不同居群盾叶薯蓣生长、叶形态及皂苷元含量的研究

对引自湖北武当山、湖南南部和西北部的12个居群盾叶薯蓣的生长状况及叶形、叶色、叶长、叶宽、叶基、叶张角等12个形态指标进行了观测和比较分析,并测定了各居群的叶和块茎中的皂苷元含量。结果表明：1）在置信水平λ=8.0340时,11个居群可划分成2大类型：①长叶型：主要形态特征为叶片长度大于宽度,中裂片相对较长;②宽叶型：主要形态特征为叶片宽度大于长度,中裂片相对较短;2）不同居群盾叶薯蓣花序数、叶片总数、开花时间、花期长短、茎干重、叶干重等存在显著的差异;3）不同居群皂苷元含量差异也较显著,居群块茎中薯蓣皂苷元含量最高达3.98%（3号）、最低（7号）仅0.33%,而居群叶中约莫皂苷元含量最高达4.27%(4号）、最低（2号）为0.98%。     

我国盾叶薯蓣居群遗传结构分析

利用随机扩增多态DNA(RAPD)标记,分析研究了中国11个盾叶薯蓣居群82个个体的遗传多样性与遗传结构,15个寡聚核苷酸引物扩增共得到108条带,其中96条为多态带,占88．89％。Shannon多样性指数(I)为0．3093,居群水平的变异从0．1564到0．3098,物种水平的Nei基因多样度(h)为0．2499,居群水平的变化范围为0．1607到0．2137。遗传变异分析表明,物种水平的基因分化系数Gst为0．3415,居群间的基因流Nm为0．9641,居群间遗传交换小。分子方差分析(AMOVA)表明,居群内变异为68．96％,地区间变异为19．45％,居群问变异为11．58％。聚类结果以长江为界,将盾叶薯蓣分为南北两个大类群。研究结果对盾叶薯蓣种质的迁地保护有重要意义。     

野生及栽培盾叶薯蓣（Dioscorea zingiberensis）的性别特征观察

对野生和栽培盾叶薯蓣(Dioscorea zingiberensis C. H. Wright)的性别特征及变异状况进行了观察,并对栽培盾叶薯蓣母根状茎和子根状茎萌发植株的性别特征进行了比较.观察结果显示,在湖北武当山6个样地717株野生盾叶薯蓣中共有155株开花植株,其中雌株、雄株和雌雄同株分别有60、94和1株,雌雄株比例1 ∶ 1～1 ∶ 3,平均雌雄株比例1 ∶ 1.57,每个根状茎一般具有1支缠绕茎.2004年至2006年的观察结果显示,2004年153株栽培盾叶薯蓣基株中雄株、雌株和雌雄同株分别有78、62和13株;2005年存活的基株中雌株和雄株数量明显减少,雌雄同株数量大幅增加,雄株、雌株和雌雄同株分别有35、19和88株;2006年成活的137株基株中有80株开花,其中雄株、雌株和雌雄同株分别有38、9和33株,雌株和雌雄同株数量大幅下降.随栽培年限的增加,每个基株的缠绕茎数由1～2支增加至5～6支.栽培过程中盾叶薯蓣的性别有较大幅度变异,雄株和雌株多数转变为雌雄同株,反向转变却较少,雄株和雌株间相互转变也较少.2005年存活并开花的基株中共有100株发生变异,在2006年有13株返变回原性别,有26株保持了2005年变异的性别,有11株变异为另一种性别;雄株、雌株和雌雄同株3年的总变异率分别达到80.77%、100.00%和46.14%.子根状茎萌发植株的性别与母根状茎有较大差异,总变异率达到约50%,其中母根状茎为雄性的其子根状茎萌发植株的性别总变异率最高(59.09%).研究结果表明,野生盾叶薯蓣可能以有性繁殖为主要繁殖方式,性系统简单清晰;栽培盾叶薯蓣复杂的性系统及大幅度的性别变异可能是由外部环境因子的影响造成的.     

