该文讨论了加强植物科学基础研究的必要性及其对我国农业发展的重要影响。为了更好地为中国的农业发展服务, 进一步加强植物科学基础研究非常重要。为了促进植物科学的发展, 我国既要积极参与国际竞争, 又要重视知识创新、技术发展以及技术平台建设等多个方面, 还要重视传统学科如植物分类学等的发展。过去10年间, 我们见证了中国科学家在植物科学领域取得的重要成就, 随着越来越多的高水平人才回国, 建议国家增加投入支持我国的植物科学基础研究。

该文对薇甘菊及其所在群落内19种植物(草本和木本)的叶片透射率、反射率和光合特征指标进行了测定, 结果表明:薇甘菊与其它植物透射和反射图谱的变化趋势都比较相近, 在各个光学特征指标与光合相关指标的相互关系中, 薇甘菊并没有表现出区别于同一群落内其它植物的特征。从平均值来看, 200-800 nm下叶片反射率和透射率由大到小依次为: 薇甘菊>草本植物>木本植物, 薇甘菊各光学植被指标(SR680、SR750和PRI)均低于其它植物的平均值, 但是其光合能力(光利用效率、水分利用效率、电子传递速率和净光合速率)与其它植物接近或稍高。而且, 薇甘菊夏季叶片反射和透射率明显高于冬季, 这有利于散失夏季过多光照和充分利用冬季短缺光照。薇甘菊叶片的上述光学特征, 可能是其生长于其它植物表面强光照环境的一种适应性表现, 有利于其在入侵地快速生长。

RACK1是一种多功能支架蛋白, 广泛参与植物生长发育过程的调节。利用反义RNA技术抑制水稻(Oryz a sativa)RACK1基因的表达, 分析了RACK1基因在响应干旱胁迫中的功能。采用实时定量PCR对获得的转基因植株的RACK1基因表达进行分析, 结果表明转基因水稻RACK1基因表达受抑制程度达到50%左右。与非转基因水稻(对照)相比, 转基因水稻耐干旱能力强, 膜脂过氧化程度低且丙二醛的含量少, SOD活性高。这些结果表明, RACK1蛋白负调节水稻对干旱胁迫的耐受过程, 并且这种调节作用在很大程度上与植株体内的氧化还原系统有关。

为研制具有自主知识产权的郁金香(Tulipa gesneriana)新种质, 本实验选择6种栽培郁金香品种为母本, 5种野生郁金香为父本进行杂交试验。结果显示, 平均受精率为(84.8±3.5)%, 母本受精率最高的是克斯奈丽斯, 平均为(94.0±2.3)%, 受精率最低的是蒙特卡罗, 平均为(71.0±3.8)%。果实发育1个月最高坐果率为100.0%, 平均为(75.2±4.1)%, 2个月最高坐果率为(90.0±3.6)%, 平均为(47.0±3.4)%; 杂交种子平均结实率为24.3%。研究结果表明, 母本与杂交组合对受精率、坐果率和结实率有显著影响, 父本则没有显著影响; 杂交组合小黑人×伊犁郁金香、小黑人×柔毛郁金香及小黑人×天山郁金香亲合性较 好, 其杂交种子结实率分别为78.2%、68.4%和57.5%。

拟南芥MS2(MALE STERILITY 2)是一个调控花药花粉发育的关键基因。水稻OsMS2(Os03g07140)基因与拟南芥MS2的序列具有高度同源性。利用RNA干扰技术研究OsMS2基因在水稻花药发育过程中的功能。与野生型水稻相比, 转基因 植株营养生长阶段正常, 但雄性育性降低。转基因植株雄性育性降低与RNA干扰引起的OsMS2基因表达水平降低有关。进一步对转基因植株花药进行细胞学观察, 结果表明OsMS2基因表达水平的降低导致绒毡层细胞退化延迟, 小孢子壁的形成出现异常。扫描电镜观察结果显示, 小孢子壁光滑, 不能形成正常的外壁。以上结果表明OsMS2基因在水稻花药发育过程中起重要作用。

