• 2024年第44卷第5期文章目次
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    • >研究报告
    • 硅对盐胁迫下西葫芦幼苗水分代谢及光合特性的影响

      2024, 44(5):681-690. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.20230692

      摘要 (279) HTML (0) PDF 709.73 K (1010) 评论 (0) 收藏

      摘要:土壤中高浓度的盐严重影响西葫芦产量和品质,而外源硅可有效缓解盐胁迫对作物的伤害。探究外源硅对盐胁迫下西葫芦幼苗水分代谢及光合作用的保护机制,可为西葫芦抗盐栽培提供理论参考。【方法】以西葫芦品种“寒绿7042”为试材,通过水培试验,共设置对照、硅处理(0.3 mmol/L Na2SiO3·9H2O)、盐胁迫(150 mmol/L NaCl)、盐胁迫+硅处理(150 mmol/L NaCl+0.3 mmol/L Na2SiO3·9H2O)4个处理,处理10 d后测定西葫芦幼苗的根系形态、根系活力、叶片含水量、叶片水势、光合参数、叶绿素含量、叶绿素荧光参数及根系质膜水通道蛋白基因的表达等指标。【结果】盐胁迫显著抑制了西葫芦幼苗根系的生长,降低了根系活力、叶片含水量、叶片水势和蒸腾作用;同时,盐胁迫还破坏了植株的光合系统,导致净光合速率、气孔导度、叶绿素含量和PSII光化学效率显著降低。外源硅显著改善了盐胁迫下西葫芦幼苗的根系形态,提高了根系活力,并通过促进根系质膜水通道蛋白基因PIP1;2、PIP1;3、PIP1;5、PIP1;7、PIP2;1、PIP2;4、PIP2;6、PIP2;8、PIP2;9和PIP2;12的表达来改善植株体内的水分状况,表现为叶片含水量和叶片水势提高、蒸腾作用增强;同时,外源硅还通过提高叶片气孔导度、叶绿素含量、净光合速率、PSII最大光化学效率、PSII实际光化学效率、光化学淬灭系数,降低胞间二氧化碳浓度和非光化学淬灭系数来增强盐胁迫下幼苗的光合作用。【结论】盐胁迫下添加0.3 mmol/L的硅可以改善西葫芦幼苗的水分代谢和光合作用状况,从而提高西葫芦幼苗抗盐胁迫的能力。

    • 天山北坡前山带12种植物对干旱胁迫和复水的响应及抗旱性评价

      2024, 44(5):691-705. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.20220635

      摘要 (202) HTML (0) PDF 3.22 M (971) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】探讨12种植物对干旱胁迫的动态生理适应性及抗旱能力,筛选适宜在天山北坡前山带进行植被恢复的灌木树种。【方法】以新疆天山北坡前山带种植的刺蔷薇、柠条锦鸡儿、文冠果、山杏、柽柳、梭梭、中亚沙棘、蒙古沙棘(‘新棘1号’、‘新棘2号’、‘新棘3号’、‘新棘4号’、‘新棘5号’)共12种植物为研究对象,观测灌水之后土壤水分的时空分布变化,分析干旱胁迫和复水处理对植物光合气体交换参数、抗逆生理生化指标、叶绿素荧光参数的影响,利用主成分分析法评价12种植物的抗旱能力。【结果】(1)在干旱胁迫发生前后,各植物立地土壤表层(0—20 cm)水分散失最快,中层(20—40 cm)次之,底层(40—60cm)水分散失最慢,而不同植物因其生长策略不同,通过改变其生长情况来适应干旱;(2)随着干旱胁迫的加剧,植物叶片光合生理指标净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、胞间二氧化碳浓度、PSⅡ潜在活性、 PSⅡ最大光化学效率、电子传递速率和叶绿素含量降低,而抗逆生理指标超氧化物歧化酶活性、脯氨酸含量、丙二醛含量及非光化学猝灭系数升高,复水之后各指标都有一定程度的恢复,但均未达到初始水平;(3)主成分分析结果显示,净光合速率、叶绿素含量、电子传递效率和丙二醛含量等指标贡献率较大,梭梭、柽柳、刺蔷薇和柠条锦鸡儿抗旱性较强,中亚沙棘、‘新棘5号’、‘新棘1号’和山杏抗旱性次之,而‘新棘4号’、‘新棘3号’、文冠果和‘新棘2号’较弱。【结论】净光合速率、叶绿素含量、电子传递效率和丙二醛含量可作为评价各植物适应干旱胁迫的重要指标;新疆天山北坡前山带区域植被生态恢复过程中应优先考虑梭梭、柽柳、刺蔷薇及柠条锦鸡儿进行建植。

