2021, 41(7):1079-1090. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2021.07.1079
摘要:叶绿素由一系列酶促反应催化生成,其最后一步是叶绿素合成酶(chlorophyll synthase, CHLG)催化合成叶绿素a和叶绿素b。该实验主要以蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)生态型R108和两种不同秋眠级紫花苜蓿(Medicago sativa)为材料,采用生物信息学方法对蒺藜苜蓿叶绿素合成酶(MtCHLG)的进化关系和基因结构进行分析,采用实时荧光定量方法分析MtCHLG对光照/黑暗、脱落酸(ABA)及聚乙二醇(PEG)的响应,利用叶绿素酸酯a加氧酶(MtCAO)突变体确定其与MtCHLG的上下游关系,并分析豆科牧草紫花苜蓿中MsCHLG表达量与其株高和产量的关系。结果表明:(1)植物CHLG功能域保守,其基因结构高度一致,植物在向陆生进化的过程中,CHLG基因数目略有增加,内含子长度明显增长。(2)克隆到MtCHLG的CDS为1,137 bp,其编码378个氨基酸,蛋白与紫花苜蓿MsCHLG相似性高达99.2%。(3)qRTPCR分析显示,MtCHLG基因主要在蒺藜苜蓿幼嫩叶中表达且受光诱导和黑暗抑制,表现为显著的昼增夜降的表达特征;100 μmol·L-1的ABA在短时间(2 h)处理后叶片中MtCHLG基因表达量下降为对照的26%(P<0.05);5%的PEG长时间(24 h)处理后MtCHLG基因表达量降低至对照的42%(P<0.05)。(4)瞬时表达重组蛋白MtCHLGGFP于烟草(Nicotiana benthamiana)表皮细胞,荧光检测结果显示,该蛋白主要定位在叶绿体上。(5)定量分析发现,mtcao突变体中几乎检测不到MtCAO基因的表达,且MtCHLG基因的表达水平约为野生型的44%,证明MtCAO功能缺失导致了MtCHLG转录水平降低,表明MtCHLG位于MtCAO的下游。(6)高秋眠级紫花苜蓿材料的株高为低秋眠级材料的2.5~3.5倍,其平均产量约为低秋眠级材料的2.1倍,且前者中MsCHLG基因的表达量略高于后者(1.2~1.5倍);相关性分析发现,紫花苜蓿中MsCHLG基因的表达水平与株高、产量成正相关。研究暗示,MsCHLG表达可作为苜蓿产量早期预测的参考指标,CHLG基因也可作为培育高产豆科饲草的备选基因。
2021, 41(7):1091-1100. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2021.07.1091
摘要:砂藓(Racomitrium canescens)是一种具有极强耐脱水性的苔藓植物,编码磷脂酶D的基因RcPLD能够在砂藓的脱水和复水过程中产生显著的表达响应,它可能参与了砂藓的强耐脱水性功能。该研究使用已克隆的RcPLD编码序列构建拟南芥(Arabidopsis thaliana)过量表达转基因株系rcpldoe,初步考察过表达株系的干旱胁迫耐受能力及其相关的生理生化指标,分析RcPLD增强拟南芥抗旱性的机制。结果表明:(1)利用已克隆的RcPLD编码序列构建了植物中的过表达载体,成功构建了RcPLD的过表达转基因拟南芥株系rcpldoe,并获得了多个T3代rcpldoe纯合体株系。(2)在正常生长条件下,rcpldoe株系T3代纯合体植株比野生型拟南芥植株体积小,但营养生长期较长,抽薹较晚,莲座叶衰老速率较慢;在干旱处理条件下,rcpldoe株系表现出比野生型拟南芥更强的干旱耐受能力。(3)在干旱胁迫处理过程中,rcpldoe株系莲座叶的水分散失速率降低,可能在一定程度上降低了干旱对膜完整性的损伤和光合作用的抑制,但其渗透调节物质含量的变化相对较小。研究发现,在干旱胁迫条件下,rcpldoe植株莲座叶的水分散失速率和光合作用抑制程度显著降低,从而表现出明显强于野生型的干旱耐受能力,这为后续RcPLD功能的深入研究和更多砂藓抗旱功能基因的挖掘奠定了基础。