通过比较分布于西双版纳热带雨林林下生境中的附生鸟巢蕨(Neottopteris nidus)和地生网脉铁角蕨(Asplenium finlaysonianum)的光合特征和光合诱导特性, 来研究不同生态型蕨类植物的光斑利用策略。研究结果表明, 2种蕨类植物的最大净光合速率、暗呼吸速率、表观量子效率、光饱和点和光补偿点没有显著差异, 但网脉铁角蕨的最大气孔导度远远高于鸟巢蕨, 表明后者具有更强的光合水分利用效率。在暗处理3小时接着光照(光强为20 mmol .m-2.s-1)30分钟后, 网脉铁角蕨的初始气孔导度显著高于鸟巢蕨。连续照射饱和强光后, 网脉铁角蕨达到最大净光合速率50%(T50%)和90%的时间(T90%)比鸟巢蕨短: 网脉铁角蕨和鸟巢蕨的T50%分别为0.57和5.31分钟, T90%分别为5.85和26.33分钟。诱导过程中, 气孔导度对强光的响应明显滞后于净光合速率。鸟巢蕨达到最大气孔导度的时间明显比网脉铁角蕨慢, 但在光合诱导消失过程中2种蕨类植物的 光合诱导维持能力却没有显著差异。上述结果表明, 与大多数地生林下植物(如网脉铁角蕨)相比, 附生鸟巢蕨的水分保护比碳获得更重要, 但却限制了附生蕨对光斑的利用。

肉苁蓉(Cistanche deserticola)是一种沙生根寄生濒危药用植物。利用光镜和电镜手段, 采用人工培养和诱导等方法详细观察并研究了肉苁蓉寄生生长过程中种子萌发、吸器产生以及植物体形态发育的过程。结果表明: (1)人工可以诱导肉苁蓉的种子萌发。肉苁蓉种胚具有明显的极性, 珠孔端细胞小于合点端, 珠孔端细胞分化、生长并产生白色的类胚根状结构。(2)有些化学物质可以诱导初生吸器的产生。用2, 6二甲氧基-对苯醌培养肉苁蓉24-26小时后, 其先端膨大并产生突起, 形成类似根毛状的结构, 即初生吸器。(3) 肉苁蓉属于主动寄生植物, 其在初生吸器与寄主幼根黏连后产生次生吸器。肉苁蓉与寄主梭梭(Haloxylon ammodendron)共培养, 其初生吸器主动与寄主幼根(0.1 mm左右)黏连, 穿过寄主根表皮和皮层后与维管束连通形成次生吸器, 肉苁蓉植物体分化、发育的基本组织形成。被寄生后的寄主根横向发育加快, 同时肉苁蓉植物体开始分化和发育。(4)肉苁蓉可以寄生在寄主幼根(0.1 mm左右)的任意部位。

谷胱甘肽转移酶和半胱氨酸合成酶在清除活性氧(reactive oxygen species,ROS)中起重要作用。采用0.36 mol.L-1NaHCO3对西伯利亚蓼(Polygonum sibiricum)进行胁迫处理, 荧光定量PCR分析表明这2个基因的表达受盐胁迫强烈诱导。为了分析2个基因是否具有抗盐能力以及其相互协同能力, 从cDNA文库中获得谷胱甘肽转移酶(GST)和半胱氨酸合成酶(CS)2个基因, 分别将GST、CS和GST+CS转入酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)中, 并分别命名转基因酵母为ty-gst、tycs和ty-gc。在1 mol.L-1 Na2CO3和5 mol.L-1 NaCl胁迫处理下, 转基因酵母(ty-gst、ty-cs和ty-gc)的耐盐能力均明显高于野生型酵母(wy), 而三者之间并无显著差别。在0.4 mol.L-1 NaCl胁迫处理下, 转基因酵母(ty-gst、ty-cs和ty-gc)的抗氧化酶类相关基因SOD1、SOD2、GPX1和GPX3的表达量均低于野生型酵母(对照)(wy), 而CTA1表达量均高于野生型酵母(对照)(wy)。转基因酵母ty-cs在0.4 mol.L-1 NaCl胁迫处理前后其超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)、过氧化氢酶(catalase, CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase, GPX)的活性均表现为最高。