    • 不同有机肥配施对小麦和燕麦镉积累、分配及转运的影响

      2024, 44(5):706-715. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.20220839

      摘要 (226) HTML (0) PDF 669.75 K (819) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探讨化肥减量配施不同有机肥对小麦和燕麦镉吸收变化特征。试验在化肥施用减量20%基础上,设厩肥30000 kg/hm2(AM)、生物有机肥600 kg/hm2(BF)、厩肥30000 kg/hm2+生物有机肥600 kg/hm2(AM+BF)及化肥正常施用量(CK)4个施肥处理,研究不同有机肥对作物镉积累、分配、转运影响。结果显示,有机肥配施可降低作物各器官镉吸收,与CK相比,小麦籽粒镉含量降低15.79%-36.84%,籽粒富集系数降低8.02%-24.55%,根、茎、叶、穗向籽粒的转运系数降低5.79%-56.28%;与CK相比,燕麦籽粒镉含量降低11.76%-47.06%%;处理BF、AM+BF籽粒富集系数降低38.46%、30.77%%;根、茎、叶、穗向籽粒的转运系数降低16.2%-32.77%;并且灌浆后燕麦籽粒镉含量上升伴随着茎镉含量下降。有机肥配施处理下两种作物生物量增加6.78%-11.00%;燕麦抽穗后各器官镉向籽粒的转移量、转移率、贡献率均以茎为最高。上述结果表明,配施有机肥可降低作物籽粒镉含量、富集系数和转运系数,可提高农产品安全质量,且对燕麦籽粒降镉效果优于小麦,研究发现作物抽穗后镉从茎向籽粒转运是籽粒镉积累的主要来源。

    • 水稻OsMGD2和OsMGD3基因的功能鉴定及对烟草耐低磷胁迫的影响

      2024, 44(5):716-728. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.20230724

      摘要 (250) HTML (0) PDF 1.76 M (1049) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】单半乳糖甘油二酯合酶(MGD)是合成单半乳糖甘油二酯(MGDG)的关键酶,在植物响应低磷胁迫过程中起着重要作用。为系统了解水稻OsMGD2和OsMGD3基因在低磷胁迫响应中的作用和功能。【方法】采用盆栽试验分析正常和低磷条件下野生型(SR1)和过表达OsMGD2和OsMGD3转基因烟草的生理响应和脂质组分的变化。【结果】无论在正常还是低磷条件下,转基因烟草与野生型的磷含量无显著差异,然而转基因烟草的生物量、叶绿素含量和光合能力均显著高于野生型。转基因烟草在低磷胁迫下的磷脂(PL)含量、双半乳糖甘油二酯(DGDG)含量、DGDG/MGDG比值和半乳糖脂(GL)/PL比值均显著高于野生型烟草,且OsMGD3转基因烟草的脂质含量和比值均高于OsMGD2转基因烟草。【结论】通过调控水稻OsMGD2/3基因表达,可提高植物低磷下的膜脂重塑能力,维持植物在低磷胁迫下的较高的光合和生长能力,增加植物的低磷耐受性。

    • 割手密SnRK2基因家族全基因组鉴定及干旱胁迫表达分析

      2024, 44(5):729-738. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.20230671