2021, 41(7):1101-1108. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2021.07.1101
摘要:拟南芥ABI5亚家族转录因子AtDPBFs (DC3 promoter binding factors)/ABFs (ABRE binding factors)由9个高度同源的成员组成,它们参与了植物生长发育过程中种子成熟和休眠、开花时间、根的生长、ABA信号转导和逆境响应等过程。该研究采用qRTPCR方法分析了拟南芥ABI5亚家族9个基因在不同组织和生长阶段、以及苗期对ABA、高盐、高渗和低温等响应下mRNA的相对含量变化,以明确9个基因的生物学功能及其异同。结果显示:(1)在拟南芥种子刚萌发时有6个基因较5 d龄幼苗均极显著大量表达;在营养生长阶段,未检测到At5G42910基因的信号,其余8个基因均随幼苗生长mRNA相对含量也相应增加,且 AtDPBF2和AtDPBF4的增加幅度最大; 13 d龄幼苗中ABF3的相对含量最高,约为ABI5的59倍。(2)在生殖生长阶段,茎和根中9个基因均少量表达,而在花和种子中均大量表达,且ABI5表达量最高,分别约为根中表达量的122倍和730倍;叶片中ABF2表达量最高,果荚中AtDPBF2表达量最高,两者分别约为根中表达量的10倍和12倍;At5G42910基因在花和果荚中高表达,约为其他器官表达量的5倍。(3)100 mmol·L-1 NaCl、50 μmol·L-1山梨醇、10 μmol·L-1ABA分别处理8 d后,各处理幼苗生长发育较对照明显减缓,且随着处理浓度上升抑制效应进一步加剧。(4)20 μmol·L-1 ABA处理13 d龄拟南芥幼苗后,ABF1和ABI5基因的mRNA相对含量增加最高,二者的增幅均接近30倍;100 mmol·L-1山梨醇处理使ABF1和ABI5基因的mRNA相对含量增加最高,两者的增幅分别接近120倍和30倍;100 mmol·L-1 NaCl处理导致大多数ABI5亚家族基因表达下调,但仅ABF3基因有较明显的上调;4 ℃低温处理使ABF1和ABI5基因的mRNA相对含量分别上升了约110倍和25倍。研究表明,在营养生长阶段ABI5亚家族8个成员的表达逐渐增加,进入生殖生长阶段后各基因的表达大幅上升且存在组织差异性,花和种子中9个基因均大量表达而根和茎中少量表达,叶片中ABFs基因发挥主要作用,在种子形成及成熟过程中ABI5和AtDPBF2基因发挥主要作用;在非生物胁迫响应方面,ABF1和ABI5主要响应ABA和渗透胁迫,ABF3主要响应盐胁迫,应对冷胁迫时除ABF1外,ABI5也发挥重要作用,推测At5G42910基因在种子形成以及成熟过程中具有重要作用。
2021, 41(7):1109-1119. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2021.07.1109
摘要:为揭示玉米转录因子KNOX家族基因功能,采用生物信息学手段在玉米基因组水平鉴定KNOX家族成员,并对家族基因逆境和组织表达谱进行分析。结果显示:(1)玉米基因组有22个ZmKNOX基因,根据其在染色体上的位置依次命名为ZmKNOX1ZmKNOX22;编码蛋白质亚细胞定位预测发现,除ZmKNOX5、ZmKNOX11、ZmKNOX12和ZmKNOX15定位于线粒体以及ZmKNOX7定位于细胞质外,其余家族蛋白质均定位于细胞核;进化树分析表明,大多数ZmKNOX与高粱聚在一个分支,表明两物种系统发育关系较近,且基因结构与蛋白进化分类存在一定关联性。(2)全生育期组织表达分析发现,ZmKNOX具有不同的表达模式,且基因的生育期表达模式与蛋白进化分类具有一定相关性。