甘蓝型油菜BnaCIPK15基因的表达分析与功能鉴定

CBL-CIPK是高等植物中广泛存在的一类解析Ca~(2+)信号的蛋白。该研究在前期工作基础上,对甘蓝型油菜(Brassica napus L.)的BnaCIPK15基因进行了亚细胞定位、双分子荧光互补(BiFC)、酵母双杂交和qRT-PCR检测等一系列分析,以探究BnaCIPK15蛋白在ABA激素响应中的作用。结果显示:(1)亚细胞定位发现,BnaCIPK15蛋白定位于细胞质和细胞核中; BiFC分析发现,BnaCIPK15蛋白与BnaCBL1/3/4/9蛋白之间的互作较强,与BnaCBL10仅有微弱互作。(2)qRT-PCR检测发现,BnaCIPK15基因受ABA和冷胁迫的诱导极显著上调表达,而对百草枯(Paraquat)、活性氧(H_2O_2)和热胁迫的诱导较弱,表明BnaCIPK15基因很可能参与ABA和冷胁迫的调控过程。(3)酵母滴定实验结果显示,BnaCIPK15蛋白与脱落酸(ABA)信号通路中的BnaHAB1蛋白(属于蛋白磷酸酶PP2C家族)存在明显的互作,而与BnaABFs/AREB3/ABI5转录因子无明显互作;BiFC验证显示,BnaCIPK15与BnaHAB1蛋白之间存在互作信号,而BnaCIPK15与BnaHAB2组合没有观察到信号,证明BnaCIPK15与BnaHAB1磷酸酶具有特异互作特征,推测BnaCIPK15可能参与调控ABA信号转导。研究认为,甘蓝型油菜中可能存在基于BnaCIPK15-BnaHAB1的互作模块,并参与ABA的信号转导和网络调控。     

miRNA介导植物-微生物互作中的调控作用及其研究进展北大核心CSCD

微生物与植物之间存在错综复杂的双向交流和串扰,植物与病原微生物互作直接影响寄主植物的生存状况,而植物和益生微生物互作则有利于宿主的生长和健康,共生微生物也会从中受益。不管是病原微生物还是有益微生物进入植物体内,植物miRNA都会迅速做出响应,同时微生物也可以产生miRNA样RNA(miRNA-likeRNA,milRNA)影响植物健康,可见miRNA(或milRNA)是植物与微生物互作过程中迅速响应的重要媒介分子,其内在机制研究近年来取得了许多进展。文中概述了植物-病原微生物、植物-益生微生物互作中miRNA的调控作用,重点阐述了植物miRNA在植物-病原微生物互作过程中对寄主植物抗病性的调控作用和植物-益生微生物互作过程中对宿主植物生长发育及代谢的调控,以及真菌milRNA对寄主植物的跨界调控作用。     

Cd、Pb、Cr三元胁迫对小麦幼苗生理生化特性的影响

用小麦幼苗做材料,采用溶液培养方法,研究了Cd、Pb、Cr共同胁迫对小麦性状的影响.结果表明,由于Cd、Pb、Cr 3种不同重金属之间互作的存在,三元污染胁迫对叶绿素总量抑制的联合作用和降低渗透势的幅度一直大于单独作用之和;三元污染胁迫下的气孔阻力、可溶性蛋白质含量、MDA含量联合作用一直小于单独作用之和.联合作用随胁迫时间的增加,从小于单独作用之和转变为大于单独作用之和的有叶与根的质膜透性;联合作用从大于单独作用之和转变为小于单独作用之和的有Cd、Pb、Cr三元污染胁迫下的根系活力.对小麦幼苗POD同功酶的影响是:Cd、Pb、Cr三元污染胁迫出现了与单一污染胁迫不同的新酶带,也消失了不同的酶带.该结果可为进一步了解Cd、Pb、Cr污染对小麦的影响机制,为农业生产上早期检查Cd、Pb、Cr对小麦幼苗生长的有害效应和丰富小麦重金属复合污染胁迫研究提供一些理论依据.     