      摘要 (257) HTML (0) PDF 1.98 M (810) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】蔗糖非酵解相关蛋白激酶2(sucrose non-fermenting 1-related protein kinase 2,SnRK2)在ABA信号转导途径和非生物胁迫响应中发挥重要作用。为进一步解析割手密SnRK2基因家族成员在干旱胁迫中的调控机制。【方法】该研究以全基因组数据为基础从割手密中鉴定SnRK2基因,并对其进行生物信息学分析和干旱胁迫下的表达分析。【结果】结果表明,在割手密基因组中共鉴定出11个SnRK2基因家族成员,命名为SsSnRK2.1-SsSnRK2.11,且这些基因不均匀的分布于8条染色体上。理化性质分析结果表明,SnRK2蛋白编码的氨基酸残基数为227~580,分子量为25 683.53~64 695.8 D,等电点为4.62~8.94,且均为亲水性蛋白。系统发育树可将其分为3个亚组,且同亚组中的保守基序基本相似,外显子数量以7~9个为主。顺式作用元件分析显示,SsSnRK2基因家族成员的启动子中含有多种激素类和逆境胁迫响应类的作用元件。不同组织转录组数据分析表明,割手密SsSnRK2s的表达具有组织特异性。qRT-PCR结果表明,所有的SsSnRK2基因均能不同程度地响应干旱胁迫。【结论】研究认为,SsSnRK2基因可能在割手密的干旱胁迫响应过程中发挥重要作用。

    • 荔枝VQ基因家族鉴定及参与非生物胁迫应答的功能分析

      2024, 44(5):739-750. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.20230629

      摘要 (264) HTML (0) PDF 4.30 M (803) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】鉴定荔枝(Litchi chinensis)VQ基因家族,并分析其在不同组织的表达模式及在低温、高温、干旱和盐胁迫下的应答。【方法】利用生物信息学方法在荔枝全基因组中鉴定LcVQ基因,并对其理化性质、亚细胞定位、基因结构和保守基序等进行分析;利用MEGA 6.0软件构建系统发育树,分析荔枝、拟南芥和水稻VQ蛋白的系统发育关系;使用实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,qRT-PCR)技术验证LcVQs对多种非生物胁迫的响应情况。【结果】荔枝中共鉴定获得可聚类为9个亚族的18个VQ基因(LcVQ1-LcVQ18),依次分布在荔枝的11条染色体上,其编码蛋白的氨基酸数介于111~427 aa之间,分子质量为12.48~45.49 kD;除LcVQ15和LcVQ17定位于细胞质之外,其余LcVQ蛋白均定位于细胞核。顺式作用元件预测分析结果表明,LcVQs启动子区域包含大量植物生长发育响应元件、激素响应元件及逆境响应元件。转录组数据分析结果显示,不同组织中LcVQs的表达量具有明显差异,总体上分为普遍性表达和特异性表达。qRT-PCR结果显示,在低温、高温、干旱和盐胁迫处理下的3 h内,与对照相比分别有4,3,3,4个LcVQs明显上调表达,可快速响应相应胁迫。【结论】荔枝全基因组中有18个VQ家族成员,具有典型VQ保守结构域,能差异化响应多种非生物胁迫,为研究其抗逆机制奠定了基础。

    • 棉花SMALL AUXIN UP RNAs X (SAURX)克隆及表达模式分析

      2024, 44(5):751-759. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.20230591

      摘要 (162) HTML (0) PDF 2.43 M (837) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】生长素是最重要的植物激素之一,调控了植物多种生物学过程。生长素上调的小RNA(SMALL AUXIN UP RNAs,SAURs)是一类生长素原初响应基因,在调控细胞伸长的过程中具有重要作用,但其在棉花纤维发育过程中的作用并不清楚。【方法】研究从陆地棉中克隆到1个编码SAUR蛋白的基因,命名为GhSAURX,通过表达模式分析、亚细胞定位、转基因拟南芥表型分析及生长素相关基因表达分析初步研究其功能。【结果】进化树分析表明,GhSAURX与拟南芥SAUR76、SAUR77和SAUR78关系较近,属于SAUR76亚家族。qPCR结果发现,GhSAURX基因在快速伸长的纤维中表达量较高,即开花后15,18,21 d。同时,GhSAURX在长纤维品种中的表达水平明显高于短纤维。亚细胞定位分析显示,GhSAURX定位在细胞膜和细胞核中。异源表达GhSAURX可以提高YUCCA6、ARF7及PIN4的表达,增加拟南芥的主根长度和黑暗条件下下胚轴的长度。【结论】GhSAURX可能在生长素调控细胞伸长的过程中具有重要作用。