其中ZmKNOX13、ZmKNOX20、ZmKNOX1和ZmKNOX21属全生育期组成型高表达,ZmKNOX3、ZmKNOX5、ZmKNOX6和ZmKNOX14为全生育期组成型低表达,而ZmKNOX4、ZmKNOX8、ZmKNOX9和ZmKNOX1719的表达具有阶段性和组织特异性,并在胚胎、种子萌发时期、胚芽鞘、茎尖、茎节间、顶端分生组织和花序中较高表达;进一步对生育期数据进行共表达分析发现,ZmKNOX13所在的与根分生发育期相关性最高的模块,与蛋白质泛素化生物学过程密切相关。(3)在盐、冷、热和UV处理下,有8个ZmKNOX家族基因表现出不同的响应模式,但基因表达量变化不大。其中冷处理下ZmKNOX6表达明显上调,热处理下ZmKNOX14明显下调表达,盐胁迫下ZmKNOX13明显上调表达而ZmKNOX13和ZmKNOX14却明显下调,上述3个基因(除ZmKNOX13)均具有生育期低表达的特点。(4)测序数据分析发现,盐处理下叶片中上调的ZmKNOX3和ZmKNOX13基因,根系中下调的ZmKNOX3、ZmKNOX6和ZmKNOX17基因的表达模式基本一致,在不同处理时间ZmKNOX3在叶片和根中均稳定表达,但表达方式相反。研究表明,玉米ZmKNOX家族基因在玉米生长发育和逆境响应过程中具有重要作用。
2021, 41(7):1120-1126. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2021.07.1120
摘要:为揭示辣椒NAC转录因子的功能,以高抗疫病辣椒CM334为试验材料,克隆获得CaNAC55基因全长gDNA和cDNA序列。生物信息学分析表明,CaNAC55基因gDNA全长4 164 bp,cDNA完整开放阅读框(ORF)为1 299 bp,基因编码的蛋白由432个氨基酸残基组成;基因序列比对和同源性分析结果表明,CaNAC55与辣椒(XM016722474)、番茄(XM004241285)和马铃薯(XM006361027)的亲缘关系最近,氨基酸相似度分别达到99.87%、93.37%和92.62%。实时荧光定量分析表明,干旱、高盐、热激处理均可诱导CaNAC55基因表达,其中干旱、高盐、热激处理分别在24 h、24 h和12 h时表达量达到峰值,且分别为对照的3.01倍、20.92倍和8.84倍;ABA处理下,CaNAC55基因的相对表达量显著低于对照,说明CaNAC55基因的表达受到ABA的抑制。研究表明,辣椒CaNAC55转录因子对不同逆境胁迫的响应不同,推测辣椒CaNAC55基因可能作为重要的调节因子参与逆境胁迫响应。
2021, 41(7):1127-1136. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2021.07.1127
摘要:该研究采用克隆文库法研究古尔班通古特沙漠藻类生物结皮中蓝藻多样性及分布。在古尔班通古特沙漠不同区域采集10份藻类结皮代表性土样,分别构建古尔班通古特沙漠蓝藻16S rRNA和psbA基因克隆文库,并进行系统发育分析,对蓝藻多样性和丰度与环境因子进行关联分析,研究蓝藻分布特点及影响因子。结果显示:(1)16S rRNA基因系统发育树中包括具有明确分类地位的蓝藻有6科10属(占总克隆文库的94.85%)和一个未分类蓝藻属,其中颤藻属(Oscillatoria)和微鞘藻属(Microcoleus)分别占克隆文库的42.54%和37.16%,为古尔班通古特沙漠蓝藻优势属;psbA基因系统发育树中仅鉴定有蓝藻类群4科4属,但优势属与前者结果一致。(2)10个样点藻类结皮中所含蓝藻种类不尽相同,但每个采样点都出现颤藻属和微鞘藻属,证明这二者是古尔班通古特沙漠藻类结皮中的优势属;且样点Gur2和Gur17中蓝藻种类较多,Gur3、Gur5和Gur9中种类较少,但Gur2、Gur3、Gur5和Gur17相对地理位置较近,表明地理位置不是影响蓝藻分布的主要因素。