2016年 第34卷 第3期
2016, 34(3): 325-339.
DOI: 10.11913/PSJ.2095-0837.2016.30325
摘要：
基于"居群"概念,对木鱼坪淫羊藿复合种(Epimedium franchetii speciescomplex)进行了系统的标本查阅,并于花期对该复合种9个居群的野外形态进行了观测和比较研究。结果显示,竹山淫羊藿(E.zhushanense K.F. Wuet S.X. Qian)花瓣为紫红色,易于与其它物种区分;时珍淫羊藿(E.lishihchenii Stearn)在模式产地(江西庐山)的JXLS居群中有1/5的个体根茎为结节状(并非像模式种一样根茎细长),其叶背被毛细长的性状较稳定,且与木鱼坪淫羊藿(E.franchetiiStearn)叶背被粗短伏毛的性状区别明显;JXJA居群(江西靖安)地理分布靠近江西庐山,叶背被毛也与时珍淫羊藿类似,但其典型的粗壮根茎则与木鱼坪淫羊藿一致,因此将其处理为木鱼坪淫羊藿-时珍淫羊藿过渡类型;保靖淫羊藿(E.baojingense Q.L.Chenet B.M. Yang)与木鱼坪淫羊藿主要区别在于前者小叶柄、叶柄、茎和节部密被柔毛,尤以节部明显,叶背被细长毛,而木鱼坪淫羊藿小叶柄、叶柄、茎和节部均光滑,叶背被粗短伏毛;HBFX居群(湖北房县)和HBMP居群(湖北神农架)小叶柄、叶柄、茎、节部和叶背均疏被毛,被毛特征介于木鱼坪淫羊藿和保靖淫羊藿之间,因此将HBFX和HBMP居群处理为木鱼坪淫羊藿-保靖淫羊藿过渡类型。聚类分析结果表明,9个居群可划分为3类,竹山淫羊藿与其它类群种间界限明显,建议将其从木鱼坪淫羊藿复合种中分离出来;木鱼坪淫羊藿与时珍淫羊藿和保靖淫羊藿的关系复杂;保靖淫羊藿与木鱼坪淫羊藿主要是被毛上的差异,地理上存在同域分布,推测其为微生境导致的生态宗,将其处理为木鱼坪淫羊藿的变种;时珍淫羊藿与木鱼坪淫羊藿地理分布相对隔离,是由地理隔离引起的地理宗,将其处理为木鱼坪淫羊藿亚种。
基于"居群"概念,对木鱼坪淫羊藿复合种(Epimedium franchetii speciescomplex)进行了系统的标本查阅,并于花期对该复合种9个居群的野外形态进行了观测和比较研究。结果显示,竹山淫羊藿(E.zhushanense K.F. Wuet S.X. Qian)花瓣为紫红色,易于与其它物种区分;时珍淫羊藿(E.lishihchenii Stearn)在模式产地(江西庐山)的JXLS居群中有1/5的个体根茎为结节状(并非像模式种一样根茎细长),其叶背被毛细长的性状较稳定,且与木鱼坪淫羊藿(E.franchetiiStearn)叶背被粗短伏毛的性状区别明显;JXJA居群(江西靖安)地理分布靠近江西庐山,叶背被毛也与时珍淫羊藿类似,但其典型的粗壮根茎则与木鱼坪淫羊藿一致,因此将其处理为木鱼坪淫羊藿-时珍淫羊藿过渡类型;保靖淫羊藿(E.baojingense Q.L.Chenet B.M. Yang)与木鱼坪淫羊藿主要区别在于前者小叶柄、叶柄、茎和节部密被柔毛,尤以节部明显,叶背被细长毛,而木鱼坪淫羊藿小叶柄、叶柄、茎和节部均光滑,叶背被粗短伏毛;HBFX居群(湖北房县)和HBMP居群(湖北神农架)小叶柄、叶柄、茎、节部和叶背均疏被毛,被毛特征介于木鱼坪淫羊藿和保靖淫羊藿之间,因此将HBFX和HBMP居群处理为木鱼坪淫羊藿-保靖淫羊藿过渡类型。聚类分析结果表明,9个居群可划分为3类,竹山淫羊藿与其它类群种间界限明显,建议将其从木鱼坪淫羊藿复合种中分离出来;木鱼坪淫羊藿与时珍淫羊藿和保靖淫羊藿的关系复杂;保靖淫羊藿与木鱼坪淫羊藿主要是被毛上的差异,地理上存在同域分布,推测其为微生境导致的生态宗,将其处理为木鱼坪淫羊藿的变种;时珍淫羊藿与木鱼坪淫羊藿地理分布相对隔离,是由地理隔离引起的地理宗,将其处理为木鱼坪淫羊藿亚种。
2016, 34(3): 340-351.