气候变化对植物-传粉昆虫的分布区和物候及其互作关系的影响

全球气候变化对生态系统的影响是人类社会面临的紧迫而又严峻的挑战。气候变化带来的极端气候事件的增多, 直接影响到生态系统生产力和服务功能。本文总结了气候变化对植物-传粉昆虫互作的研究进展, 强调植物-传粉昆虫互作网络结构和其时空演变的解析, 以及互作关系和功能性状重组研究的重要性。近年来在气温持续上升背景下对植物-传粉昆虫互作关系影响的研究也受到了更多关注, 这些研究主要集中在两方面: 一是植物和传粉昆虫分布区的变化, 包括部分种群可能灭绝; 二是物候的变化, 即植物花期和传粉昆虫活动期的改变。植物与传粉昆虫任何一方在空间或时间上的改变, 都会导致传粉关系的错配或丢失。此外, 也可能导致植物-传粉昆虫双方的功能性状及其耦合的改变, 从而影响其互作关系的稳定。建议在今后的研究中关注: (1)覆盖生物多样性的多个尺度的研究; (2)对植物-传粉者互作网络的长期监测; (3)重要指示物种繁殖适合度评价; (4)植物-传粉昆虫互作双方功能性状在时间和空间尺度上的变化, 及其互作关系的重组; (5)关键植物和传粉昆虫类群的评估和保护。     

植物病原-媒介昆虫互作:研究进展与展望

大多数植物病毒及一些植物病原细菌由介体昆虫传播。植物病原与介体昆虫关系的研究有助于找到防控介体传播病原的关键环节,因此植物病原与介体昆虫的互作关系是植物病原传播机理研究中的核心问题。本文概述了国内外在植物病原与介体昆虫互作研究的最新进展,推介了本专辑论文的主要内容,并在此基础上,从生态和进化的角度提出了在植物病原-媒介昆虫互作研究中以下3个值得关注的研究方向:(1)植物病原与介体昆虫互作对生态系统的影响;(2)昆虫介体传播植物病毒的不同方式之间的关联性以及病毒、介体和植物之间的协同进化关系;(3)自然条件下植物病原-媒介昆虫互作的机理。植物病原与媒介昆虫互作的研究,既是生态和进化的理论问题,也和植物病原及其介体昆虫的绿色防控密切相关。     

Ca~(2+)信号在植物与环境微生物互相作用中的分子调控机制

自然界植物与环境微生物之间的相互关系除了胁迫以外,同时也有互利互惠的共生互作关系。无论是能对植物造成胁迫伤害的植物-病原菌互作体系,还是能够为植物提供营养的植物-微生物共生互作体系,其细胞信号转导通路中Ca~(2+)信号的分子调控对两种互作体系都有着非常重要的作用。该文对近年来国内外有关植物-病原菌和植物-微生物互作体系在细胞信号转导过程中Ca~(2+)信号上游的分子调控机制分别进行了综述。     

植物微生物组生态功能与群落构建过程研究进展

植物各个器官表面及内部定殖着高度多样化的微生物群落,这些微生物与植物长期共进化,作为宿主植物的“共生功能体”(holobiont)在植物生长发育、养分吸收、病害抵御和环境胁迫适应性等方面发挥了重要作用。得益于近10年来多组学技术的发展和应用,有关植物微生物群落的多样性、组成和功能特征、群落构建的驱动因素和植物–微生物互作机制等方面研究取得了一系列重要进展。然而,与土壤微生物组相比,目前对植物微生物组的认识及其应用尚且不足。本文系统总结了植物微生物组的组成特征,植物微生物在调节植物生长发育、促进养分吸收、提高病害抵御能力及环境胁迫适应性等方面的功能及作用机制,从宿主选择、环境因子以及生物互作3个方面总结了驱动植物微生物群落构建的因素,并着重阐述了植物–微生物互作如何塑造植物微生物群落以及如何调节对植物的有益功能。此外,我们对未来植物微生物组研究和应用面临的挑战进行了展望,如核心微生物组挖掘和合成群落构建,植物–微生物互作的分子调控机制,植物微生物群落水平上的互作机制等。深入理解植物微生物群落特征、生态功能以及构建过程对于精准调控植物微生物组以提高植物适应性和生产力以及维持生态系统健康具有...     

根系代谢物介导的植物-微生物互作的研究进展

植物根系代谢物是植物-微生物互作的桥梁纽带,作为信号物质和微生物营养源调控着微生物的群落结构和多样性,而根区微生物区系的改变则反作用于植物的生长、发育和抗性。本文聚焦植物根系代谢物介导的植物-微生物互作,梳理了植物-微生物互作研究中次级代谢物的种类、作用及其检测手段;探讨了植物通过调节自身代谢物以适应品种进化及繁衍后代过程中发挥的功能作用;阐述了逆境胁迫下植物利用根系代谢物招募特异微生物(解磷、溶磷)或者有益微生物促进自身生长以缓解胁迫压力的机制;分析了根系代谢物作为信号物质诱导植物抗病的方式"求救假说",为可持续农业发展提供思路和理论依据。     