盾叶薯蓣响应低磷胁迫的生理代谢及基因表达特征分析

为探讨盾叶薯蓣在低磷胁迫下的生理变化、甾体皂苷类成分代谢及基因表达的响应特征，本研究选取河南南阳产盾叶薯蓣进行模拟低磷胁迫实验，在不同时期对根际基质中的磷含量(全磷、速效磷、磷酸铝盐、磷酸铁盐、磷酸钙盐)和土壤酸性磷酸酶(soil acid phosphatase, S-ACP)活性、植株根系发育特征(总根长、总投影面积、总表面积),各部位过氧化物酶(peroxidase, POD)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)活性及甾体皂苷类成分含量等指标进行分析，确定盾叶薯蓣响应低磷胁迫的关键时期，并利用RNA-Seq测序对关键时期盾叶薯蓣根茎、叶片、地上茎3个部位中的基因表达特征进行分析。研究发现低磷胁迫处理后盾叶薯蓣根际基质中易吸收态磷含量显著降低，其抗氧化酶(POD、SOD)与酸性磷酸酶活性均显著升高，根系发育受阻；低磷胁迫可明显影响盾叶薯蓣中甾体皂苷的合成与积累，且不同部位响应特征不同；胁迫初期为盾叶薯蓣响应低磷胁迫的关键时期；响应低磷胁迫关键时期的盾叶薯蓣基因表达存在明显的组织特异性，对三个处理组不同部位基因表达量与代谢通路进行分析，分别从盾叶薯蓣...     

盾叶薯蓣元素组成特点及其与土壤营养元素的关系研究

盾叶薯蓣(Dioscorea zingiberensis Wright)根状茎与地上部分各元素的含量明显不同,根状茎中含镍、铁、磷、铝量远高于地上部分,镁、钙、锰量远低于地上部分;盾叶磐蓣对钾、锌、铁等元素的吸收量大于农作物;根状拳与地上部分的比值(R2／U2)较大;大量元素在根状茎中的含量(A)及地上部分含量(B)的大小排序差别较大,微量元素含量A、B值的大小排序完全一致。盾叶薯蓣根状茎的皂素平均含量为2．87％,皂素含量与土壤有机质、全氮、全磷、全钾、有效铁、有效锌含量关系密切。薯蓣皂素含量高的盾叶薯蓣集中分布在大巴山北坡东段化龙山脉一线。     

盾叶薯蓣离体成花的影响因素及组织学观察

研究了居群、外植体类型、激素、铁盐对盾叶薯蓣（Dioscorea zingberensis C．H．Wright）离体成花的影响,建立了从花序切段高效直接再生花序和小花的实验体系。以不同的培养基对5个居群盾叶薯蓣的花序进行离体培养,利用石蜡切片技术观察再生花序的发生。结果表明5个居群的盾叶薯蓣都能直接再生花序,与花器官相关组织的外植体均具有不同程度的花序再生能力。培养基的组成对离体花序诱导率有很大影响,BA促进形成花序,KT与高浓度的铁盐促进形成营养芽。其中,MS＋2．0mg／LBA＋0．2mg／LNAA最有利于花序再生及发育。切片观察表明,离体再生的花序主要发生于花序轴与花蕾交界处的苞片以及小花的花被片表层细胞。     

盾叶薯蓣花药培养及单倍体植株的获得

以处于单核期的盾叶薯蓣花药为材料,经愈伤组织途径成功获得单倍体盾叶薯蓣新材料。对盾叶薯蓣花药培养、植株再生过程的研究表明:来自不同居群的外植体对花药愈伤组织诱导有显著影响;W14是适合花药愈伤组织诱导的基本培养基;花药愈伤组织增殖和分化的适宜培养基为:MS基本培养基 BA2.0mg/L IAA0.2mg/L;生根培养基为添加了IBA2.0mg/L、NAA0.4mg/L和0.5g/L活性碳的MS培养基。以流式细胞仪和根尖染色体压片法检查花培植株的结果表明,有8%～12%的个体为单倍体。实验结果为进一步开展单倍体育种及相关理论研究提供了材料和技术基础。     