DOI: 10.11913/PSJ.2095-0837.2016.30340
摘要：
长江中下游平原和东北三江平原是我国最大的两个冲积平原,其内河流、浅水湖泊和沼泽众多,菱属植物种类丰富。本研究基于对这两个区域中菱属野生植物的广泛调查,采集其居群42个,分属于9种(细果野菱、四角刻叶菱、四角菱、菱、丘角菱、东北菱、四角大柄菱、八瘤菱、四瘤菱),3变种(四角矮菱、南昌格菱、短四角菱)。进一步对采集的菱属野生植物16个分类性状进行测量和统计,并对其形态学性状的可塑性变异及分类学价值进行分析和评价。结果显示:依据菱角的果体大小、果喙性状可以将采集的菱属野生植物划分成两个类群,其中A类群仅包括细果野菱和四角刻叶菱,而其余的菱属植物7种3变种组成B类群;对有腰角组(5种2变种)的腰角性状进行聚类分析,也可将细果野菱和四角刻叶菱与其他菱属植物区分开来;而瘤突、叶和气囊性状的分类价值有限。说明果体大小、果喙和腰角性状的形态学特征是菱属植物分类和鉴定的主要依据。
长江中下游平原和东北三江平原是我国最大的两个冲积平原,其内河流、浅水湖泊和沼泽众多,菱属植物种类丰富。本研究基于对这两个区域中菱属野生植物的广泛调查,采集其居群42个,分属于9种(细果野菱、四角刻叶菱、四角菱、菱、丘角菱、东北菱、四角大柄菱、八瘤菱、四瘤菱),3变种(四角矮菱、南昌格菱、短四角菱)。进一步对采集的菱属野生植物16个分类性状进行测量和统计,并对其形态学性状的可塑性变异及分类学价值进行分析和评价。结果显示:依据菱角的果体大小、果喙性状可以将采集的菱属野生植物划分成两个类群,其中A类群仅包括细果野菱和四角刻叶菱,而其余的菱属植物7种3变种组成B类群;对有腰角组(5种2变种)的腰角性状进行聚类分析,也可将细果野菱和四角刻叶菱与其他菱属植物区分开来;而瘤突、叶和气囊性状的分类价值有限。说明果体大小、果喙和腰角性状的形态学特征是菱属植物分类和鉴定的主要依据。
2016, 34(3): 352-360.
DOI: 10.11913/PSJ.2095-0837.2016.30352
摘要：
于新疆塔里木盆地荒漠绿洲过渡带设置3条样带(长900m×宽50m)进行植物群落调查,运用生态位测度指标和点格局法对种群空间格局、空间关联性及生态位特征进行研究。结果显示,胡杨(Populus euphratica Oliv.)、多枝柽柳(Tamarix ramosissima Ledeb.)和甘草(Glycyrrhiza inflate Bat.)具有较大的重要值和生态位宽度,对其它生态位较窄的物种具有资源竞争和扩张优势,生态适应能力强,对群落结构和环境变化起决定性作用;生态过渡带植物的种间生态位重叠普遍较高,尤其是草本植物间更明显,此分配格局反映出荒漠植物长期适应旱化生境而发生趋同适应,生态位分化程度低,种间资源竞争激烈;优势种群空间格局呈明显的空间变异性,0~25m尺度内多枝柽柳和甘草分别呈随机分布和聚集分布,胡杨种群在≤5m尺度内呈聚集分布,并随尺度增大转为随机分布;胡杨与多枝柽柳、胡杨与甘草、多枝柽柳与甘草分别在<4m、≤16m和≤25m尺度内呈显著空间负关联,种间相互排斥。表明在匮乏环境资源条件下植物趋同适应与资源竞争是驱动荒漠植物群落演替和限制物种共存的主要原因。
于新疆塔里木盆地荒漠绿洲过渡带设置3条样带(长900m×宽50m)进行植物群落调查,运用生态位测度指标和点格局法对种群空间格局、空间关联性及生态位特征进行研究。结果显示,胡杨(Populus euphratica Oliv.)、多枝柽柳(Tamarix ramosissima Ledeb.)和甘草(Glycyrrhiza inflate Bat.)具有较大的重要值和生态位宽度,对其它生态位较窄的物种具有资源竞争和扩张优势,生态适应能力强,对群落结构和环境变化起决定性作用;生态过渡带植物的种间生态位重叠普遍较高,尤其是草本植物间更明显,此分配格局反映出荒漠植物长期适应旱化生境而发生趋同适应,生态位分化程度低,种间资源竞争激烈;优势种群空间格局呈明显的空间变异性,0~25m尺度内多枝柽柳和甘草分别呈随机分布和聚集分布,胡杨种群在≤5m尺度内呈聚集分布,并随尺度增大转为随机分布;胡杨与多枝柽柳、胡杨与甘草、多枝柽柳与甘草分别在<4m、≤16m和≤25m尺度内呈显著空间负关联,种间相互排斥。表明在匮乏环境资源条件下植物趋同适应与资源竞争是驱动荒漠植物群落演替和限制物种共存的主要原因。
2016, 34(3): 361-370.