    • NaHCO3胁迫下马铃薯根系代谢组差异分析

      2024, 44(5):760-771. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.20230840

      摘要 (203) HTML (0) PDF 5.55 M (837) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】分析马铃薯根系对NaHCO3胁迫的代谢组学差异,揭示不同马铃薯品种响应NaHCO3胁迫的代谢分子机制,为优化马铃薯育种、栽培技术措施以及生产应用提供理论依据。【方法】以马铃薯‘V7’和‘康尼贝克’2个品种幼苗根系为研究对象,选用不同浓度梯度(CK、10 mmol/L、20 mmol/L、30 mmol/L、40 mmol/L、50 mmol/L)NaHCO3溶液模拟碱胁迫,胁迫7 d后,结合非靶向代谢组学检测方法,利用高效液相色谱(LC-MS)技术及多维统计学对2个马铃薯品种根系代谢产物进行检测分析。【结果】(1)NaHCO3胁迫下,‘V7’根系中检测到160种代谢物上调、91种代谢物下调,‘康尼贝克’根系中125种代谢物上调、52种代谢物下调。(2)KEGG通路富集分析表明,2个品种各筛选出10条差异代谢通路,其中植物次生代谢产物的生物合成、不饱和脂肪酸的生物合成、由组氨酸和嘌呤衍生的生物碱合成以及嘧啶代谢这4条差异代谢通路是马铃薯根系响应碱胁迫的关键代谢途径。(3)糖类、酰胺类化合物、胺类、含氧有机化合物、生物碱、酚酸类、菑体-皂苷元等差异代谢物均参与到了马铃薯响应NaHCO3胁迫的复杂的调控网络中。【结论】研究筛选出马铃薯根系响应NaHCO3胁迫的关键代谢产物以及代谢途径,耐碱性品种V7与碱敏感性品种‘康尼贝克’二者根系代谢组学存在差异性;同时,同一个品种不同胁迫程度下其根系代谢与CK也存在差异性。氨基酸及其衍生物、有机酸、尿囊素这3类差异代谢物含量的积累是‘V7’根系代谢过程活跃、耐碱性能力强于‘康尼贝克’的重要特征分子。

    • 栓皮栎叶片解剖结构种群变异及其对环境因子的适应

      2024, 44(5):772-781. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.20230697

      摘要 (217) HTML (0) PDF 832.73 K (929) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】厘清天然广布树种栓皮栎叶片解剖结构的种群变异及其与环境因子的关系。【方法】以中国28个天然分布栓皮栎种群叶片为研究对象,运用常规石蜡切片结合光学显微技术对栓皮栎叶片解剖性状进行研究,采用巢式方差分析、Pearson相关性分析等方法对栓皮栎叶片解剖结构的种群变异与环境因子的关系进行分析。【结果】(1)栓皮栎叶片解剖性状在28个种群间存在显著差异,平均变异系数为7.90%~14.70%,且同一叶片解剖性状在不同种群间的变异范围不同;(2)9个解剖性状在种群内及种群间均存在极显著差异,平均表型分化系数为37.44%,解剖性状变异主要来自种群内;(3)叶片厚度,上表皮厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度与纬度呈显著正相关关系,年均温及年降水量对上表皮厚度和栅栏组织厚度有显著影响。【结论】栓皮栎具有丰富的遗传多样性,为适应低温与干旱,栓皮栎叶片整体呈增厚趋势。结果可为了解栓皮栎环境适应策略提供理论依据。