(3)RDA(Redundancy analysis)分析结果显示,微生物量氮(MBN)和土壤有机碳(SOC)对蓝藻多样性影响程度最大,其次是硝态氮(NO-3N)、微生物量碳(MBC),全磷(TP)和全钾(TK)对其影响程度最小。研究表明,古尔班通古特沙漠不同区域沙漠蓝藻多样性和土壤理化性质具有空间异质性,综合分析可得沙漠中南部藻类结皮土壤营养最为丰富,蓝藻多样性较高,而东部和西部土壤营养较为贫瘠,蓝藻丰富度和多样性较低。
2021, 41(7):1137-1147. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2021.07.1137
摘要:苞藜属(Baolia Kung et G. L. Chu)根据1978年在甘肃和四川交界的迭部县发现的苞藜(Baolia bracteata Kung et G. L. Chu)而建立,但其系统学地位从未在分子水平上得到解决。该研究分析了包含苞藜属的苋科(Amaranthaceae Juss.)32属48个物种的核基因片段(ITS)和叶绿体基因片段(rbcL、atpBrbcL),构建了其分子系统发育树,探讨了苞藜属的生物系统学关系。结果表明:(1)苞藜属位于藜亚科(Chenopodioideae Burnett)。(2)苞藜属与虫实属(Corispermum L.)在约晚渐新世至中中新世出现分化。(3)虫实族(Corispermeae Moq.)与藜族(Chenopodieae Dumort.)关系密切。
2021, 41(7):1148-1157. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2021.07.1148
摘要:多枝柽柳(Tamarix ramosissima)是干旱区分布最广的柽柳属植物之一,可分布在沙荒地、干旱盐碱地和盐碱湿地等生境中,在维持特定生态系统稳定和保护植物种质资源多样性方面具有重要作用。该研究利用14个ESTSSR分子标记,分析了阿拉善额济纳湿地12个天然多枝柽柳种群(191个个体)的遗传多样性和遗传结构,为额济纳湿地多枝柽柳种质资源的管理、保护和利用提供理论依据。结果显示:(1)14个ESTSSR标记在191个多枝柽柳个体中共扩增出79个等位基因(Na),平均每个基因座上的等位基因数为5.6,期望杂合度(He)平均为0.55,观测杂合度(Ho)平均为0.29,多态信息含量(PIC)平均为0.51,说明所调查种群的遗传变异信息丰富。(2)12个多枝柽柳种群的平均多态位点比率为97.0%,平均Shannons信息指数(I)为0.862,平均固定指数(F)为0.332,表明该地区多枝柽柳群体的遗传多样性较高。(3)种群内的近交系数(Fis)为0.366,种群间的平均遗传分化系数(Fst)为0.079,平均基因流(Nm)为4.425,表明所调查种群间的基因交流频繁,且种群内的遗传变异明显高于种群间。(4)在遗传结构上,12个多枝柽柳种群可分为4个亚群;种群间的遗传距离与地理距离无相关性(r=0.194,P=0.120)。研究发现,所调查的多枝柽柳种群具有较丰富的遗传多样性,但它们均呈现出一定程度的杂合子不足及近交现象,对该地区多枝柽柳遗传多样性的长期维持构成了潜在不利影响。
2021, 41(7):1158-1164. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2021.07.1158