DOI: 10.11913/PSJ.2095-0837.2016.30361
摘要：
以河南省鸡公山国家级自然保护区外来入侵植物为研究对象,对该地区1994 -2014年间外来入侵植物的变化进行了研究。结果显示,1951 -2010年信阳市每5年的平均温度明显上升、降水量年际间的波动较大;1994 -2014年的20年间,该保护区外来入侵植物从49种增加到60种,增长了22.4%,增加的11种外来入侵植物分别为:菊科4种,豆科2种,苋科、十字花科、大戟科、酢浆草科和雨久花科各1种;该保护区外来入侵植物主要来源于美洲、欧洲、亚洲和非洲,1994 -2014年间来自美洲的入侵植物共33种(其中新增加的有6种),占2014年外来入侵物种的50.0%以上;从生活型来看,外来入侵植物主要为陆生植物,占总数的95%以上,其中,一年生植物>一、二年生植物>多年生草本植物;从入侵途径来看,有意引进>无意引入>自然扩散;新增的入侵植物以种子作为主要繁殖方式的有9种。因此,对该保护区生物多样性保护和引种过程中,要加强对来自美洲的以种子作为主要繁殖方式的陆生草本植物的入侵风险进行监控和管理。
以河南省鸡公山国家级自然保护区外来入侵植物为研究对象,对该地区1994 -2014年间外来入侵植物的变化进行了研究。结果显示,1951 -2010年信阳市每5年的平均温度明显上升、降水量年际间的波动较大;1994 -2014年的20年间,该保护区外来入侵植物从49种增加到60种,增长了22.4%,增加的11种外来入侵植物分别为:菊科4种,豆科2种,苋科、十字花科、大戟科、酢浆草科和雨久花科各1种;该保护区外来入侵植物主要来源于美洲、欧洲、亚洲和非洲,1994 -2014年间来自美洲的入侵植物共33种(其中新增加的有6种),占2014年外来入侵物种的50.0%以上;从生活型来看,外来入侵植物主要为陆生植物,占总数的95%以上,其中,一年生植物>一、二年生植物>多年生草本植物;从入侵途径来看,有意引进>无意引入>自然扩散;新增的入侵植物以种子作为主要繁殖方式的有9种。因此,对该保护区生物多样性保护和引种过程中,要加强对来自美洲的以种子作为主要繁殖方式的陆生草本植物的入侵风险进行监控和管理。
2016, 34(3): 371-380.
DOI: 10.11913/PSJ.2095-0837.2016.30371
摘要：
经野外调查、查阅文献和标本鉴定,对新疆北塔山地区药用植物资源及多样性进行了研究。结果显示,该研究区内共有药用植物24科44属60种,其中珍稀濒危药用植物16种,集中分布于单种科和单种属内;区系成分以温带成分为主且与地中海、西亚至中亚分布及其变型联系紧密,热带成分有微弱渗入;生活型以多年生草本植物类型为主,共计29种,占该研究区总种数的48.33%,兼具部分一年生草本和灌木类型;生态型以中生植物为主,但旱生性特征明显;植物的药用部位多样,但集中于全草、根类和茎叶,分别为43.33%、15%和11.66%。本研究为北塔山地区药用植物的保护提供了重要的本底资料,也为该地区生物多样性的研究提供了科学依据。
经野外调查、查阅文献和标本鉴定,对新疆北塔山地区药用植物资源及多样性进行了研究。结果显示,该研究区内共有药用植物24科44属60种,其中珍稀濒危药用植物16种,集中分布于单种科和单种属内;区系成分以温带成分为主且与地中海、西亚至中亚分布及其变型联系紧密,热带成分有微弱渗入;生活型以多年生草本植物类型为主,共计29种,占该研究区总种数的48.33%,兼具部分一年生草本和灌木类型;生态型以中生植物为主,但旱生性特征明显;植物的药用部位多样,但集中于全草、根类和茎叶,分别为43.33%、15%和11.66%。本研究为北塔山地区药用植物的保护提供了重要的本底资料,也为该地区生物多样性的研究提供了科学依据。
2016, 34(3): 381-390.
DOI: 10.11913/PSJ.2095-0837.2016.30381
摘要：
黄檗(Phellodendron amurense Rupr.)为我国常用中药关黄柏的基原,也是国家二级保护植物,但在20世纪60-90年代其野生资源遭到严重破坏,并且至今种群规模未得到很好的恢复。本文对我国燕山、千山、长白山、张广才岭、小兴安岭5条山脉黄檗野生种群的种群密度、年龄结构(径级结构)、生物碱类成分含量等进行了调查和研究,结果显示:黄檗野生种群年龄结构呈纺锤形,幼龄级、青壮级个体分别占总个体数的13.9%和68.0%,表明幼龄植株储备匮乏,天然更新不足,总体呈严重的衰退趋势,受威胁状况严峻;千山种群的小檗碱、巴马汀、黄柏碱含量及生物碱总量最高,而小兴安岭种群最低,且二者与其他三条山脉黄檗种群的生物碱类成分含量差异显著。本研究结果表明,野生黄檗种群分布区缩小,年龄结构呈衰退趋势,部分种群个体数量极少,即使在保护状态下也难以自我恢复;千山黄檗种群的生物碱类成分含量较高,在开展药材生产时应予以重视。
黄檗(Phellodendron amurense Rupr.)为我国常用中药关黄柏的基原,也是国家二级保护植物,但在20世纪60-90年代其野生资源遭到严重破坏,并且至今种群规模未得到很好的恢复。本文对我国燕山、千山、长白山、张广才岭、小兴安岭5条山脉黄檗野生种群的种群密度、年龄结构(径级结构)、生物碱类成分含量等进行了调查和研究,结果显示:黄檗野生种群年龄结构呈纺锤形,幼龄级、青壮级个体分别占总个体数的13.9%和68.0%,表明幼龄植株储备匮乏,天然更新不足,总体呈严重的衰退趋势,受威胁状况严峻;千山种群的小檗碱、巴马汀、黄柏碱含量及生物碱总量最高,而小兴安岭种群最低,且二者与其他三条山脉黄檗种群的生物碱类成分含量差异显著。本研究结果表明,野生黄檗种群分布区缩小,年龄结构呈衰退趋势,部分种群个体数量极少,即使在保护状态下也难以自我恢复;千山黄檗种群的生物碱类成分含量较高,在开展药材生产时应予以重视。
2016, 34(3): 391-396.