中国薯蓣属植物叶表皮微形态特征及其分类学意义

利用扫描电子显微镜(SEM)对中国薯蓣科薯蓣属7组31种1亚种2变种植物的叶表皮细胞、叶表皮毛、气孔器类型、气孔大小、气孔纹饰等叶表皮微形态特征进行了观察和比较研究,为薯蓣属内种间的分类界定及系统发育研究提供证据。结果表明:中国薯蓣属各组之间在叶表皮毛、叶表皮细胞和气孔等微形态特征存在较大的差异,但也呈现出一定的组间特异性规律,如:四至六边形的叶表皮细胞、气孔周围平直的垂周壁式样为根茎组植物所特有;丁字型毛组叶脉和叶肉细胞上覆盖大量特有的2叉T型表皮毛;复叶组的叶脉和叶肉细胞具相当密集的表皮毛;基生翅组和周生翅组的气孔器类型衍生出了三胞型;气孔旋转方向在各组中明显分化,在丁字型毛组、白薯莨组和周生翅组(多毛叶薯蓣除外)中为左旋,而顶生翅组、基生翅组和复叶组表现为右旋。研究表明,叶表皮微形态特征在薯蓣属植物中是较为稳定的演化特征,可以作为中国薯蓣属分类与鉴定的依据;据此推断薯蓣属中顶生翅组和周生翅组较为进化,根茎组是薯蓣属的分化中心;对薯蓣属中存在争议的种:盾叶薯蓣和小花盾叶薯蓣、穿龙薯蓣和柴黄姜、马肠薯蓣、多毛叶薯蓣以及白薯莨等进行了分类界定。     

用扩增片段的长度多态性分子标记探讨盾叶薯蓣的遗传多样性

用扩增片段的长度多态性(amplified fragment length polymorphism,AFLP)标记分析研究了中国5个盾叶薯蓣居群30个个体的遗传多样性。筛选出9对AFLP引物,从中检测到14698条清晰可见的条带,其中多态性带12628条,多态性比率85.92%。Shannon信息指数(I)为0.3656±0.1721,物种水平的Nei基因多样性(H)为0.2322±0.2200。遗传变异分析表明,物种水平的遗传分化系数Gst为0.4827,说明其群体间存在一定的遗传分化,居群间的基因流Nm为0.5358,居群间遗传交换较小。聚类分析结果显示5个居群盾叶薯蓣有较为丰富的遗传变异,且与地理分布有相关性。     

福建省不同居群轮叶蒲桃叶形态与表皮特征比较

通过对福建省16个不同居群轮叶蒲桃叶片形态特征、叶表皮特征的观察及叶片主要性状的测量,探讨不同居群轮叶蒲桃叶型、叶表皮特征多样性,为属下种间鉴定提供依据。对16个居群轮叶蒲桃叶型多样性进行观察,采用直尺测量叶片主要性状如叶长、叶宽等;采用光学显微镜和扫描电镜对叶表皮特征进行观察。结果表明,16个居群轮叶蒲桃叶片中,闽西居群叶形为阔椭圆形;闽东、闽北、闽南等各地居群叶形为长椭圆形或近带形。不同居群轮叶蒲桃叶片表皮毛、角质层纹饰、气孔器形态与类型等表现一致,但表皮细胞垂周壁式样差异明显,具波状、浅波状、平直、弓形等几种类型,且在上下表皮间存在式样一致或有多元化现象。由此说明,福建省不同居群轮叶蒲桃叶形与表皮细胞垂周壁式样均处于较强烈分化的状态,表皮细胞垂周壁式样不能作为属种间分类的依据。     

胡杨枝芽生长特征及其展叶物候特征

以5个不同发育阶段的胡杨(Populus euphratica Oliv.)个体为研究对象,观测记录了枝芽展叶物候、枝芽生长特征和叶形变化的空间分布规律。结果表明:不同发育阶段的胡杨个体以及同一个体树冠的不同层次,其枝芽生长及其展叶物候期表现出不同的时空特征。随着树龄的增加和树冠层次的增高(由基向顶),当年新生枝条长度、枝条叶片数和叶形指数逐渐减小,但叶面积和叶片干重逐渐增大。5个不同发育阶段胡杨个体均表现出展叶物候始于树冠顶层,依次向下结束于树冠基部;展叶物候期共性表现在枝芽萌动期均在4月上旬,起始展叶期集中在4月中旬,展叶终期则在5月上旬到下旬;树龄较大的个体其枝芽萌动期、起始展叶期、展叶终期较树龄较小的个体早;其枝芽萌动期到展叶终期的时间进程较树龄较小的个体短;不同发育阶段的个体枝芽萌动期出现的时间较为离散,起始展叶期和展叶终期出现的时间较为集中。相关分析表明,出叶周期与枝条长度、枝条叶片数量和叶形指数呈极显著正相关,与叶面积和叶片干重呈显著负相关。     