生长素受体TIR1通过形成SCFTIR1复合体与生长素直接结合, 即为Aux/IAA在26S 蛋白酶体降解过程中的关键蛋白质。在Blas t检索和生物信息学分析的基础上设计特异引物, 以超级杂交水稻(Oryz a sativa)亲本株1S为材料, 通过RT-PCR扩增并经T-A克隆后测序, 获得一条长度为2 219 bp 的序列, 其开放阅读框长度为1 764 bp, 编码含587个氨基酸残基的肽链。该序列经生物信息学分析发现, 其与拟南芥TIR1相似性为77%, 同样具有2个保守的结构域, 即F-box和亮氨酸富集重复区域(LRR),且都不具有跨膜结构域和信号肽。该cDNA序列命名为OsTIR1。

利用111个家系组成的热研2号(Oryza sativa subsp. japonica ‘Reyan2’)/ Mi lyang23(Oryza sativa subsp. indica ‘Mi lyang23’)重组自交系(recombinant inbred l ines, RIL)群体(F7), 采用重病区田间自然接种方法, 以病情指数作为条纹叶枯病的表型值, 鉴定了2个亲本及111个RIL家系对条纹叶枯病的抗性。使用QTL Cartographer 软件复合区间作图法, 对水稻(Oryza a sativa)条纹叶枯病抗性基因进行了QTL分析。结果检测到2个抗水稻条纹叶枯病的QTL, 分别位于第2和第11染色体上, 其中第11染色体上的QTL贡献率为19.58%, 表明这是一个主效的QTL, 该QTL及其附近的分子标记, 可以用于水稻条纹叶枯病抗性分子标记辅助育种。

采用多元逐步回归分析对分布于浙江、福建、湖南、湖北和贵州5个省内6类不同居群药用植物雷公藤(Tripterygium wi lfordi i)的160株个体进行了雷公藤红素含量和环境因子的相关性分析。结果表明, 在空间分布上, 各居群间的雷公藤红素含量差异较大, 其中湖南黄岩居群雷公藤红素含量最高, 为1.058 5×10-2g.g-1, 贵州雷山和福建泰宁居群最低,分别为4.988 9×10-3g.g-1和4.988 7×10-3g.g-1; 而在居群内的雷公藤红素含量相对一致, 基本呈正态分布。实验结果表明, 雷公藤中雷公藤红素的积累在很大程度上受环境因子的影响。进一步利用SPSS软件对各个环境因子作逐步回归分析, 表明年均日照时长(X1)、年均降雨量(X2)和土壤含氮量(X5)是影响雷公藤中雷公藤红素含量(Y)的主导因子, 且各因素均与雷公藤红素含量呈负相关。经检验, 回归方程为Y=19.308-0.01 X1-0.02 X2-0.062 X5, R值达到0.917, F检验回归方程的线性关系显著。研究结果表明,环境因子, 特别是日照、水分和土壤含氮量能够影响雷公藤中雷公藤红素的含量。该文还对提高雷公藤中药用成分雷公藤红 素含量的研究策略进行了讨论。