DOI: 10.11913/PSJ.2095-0837.2016.30391
摘要：
以青藏高原东缘高寒草甸383种常见植物种子为材料,分析种子萌发特性与种子形状(长、宽、高的三维方差)、体积及相对表面积之间的相关性,研究高寒草甸地区植物种子性状对其萌发特性的影响。结果显示:(1)种子萌发率和萌发速率与种子三维方差、相对表面积呈极显著正相关,与体积呈显著负相关;(2)种子平均萌发时间与种子体积呈显著正相关、与种子相对表面积呈显著负相关、与种子三维方差无显著相关性。表明体积较小而形状细长的种子具有较高的萌发率及萌发速率,体积大而圆的种子需要更长的萌发时间;小种子具有较大的相对表面积可能是其具有较高萌发率和萌发速率的原因之一。研究结果为土壤种子库形成机制的研究提供了一定的理论依据。
以青藏高原东缘高寒草甸383种常见植物种子为材料,分析种子萌发特性与种子形状(长、宽、高的三维方差)、体积及相对表面积之间的相关性,研究高寒草甸地区植物种子性状对其萌发特性的影响。结果显示:(1)种子萌发率和萌发速率与种子三维方差、相对表面积呈极显著正相关,与体积呈显著负相关;(2)种子平均萌发时间与种子体积呈显著正相关、与种子相对表面积呈显著负相关、与种子三维方差无显著相关性。表明体积较小而形状细长的种子具有较高的萌发率及萌发速率,体积大而圆的种子需要更长的萌发时间;小种子具有较大的相对表面积可能是其具有较高萌发率和萌发速率的原因之一。研究结果为土壤种子库形成机制的研究提供了一定的理论依据。
2016, 34(3): 397-405.
DOI: 10.11913/PSJ.2095-0837.2016.70001
摘要：
通过cDNA末端快速扩增技术(rapid amplification of cDNA ends,RACE)从益母草(Leonurus heterophyllus Sweet)叶片中克隆获得了一个编码糖基转移酶的基因(LhsUGT)。该基因cDNA全长为1562bp,开放阅读框(openreading frame,ORF)为1368bp,编码455个氨基酸残基,其分子量和等电点分别为50.47kD和5.52。生物信息学分析结果显示:LhsUGT编码的酶蛋白含有3种二级结构,其中α螺旋占43.1%,β折叠片占17.5%,无规卷曲占39.4%,其C端还发现了一段高度保守的PSPG结构域,说明LhsUGT编码的酶蛋白属于植物糖基转移酶超家族;对LhsUGT的氨基酸序列进行BLAST同源比对,发现益母草与其它植物的糖基转移酶序列相似性为26.4%~68.0%;系统进化树分析表明,LhsUGT蛋白属于拟南芥糖基转移酶超家族的L组,故推测它可能具有催化简单酚类发生糖基化的功能;SDS-PAGE电泳显示,原核表达系统成功表达出分子量约为69kD的LhsUGT重组蛋白,其N端含有一段17.9kD的His标签,且在IPTG诱导5h后达到最高表达量。本研究结果为进一步开展体外酶促反应、阐明益母草糖基转移酶的生物学功能奠定了基础。
通过cDNA末端快速扩增技术(rapid amplification of cDNA ends,RACE)从益母草(Leonurus heterophyllus Sweet)叶片中克隆获得了一个编码糖基转移酶的基因(LhsUGT)。该基因cDNA全长为1562bp,开放阅读框(openreading frame,ORF)为1368bp,编码455个氨基酸残基,其分子量和等电点分别为50.47kD和5.52。生物信息学分析结果显示:LhsUGT编码的酶蛋白含有3种二级结构,其中α螺旋占43.1%,β折叠片占17.5%,无规卷曲占39.4%,其C端还发现了一段高度保守的PSPG结构域,说明LhsUGT编码的酶蛋白属于植物糖基转移酶超家族;对LhsUGT的氨基酸序列进行BLAST同源比对,发现益母草与其它植物的糖基转移酶序列相似性为26.4%~68.0%;系统进化树分析表明,LhsUGT蛋白属于拟南芥糖基转移酶超家族的L组,故推测它可能具有催化简单酚类发生糖基化的功能;SDS-PAGE电泳显示,原核表达系统成功表达出分子量约为69kD的LhsUGT重组蛋白,其N端含有一段17.9kD的His标签,且在IPTG诱导5h后达到最高表达量。本研究结果为进一步开展体外酶促反应、阐明益母草糖基转移酶的生物学功能奠定了基础。
2016, 34(3): 406-419.