    • 不同龄林华山松非结构性碳水化合物季节变化

      2024, 44(5):782-791. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.20230635

      摘要 (240) HTML (0) PDF 1.22 M (853) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】探究不同龄林华山松NSC及其组分随季节变化在各器官的分配,对于揭示不同龄林华山松的碳分配机制有重要意义。【方法】以幼、中龄林华山松为研究对象,通过周期性采样,测定不同龄林华山松不同器官NSC及其组分含量,以探究其年内季节动态变化。【结论】结果表明:(1)不同龄林华山松植株NSC及其组分在各器官间的分配规律基本一致,表现为淀粉含量根>叶>枝>茎,茎中淀粉含量显著低于其他器官,可溶性糖和NSC在叶、根、枝中含量差异不明显;茎中糖淀比显著低于其他器官。(2)在整个生长季内,华山松NSC及其组分主要受季节影响,季节×器官间交互作用对它们的影响次之,林龄对它们的影响最小。(3)在不同龄林中各器官NSC及其组分之间的相关性基本一致,除幼龄林糖淀比与淀粉、NSC,中龄林糖淀比与淀粉为负相关外,其余指标之间为正相关。【结果】综上所述,华山松各器官NSC及其组分含量存在明显的季节波动,当环境变化时不同器官间的碳供需协同变化,有利于华山松生长,并增强其应对极端环境的抵抗力和适应性。

    • 针垫花开花授粉生物学特性

      2024, 44(5):802-812. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.20230599

      摘要 (259) HTML (0) PDF 6.03 M (969) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】深入了解针垫花(Leucospermum cordifolium)的开花结实特性,探求其结实率低的原因,推动其种子生产、杂交育种、花期调控以及新品种培育工作。【方法】本文以针垫花(Leucospermum cordifolium)为主要材料,对其开花物候、花部特征、花粉活力、柱头可授性、杂交指数、授粉结实特性进行研究。【结果】1)针垫花的花期一般在冬末、早春至夏季;2)最适合测定其花粉活力的离体萌发培养基为30g/L蔗糖+150mg/L硼酸+50mg/L氯化钙,花粉活力为67.47%;3)在开花第1-7d柱头可授性逐渐加强,第5-7d的时最为强烈;杂交指数估算结果表明针垫花部分自交亲和,异交,需要传粉者;4)田间观测发现其在自然状态下结实率较低,但可以自发完成授粉,不存在无融合生殖现象;5)人工授粉试验发现针垫花异株异花授粉的结实率最高,为17.14%,而自花授粉的结实率最低,为4.94%。【结论】针垫花的雌雄蕊异熟是导致其自然结实率低的原因之一,而雌蕊花柱中及子房部位的胼胝质、花粉萌发后花粉管顶端膨大畸形是造成其结实率低的重要原因。

    • 湖北黄精大小孢子发生及雌雄配子体发育

      2024, 44(5):813-823. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.20230650

      摘要 (191) HTML (0) PDF 6.26 M (992) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】研究湖北黄精花部形态结构特征和大小孢子发生及雌雄配子体发育过程,以丰富黄精属植物的生殖生物学理论,为进一步开展湖北黄精的品种选育提供依据。【方法】以不同发育时期的湖北黄精(Polygonatum zanlanscianense Pamp.)花芽为试验材料,利用显微观察法观察湖北黄精花部形态结构特征,利用石蜡切片技术对湖北黄精单花雌雄蕊进行切片观察。【结果】湖北黄精的花被为白色或淡黄绿色,花被筒近喉部稍缢缩;具6枚雄蕊,花丝下端与花被合生,花药开裂方式为纵裂;雌蕊子房上位,每个子房由3个心皮组成,花柱与子房等长。湖北黄精花药壁由表皮、药室内壁、中层和绒毡层各1层细胞组成,成熟的绒毡层具多核,绒毡层发育类型为分泌型;小孢子母细胞减数分裂为连续型,存在明显二分体,四分体呈左右对称型排列,成熟花粉粒为2-细胞型;同一朵花不同花药和同一花药不同花粉囊之间存在小孢子发育不同步的现象。雌蕊子房中的胚珠具双珠被、厚珠心;大孢子母细胞减数分裂形成的四分体呈直线型排列,珠孔端的三个大孢子退化消失,合点端的功能大孢子发育成7细胞8核胚囊,胚囊发育类型为蓼型;观察发现湖北黄精有双胚囊胚珠的现象。在雄蕊的花药壁和雌蕊的子房壁都观察到有束状草酸钙针晶体结晶。【结论】湖北黄精雌雄蕊具有较原始的发育特征,虽然在发育过程中都存在异常现象,如小孢子母细胞减数分裂不同步,胚珠出现双胚囊的现象,但雄蕊最终能形成正常的雄配子体,雌蕊低频率的双胚囊现象也不影响雌雄配子体的融合。湖北黄精花药开裂之前小孢子已成熟,杂交育种可以选择花药开裂前一时期的花粉,花药壁和子房壁观察到的束状草酸钙针晶无法作为湖北黄精物种鉴定的依据。