中华芦荟叶的解剖学、组织化学和植物化学研究

用解剖学,组织化学和植物化学方法研究了中华芦荟（Aloe vera L.var.chinensis(Haw.)Berg.)叶的结构,芦荟素的含量及其可能的储藏和合成场所,解剖学研究结果表明,中华芦荟叶的结构由表皮,同化薄壁组织,维管束和储水组织组成,其旱生结构特征比较明显,表皮具厚的角质层,外切向壁次生加厚,气孔下陷,中央储水组织发达,绿色组织没有明显的分化,其中,5个细胞环绕的气孔器和叶基出现的第二轮维管束在芦荟属中首次报道,具有种的特征,中华芦荟叶中所含的蒽醌类次生代谢物主要是芦荟素（barbaloin or aloin),其含量和叶位及同一叶的不同部位有关,植株上剖嫩叶及每一叶的上部含量高于下部老叶和叶的中部,叶基部含量最低,比较被测的解剖学指标和植物化学分析的结果发现,叶中维管束的密度和芦荟素的含量呈明显的正相关,用5％Pb(CH3COOH)2沉淀处理及5％NaOHR颜色反应检测芦荟素的储藏物合成部位,初步结果表明,位于韧皮部端的数个发达大型薄壁细胞是芦荟素的储藏场所,而绿色组织和维管束鞘是可能的合成场所。     

Proteomics analysis reveals marker proteins for minor vein initiation in rice leaf

Leaf veins play a critical role in resource supplication and photosynthate translocation; thus, it is considered as an important agricultural trait for crop breeding. The rice minor veins are parallelly grown along all the parts of the leaf from base to tip. To understand the process of minor vein development, anatomy analysis was performed to reveal the initiation and development of minor veins in rice leaf. The frequency of minor vein initiation follows a decreased tendency from leaf base to tip. An iTRAQ-based proteomics analysis was performed in rice leaf sections. Photosynthesis- and carbon fixation-related proteins accumulated a high level in the middle part of leaves. Furthermore, marker proteins involved in sucrose degradation and starch synthesis were accumulated into initiation and mature parts of minor veins, respectively. It suggests a different source-sink activity in the initiation and mature parts of minor veins in terms of photosynthate translocation. The identified proteins are candidate markers for small vein initiation in rice leaves.     

Anatomy,Histochemistry and Phytochemistry of Leaves inAloe vera var. chinensis

A multidisciplinary approach—anatomy, histochemistry and phytochemistry—was used to investigate the leaf structure, the content and the storage location of barbaloin in the leaves of Aloe vera L. var. chinensis (Haw.) Berg. Xeromorphic characteristics including secondary thickened epidermal cell walls, thicker cuticle, ambiguous differentiation of spongy and palisade tissues in the chlorenchyma, and well-developed aquiferous tissue could be seen in the leaves. Several large parenchymatous cells were observed at the phloem pole of the first ring of vascular bundles. The secondary ring of vascular bundles in the leaf base and the stomata, which are surrounded by five cells, have some classification significance in this species. The density of vascular bundles, the content of barbaloin and the intensity of histochemical reaction differed among leaf numbers L1 (annual leaf), L2 (biennial leaf), L3 (triennial leaf) and L4 (quadrennial leaf), and in different parts of the leaf. These three factors were highest in the youngest leaf, L1, and top parts of all the leaves and lowest in the basal parts and the oldest leaf, L4. The density of vascular bundles had a positive correlation to the content of barbaloin. The histochemical results revealed that the small sheath cells that surrounded the bundles might be the location of barbaloin synthesis and the large parenchymatous cells beneath the sheath might be the storage places of this metabolite.     

华中五味子叶表型可塑性及环境因子对叶表型的影响

表型可塑性是指同一基因型的生物个体在不同环境条件下产生不同表型的特性,这一特性促使物种适应异质环境,具有更宽的生态幅。居群和物种水平广义的表型可塑性研究可揭示植物在自然环境中的生态意义并丰富对植物种群分布的了解。华中五味子(Schisandra sphenanthera)是一种资源严重减少的常用野生药材物种,对其进行研究和保护非常必要。叶是华中五味子主要的光合作用器官,随环境改变叶表型有很大变化,因此从居群水平上对华中五味子叶表型可塑性进行分析,揭示叶表型可塑性大小,探究环境因子对叶表型的影响,可为华中五味子的保护提供依据。该研究运用GIS技术从较大尺度(9省市26县27个居群)对华中五味子叶表型可塑性进行分析,并用表型可塑性指数和变异系数2种方法对叶表型可塑性进行评价,运用隶属函数和最大熵模型将3类(土壤、气候和地形)13个环境因子对叶表型的影响进行分析。结果表明,华中五味子7个叶表型(叶长、叶宽、叶柄长、叶面积、叶形指数、叶齿数和二级叶脉数)均存在可塑性,其中叶面积可塑性最大,叶形指数可塑性最小。3类环境因子中对叶表型影响最大的为土壤因子,气候因子次之,最小为地形因子。权重分析显示,土壤全钾含量对叶长和叶面积影响最大,有机碳含量、海拔、土壤全磷含量、坡度和年降水量分别对叶宽、叶柄长、叶形指数、叶齿数和二级叶脉数影响最大。研究结果表明,对多个叶表型有影响的5个共有重要因子为土壤全钾含量、全磷含量、有机碳含量、年降水量和坡度,它们与对应叶表型间的隶属函数多为高斯型,具有最优值,可通过人工控制达到最优值来促进其生长。该结果为华中五味子野生抚育和迁地种植提供理论参考。     