摘要:该研究用石蜡切片法比较观察了5种木贼科植物营养器官的内皮层及凯氏带,首次报道了2层内皮层及其凯氏带的形态特征及分布规律,并讨论各种类型的凯氏带及其与厚壁组织的协作防御机制。结果表明:(1)5种木贼的地下茎和根都只有1条凯氏带,其中4种木贼的地上茎有2条凯氏带。(2)木贼类营养器官具有3种凯氏带类型,即2层公共内皮层上各具有1条凯氏带、1层散生内皮层上的1条凯氏带、1层公共内皮层上的1条凯氏带。(3)木贼类地下茎和根都有发达的厚壁组织或致密的表皮。(4)问荆地上茎外侧内皮层具有复合内皮细胞。研究认为,木贼类植物凯氏带数量不能作为分类的依据;地下茎和根虽然只有1条凯氏带,但地下部分都有发达的厚壁组织或(和)与其紧密相连的表皮,推测厚壁组织或(和)表皮可能具有与凯氏带相同的功能;3种类型凯氏带的防御能力由强到弱依次是:2层公共内皮层上的凯氏带 > 1层散生内皮层上的凯氏带 > 1层公共内皮层上的凯氏带。
2021, 41(7):1165-1174. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2021.07.1165
摘要:该研究以杂交兰‘紫妍氏’(K21)及其3个叶色变异(叶艺)新品系(K211、K212、K213)为材料,分析叶片光合色素含量、叶绿素合成前体物质含量、叶绿素合成相关酶活性及叶绿素荧光参数变化,并进一步观察叶片显微结构和叶绿体超微结构,以探讨其叶色变异的生理基础。结果表明:(1)3个叶艺品系叶片叶艺区域的叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量均显著低于其相应的绿色区域和亲本绿叶;相较于相应的叶片绿色区域,K211、K212叶片叶艺区域的UrogenⅢ大量积累,K213叶片叶艺区域的PBG大量积累;3个叶艺品系叶片叶艺区域中的光系统Ⅱ最大光化学效率(Fv/Fm)和实际光化学效率[Y(Ⅱ)]均显著低于叶片绿色区域,三者的光化学淬灭系数(qP)则显著高于叶片绿色区域。(2)在显微结构和叶绿体超微结构比较中,相较于叶片绿色区域,叶片叶艺区域的细胞中含较少的叶绿体,且叶绿体的发育成熟程度较低,其中K213呈现出一种空腔化的结构。研究推测,叶绿素前体物质合成受阻、叶绿体结构发育不良和叶绿素含量下降是杂交兰3个叶艺品系叶艺形成的原因。该研究从生理和细胞层面初步解释了杂交兰叶艺形成的可能原因,为进一步开展相关分子机理研究及合理利用种质资源奠定了理论基础。
2021, 41(7):1175-1187. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2021.07.1175
摘要:该研究以大蒜品种‘二水早’为材料,采用高效液相色谱串联质谱法(LCMS/MS),检测了大蒜体细胞胚发生过程中花序轴(EX)、愈伤组织(CA)、早期胚性愈伤组织(PC)、后期胚性愈伤组织(LC)和球形胚(GE)阶段的5种生长素及其类似物、4种细胞分裂素(CTK)和脱落酸(ABA)含量,结合激素合成和信号转导相关基因表达量的动态变化,探讨3类激素在大蒜体细胞胚发生中的调控作用,为大蒜体细胞胚发生的激素调控提供理论依据,也为进一步研究植物体细胞胚发生的分子机理奠定基础。结果表明:(1)在大蒜体细胞胚发生过程中,生长素及其类似物含量均呈现先升高后降低的变化趋势,且在PC阶段最高而在GE阶段最低;异戊烯基腺嘌呤(IP)、反式玉米素(tZ)和ABA在EX阶段含量最高,其余4个阶段的含量均显著低于EX阶段,而顺式玉米素(cZ)在CA和PC阶段含量较高,在GE阶段含量最低。(2)在PC阶段,IAA合成基因AsYUCCA1和AsTA1以及生长素外运载体基因AsABCB1的表达量升高;在LC阶段,生长素内运载体基因AsAUX1表达量升高,生长素应答基因AsARF1和AsARF2表达量降低,cZ合成基因AsLOG1在CA阶段表达量最高,细胞分裂素运输相关基因AsENT2和信号转导相关基因AsORRA1、AsORRA2在PC阶段表达量最高。(3)ABA合成限速酶基因AsNCED1和AsNCED2的表达量在大蒜体细胞胚发生的后4个阶段显著低于EX阶段,ABA信号转导相关基因AsPP2C表达量在PC阶段升高,AsABI1表达量在LC阶段升高,AsPYL1表达量在GE阶段升高。研究认为,在大蒜体细胞胚发生过程中,吲哚3甲醛(ICAld)、吲哚3丁酸(IBA)和cZ的积累有助于促进大蒜愈伤组织的形成,高水平的生长素及其类似物和低水平的IP、tZ有利于大蒜早期胚性愈伤组织的形成,而低水平的生长素及其类似物、CTK和ABA更利于大蒜球形胚的形成,表明激素合成相关基因可调控内源激素含量的变化,激素信号转导相关基因参与了大蒜体细胞胚的发生。
