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2017年  第35卷  第1期

栏目
系统与进化
摘要:
以分布于秦岭的金花忍冬(Lonicera chrysantha Turcz.)、忍冬(L.japonica Thunb.)、葱皮忍冬(L.ferdinandii Franch.)和金银忍冬(L.maackii(Rupr.)Maxim.)为对象,通过定位观察、人工授粉实验、人为设置实验斑块的方法对忍冬属4种植物的开花生物学特性、繁育系统、花色变化现象、传粉过程进行了研究。结果表明,4种植物的单花花期、花部特征存在差异。人工授粉实验显示,4种植物均存在一定的花粉限制,自交不亲和。除葱皮忍冬外,其余3种植物随着花色由白变黄,花粉和花蜜报酬减少、雌雄生殖能力逐渐降低;葱皮忍冬花变色后花蜜量变化不显著,且仍保留较强的雌性生殖能力。变色花的保留被认为是植物的一种生殖策略,通过增大植物的花展示来扩大自身的吸引力,以吸引更多远距传粉者访花。人为控制白、黄花不同数量比的实验结果表明,大多数传粉者偏向访问白花(变色前的花),且白花提供的报酬量和黄花(变色后的花)数量显著影响传粉者的访花频率,即当花蜜量减少或黄花数量增多时,传粉者访花频率随之降低。因此,我们认为忍冬属4种植物的花色变化可能除了增大植物对远距传粉者的吸引力外,对近距传粉者的访花行为也可能具有一定的影响。当传粉者接近植株时,变色后的花可能暗示其花蜜(花粉)报酬已经发生变化,并驱使昆虫离开并飞向同株或异株植物新开放的报酬丰富的白花,这既有利于提高传粉者的觅食效率,又能降低植物同株异花授粉的几率,对忍冬属植物及传粉者都具有重要意义,是植物长期与授粉昆虫相互适应的反映。
摘要:
雌全同株是指植株同时具有两性花和雌花性系统,目前国内外相关研究多集中于菊科(Asteraceae)植物。海滨蝇子草(Silene uniflora Roth.)单株具有2种花朵类型,分别是可育两性花和功能上为雌花的雄性不育两性花,属于功能性雌全同株植物。可育两性花具有雄性先熟和雌雄异位的性别分离特征;其繁育系统主要为异交,部分自交,花内自交坐果率为31.71%。功能性雌花的雄蕊和花粉畸形,花粉量少。在初花期和末花期,功能性雌花较可育两性花所占比例更大。海滨蝇子草的功能性雌全同株性系统,在进化上可能具有降低自交、增加异交率,避免雌雄功能干扰和提高雌雄功能资源分配等适应性机制。
摘要:
采用石蜡切片和扫描电镜的方法,对新疆天山一号冰川地区的12种藓类植物叶片结构及叶表面微形态进行了观察。结果显示,不同苔藓植物叶细胞、中肋、细胞壁、细胞表面等各项指标在类型、大小、分布、干燥时细胞壁的凹陷程度以及表面角质层纹饰和小孔形态、分布等都明显不同,这些微形态特点不仅在藓类植物属下种间的区分上具有分类学意义,同时也反映出藓类植物叶片为保水抗旱,抵御长期寒冷、多风和强光照射等恶劣环境对其的伤害而形成的生存策略。本研究结果为苔藓植物在极端环境地区的生态学功能研究提供了重要的科学依据。
生态与生物地理
摘要:
在对广东荷包岛植被全面踏查的基础上,结合其植物区系成分及组成特征分析,对该区系特点进行了系统研究。结果显示,该岛共有维管束植物135科370属541种,其中,蕨类植物22科28属40种,种子植物113科342属501种;野生种子植物共有465种,栽培植物共有36种。在属级水平上,荷包岛植物区系以热带成分占绝对优势,热带性质属占野生植物非世界广布属的87.80%;在种级水平上,中国特有种74种,占非世界总种数的15.91%。泛热带分布、旧世界热带分布、热带亚洲至热带大洋洲分布、热带亚洲分布4种分布类型构成了该植物区系的主体。将荷包岛与我国东南沿海其他岛屿(澳门、香港东平洲岛、浙江舟山群岛、上海崇明岛)的植物区系进行比较发现,该岛植物区系表现出更强的热带性质,与澳门植物区系性质最为接近。
摘要:
以山西省中条山大河林场、太岳山绵山林场、兴唐寺林场和七里峪林场、五台山金岗库林场、恒山王庄堡林场的毛榛(Corylus mandshurica Maxim.)为研究对象,采用样方调查方法,系统研究了毛榛在不同生境中的构型和分形维数特征。结果显示,大河林场毛榛的总体分枝率和枝径比(RBD2:1RBD3:2)均大于其它地区,逐步分枝率(SBR1:2SBR2:3)与总体分枝率呈现出相反的趋势,五台山金岗库林场毛榛的逐步分枝率最大;山西省各研究地毛榛的分枝角度差异显著,北部地区从1级到3级有减小的趋势,金岗库林场的毛榛1级分枝角度最大;分枝长度也呈现出从1级到3级逐渐减小的趋势,其各级分枝长度排序为:金岗库林场 > 王庄堡林场 > 七里峪林场 > 兴唐寺林场 > 绵山林场 > 大河林场;从分形维数来看,金岗库林场毛榛的树冠分维数和分枝分维数均为最大;各研究地毛榛的叶面积和地上生物量从北到南均表现为逐渐减小;金岗库林场毛榛叶面积的平均值、叶生物量和枝生物量均最大。研究结果表明6个研究区中金岗库林场的毛榛长势最好,该地的气候条件最适宜毛榛生长。
摘要:
CHRIS/PROBA是目前具有最高空间分辨率(17 m×17 m)的星载多角度高光谱数据,该款数据在反演植被垂直结构参数,如树高、叶面积指数(leaf area index,LAI)等方面具有重要的应用前景。基于四尺度几何光学模型得到马尾松(Pinus massoniana Lamb.)冠层的归一化差分植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)各向异性分布规律,利用CHRIS红光特征波段和近红外特征波段构建一种新型多角度植被指数(normalized hotspot-dark-spot difference vegetation index,NHDVI),并将其应用于CHRIS数据对马尾松林的LAI遥感估算上。结果显示:(1)相比归一化差分植被指数(NDVI)与土壤调节植被指数(soil adjusted vegetation index,SAVI)而言,NHDVI能很好地融合光谱信息与角度信息,与地面实测LAI的决定系数达到0.7278;(2)利用NHDVI-LAI统计回归模型方法来反演LAI值,将得到的LAI值与地面实测值进行相关性分析,结果拟合优度达到0.8272,均方根误差RMSE为0.1232。与传统植被指数相比,包含角度信息的多角度植被指数对LAI的反演在精度上有较大提升,同时比基于辐射传输模型的反演方法更简易、实用。
摘要:
黄檗(Phellodendron amurense Rupr.)为我国二级重点保护野生植物,在北京地区黄檗多散生于阔叶林中,数量稀少。为了解北京地区黄檗分布与环境因子的关系,促进种群扩繁,在北京百花山、松山和雾灵山自然保护区共设置了12个20 m×20 m的样地,利用CCA分析方法对不同地点黄檗的生长分布状况与海拔、坡度、坡向、郁闭度、土壤pH值、碱解氮和土壤有机质等11个环境因子的关系进行了分析。结果显示,CCA排序第一轴主要反映了海拔、郁闭度和坡度的变化,第二轴主要反映了有机质含量、碱解氮含量、pH值和坡向的变化,其中海拔、碱解氮和土壤有机质是影响黄檗生长分布的重要环境因子,低海拔、低碱解氮含量以及土壤有机质高的地段适宜黄檗分布。对影响黄檗分布的环境因子进行定量分离,结果发现环境因子对黄檗样地物种分布的解释能力为84.5%,显示出较好的排序效果,黄檗分布点受人为干扰较少,其所在植物群落与环境保持了良好的对应关系;环境因子与物种分布呈显著相关(P=0.03),表明CCA排序结果可以解释环境因子对物种分布的影响程度。
遗传与育种
摘要:
对菘蓝(Isatis indigotica Fort.)CYP83B1基因进行了克隆与表达模式分析。结果显示,IiCYP83B1基因全长为1652 bp,包含2个外显子和1个内含子;cDNA全长为1500 bp,编码499个氨基酸。IiCYP83B1编码的蛋白没有跨膜结构域和信号肽,主要定位于内质网膜,属于亲水性蛋白,二级结构主要由无规则卷曲螺旋和α-螺旋组成,与萝卜(Raphanus sativus Linn.)、欧洲油菜(Brassica napus L.)、甘蓝(Brassica oleracea L.)和芜菁(Brassica rapa L.)等植物的CYP83B1蛋白具有较高的同源性。qRT-PCR分析结果表明,IiCYP83B1基因在菘蓝的根、茎、叶、花和果中均有表达,且以叶中的表达量最高;在幼苗期、生长期和花期稳定表达且均显著高于萌芽期;茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,MeJA)和葡萄糖(glucose,Glu)能够显著促进该基因的表达,而低温(4℃)和水杨酸(salicylic acid,SA)处理对其表达具有一定的抑制效应。本研究结果可为进一步探讨IiCYP83B1基因的功能提供参考。
