中也有发现。其共同特点是具有N-糖苷酶活性, 能水解生物核糖体大亚基rRNA颈环结构上特定位点的腺嘌呤, 使核糖体失活, 从而抑制了蛋白质合成。本文对核糖体失活蛋白的主要性质、应用以及国内外有关这类蛋白的研究进展加以概述。

植酸是玉米(Zea mays)、小麦(Triticum aestivum)、大麦(Hordeum vulgare)、水稻(Oryza sativa)和大豆(Glvcine max)等籽粒中广泛存在的一种有机酸(6-肌醇磷酸), 其与K+、Ca2+、Mg2+和Fe3+等金属离子形成的植酸盐是微量营养元素的重要贮存形式。植酸及植酸盐不能被人和非反刍动物所吸收利用; 植酸摄入体内后还会和其他来源的微量营养元素结合形成植酸盐, 造成这些营养元素的生物有效性下降, 从而造成微量元素缺乏症。此外, 大量的植酸及植酸盐随粪便排出, 造成严重的环境污染, 尤其是水体富营养化。由于土壤中缺乏分解微生物, 即使畜禽粪便作有机肥还田仍不能被作物吸收利用。近年来, 利用理化诱变与转基因技术已成功地获得了玉米、大麦、水稻和大豆等作物的低植酸突变体。本文对植酸的生物合成过程、低植酸突变体的诱发与研究、低植酸突变体的遗传特征与可能机理及营养评价进行了综述, 并对低植酸作物的应用前景进行了简要分析。

从试管棉纤维的诱导条件、影响试管棉纤维分化和伸长的因子以及其发育机制等方面进行了综述。试管棉纤维主要是通过胚珠及愈伤组织诱导形成, 其影响因子主要是植物生长调节物质及外界环境。同时总结了目前棉花离体培养纤维中存在问题, 并展望了棉花离体培养的前景和应用价值。

植物细胞的生物力学, 是探索生物生长奥妙的基础。本文阐述了国内外关于植物细胞生物力学的研究现状与进展; 讨论了植物细胞力学分析的几个基本理论; 重点讨论了植物细胞的力学模型及组织模型, 其中包括植物细胞的流变特性、黏附特性、应激效应(植物对外界应力刺激的响应)以及植物器官之茎杆的研究; 提出了植物细胞生物力学应在以下几个方面做进一步深入研究: 细胞间接触和细胞间相互渗透, 应力刺激对植物根、茎和叶等方面的影响以及外力在细胞中传递与分布规律。

光合作用对大气中CO2浓度升高适应的可能原因主要表现在以下几个方面: 由于CO2浓度升高,碳水化合物过量积累, 光合电子传递链中质体醌与过氧化氢(H2O2)的氧化还原信号对光合作用发生反馈抑制; 核酮糖1,5-二磷酸羧化/加氧酶(Rubisco)的含量及其活性下降; 气孔状态发生变化。此外, 植物体内C/N平衡、生长调节物质和己糖激酶对光合基因表达水平的调控等多个方面会对光合适应产生影响。

园艺植物分子育种中, 生物信息技术是一项新技术。GenBank、EMBL、DDBJ、Swiss-Prot等数据库及其序列查询系统、序列比对软件和序列提交软件是园艺植物分子育种中的重要生物信息资源。本文综述了这些生物信息资源, 以及它们在克隆新基因、预测新序列功能、鉴定种质资源和进行系谱分析等方面的应用。

民族植物学是研究一定地区的人群与植物界(包括所有在经济上、文化上和其他方面有重要价值的植物)之间的全面关系, 同时也研究社会结构、行为和植物之间的相互作用。民族植物学在寻找新资源、探索植物资源可持续利用和保护途径中已经发挥了非常重要的作用。但民族植物学在我国的发展还相对滞后, 其中对民族植物学在理解上存在的误区是导致民族植物学不为更多人所了解的主要因素之一。本文对容易导致对民族植物学产生误解的6个方面(包括“民族植物学就是研究少数民族利用植物的科学”、“民族植物学仅仅是文献考证的一门学科”、“民族植物学无定量方法”等) 进行了初步分析, 以期让更多的人了解民族植物学, 参与到民族植物学研究中来。

实验是植物学教学的重要环节。针对植物学传统实验教学中的实际情况, 进行了实验方法力求多样化、变部分过程性实验为过程性实验、增加综合性实验和研究性实验等尝试, 进而充分发挥教师和学生在实验教学中的作用, 培养学生的创造能力。