2021, 41(7):1188-1198. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2021.07.1188
摘要:以棉花品种‘大铃棉69号’为材料,通过室内盆栽试验,将两种丛枝菌根真菌根——内根孢囊霉(Rhizophagus intraradices,RI)和摩西斗管囊霉(Funneliformis mosseae,FM)分别接种棉花根部,分析不同土壤砷浓度(0、100、200 mg/kg)条件下丛枝菌根真菌对棉花生长、根系特征、细胞膜透性、抗氧化酶活性以及砷在棉花体内积累和转移的影响,为丛枝菌根真菌在土壤砷污染修复中的合理应用提供理论支撑。结果表明:(1)随着砷胁迫的加重,棉花生长、根系发育、根系活力、抗氧化酶系统(SOD、POD、CAT)和渗透调节系统(可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸)均受到明显抑制。(2)接种RI和FM显著提高了棉花的株高、生物量、根冠比,根系活力;降低了棉花地上和地下部的砷含量和砷转移系数;提高了棉花总根长、根表面积、根体积、根尖数、根叉数等根系形态指标,并降低其0~0.2 mm径级的根长百分比,增加其0.5~1.0 mm和 >1.0 mm径级的根长百分比;促使棉花叶和根中可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸等渗透调节物质含量和SOD、POD、CAT等抗氧化酶活性不同程度升高,并使相对电导率、MDA含量降低;其中,摩西斗管囊霉接种效果优于根内根孢囊霉。研究发现,在土壤砷胁迫条件下,接种丛枝菌根真菌可促进棉花生长和根系发育,降低棉花体内砷浓度并抑制其向地上转移,同时激活抗氧化系统和渗透调节系统来减轻砷对棉花的毒害作用,增强棉花对土壤砷胁迫的耐受能力,且摩西斗管囊霉接种效果更佳。
2021, 41(7):1199-1209. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2021.07.1199
摘要:将1年生香椿实生苗进行盆栽,设置AⅠ(pH=7.16)、AⅡ(pH=8.47)、AⅢ(pH=9.91) 3个碱水平,每个碱水平下设S50(50 mmol/L)、S100(100 mmol/L)、S150(150 mmol/L)、S200(200 mmol/L) 4个盐浓度,测定不同处理下香椿叶片光合参数、叶绿素含量、膜损伤程度、保护酶活性和渗透调节物质含量等指标,探究盐碱胁迫对香椿幼苗光合及生理生化特征的影响,为盐碱地香椿抗逆栽培提供理论依据。结果表明:(1)在AⅠS50和AⅡS100处理下,香椿幼苗地上部整体长势良好。(2)随着盐碱浓度增加,香椿叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度等光合参数和叶绿素含量总体呈下降趋势,而胞间二氧化碳浓度呈上升趋势。其中,在S50和S100盐浓度处理下,AⅠ碱水平处理香椿幼苗的各光合指标与对照相比无显著差异(P>0.05),AⅡ和AⅢ处理时幼苗叶片光合效率有所下降;而较高盐浓度处理时(S150和S200)各碱水平下叶片光能利用率均受到显著抑制。(3)随盐碱胁迫的加剧,叶片相对电导率、丙二醛及脯氨酸含量均显著上升,其SOD活性以及可溶性蛋白和可溶性糖含量则先升后降。研究认为,香椿幼苗对碱胁迫的敏感性比盐胁迫更强,土壤pH值是影响香椿幼苗生长的重要因素;盐碱混合胁迫显著抑制了香椿幼苗叶片光合作用,但香椿可以通过调控抗氧化系统和渗透调节物质来适应盐碱胁迫环境,从而具备一定的耐盐碱能力。