摘要:
利用核基因LEAFY第二个内含子片段对中国现存中华水韭(Isoetes sinensis Palmer)的遗传多样性进行分析,探讨了中华水韭自然居群的遗传多样性结构及其形成机制。结果显示:现存中华水韭7个自然居群共105个样本中存在78个单倍型,单倍型多样性(Hd)为0.989,核苷酸多样性(π)为0.021,遗传差异主要存在于居群内(72%),且存在较高的基因流(Nm=0.59)。同时,居群遗传学分析结果发现中华水韭居群不存在明显的谱系地理格局(GST>NST);Mantel检验中Rxy值为-0.286,P(rxy-rand≥rxy-data)值为0.370,表明居群遗传距离和地理距离之间没有明显相关性;UPGMA聚类分析显示处于海拔较高位置的2个居群与其它5个居群遗传关系较远;中性检验(Taijima's D、Fu & Li's D*和F*)检测结果均为负值,基于稳定模型的失配分布检测显示为多峰。根据中华水韭居群的地理位置,推测中华水韭的遗传结构可能与水系、海拔分布及其杂交后代多倍化的物种形成过程相关。
摘要:
利用酵母双杂交方法和双分子荧光互补技术(BiFC)研究了茶树(Camellia sinensis(L.)O.Kuntze)花发育MADS-box的B类转录因子CsGLO1、CsGLO2与C类转录因子CsAG间的互作关系及其可能发生互作的亚细胞定位。通过构建5个酵母表达载体,利用酵母单杂交实验检测了3个蛋白的转录激活活性,并通过酵母双杂交实验分析了蛋白间的互作关系。结果显示,3个蛋白均无转录激活活性,且两两之间可发生相互作用。进一步构建6个BiFC表达载体,采用压力注射法瞬时浸染烟草(Nicotiana benthamiana L.)叶表皮细胞,并利用激光共聚焦显微镜观察荧光信号,结果表明茶树B类CsGLO与C类CsAG蛋白可在植物活细胞内形成同源和异源二聚体,并具有在细胞质中发生互作的特定模式。本研究可为利用分子生物学技术抑制茶树“花果同现”现象提供理论依据。
摘要:
本研究从18个叶绿体DNA(cpDNA)分子标记中筛选出3个有效分子标记trnL-trnF、trnH-psbARPL16,利用它们对中国黑藻(Hydrilla verticillata(L.f.)Royle)8个居群进行了遗传多样性研究。结果显示,黑藻8个居群40个样本共有12个单倍型,总变异位点数为135个;单倍型多样性指数为0.9064,遗传多样性主要存在于居群间(89.6%)。其中单倍型Hap4同时存在于地理距离相隔较远的陕西汉中(SXHZ)和浙江余姚(YY)居群中。研究结果表明黑藻可以通过无性繁殖的方式快速完成居群扩张,同时,地理隔离和生境差异可能导致居群间基因流较低,奠基者效应和遗传漂变可能对黑藻的遗传结构产生重要影响。
生理与发育
摘要:
植物叶片的大小、形状、破碎化程度、测定时间及保存时间是影响植物水势测定的主要因素,但相关研究开展较少。本研究以成熟度相同,羽状复叶较多的降香黄檀(Dalbergia odorifera T.Chen)为实验材料,利用WP4C露点水势仪监测叶片水势的日变化动态。结果显示,叶片水势测定最合理的时间段为9:00-13:00;测定叶片在4℃冰箱中保存不同时间后的水势变化值,确定4℃条件下保存1 h内为测定叶片水势的最佳保存时间;比较了不同形状、大小以及不同破碎化程度的叶片对水势测定的影响,结果显示叶片的大小、形状和破碎化程度对水势均有一定影响。因此,实际操作中应使用完整的单个叶片覆盖样品室以准确测定叶片水势。在优化测定条件后,利用该方法测定的水势值具有准确率高、重复性强、稳定性好等特点。
