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2023年  第41卷  第6期

栏目
特邀综述
摘要:

芒属(Miscanthus)植物(又称芒草)是极具开发潜力的第二代能源作物之一,其生物质产量、抗逆性和生态功能等方面表现优异。我国具有丰富的芒属植物野生种质资源,为芒草资源开发和利用提供了有利条件。近年来,芒属植物的资源价值日益受到重视,其资源的收集、研究以及开发和利用进入了快速发展阶段。本文简要分析了芒属物种的分类现状及其存在的问题,介绍了各物种的地理分布和基本生物学特点;初步概括了迄今对芒属植物资源开展的多方面研究,包括:开花物候和交配系统、群体遗传变异和适应性分化、杂交和多倍化以及在资源利用和遗传改良方面取得的进展。最后,本文展望了芒属植物资源基础研究和产业化发展的前景,并提出了在芒属野生资源研究和利用中存在的问题及其可能的解决办法。

摘要:

多样的花冠形态具有保护花内性器官、吸引传粉者等多种作用,管状花的出现被认为是花瓣演化的一个变革性事件。自达尔文以来,学者们试图回答的一个经典问题是:长花冠管的演化是否由传粉者口器与花冠管之间长度的“军备竞赛”引起?人们已在长花冠管的多个类群中开展了实验,试图寻找交互选择引起的动植物之间协同演化的证据。本文总结了影响植物花冠管长演化的生物因素和非生物因素,探讨了传粉者、盗蜜者、植食者、光照、水分等因素在花冠管长演化中扮演的角色,重点梳理了传粉者介导花冠管长演化的4个潜在路径,以期为进一步探究植物花冠管长度的演化提供新的思路和方向。

摘要:

泛青藏高原地区拥有全球最丰富的高寒植物多样性,是生物多样性热点地区中的热点,也是研究地球环境演化与生物多样性演变过程的理想地区。该地区已经开展了大量谱系地理、生物地理学和进化生态学研究,对我们认识该地区的生物多样性演化及其维持机制具有重要意义。随着对青藏高原各地块构造演化历史研究的加深,该地区的生物多样性研究已经逐步迈入到地质-气候-生物过程的交叉研究。本文分析了青藏高原及其周边地区地质构造演化的最新研究进展,区分了青藏高原腹地、喜马拉雅和横断山,然后从青藏-喜马拉雅-横断山地区高寒植物多样性的起源及演化节奏、高寒植物的成分来源和区系交流以及高寒植物多样化的驱动因素等3方面总结了该地区高寒植物多样性的演化历史。最后,我们进一步提出在洲际或全球尺度上探讨不同地区高寒植物多样性演化历史的异同和联系,以及对高寒植物适应性进化策略的研究,以期深入理解高寒植物多样性分布格局的成因及其维持机制。

摘要:

生物多样性是人类生存与发展的基础,全球气候的快速波动正对生物多样性造成严重威胁。保护生物学旨在研究全球生物多样性面临的危机及如何更加有效地进行生物多样性保护。景观基因组学(Landscape genomics)研究通过解析基因型与环境因子之间的关联性,揭示物种响应气候变化的适应性遗传变异与适应性进化,推动了保护生物学的快速发展。本文简要阐述了景观基因组学解析物种适应性遗传变异空间分布格局的主要研究方法,总结了近年来景观基因组学方法在动植物保护研究中的应用案例,并针对景观基因组学方法在保护生物学研究中存在的问题及未来研究方向提出了建议。

摘要:

生态系统退化导致生态系统服务功能丧失,对人类福祉产生了深远影响。修复退化生态系统并提升其生态服务功能是全球面临的重大挑战。本文梳理了目前退化生态系统修复的使命与目标,提出“基于自然的解决方案”是生态修复的必然选择;提出“近自然精准修复”的概念,并阐述了近自然精准修复的理论基础和主要技术途径,介绍了南水北调中线工程水源地—丹江口水库库周退化生态系统近自然精准修复的实践案例,从而建立了“近自然精准修复”的理论框架。

摘要:

负密度制约假说被认为是维持热带森林较高生物多样性的重要机制之一,其主要描述由于资源竞争和有害生物侵害,导致同种个体死亡率增加,从而为其他物种提供生存空间和资源,促进物种共存。通过介绍不同气候带影响负密度制约的驱动因子,以及影响负密度制约强度的生物和非生物因子,本文阐述了最近十余年负密度制约相关研究的进展。其次,通过介绍负密度制约的纬度梯度格局及其存在的争议,讨论了负密度制约的理论意义。最后,利用文献计量学分析方法,探讨了负密度制约近年来的发展趋势以及今后的发展方向。

摘要:

开花是植物发育过程中一个关键的质变过程,是植物从营养生长向生殖生长阶段的转变。对于观赏植物来说,开花的早晚决定了其市场应用和经济价值。植物开花受到内外信号的复杂调控,基于模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana (L.) Heynh)的研究,目前已经阐明了6条主要的开花调控途径,这些途径彼此独立又互相交叉,形成复杂的遗传调控网络。菊花(Chrysanthemum × morifolium Ramat)作为起源于中国的世界名花,是世界花卉市场的重要一员,但因其是典型的短日照植物,不仅增加了生产中开花期调控成本,也限制了菊花的应用范围。本文以高等植物开花遗传调控网络为基础,综述了菊花开花遗传调控机制的研究进展,以期为菊花开花时间改良育种工作提供理论指导,同时也为解析高等植物开花机制提供新见解。