DOI: 10.11913/PSJ.2095-0837.2016.30406
摘要：
拟南芥AtJ3(Arabidopsis thaliana DnaJ homolog 3)为一蛋白分子伴侣,在植物体内可通过与PKS5(SOS2-like protein kinase 5)蛋白激酶形成复合物来抑制PKS5的活性;同时AtJ3-PKS5复合物可对质膜上H+-ATPase质子转运活性进行正向调节,并参与对外源ABA的响应。为揭示AtJ3-PKS5复合物参与质膜H+-ATPase活性调节及对外源ABA响应中的作用,本研究以拟南芥AtJ3、PKS5不同突变体为材料,在盐及ABA共同处理下对AtJ3-PKS5复合物的功能及作用机制进行了探讨。结果显示,在2种因素共同处理下,AtJ3-PKS5复合物可同时对处理因素进行响应。即AtJ3-PKS5复合物可对质膜上H+-ATPase质子转运活性进行调节,并使细胞内pH值发生变化,同时还可诱导ABI5下游ABA响应基因的表达;外源ABA可引起AtJ3从细胞核向细胞质的转运,从而增强了AtJ3对H+-ATPase活性的调节。说明AtJ3-PKS5复合物在对H+-ATPase活性调节及对外源ABA响应的交互代谢途径中起着关键调节子的作用。
拟南芥AtJ3(Arabidopsis thaliana DnaJ homolog 3)为一蛋白分子伴侣,在植物体内可通过与PKS5(SOS2-like protein kinase 5)蛋白激酶形成复合物来抑制PKS5的活性;同时AtJ3-PKS5复合物可对质膜上H+-ATPase质子转运活性进行正向调节,并参与对外源ABA的响应。为揭示AtJ3-PKS5复合物参与质膜H+-ATPase活性调节及对外源ABA响应中的作用,本研究以拟南芥AtJ3、PKS5不同突变体为材料,在盐及ABA共同处理下对AtJ3-PKS5复合物的功能及作用机制进行了探讨。结果显示,在2种因素共同处理下,AtJ3-PKS5复合物可同时对处理因素进行响应。即AtJ3-PKS5复合物可对质膜上H+-ATPase质子转运活性进行调节,并使细胞内pH值发生变化,同时还可诱导ABI5下游ABA响应基因的表达;外源ABA可引起AtJ3从细胞核向细胞质的转运,从而增强了AtJ3对H+-ATPase活性的调节。说明AtJ3-PKS5复合物在对H+-ATPase活性调节及对外源ABA响应的交互代谢途径中起着关键调节子的作用。
2016, 34(3): 420-429.
DOI: 10.11913/PSJ.2095-0837.2016.30420
摘要：
以海州香薷基因组DNA为模板,通过hiTAIL-PCR和walking技术扩增得到其细胞壁转化酶基因启动子(EhcwINVP)片段,长度为1727bp。生物信息学分析结果表明,该启动子片段中含有多个对脱落酸、赤霉素、细胞分裂素等激素以及对干旱、低温、重金属铜等逆境胁迫响应相关的顺式作用元件。将通过克隆得到的EhcwINVP序列替换pCAMBIA1301载体上驱动GUS报告基因表达的CaMV35S启动子序列,构建EhcwINVP融合GUS的植物表达载体EhcwINVP::GUS。转基因拟南芥植株的组织化学分析结果表明,海州香薷细胞壁转化酶基因启动子序列具有驱动GUS基因表达的功能,且在10μmol/L铜胁迫下,转基因拟南芥植株叶和根中的GUS活性分别约是对照组的1.7倍和1.5倍。
以海州香薷基因组DNA为模板,通过hiTAIL-PCR和walking技术扩增得到其细胞壁转化酶基因启动子(EhcwINVP)片段,长度为1727bp。生物信息学分析结果表明,该启动子片段中含有多个对脱落酸、赤霉素、细胞分裂素等激素以及对干旱、低温、重金属铜等逆境胁迫响应相关的顺式作用元件。将通过克隆得到的EhcwINVP序列替换pCAMBIA1301载体上驱动GUS报告基因表达的CaMV35S启动子序列,构建EhcwINVP融合GUS的植物表达载体EhcwINVP::GUS。转基因拟南芥植株的组织化学分析结果表明,海州香薷细胞壁转化酶基因启动子序列具有驱动GUS基因表达的功能,且在10μmol/L铜胁迫下,转基因拟南芥植株叶和根中的GUS活性分别约是对照组的1.7倍和1.5倍。
2016, 34(3): 430-438.
DOI: 10.11913/PSJ.2095-0837.2016.30430
摘要：
MiR408是植物中一类高度保守的miRNA,其靶基因编码含铜蛋白,miR408的表达受植物生长发育和环境条件的显著影响。拟南芥中miR408在HY5-SPL7基因网络中起着关键作用,而HY5-SPL7基因网络可介导拟南芥对光照和铜离子的协调应答,进一步表明miR408在植物对环境的响应中发挥了核心作用。本研究基于丹参基因组Survey数据库,从中搜索并克隆得到366bp的含有稳定茎环结构的miR408前体序列及其上游723bp片段的启动子区,GenBank登录号分别为KU360384和KU360385,并将miR408的前体序列命名为Sm-MIR408。生物信息学分析结果显示:Sm-MIR408上游启动子序列与模式植物拟南芥Ath-MIR408、水稻Osa-MIR408启动子区具有许多相同的顺式作用元件,如G-box、CGTCA-motif、TGACG-motif、GTAC-motif等,而HSE、CATT-motif作用元件仅存在于丹参启动子区;miR408成熟序列在不同物种中具有很高的保守性;基于不同物种miR408前体序列构建的系统进化树显示,来源于单子叶植物的miR408前体序列聚为一支,来源于双子叶植物的miR408前体序列聚为另一支。实时定量PCR分析结果显示:Sm-MIR408在丹参的根、茎、叶、花中都有表达,其在花中的表达量最高,根中最低;Sm-MIR408的表达受茉莉酸甲酯和伤害的抑制,黑暗和持续光照也可抑制该基因的表达。Sm-MIR408基因的克隆与表达分析为今后研究丹参miR408的功能奠定了基础。
MiR408是植物中一类高度保守的miRNA,其靶基因编码含铜蛋白,miR408的表达受植物生长发育和环境条件的显著影响。拟南芥中miR408在HY5-SPL7基因网络中起着关键作用,而HY5-SPL7基因网络可介导拟南芥对光照和铜离子的协调应答,进一步表明miR408在植物对环境的响应中发挥了核心作用。本研究基于丹参基因组Survey数据库,从中搜索并克隆得到366bp的含有稳定茎环结构的miR408前体序列及其上游723bp片段的启动子区,GenBank登录号分别为KU360384和KU360385,并将miR408的前体序列命名为Sm-MIR408。生物信息学分析结果显示:Sm-MIR408上游启动子序列与模式植物拟南芥Ath-MIR408、水稻Osa-MIR408启动子区具有许多相同的顺式作用元件,如G-box、CGTCA-motif、TGACG-motif、GTAC-motif等,而HSE、CATT-motif作用元件仅存在于丹参启动子区;miR408成熟序列在不同物种中具有很高的保守性;基于不同物种miR408前体序列构建的系统进化树显示,来源于单子叶植物的miR408前体序列聚为一支,来源于双子叶植物的miR408前体序列聚为另一支。实时定量PCR分析结果显示:Sm-MIR408在丹参的根、茎、叶、花中都有表达,其在花中的表达量最高,根中最低;Sm-MIR408的表达受茉莉酸甲酯和伤害的抑制,黑暗和持续光照也可抑制该基因的表达。Sm-MIR408基因的克隆与表达分析为今后研究丹参miR408的功能奠定了基础。
2016, 34(3): 439-445.