摘要:
为揭示胚性愈伤组织发生过程中内源激素的变化规律,本研究以枇杷叶片为实验材料,通过诱导胚性愈伤组织获得体细胞胚,采用高效液相色谱法测定枇杷叶片及愈伤组织的赤霉素(GA3)、生长素(IAA)、脱落酸(ABA)和玉米素(ZT)4种内源激素的含量,探讨胚性愈伤组织发育过程中4种内源激素的动态变化。结果显示,不同成熟度叶片内IAA/ZT比值对胚性愈伤组织的发生有正效应,而GA3/IAA的比值具有负效应。胚性愈伤组织的发生需要较低含量的GA3及高含量的IAA和ABA,IAA/ZT比值高有利于胚性愈伤组织形成,培养后期及时添加一定量的外源激素有利于胚性保持。本研究可为离体培养时选择外植体、添加外源激素及控制继代时间提供理论指导,并为快速获得枇杷胚性材料、开展基因转化研究奠定基础。
资源与植物化学
摘要:
利用气相色谱-质谱联用(GC-MS)技术,对黄心夜合(Michelia martinii Levl.)春、夏、秋、冬4季不同鲜叶挥发油成分及其含量进行了分析研究。结果显示,去掉峰值0.49以下的色谱峰从4个季节黄心夜合鲜叶样品中共鉴定出65种挥发油成分,其中,春、夏、秋、冬4个季节鲜叶分别检测出26种、29种、31种和32种成分,4个季节鲜叶样品共有成分为三环烯、α-蒎烯、莰烯、香桧烯、β-蒎烯等14种。黄心夜合4个季节鲜叶及干燥花蕾中的共有挥发性成分有α-蒎烯、莰烯、β-蒎烯、芳樟醇4种。黄心夜合鲜叶挥发油成分中的α-蒎烯、β-蒎烯、β-月桂烯、β-芳樟醇、芳樟醇、月桂烯含量高,且春季鲜叶挥发油得率最高,最适合挥发油提取。鲜叶具有保健功能,适于四季园林养生配置。本研究黄心夜合4个季节鲜叶挥发油成分差异及季节性变化,可为黄心夜合挥发油提取的季节选择及养生保健群落的营建提供科学依据和指导。
摘要:
本研究以4年生华重楼(Paris polyphylla Smith var. chinensis(Franch.)Hara)为实验材料,分别采用0、5、20、80、160 mg/L的加镧营养液培养华重楼植株,通过比较不同营养生长指标及采用HPLC法测定根茎皂苷组分,研究不同施镧水平对华重楼生长及皂苷含量的影响。结果显示,镧对华重楼生长及皂苷含量均有显著影响,随着镧溶液浓度的增加,华重楼皂苷含量呈上升趋势,但当镧含量达到160.00 mg/L时,则会对华重楼的生长产生抑制作用,导致株高降低、比叶面积升高。研究结果表明80.00 mg/L的施镧水平最有利于华重楼的营养生长及根茎皂苷积累。
摘要:
为了解贵州金刺梨(Rosa sterilis D.Shi)果实和叶片中的活性成分及其抗氧化活性,以贵州普定县金刺梨种植基地的果实和叶片为试材,测定其活性成分含量及其抗氧化活性,并对各项指标进行相关性分析。结果显示:没食子酸、芦丁、槲皮素、儿茶素、鞣花酸、绿原酸、阿魏酸是供试金刺梨果实和叶片的主要酚类成分,金刺梨果实和叶片中活性组分差异显著(P<0.05),果实中p-香豆酸、总黄酮和抗坏血酸的含量相对较高,而叶片中没食子酸、儿茶素、绿原酸、表儿茶素、阿魏酸、鞣花酸、芦丁、槲皮素和总酚含量均高于果实;金刺梨果实抗氧化活性值均显著高于叶片(P<0.05);相关性分析发现:总黄酮对总还原力(TRPA)值的贡献极强,抗坏血酸对Fe3+还原抗氧化能力(FRAP)值贡献最强,槲皮素对ABTS值的贡献最强,说明金刺梨果实和叶片是一种具有较高开发价值的药食同源资源。
专题综述
摘要:
植物次生代谢产物是通过次生代谢产生的一类小分子有机化合物,是植物适应环境的表现,次生代谢产物也是重要药物和化工原料的来源。bZIP转录因子是普遍存在于真核生物中的一类多基因家族,可有效调控植物次生代谢产物的生物合成。本文概述了植物bZIP转录因子的结构和类型,重点阐述了bZIP转录因子调控萜类、黄酮类和生物碱等植物次生代谢产物生物合成的研究进展,并对研究前景进行了展望。深入探讨bZIP转录因子的调控机制,有助于利用基因工程技术优化植物次生代谢途径,提高次生代谢产物的含量,在新药创制、工农业生产等方面具有广泛的应用前景。
附录