The Heterogeneity of Structural and Functional Photosynthetic Characteristics of Mesophyll Chloroplasts in Various Parts of Mature or Senescing Leaf Blade of Two Maize (Zea Mays L.) Genotypes

Differences in ultrastructural parameters of mesophyll cell (MC) chloroplasts, contents of photosynthetic pigments, and photochemical activities of isolated MC chloroplasts were studied in the basal, middle, and apical part of mature or senescing leaf blade of two maize genotypes. A distinct heterogeneity of leaf blade was observed both for structural and functional characteristics of chloroplasts. In both mature and senescing leaves the shape of MC chloroplasts changed from flat one in basal part of leaf to nearly spherical one in leaf apex. The volume density of granal thylakoids decreased from leaf base to apex in both types of leaves examined, while the amount of intergranal thylakoids increased in mature leaves but decreased in senescing leaves. The most striking heterogeneity was found for the quantity of plastoglobuli, which strongly increased with the increasing distance from leaf base. The differences in chloroplast ultrastructure were accompanied by differences in other photosynthetic characteristics. The Hill reaction activity and activity of photosystem 1 of isolated MC chloroplasts decreased from leaf base to apex in mature leaves. Apical part of senescing leaf blade was characterised by low contents of chlorophyll (Chl) a and Chl b, whereas in mature leaves, the content of Chls as well as the content of total carotenoids (Car) slightly increased from basal to apical leaf part. This was reflected also in the ratio Chl (a+b)/total Car; the ratio of Chl a/b did not significantly differ between individual parts of leaf blade. Both genotypes examined differed in the character of developmental gradient observed along whole length of leaf blade.     

Effects of leaf blade narrowness and petiole length on the light capture efficiency of a shoot

Effects of the length: width ratio of a leaf blade and petiole length on shoot light capture were studied with computer simulation. Both a larger length: width ratio and longer petiole contributed to larger light capture per unit leaf area due to a reduced aggregation of leaf area around the stem. Other conditions being equal, shoots with narrow leaves and no petioles and those with wide leaves with petioles showed similar light capture as long as the mean distance of the leaf blade from the stem was the same. In shoots with a short internode and/or distichous phyllotaxis, however, narrow leaves contributed more to avoiding mutual shading than wide leaves with petioles. The predominance of light coming from a higher angular altitude also favored narrow leaves. The possible consequences of these results in the adaptive geometry of plant architecture are discussed.     

芦荟属3种植物不同叶龄、不同部位叶内蒽醌类物质含量及其变化的研究

用植物化学技术研究了3种芦荟属植物不同叶龄和不同部位叶中蒽醌类物质的含量及其变化。结果表明,被研究的芦荟属3种植物叶中主含的蒽醌类物质有：芦荟素或高那特芦荟素,芦荟宁和芦荟苦素。其中,中华芦荟和木立芦荟主含芦荟素;海莱芦荟主含高那特芦荟素。叶各部位详细分析的结果表明,蒽醌类物质在植株上部的嫩叶中的含量要高于下部老叶;同一叶中,叶尖高于叶中部,叶基含量最低;而叶缘含量高于叶的中央部分。在同一叶的横切面上,蒽醌类物质的含量在维管柬区最高,同化薄壁组织部分次之,储水组织部分最低。芦荟属植物在同一个植物体不同的叶之间,以及同一叶不同的位置间有规律的累积蒽醌类物质有重要的生物学意义。它是保证芦荟属植物在原产地的干旱和半干旱生活环境中得以良好生存的适应反应和化学防御机制。