DOI: 10.11913/PSJ.2095-0837.2016.30439
摘要：
以4个豇豆(Vigna unguiculata Linn.)品种‘鄂豇豆6号’、‘鄂豇豆2号’、‘鄂豇豆7号’和‘美国地豆’为材料,在现蕾期叶面喷施植物细胞分裂素(CTK),于喷施后第7、14、28、42d测定脱落花荚的多聚半乳糖醛酸酶(PG)和纤维素酶活性,并统计花荚脱落率和豇豆产量,研究CTK在豇豆生长发育过程中对花荚脱落的影响。结果显示,喷施CTK后,豇豆各品种的花荚脱落率均小于对照,豇豆产量均高于对照,且差异极显著(P<0.01);喷施CTK后第14、28、42d豇豆各品种脱落花荚的PG活性显著降低(P<0.05);喷施CTK后第7d各处理组脱落花荚的PG活性极显著降低(P<0.01);喷施CTK后第7d和第42d豇豆各品种脱落花荚的纤维素酶活性显著降低(P<0.05),喷施CTK后第14d和第28d各处理组脱落花荚的纤维素酶活性极显著降低(P<0.01)。研究结果表明喷施CTK可调节脱落花荚的PG活性和纤维素酶活性,从而降低花荚脱落率,实现对豇豆产量的调控。
以4个豇豆(Vigna unguiculata Linn.)品种‘鄂豇豆6号’、‘鄂豇豆2号’、‘鄂豇豆7号’和‘美国地豆’为材料,在现蕾期叶面喷施植物细胞分裂素(CTK),于喷施后第7、14、28、42d测定脱落花荚的多聚半乳糖醛酸酶(PG)和纤维素酶活性,并统计花荚脱落率和豇豆产量,研究CTK在豇豆生长发育过程中对花荚脱落的影响。结果显示,喷施CTK后,豇豆各品种的花荚脱落率均小于对照,豇豆产量均高于对照,且差异极显著(P<0.01);喷施CTK后第14、28、42d豇豆各品种脱落花荚的PG活性显著降低(P<0.05);喷施CTK后第7d各处理组脱落花荚的PG活性极显著降低(P<0.01);喷施CTK后第7d和第42d豇豆各品种脱落花荚的纤维素酶活性显著降低(P<0.05),喷施CTK后第14d和第28d各处理组脱落花荚的纤维素酶活性极显著降低(P<0.01)。研究结果表明喷施CTK可调节脱落花荚的PG活性和纤维素酶活性,从而降低花荚脱落率,实现对豇豆产量的调控。
2016, 34(3): 446-459.
