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2024年  第42卷  第5期

栏目
系统与进化
摘要:

报道了采自云南省景洪市的中国铁角蕨科膜叶铁角蕨属(Hymenasplenium)一新记录植物——素功膜叶铁角蕨(Hymenasplenium wusugongii Li Bing Zhang, W. B. Liao & K. W. Xu)。素功膜叶铁角蕨为近年发表的新种,之前仅发现于老挝北部琅勃拉邦区,其叶片狭卵形至狭三角形,宽达12 cm,先端渐尖,一回羽状,分离羽片6~12对,羽柄较长,羽片基部下侧缺失1或2条小脉,是膜叶铁角蕨属中形态较为独特的一个物种。该文对素功膜叶铁角蕨的形态特征进行了详细描述,并提供了线描图和生态照片,凭证标本保存于上海辰山植物标本馆(CSH)和广西植物研究所标本馆(IBK)。

摘要:

利用扫描电镜对中国安息香属(Styrax)22种植物花粉形态特征进行观察和分析,其中7种安息香属植物的花粉形态为首次报道。结果显示:(1)22种安息香属植物花粉类型为中型花粉(25~50 μm)和大型花粉(50~100 μm),花粉极面观为三角形或三角圆形,赤道面观为菱形或椭圆形,萌发孔类型为3孔沟型。(2)花粉极轴长度(P)为36.28~55.56 μm,赤道轴长度(E)为16.67~36.72 μm,极轴与赤道轴的比值P/E为1.41~2.18,体积指数P×E为24.59~45.17,花粉萌发沟长度为26.82~46.87 μm。(3)花粉外壁纹饰分为4类,包括网状纹饰、疣状纹饰、脑纹状纹饰和穴状纹饰。(4)根据聚类分析可将22种安息香属植物分为5个类群。研究结果表明,安息香属植物的花粉形态特征在种间存在差异,可作为种间鉴定及分类的重要依据。

摘要:

“龙血竭”是龙血树属(Dracaena)植物树干产生的红色树脂,被称为“云南红药”。国药批准的国产“龙血竭”基原植物为天门冬科的柬埔寨龙血树(D. cambodiana Pierre ex Gagnep.)和剑叶龙血树(D. cochinchinensis (Lour.) S. C. Chen)。由于文献对两种龙血树的界定不清,在其名称上存在混淆使用。本研究对两种龙血树及其混淆种进行原始文献和模式标本考证,并利用龙血树属19种33个质体基因组数据开展系统发育重建。结果显示,19种龙血树可分成3个分支,其中,产龙血竭的物种位于分支Ⅰ和分支Ⅲ,柬埔寨龙血树样品分成两个独立的分支,即海南分支和云南分支。基于原始文献和模式标本考证,确认剑叶龙血树的形态与长花龙血树(D. angustifolia (Medik.) Roxb.)基本一致,可能是长花龙血树的一个新异名。本文结合龙血树质体基因组的系统发育和形态证据,明确了柬埔寨龙血树是蔡希陶等最早发现的国产龙血竭的基原植物,并确认岩棕(D. saposchnikowii Regel)和广西龙血树(未知种2)也是国产龙血竭的资源植物。

生态与生物地理
摘要:

本研究在南岭中段海拔400~1 800 m天然林保存良好的区域建立45块生态监测样地,并根据这些样地的海拔分布范围和树种组成归类为4种森林植被类型。通过调查评估关键生态位特征参数指标及生态位资源利用假说的论证,研究不同海拔梯度优势树种的差异及其生态位特征。结果显示:(1)不同海拔梯度优势种存在一定差异性,海拔高差越大,优势种组成差异越明显。(2)高海拔的常绿阔叶矮林区域优势树种对资源需求具有高度的一致性,种间竞争最激烈。(3)优势树种的生态位宽度与其重要值呈弱正相关,与重要值变异系数则呈显著负相关;生态位宽度与生态位的重叠和相似性之间存在一定的联系,但这种联系无明显的规律。(4)重要值和生态位宽度较大且变异系数较小的树种为甜槠(Castanopsis eyrei (Champ.) Tutch)、青冈(Cyclobalanopsis glauca (Thunb.) Oerst)和木荷(Schima superba Gardn. et Champ.),提示这几个树种是南岭中段地区主要的建群树种。(5)中低海拔区域的林分对资源利用方式的划分较符合生态位理论资源利用假说中的随机生态位边界假说;高海拔区域的林分对资源利用方式符合生态位优先占领假说。

摘要:

七子花(Heptacodium miconioides Rehder)为我国特有的落叶灌木或小乔木,被列入国家重点保护野生植物名录和世界自然保护联盟(IUCN)受威胁植物名录。2022年8月,被认为在湖北消失115年的七子花,在谷城南河国家级自然保护区及其周边被重新发现。本研究以新发现的3个七子花种群(傅家寨、玉皇阁和李庙镇)为研究对象,分析其生境特征、伴生群落物种组成、种群结构和受威胁因素。分布区的植被为典型的落叶阔叶林,以小叶鹅耳枥(Carpinus stipulata H. J. P. Winkl.)、化香树(Platycarya strobilacea Siebold & Zucc.)、七子花和栓皮栎(Quercus variabilis Blume)为优势种。新发现种群共记录到151株七子花,基本都分布于海拔1 000~1 300 m的山脊或崖壁上。七子花的大小级结构图呈纺锤型,表明新发现种群为衰退型,实生苗更新不足。新发现的151株个体中有137株(91%)产生萌蘖,共产生936个萌蘖,平均每株6.83个。大量的萌蘖在很大程度上弥补了幼苗的不足,使该物种能够占领其生态位,利于种群的维持。新发现种群位于偏远山区的山脊和崖壁上,人为干扰较小,因此可以推测内因是其种群衰退的主要驱动力。建议对周边区域开展更大规模的调查,同时采用包括就地保护、人工扩繁、迁地保护和野外回归在内的整合保护计划加强对七子花的保护和可持续利用。

摘要:

植物各组织中的非结构性碳水化合物(Non-structural carbohydrates,NSC)含量能反映植物对能量物质的分配策略,揭示干旱胁迫下植物NSC的动态变化有助于了解干旱环境下植物生存的资源分配策略。本研究以藏东南地区两种沙生植物白莲蒿(Artemisia gmelinii Weber)和云南沙棘(Hippophae rhamnoides subsp. yunnanensis Rousi)为研究对象,探讨在不同程度干旱胁迫下植物各器官(叶片、枝条、粗根、细根)中的非结构性碳水化合物含量的分配动态。结果显示:(1)干旱胁迫导致植物的根冠比显著增加,枝条、粗根和细根中的可溶性糖和NSC含量亦随干旱胁迫强度的增加而增加;(2)干旱胁迫发生后,NSC及其组分优先被分配至地下部位,叶片和细根中的NSC主要以可溶性糖的形式累积;(3)干旱胁迫下,白莲蒿细根的可溶性糖、淀粉及NSC的占比随干旱胁迫强度的增加而降低,而云南沙棘则与之相反。研究结果表明,植物通过储存更多的可溶性糖来抵御干旱胁迫,并且主动将NSC储存至根部来提升植物应对干旱的能力。

遗传与育种
摘要:

SWEET(Sugars will eventually be exported transporters)是近年来在植物中发现的一组糖转运蛋白,在植物生长、发育和非生物及生物胁迫响应等多种生理过程中发挥着重要作用。本研究利用生物信息学方法对猕猴桃(Actinidia chinensis Planch.)AcSWEET基因家族进行了鉴定,共获得29个AcSWEET基因,并对其氨基酸数量、相对分子量、等电点、不稳定系数、亚细胞定位、亲水指数进行了分析。结果显示:29个基因编码的氨基酸数目为680~906个;分子量范围为7.531~101.266 kDa,等电点在6.95~9.90,多数蛋白为定位于细胞膜的疏水性蛋白,具有1~2个MtN3结构域或PQ-loop结构域。此外,AcSWEET基因的外显子数量在4~6个,系统进化分析结果表明猕猴桃AcSWEET基因家族被分为4个亚族,同一亚族基因具有相似的内含子、外显子以及保守基序。表达模式分析结果表明,这些基因在果实不同发育时期具有表达特异性。推测AcSWEET26AcSWEET7AcSWEET15AcSWEET13可能参与猕猴桃的蔗糖转运和积累。

摘要:

MADS-box是在植物生长发育过程中扮演重要角色的一类转录因子,特别是花器官形成、开花时间控制及果实发育与成熟等过程。本研究基于朱红大杜鹃(Rhododendron griersonianum Balf. f. et Forrest)全基因组测序数据,利用生物信息学方法从中鉴定出 81 个 MADS-box 基因,并进行了分析。根据系统发育关系和蛋白结构将 MADS-box分为两类:Type-Ⅰ型包含 24 个基因,Type-Ⅱ型包含57个基因,这些基因不均匀地分布于12条染色体上;81个MADS-box 基因中,存在 6 对片段复制和 1 对串联复制基因,且它们经历了纯化选择作用;同时,基因启动子区域含有光响应、植物生长、激素反应和胁迫响应等顺式作用元件。综上,本研究鉴定了朱红大杜鹃的MADS-box家族转录因子,为深入研究其 MADS-box 蛋白的生物学功能提供了基础。

生理与发育
摘要:

本文以我国北方旱地大豆(Glycine max (L.) Merr.)为材料,以光合限制作用为研究对象,设计土壤水-氮交互实验,探究其光合限制作用的水-氮交互响应及其与叶片瞬时水分利用效率(WUEins)和内在水分利用效率(WUEint)的相关性。结果显示:(1)大豆叶内CO2扩散性限制作用(叶肉限制,lm;气孔限制,lsc)随水分胁迫逐渐增大,生化限制(lb)逐渐减小;(2)土壤水-氮交互后,植株lmlsc均减小,而lb显著增大;(3)lmlb分别与WUEins及WUEint呈显著的负、正相关(P<0.05),而lsc与二者的相关性不显著;(4)相较lsclblm对植株光合碳同化与叶片水分利用效率的贡献率最大,为大豆光合与水分利用能力变化的主导限制因子。研究结果旨在揭示土壤干旱与大气氮沉降双因子交互调控作物光合碳同化的生态效应,并分析该效应与作物水分利用能力的内在关系。