    • >植物新类群与新分布
    • 舟翅桐属(锦葵科、梧桐亚科),中国植物一新分布属(英文)

      2024, 44(5):824-831. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.20230341

      摘要 (246) HTML (0) PDF 10.29 M (918) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】报道了云南省勐腊县中老边境地区舟翅桐属(Pterocymbium R. Br.)及其属下热带落叶大乔木——大花舟翅桐(P. macranthum Kosterm.)在中国的分布新记录,并提供了保护建议。该物种在历史上仅见分布于缅甸中南部和泰国北部、西南部,在中国的发现将其分布区向北扩展至热带亚洲北缘,有助于深入理解中国与东南亚热带森林树木区系之间的关系。【方法】利用体视显微镜对其境内雌株标本进行解剖观察和研究,用数码相机对关键分类特征进行了拍摄记录,并借此完善了其属和种的描述。利用无人机航拍对大花舟翅桐境内种群进行了规模快速评估,访谈当地人对其用途和木材贸易情况的认知,并结合作者在东南亚植物调查经验对其IUCN物种受威胁等级进行评估。【结果】大花舟翅桐在中国境内约有1 000株,分布区面积约2 000 hm2,评定为IUCN红色物种名录易危(VU)物种。【结论】舟翅桐属为中国新记录属,属下大花舟翅桐为中国新记录种。

    • 中国硅藻新记录种:帕拉特利氏藻

      2024, 44(5):832-835. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.20230633

      摘要 (158) HTML (0) PDF 1.35 M (777) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】为了调查长江流域藻类多样性现状,对该区域进行系统采样工作。【方法】对硅藻样品进行光镜和扫描电镜观察。【结果】在湖南省岳阳市金鹗山的硅藻样品中发现了1个中国新记录种帕拉特利氏藻(Livingstonia palatkaensis Prasad & Nienow),该属在中国也是第1次被发现。【结论】该新记录种的发现为该属种类的地理分布提供新资料,丰富了中国硅藻植物的生物多样性。

    • >研究综述与论坛
    • 葡萄主要香气物质遗传调控研究进展

      2024, 44(5):836-844. DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.20230727

      摘要 (294) HTML (0) PDF 554.44 K (1405) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】葡萄是重要的经济作物之一,香气是构成葡萄果实品质的重要组分之一。葡萄香气复杂,由包括萜烯类化合物、挥发性脂肪族化合物、芳香族化合物、吡嗪类化合物以及含硫化合物等多种化合物构成,同时受多因素影响。遗传是影响其香气分布的主要因素,选育不同香气类型的葡萄品种是目前重要的育种目标之一,因此分析葡萄香气物质遗传模式是实现育种目标的基础。【评论】本文在综述葡萄香气测定方法的基础上,对葡萄果实香气性状遗传规律、香气性状的QTL定位研究进行归纳与分析。【展望】以期为未来葡萄香气遗传规律解析奠定理论支撑,为葡萄香气性状定向育种提供参考。