高光谱植被指数以其特有的精细光谱特征, 能够获得非常细微的植被生理状况和环境胁迫差异, 因而使遥感技术在精细农业中的应用, 尤其是在叶绿素浓度和叶面积指数的反演上面有着广阔的应用前景。然而, 现有的植被指数往往和这2个参数呈非线性关系, 且只对某一区间的数值敏感, 无法适用于其它植被覆盖程度的研究。为了寻找合适的波段位置以改善植被指数与叶绿素浓度和叶面积指数的线性关系, 去除饱和区域, 进而提高这2个参数的实际估算精度, 该文选取了叶绿素浓度和叶面积指数, 以辐射传输模型PROSPECT和SAIL为基础, 模拟了这2个参数变化对3类高光谱植被指数(归一化植被指数(NDVI)、 优化的简单比值指数(MSR)和优化的叶绿素吸收率指数(MCARI))的影响。叶绿素浓度变化敏感性分析结果表明, 对这3类植被指数而言, 750 nm 和705 nm 的叶片反射率更适合实际的叶绿素浓度反演。以750 nm 和705 nm代替 800 nm/700 nm 和670 nm成功地提高了3类植被指数与叶绿素浓度的线性相关程度, 其中MCARI705 和叶绿素浓度基本呈线性关系。叶面积指数变化敏感性分析同样显示, 以750 nm 和705 nm 组成的植被指数能够获取更可靠的叶面积指数信息, 尤其对于高植被覆盖区域。其中MCARI705 能较好地降低随叶面积指数变化的饱和程度, 相比其它植被指数, 当叶面积指数大于8时, MCARI705 才出现明显的饱和。由于冠层的尺度效应, 波段位置的选择对植被指数与叶面积指数线性关系的改善不及对叶绿素浓度明显。

以服务于科罗拉多冷杉(Abies concolor)的引种工作为目的, 以科罗拉多冷杉的9个种源半年生幼苗为材料, 对其进行了模拟干旱处理, 测定了抗旱性的相关理化指标, 并与同样处理下的我国本土冷杉辽东冷杉(A. holophyl la)、峨嵋冷杉(A.squamata)及鳞皮冷杉(A. fabric)半年生幼苗的对应指标作比较分析, 估测了科罗拉多冷杉在我国的适生范围。

采用“面”上宏观调查与“点”上典型研究相结合, 集中对塔里木河下游阿拉干断面100 hm2的胡杨(Populus euphratica)林木分布与胸径结构进行了调查。结果发现, 在距河道0-20 m的范围内, 胸径为0-4 cm的幼龄胡杨占最多, 达到13.24%。以后随着离河道距离的增加, 幼龄胡杨所占比例逐渐减小。胸径分布范围简单, 胸径为16-36 cm的林木株数在胡杨林中所占的比例最多。另外, 随着离河道距离的增加, 胸径在48 cm以上的过熟林和衰老林的比例逐渐增多。距河道0-200 m的范围内, 胡杨分布占整个胡杨林的80%以上。其中以疏失度为0-50%的长势较好的胡杨为主。在200-400 m的范围内, 疏失度为50%-75%的长势较差的过熟林和衰老林的比例开始增多。距河道400 m以上, 胡杨密度开始急剧下降, 胡杨株数所占的比例几乎下降到5%以下。

初步建立茶条槭(Acer ginnala)细胞悬浮培养体系: 以茶条槭子叶为外植体, 接种于WPM培养基中, 对茶条槭愈伤组织进行诱导和继代培养。悬浮培养中, 每代增长指数达到11.6, 没食子酸含量达到1.518%。通过对比NT、IS、WPM、B5和MS培养基所含成分对茶条槭愈伤组织悬浮培养的影响, 综合考虑悬浮细胞的生长速率和有效成分的含量, 确定WPM为基本培养基。WPM培养基大量元素的浓度对细胞的生长和没食子酸的积累有显著影响, 其浓度越高, 促进作用越明显。3倍浓度的大量元素最有利于没食子酸的积累。蔗糖浓度为10 g.L-1最适于没食子酸的积累, 浓度为30 g.L-1最适于茶条槭细胞生长和没食子酸合成。

稻米淀粉的形成是影响水稻产量和品质的决定性因素之一。因此, 开展稻米淀粉形成过程中所涉及关键酶的研究是非常必要的。随着分子生物学技术的快速发展, 有关稻米淀粉品质的研究也越来越深入, 并取得了较大进展。该文对水稻淀粉品质形成过程中的关键酶及其分子生物学研究进展进行了较为详尽的综述, 主要包括ADP葡萄糖焦磷酸化酶、淀粉合成酶、淀粉分支酶和淀粉去分支酶等, 并对该领域的发展趋势进行了展望。