摘要:

花色苷为一类天然水溶性色素,是决定果实外观和营养品质性状的重要因素。花色苷由位于内质网膜上的一系列酶合成,合成后转运至液泡内储存。花色苷的合成途径及其转录调控受到了研究者的广泛关注,关键结构基因和转录因子已在多种果树中被鉴定与验证,然而花色苷合成后跨膜转运至中央液泡的过程及其分子机制尚不清晰。本文回顾了花色苷转运相关的最新研究进展,并对谷胱甘肽S-转移酶、膜转运蛋白及囊泡运输介导的3类主要花色苷转运模型进行了概述。尽管目前已提出不同的花色苷转运模型,但花色苷向液泡内动态转运和汇集方面的研究还不够深入,进一步解析果实花色苷转运和沉积的分子机制和调控网络将有助于理解花色苷从合成到积累的完整代谢通路,并可为果实色泽品质性状改良提供分子工具。

摘要:

植物雄性生殖系细胞在发育过程中需经历染色质重塑、组蛋白修饰、DNA甲基化以及小RNA等途径所介导的表观遗传重编程。现已发现诸多基因参与塑造雄性生殖系细胞的表观遗传状态,并调控植物雄性育性。此外,随着各类组学技术的不断进步,一系列关于雄性生殖系细胞在不同发育阶段的特定表观遗传信息被揭示。本文简要梳理了近年来植物雄性生殖系细胞发育过程中表观遗传动态及其所涉及的分子机理的研究进展,并对表观遗传调控植物雄性生殖系细胞发育的后续研究进行了展望。

摘要:

莲(Nelumbo nucifera Gaertn.)是我国十大名花之一,其观赏价值在很大程度上取决于花色的多样性。植物的花色形成主要由花青素决定,然而,目前对莲花色形成的相关报道较少,其具体分子机制仍有待完善。本文综述了莲花色形成的相关研究,归纳了莲花瓣中主要色素成分的研究进展,并对参与花青素合成通路的结构基因和调控基因进行了梳理与总结,旨在为今后进一步探索莲花色形成的分子机制提供参考,为莲的花色育种提供理论基础。

摘要:

莲(Nelumbo)是我国特色的水生经济作物,具有很高的观赏、食用、药用等价值。近年来,在莲基因组学、遗传学和分子生物学等研究领域取得一系列重要进展,绘制了莲属两个种的参考基因组图谱,构建了莲高密度遗传连锁图谱,开展了莲观赏性状(花色、开花时间和花型)、食用品质(莲子和莲藕营养成分)、药用成分(生物碱和类黄酮)和逆境胁迫(水淹、低温、弱光、重金属和盐碱)响应的分子机制研究。本文从莲基因组测序、遗传图谱构建、重要性状基因挖掘和功能分析等方面进行了系统的综述,并对今后研究的重点和发展方向进行了展望,以期为莲的基础研究和遗传改良提供参考。

摘要:

依据科瑞唯安公司Web of Science 核心合集和中国知网平台(CNKI)期刊数据库,重点对2003 -2022年期间的SCI 和CNKI 核心期刊收录的猕猴桃(Actinidia)研究论文5 320篇,采用文献计量分析方法,从论文发表年限、发表国家或地区分布、学科领域等方面进行统计分析,并对各学科领域的研究进展进行归纳总结。结果显示,20年内SCI 和CNKI核心期刊文献数量总体呈增长趋势,SCI 论文收录量最多的国家是中国,其次是新西兰、意大利等;CNKI核心期刊收录论文数量最多的机构是西北农林科技大学,其次是中国科学院武汉植物园和江西农业大学。猕猴桃研究涉及植物科学、园艺学、植物病理学和昆虫学、果品贮藏与加工学、分子生物学、生物化学、药物学、生物信息学等131个学科,很多论文来自跨学科研究。近5年发展最快的学科是分子生物学、植物病理学以及果品贮藏与加工学。本文通过对期刊论文的分析,旨在为我国科研人员了解全球猕猴桃研究动态、确立未来研究方向、开展学术交流提供信息和借鉴。

摘要:

涝渍胁迫是农业生产中的主要非生物逆境之一。涝渍胁迫包括渍害和涝害,通过低氧胁迫、离子毒害、能量短缺等方面抑制植物的生长发育。为了适应涝渍环境,植物在不同生态条件下形成了多样且复杂的响应和适应机制。本文综述了涝渍胁迫对植物的危害,植物适应涝渍胁迫的形态多样性与主要分子响应机制,讨论了提高植物耐涝渍性的遗传途径,以期为深入研究植物抗涝渍胁迫机制和培育抗涝渍作物提供理论指导。

摘要:

水生维管植物经历了从陆生向水生的“回归”演化,这个过程伴随着周围环境的一系列巨大变化,尤其是水体中无机碳环境与陆生生境的差异赋予了水生植物光合无机碳利用策略与陆生植物截然不同的生态学意义。本文综述了以光合作用为核心的水生植物无机碳利用策略的特殊性和多样性,以及研究水生植物无机碳利用策略的意义,并展望了基于水生植物尤其是水鳖科的无机碳利用策略为核心的植物适应机制研究的优势,旨在为水生植物适应机制和适应性进化研究提供新的思考方向。