DOI: 10.11913/PSJ.2095-0837.2016.30446
摘要：
为了研究标志链带藻(Desmodesmus insignis strain JNU24)在不同NaNO3浓度和不同废水浓度培养下的生长与代谢产物积累状况,评估标志链带藻对废水的处理能力,本研究利用柱状光反应器对标志链带藻进行培养,分别对4种NaNO3浓度的BG-11培养基和4种废水浓度培养下藻细胞的生物量、蛋白质含量、碳水化合物含量和淀粉含量进行了测定。结果显示,在BG-11培养基中,氮浓度为9.0mmol/L时,藻细胞生物质浓度最高,达6.23g/L;在废水培养下,未稀释的原废水实验组,其藻细胞生物质浓度最高,达10.31g/L;75%废水培养下,藻细胞的淀粉含量最高(达50.9%),单位体积藻细胞淀粉含量和产率分别为4.86g/L和405mg·L-1·d-1,且显著高于不同浓度NaNO3的BG-11培养基组。本研究还测定了标志链带藻对废水中氮、磷的去除效率,结果显示不同浓度废水培养下,氮、磷的去除效率最高可达90.8%和98.7%。基于柱状反应器中的最佳培养效果,以9.0mmol/LNaNO3的BG-11培养基和75%废水于3.0cm光径平板光生物反应器中进行室内扩大培养,结果显示在75%废水培养下,藻细胞生物质浓度达9.75g/L,淀粉单位体积含量和产率分别达到4.75g/L和230mg·L-1·d-1,且为9.0mmol/LNaNO3的BG-11培养基培养的3倍。通过沉降特性分析发现,藻细胞收获90min后均完全沉降,具有较强的沉降性能。本研究标志链带藻能够耐受废水中较高的氮、磷浓度,且对废水中氮、磷有显著的去除作用;该藻能利用废水中的营养成分积累较高的生物量和淀粉含量并且藻细胞能快速沉降,具有极高的经济价值和应用价值,是一株淀粉生产能力较高和废水处理能力较强的极具开发潜力的藻株。
为了研究标志链带藻(Desmodesmus insignis strain JNU24)在不同NaNO3浓度和不同废水浓度培养下的生长与代谢产物积累状况,评估标志链带藻对废水的处理能力,本研究利用柱状光反应器对标志链带藻进行培养,分别对4种NaNO3浓度的BG-11培养基和4种废水浓度培养下藻细胞的生物量、蛋白质含量、碳水化合物含量和淀粉含量进行了测定。结果显示,在BG-11培养基中,氮浓度为9.0mmol/L时,藻细胞生物质浓度最高,达6.23g/L;在废水培养下,未稀释的原废水实验组,其藻细胞生物质浓度最高,达10.31g/L;75%废水培养下,藻细胞的淀粉含量最高(达50.9%),单位体积藻细胞淀粉含量和产率分别为4.86g/L和405mg·L-1·d-1,且显著高于不同浓度NaNO3的BG-11培养基组。本研究还测定了标志链带藻对废水中氮、磷的去除效率,结果显示不同浓度废水培养下,氮、磷的去除效率最高可达90.8%和98.7%。基于柱状反应器中的最佳培养效果,以9.0mmol/LNaNO3的BG-11培养基和75%废水于3.0cm光径平板光生物反应器中进行室内扩大培养,结果显示在75%废水培养下,藻细胞生物质浓度达9.75g/L,淀粉单位体积含量和产率分别达到4.75g/L和230mg·L-1·d-1,且为9.0mmol/LNaNO3的BG-11培养基培养的3倍。通过沉降特性分析发现,藻细胞收获90min后均完全沉降,具有较强的沉降性能。本研究标志链带藻能够耐受废水中较高的氮、磷浓度,且对废水中氮、磷有显著的去除作用;该藻能利用废水中的营养成分积累较高的生物量和淀粉含量并且藻细胞能快速沉降,具有极高的经济价值和应用价值,是一株淀粉生产能力较高和废水处理能力较强的极具开发潜力的藻株。
2016, 34(3): 460-468.
DOI: 10.11913/PSJ.2095-0837.2016.30460
摘要：
美丽箬竹是优良观赏经济竹种,对环境生态因子变化具有很高的敏感性。本研究通过设置竹苗密度、光照、养分、水分等生态因子进行实验,比较不同处理条件下其地下茎营养成分、矿质元素、内源激素含量及侧芽萌发等特征差异,并进一步分析各生态因子对美丽箬竹地下茎侧芽萌发的影响。结果显示:(1)美丽箬竹地下茎各营养成分、矿质元素、内源激素含量中,蛋白质、Mg、Fe、ABA、iPA、IAA、Zr对侧芽发笋的影响较大,可溶性糖、GA对侧芽发鞭的影响较大;(2)采用2鞭段上盆、不加遮阳网、基质肥料配比为8∶1、每隔6d定量浇水1次等处理条件,美丽箬竹地下茎物质储量及侧芽萌发效果最好;(3)不同处理条件造成美丽箬竹地下茎营养成分、矿质元素、内源激素等发生复杂变化,最终造成其侧芽萌发的差异性。美丽箬竹对环境因子的这种生理响应差异,也可能与竹种对环境的长期选择和遗传进化有关。本研究结果可为竹子良种繁育和栽培提供科学依据。
美丽箬竹是优良观赏经济竹种,对环境生态因子变化具有很高的敏感性。本研究通过设置竹苗密度、光照、养分、水分等生态因子进行实验,比较不同处理条件下其地下茎营养成分、矿质元素、内源激素含量及侧芽萌发等特征差异,并进一步分析各生态因子对美丽箬竹地下茎侧芽萌发的影响。结果显示:(1)美丽箬竹地下茎各营养成分、矿质元素、内源激素含量中,蛋白质、Mg、Fe、ABA、iPA、IAA、Zr对侧芽发笋的影响较大,可溶性糖、GA对侧芽发鞭的影响较大;(2)采用2鞭段上盆、不加遮阳网、基质肥料配比为8∶1、每隔6d定量浇水1次等处理条件,美丽箬竹地下茎物质储量及侧芽萌发效果最好;(3)不同处理条件造成美丽箬竹地下茎营养成分、矿质元素、内源激素等发生复杂变化,最终造成其侧芽萌发的差异性。美丽箬竹对环境因子的这种生理响应差异,也可能与竹种对环境的长期选择和遗传进化有关。本研究结果可为竹子良种繁育和栽培提供科学依据。
2016, 34(3): 469-474.