李 雪,刘 娟,薛华龙,孙增光,王 飞,尹 飞,刘 领,焦念元
2021, 41(7):1210-1220. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2021.07.1210
摘要:该试验以玉米、花生2∶4间作模式为对象,采用开顶式气室法控制环境CO2浓度,于2018-2019年设环境CO2浓度 (Ca,390 μmol·mol-1)和升高CO2浓度 (Ce,700 μmol·mol-1),以及不施磷(P0)和施磷(180 kg P2O5·hm-2,P180)处理下,分析CO2浓度升高对间作玉米和间作花生功能叶光合碳同化关键酶活性、净光合速率以及籽粒产量的影响,以明确 CO2浓度升高影响玉米、花生间作体系光合作用的机理,为将来CO2浓度升高环境下间作高产高效提供理论基础。结果表明:(1) Ce处理提高了间作玉米功能叶的PEPC、PPDK、NADPMDH、Rubisco、GAPDH和Ru5PK等光合碳同化酶活性,其中PEPC和NADPMDH在苗后43 d以及PPDK、Rubisco、GAPDH和Ru5PK在苗后59 d增幅均达到显著水平,此时施磷对其有正向调控作用。(2) Ce处理增强了间作花生功能叶的Rubisco、GAPDH、Ru5PK和FBPase等光合碳同化酶活性,在苗后43 d和59 d增幅均达到显著水平,此时施磷进一步显著提高了Rubisco与FBPase活性。(3) Ce处理下间作玉米、间作花生的净光合速率显著提高,间作玉米、间作花生和间作体系的籽粒产量分别显著提高了4.4%~52.0%、10.3%~24.0%和5.7%~47.0%;CO2浓度升高和施磷对间作玉米、花生功能叶的净光合速率和间作体系产量具有正协同效应。研究表明,CO2浓度升高可以通过提高间作玉米功能叶片的PEPC、PPDK、Rubisco、GAPDH和Ru5PK及间作花生功能叶片的Rubisco、GAPDH、Ru5PK和FBPase等光合碳同化酶活性,增强其对CO2羧化固定能力,提高间作玉米、间作花生的光合速率,最终显著增加玉米、花生及间作体系的产量,并且增施磷肥对其具有正调控效应。
2021, 41(7):1221-1228. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2021.07.1221
摘要:该研究通过样方调查法对卡拉麦里山有蹄类野生动物自然保护区(卡山自然保护区)水源地植物种类及数量进行统计,利用TWINSPAN和DCA进行植物群落数量分类和排序,并对保护区典型水源地土壤理化性质与植物群落物种多样性指数的相关关系进行CCA分析。结果表明:(1)卡山自然保护区32个典型水源地调查共记录到15科41属53种植物。(2)群落分类共分为7个群落,分别为:铃铛刺群落、沙拐枣麻黄群落、白刺+柽柳蛇麻黄+羽毛三芒草群落、芨芨草+白茎绢蒿群落、盐爪爪群落、白刺群落、柽柳+盐爪爪芨芨草群落。(3)有机质、总氮对植物群落的分布影响较大。研究认为,典型水源地作为重要的功能区域,对其进行保护是维持卡山保护区生态平衡的一个重要环节。
2021, 41(7):1229-1239. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2021.07.1229