脱落酸在植物抗虫性中的作用研究进展

脱落酸是植物的五大类激素之一,增强植物对非生物胁迫的抗逆性,在植物抵抗病菌、病毒及害虫等生物胁迫中也起到重要作用。脱落酸在植物应对病原物侵染过程中所起着复杂的作用,可以利于植物抗病或促进植物感病;与抗病原物相似的是,昆虫为害植物时,脱落酸诱导植物抗虫或感虫。植物体内的多种激素信号间是交互作用的,它们既可以互作促进,又可以相互拮抗抵消,脱落酸与其它植物激素如茉莉酸、乙烯、水杨酸等也存在互作。其中,脱落酸与茉莉酸协同抗虫的研究较多,是否有拮抗抗虫未见报道,但它们在参与植物对线虫防御中起拮抗作用;有少量研究发现脱落酸与乙烯间有拮抗抗虫作用;脱落酸与水杨酸间有拮抗作用,但互作抗虫的研究较少。该篇综述对了解植物激素互作和抗虫机制具有重要意义。     

大豆叶片RuBP含量测定及其应用

RuBP(1,5-二磷酸核酮糖)是植物光合碳代谢的重要中间产物。经RuBPCase/Oase的催化,RuBP可与CO_2羧化,行光合碳还原途径(C_3环);也可与O_2作用,行光合碳氧化循环(C_2环)。植物光合器官中RuBP含量可调节和影响光合,光呼吸的强弱,改变Calvin循环的运转状况。因此,测定植物光合器官中的RuBP含量在光合与光呼吸研究中具有重要意义。     

尖峰岭热带山地雨林根部真菌-植物互作网络结构特征

不同功能群的根部真菌可能会与植物差异性地互作, 并进一步影响地下真菌与植物群落构建。本研究采用Illumina Miseq测序方法检测了海南尖峰岭热带山地雨林中常见植物的根部真菌; 采用网络分析法比较了丛枝菌根(AM)真菌、外生菌根(ECM)真菌, 以及所有根部真菌与植物互作的二分网络(bipartite networks)结构特性。从槭树科、番荔枝科、夹竹桃科、冬青科、棕榈科、壳斗科、樟科和木犀科等8科植物的根系中, 检测到297,831条真菌ITS1序列, 这些序列被划为1,279个真菌分类单元(OTUs), 其中子囊菌门748个、担子菌门354个、球囊菌亚门80个, 以及未知真菌97个。核心根部真菌群落(420个OTUs)中, 至少有三类不同生态功能的真菌常见, 即丛枝菌根真菌(40个OTUs, 占总序列数23.4%)、外生菌根真菌(48个OTUs, 13.9%)和腐生型真菌(83个OTUs, 19.8%)。尖峰岭山地雨林根部真菌-植物互作网络结构特性的指标普遍显著高于/低于假定物种随机互作的零模型期待值。在群落水平, 不同功能型的根部真菌-植物互作网络表现出不同或相反的结构特性, 如丛枝菌根互作网络表现为比零模型预测值高的嵌套性和连接性, 以及比零模型低的专一性, 而外生菌根互作网络呈现出比零模型预测值低的嵌套性和连接性, 以及比零模型高的专一性。在功能群水平, 植物的生态位重叠度在AM互作网络高, 而ECM互作网络低; 真菌的生态位宽度在ECM互作网络窄, 而在AM互作网络较宽。共现(co-occurrence)网络分析进一步揭示, ECM群落的物种对资源的高度种间竞争(植物、真菌高C-score), 以及AM群落的物种无明显种间竞争(低C-score), 可能分别是形成反嵌套ECM互作网络及高嵌套AM互作网络结构的原因。上述结果说明, 尖峰岭山地雨林中至少有两种及以上的种间互作机制调节群落构建: 驱动AM互作网络冗余(nestedness)及ECM互作网络的高生态位分化(专一性)。本研究在同一个森林内探讨了不同功能型的真菌-植物互作特性, 对深入理解热带森林的物种共存机制和生态恢复具有重要意义。     

活性氧及膜脂过氧化在植物—病原物互作中的作用

介绍了植物-病原物互作中活性氧的产生与积累、活性氧清除系统酶活性和抗氧化物质含量的变化以及膜脂过氧化作用的发生;植物-病原物非亲和性互作与亲和性互作之间在这些方面的差异;活性氧在植物抗病反应中的作用。并对以上几个方面之间的关系进行了评述。     

油菜素内酯与脱落酸互作调控植物生长与抗逆的分子机制研究进展

植物需要同时协调多种不同信号来调节整个生长发育过程。植物激素油菜素内酯(BR)和脱落酸(ABA)是其中发挥重要作用的两类主要内源信号,并且在种子萌发、植物抗逆等过程中存在着密切的交叉互作。随着BR和ABA信号通路中关键元件的不断解析,两者互作调控气孔运动、逆境响应、种子休眠与萌发、植物发育等过程的分子机制研究取得显著进展。本文综述了近年来有关BR和ABA的功能、信号转导通路以及两者互作分子机制的最新进展。     