专题综述
摘要:

质体蓝素(Phytocyanin,PC)是植物特有的一类Ⅰ型小分子蓝铜蛋白,可在植物生长发育及应对逆境胁迫过程中发挥调控作用。但目前对PC蛋白的功能研究较为有限,其分子作用机制尚不清楚。本文综述了PC蛋白的结构特征、分类及其基因的表达模式,并对近年来PC蛋白调控植物生长发育、应对生物及非生物胁迫方面的研究进展进行了总结。此外,对未来研究方向及面临的挑战进行了讨论,旨在为进一步理解PC蛋白的分子作用机制及植物抗逆品种的选育提供参考。

摘要:

空间代谢组技术是一种整合了质谱成像和代谢组学的新兴研究技术,该项技术可以获得生物组织中大量已知或未知内源性代谢物分子的结构、含量和空间分布信息,精准定位组织中的代谢物分布,对揭示植物代谢物的合成、积累和调控机理至关重要。本文介绍了空间代谢组技术的研究现状,重点综述了空间代谢组技术在植物组织研究方面的前沿应用,探讨了空间代谢组技术在植物单细胞水平研究领域中的应用与挑战,以期为研究植物生长发育及空间代谢网络的调控提供新的途径,为解决农业生产、植物能源开发等领域的问题提供关键支持。

摘要:

植物性别受到遗传、植物激素和环境等多种因素的调控。性染色体和性别决定基因是植物性别发育过程中重要的遗传因素,性别决定基因通过调控植物雌雄器官的发育过程决定植物性别的分化。多种植物激素在植物性别的分化过程中发挥重要的调控作用。此外,一些环境因素同样对植物的性别表现有一定的影响。本文通过遗传因素、植物激素及环境因子等方面对高等植物性别分化的相关研究进行总结,并对未来的研究方向进行了展望。

摘要:

沉水植物在水体生态系统中发挥着关键作用,能通过直接和间接途径缓解水体中的氮负荷,促进湖泊生态系统的良性运转。沉水植物在无机氮的利用策略上与陆生植物差异显著,为了适应水环境,沉水植物地上和地下部分能够同时获取环境中的氮,并将其进行向上或向下的运输。为了减少高浓度氮的毒害,沉水植物地上和地下部分在氮利用中存在一定的权衡关系。沉水植物氮同化的主要场所是叶片,主要通过谷氨酰胺合成酶/谷氨酸合成酶(GS /GOGAT)循环和谷氨酸脱氢酶(GDH)途径进行氮的同化。目前针对沉水植物的相关研究还远不及陆生植物,仅涉及到生理响应层面,仍需深入探索沉水植物氮素利用的机理,开发合适的遗传转化体系,并利用基因编辑等技术对基因功能进行验证,对关键蛋白质的结构与功能展开深入研究。

摘要:

中国西南的深切河谷因“焚风”效应形成干热河谷,具有干热性气候和河谷型萨王纳植被。萨王纳植被的植物群落以禾草占绝对优势,形成背景,其间散生灌木和乔木,在外观上类似“稀树草原”。在生活型构成上,它们以高位芽植物为主(占总种数的48.0%),但地面芽植物(占23.3%)占比较高;在叶级谱上,小叶植物占总种数的42.5%,微叶植物占20.6%;在乔木树种中,复叶占乔木总种数的39.3%,表现出明显适应干旱生境的特征。西南干热河谷萨王纳植被的植物区系总体上以热带成分占优势,但不同的干热河谷萨王纳植被的植物区系在演化过程中受地质历史和自然地理的影响发生了明显的分化。在植物区系的相似性上,金沙江干热河谷与元江干热河谷属相似性为73.8%,种相似性为53.8%,在本文比较的西南干热河谷中具有最大的属、种相似性。研究发现,中国西南干热河谷萨王纳植被和植物区系在起源和演化上与自第三纪以来,伴随着喜马拉雅的隆升,在云南发生的主要地质事件密切相关。在其植物区系中,一些种类显示与印度和非洲的萨王纳植被有关联,这在一定程度上支持印度板块从非洲分离,筏运了部分非洲植物到亚洲的理论。 金沙江与元江干热河谷具有最高的属、种相似性,支持了金沙江曾流到元江,后来因河流袭夺改道的假说。怒江干热河谷植物区系中热带成分占绝对优势,这可能与印度板块向北推挤亚洲板块,缅甸北部随之发生了北移密切相关。这些地区发生的地质历史事件可以较好地解释西南干热河谷的植物区系组成、特征和分布格局。