DOI: 10.11913/PSJ.2095-0837.2016.30469
摘要：
以雷公藤(Tripterygium wilfordii)不定根为材料,通过两相培养技术,研究有机溶剂邻苯二甲酸二丁酯(DBP)不同浓度及培养时间对雷公藤不定根生长及次生代谢产物含量的影响。结果显示,DBP浓度为6%、培养至第6d时,不定根增长量达1.14g/瓶,为对照(1.08g/瓶)的1.06倍;DBP浓度为2%、培养至第8d时,内酯醇含量达74.96μg/g,为对照(53.67μg/g)的1.40倍;DBP浓度为2%、培养至第2d时,所收获的内酯醇总产量最高(0.40mg/瓶),且为对照(0.27mg/瓶)的1.48倍。本研究结果表明,在培养基中添加一定浓度DBP,虽然适合雷公藤内酯醇的形成,但不适合雷公藤生物碱的形成;不论添加DBP浓度大小、培养时间长短,不定根中吉碱和次碱含量及每瓶总产量均低于对照。
以雷公藤(Tripterygium wilfordii)不定根为材料,通过两相培养技术,研究有机溶剂邻苯二甲酸二丁酯(DBP)不同浓度及培养时间对雷公藤不定根生长及次生代谢产物含量的影响。结果显示,DBP浓度为6%、培养至第6d时,不定根增长量达1.14g/瓶,为对照(1.08g/瓶)的1.06倍;DBP浓度为2%、培养至第8d时,内酯醇含量达74.96μg/g,为对照(53.67μg/g)的1.40倍;DBP浓度为2%、培养至第2d时,所收获的内酯醇总产量最高(0.40mg/瓶),且为对照(0.27mg/瓶)的1.48倍。本研究结果表明,在培养基中添加一定浓度DBP,虽然适合雷公藤内酯醇的形成,但不适合雷公藤生物碱的形成;不论添加DBP浓度大小、培养时间长短,不定根中吉碱和次碱含量及每瓶总产量均低于对照。
2016, 34(3): 475-487.
DOI: 10.11913/PSJ.2095-0837.2016.30475
摘要：
多细胞生物体的生存依赖于不同类型细胞特异性的功能分工,不同类型的细胞尽管基因组相同,但有其独特的发育过程和应对环境变化的能力。生物学的一大挑战就是揭示基因如何在正确的位置、正确的时间表达到正确的水平,最近出现了很多通过细胞类型特异性方法研究单细胞组学的工具,这些新技术使我们能通过空前分辨率,理解多细胞生物体内不同类型的单个细胞基因表达特点及其适应环境变化的机制。单细胞样品的获取一直是单细胞研究的一大技术瓶颈,因此本文将以如何获得起始材料为重点,探讨单细胞研究的样品标记、单细胞分离及获取、组学数据分析和结果验证等技术方法及其在植物研究中的应用。
多细胞生物体的生存依赖于不同类型细胞特异性的功能分工,不同类型的细胞尽管基因组相同,但有其独特的发育过程和应对环境变化的能力。生物学的一大挑战就是揭示基因如何在正确的位置、正确的时间表达到正确的水平,最近出现了很多通过细胞类型特异性方法研究单细胞组学的工具,这些新技术使我们能通过空前分辨率,理解多细胞生物体内不同类型的单个细胞基因表达特点及其适应环境变化的机制。单细胞样品的获取一直是单细胞研究的一大技术瓶颈,因此本文将以如何获得起始材料为重点,探讨单细胞研究的样品标记、单细胞分离及获取、组学数据分析和结果验证等技术方法及其在植物研究中的应用。
2016, 34(3): 488-495.
DOI: 10.11913/PSJ.2095-0837.2016.30488
摘要：
因受限于检测方法,对埋藏于土壤中植物根系研究的深入程度远低于其地上部分。传统获取根系的方法不仅费时费力,而且对根系原位分布和生存微环境具有明显的扰动破坏,故随着根系研究的不断深入,迫切需要寻求一种非破坏性的根系检测方法。电阻抗法是在一定频率的外加电源下,测量电路中的根系电学特征(电容、电阻和电阻抗图谱),并且电学特征与根系生物量和形态指标之间存在较好的相关性,然而,由于对电阻抗法基于电路中电流流向等的关键机理尚不清楚,有些学者对该方法的大范围应用提出了质疑。本文首先对生物电阻抗法测量根系的原理和模型进行阐述,然后重点综述根系电阻抗法研究的不同理论方法及存在的问题,最后提出电阻抗法研究植物根系应该解决的重要科学问题,并展望电阻抗法更加广泛的研究和应用前景,以期为获取非破坏性的根系研究技术提供参考。
因受限于检测方法,对埋藏于土壤中植物根系研究的深入程度远低于其地上部分。传统获取根系的方法不仅费时费力,而且对根系原位分布和生存微环境具有明显的扰动破坏,故随着根系研究的不断深入,迫切需要寻求一种非破坏性的根系检测方法。电阻抗法是在一定频率的外加电源下,测量电路中的根系电学特征(电容、电阻和电阻抗图谱),并且电学特征与根系生物量和形态指标之间存在较好的相关性,然而,由于对电阻抗法基于电路中电流流向等的关键机理尚不清楚,有些学者对该方法的大范围应用提出了质疑。本文首先对生物电阻抗法测量根系的原理和模型进行阐述,然后重点综述根系电阻抗法研究的不同理论方法及存在的问题,最后提出电阻抗法研究植物根系应该解决的重要科学问题,并展望电阻抗法更加广泛的研究和应用前景,以期为获取非破坏性的根系研究技术提供参考。