摘要:该研究以草海国家级自然保护区森林群落乔木树种为依据进行聚类分析,将森林划分为4种群落类型,分别为云南松林、云南松桤木林、桤木滇杨林、桤木华山松林。采用空间代替时间的方法,分析不同种群优势树种的年龄结构、存活曲线及静态生命表,应用时间预测模型对4种群落优势树种的发展趋势进行预测,并分析群落物种多样性,为研究区森林保护及可持续经营提供理论依据。结果表明:(1)云南松林和云南松桤木林优势树种径级结构均呈现偏正态分布,衰退趋势明显,桤木滇杨林、桤木华山松林呈偏倒“J”型,衰退趋势相对较弱。(2)静态生命表及存活曲线分析表明,研究区内森林群落不同种群均出现不稳定状态,存活曲线不同程度偏离DeeveyⅢ型曲线。(3)时间序列分析表明研究区内经过未来2、4、6龄级时间后各种群数量出现增加,但中幼龄个体不断减少,老龄个体先增多后减少,如果不加以抚育管理,种群将不可避免走向衰退。(4)研究区内林下共有植物种类35科70属83种,其中灌木层植物17科23属29种,草本层植物21科48属54种。在3种群落类型中,物种丰富度指数(S)为草本层>灌木层,Pielou指数(Jsw)为灌木层>草本层,而桤木华山松林则呈现相反趋势,物种多样性存在明显差异。
2021, 41(7):1240-1247. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2021.07.1240
摘要:农杆菌介导的瞬时基因表达因其操作简单、可重复性高和实验成本低而成为研究基因功能、生产活性蛋白的有效方法。该研究以非病毒型(载体Ⅰ)和病毒型二元载体(载体Ⅱ)及两种农杆菌(EHA105、LBA4404)为介导,通过叶片渗透法在5种中草药(甘草、黄芩、黄芪、大黄、板蓝根)叶片中进行报告基因GFP的瞬时表达,并对影响表达的因素进行分析,以明确中药材中适宜瞬时表达技术应用的物种材料。结果显示:(1)农杆菌在5种中草药叶片中的瞬时转化效率受到载体、菌株和植物物种类型的影响。(2)在所选的5种中草药植物中,与无转化载体的菌株相比,当农杆菌重悬液OD600为0.8、叶片侵染5~7 d时,含非病毒型二元载体的EHA105菌株在甘草叶片中荧光强度最高,大黄次之;含病毒型二元载体的LBA4404菌株在黄芩叶片中GFP荧光表达量最高;含不同载体的不同菌液侵染的甘草、黄芪叶片仅有注射孔处检测出荧光或几乎无荧光蛋白表达,即未向四周扩散表达;在板蓝根叶片中检测出弱荧光或无荧光强度。研究表明,甘草和黄芩植物叶片可作为农杆菌介导基因瞬时表达的材料。
2021, 41(7):1248-1253. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2021.07.1248
摘要:报道了中国兰科(Orchidaceae)羊耳蒜属(Liparis Rich.)植物一新记录种——岩生羊耳蒜(Liparis petraea),并提供了其形态描述及彩色图片,凭证标本保存于广西植物研究所标本馆(IBK)。岩生羊耳蒜与见血青(L. nervosa)在形态上相近,但前者叶银灰绿色,叶面平展,唇瓣基部胼胝体为短圆柱状突起,植株通常具珠芽而易与后者区分。岩生羊耳蒜居群内个体呈聚集式分布,并与其具有的珠芽繁殖方式相关。
2021, 41(7):1254-1258. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2021.07.1254
摘要:该研究利用光学和扫描电子显微镜对采自湖南东洞庭湖国家级自然保护区的硅藻标本进行了观察,鉴定出其中一种硅藻为比提基金长篦藻(Neidium beatyi Hamilton et al.)。结果表明,该长篦藻具有以下鉴定特征:(1) 线性椭圆至线性披针形的壳瓣外形。(2) 壳面两侧具有3~5条纵向线。(3) 向相反方向弯曲的两近缝端,呈叉状分枝的远缝端末梢及顶端的三角形硅质顶盖。(4) 16~18条/10 μm的线纹密度和14~18个/10 μm的孔纹密度。(5) 一些孔纹内部开口周围的4~7个豆状突出物。本研究结果与比提基金长篦藻模式种群的形态特征和数量性状均吻合,故确定其为比提基金长篦藻;增加了比提基金长篦藻的新地理分布区域——中国洞庭湖。