臭氧与干旱对植物复合影响的研究进展

地表臭氧(O_3)浓度和干旱频率的持续增加成为限制植物生长的重要因素。O_3通过气孔扩散进入植物组织内部,产生并积累活性氧(ROS)自由基,促发细胞程序性死亡。干旱破坏植物抗氧化系统对ROS的解毒和修复功能,导致ROS累积。两种胁迫对植物的影响都是积累ROS并引发氧化胁迫,使植物的光合作用和生理代谢机能受到限制,最终阻碍植物生长,导致生物量降低。然而,O_3和干旱胁迫对植物的复合效应可能是协同加重植物损伤,也可能是拮抗减轻植物伤害,二者的交互影响存在复杂的作用过程。一方面,O_3引起气孔响应滞后甚至失灵,使植物对于两种胁迫的响应变得迟钝,进而加重植物的蒸散失水和O_3毒害。另一方面,干旱使植物气孔关闭,从而降低对O_3的吸收量和水分蒸发,但长期干旱限制CO2的吸收,最终导致植物的生长受限。植物的响应过程不仅取决于两种胁迫作用的先后次序和持续时间,而且受到植物本身生理代谢差异的影响。该文结合国内外研究,从气孔、光合碳代谢、抗氧化系统和生长发育等方面阐述了O_3和干旱胁迫对植物代谢调节和生长发育的复合影响,并提出了未来研究的发展方向。     

气候变化下生物交互作用对树线生态过程的影响

树线交错带是具有强烈生物交互作用的高寒生态过渡带,生物互作与树线生态过程密切相关。本研究系统综述了气候变化下植物间、动植物间和微生物与植物间互作因子对树线生态过程的影响。植物间互利或竞争作用的强度调控变暖背景下树线生态过程的变化,目前尚缺少树轮生态学证据,且亟待检验高阶互作的适用性;动物采食活动、微生物与植物间互作可通过影响土壤状况、改变树木生长和更新等生态过程动态,增强或削弱树线与气候间耦合关系。迄今为止,地下与地上过程联系如何影响气候变暖下的树线动态尚不明晰,而营养级间互作可能调制树线生态过程对气候响应。青藏高原等高寒区具有开展此类研究的优势与潜力。     

韧皮部取食昆虫诱导的植物防御反应

刺吸式昆虫与寄主植物之间具有特殊的生物互作关系。本文对刺吸式昆虫取食韧皮部诱导的植物防御反应类型、 防御物质变化、 信号途径以及植物反应转录组学研究等方面进行综述。韧皮部取食昆虫取食诱导的植物防御反应机制主要包括： (1)改变自身的营养状况; (2)产生有毒的次生化合物; (3)产生防御蛋白。防御反应与植物水杨酸、 茉莉酸、 乙烯等信号分子密切相关。研究表明, 刺吸式昆虫取食诱导的植物防御反应主要引发以水杨酸为主的信号途径, 但相关分子互作机制还有待明确。日益丰富的基因组资源和不断发展的分子生物学技术为揭示植物防御反应中信号分子的作用机制、 找出植物内生抗性的特异因子以及阐明诱导防御机制奠定了基础。了解刺吸式昆虫取食诱导的植物防御反应, 为深入理解植物-昆虫间协同进化关系提供了依据, 为害虫治理和抗虫植物的培育提供了新的思路。     

南宁老虎岭林区多种外来植物入侵程度与影响因子模型解释

了解森林环境中多种外来植物对多种环境因子的互作效应,可以更有针对性地应对外来入侵威胁。在南宁老虎岭林区分6个区进行样方调查,以样方所有外来植物的相对百分比作为外来植物入侵程度,利用以分区为随机截距的混合效应模型和一般线性模型来分析有关因素对入侵的影响,用R-effects包的互作效应图形化和数据提取来解释互作效应的复杂变化。多因素混合效应模型分析表明,路边对入侵的主效应为正且极显著(P=0.000),林冠郁蔽度和优势最大株高对入侵的主效应为负(P=0.000),土著物种丰富度对入侵的主效应不显著,但土著物种丰富度与路边的互作对入侵的效应极显著(P=0.007);路边的土著物种丰富度明显提升入侵抵抗性,但林内的土著物种丰富度只能微弱增加入侵抵抗性;林冠郁蔽度和优势最大株高的互作对入侵的效应极显著(P=0.004),但两个因素对入侵的限制作用非可加。一般线性模型分析表明,林龄和抚育时间对外来植物入侵的影响趋势不明显;未发现引进树种造林与乡土树种造林的林下外来植物入侵程度有差异;相对于林道的样方位置高低影响入侵程度,林道下方的样方较易被入侵。在监测或防控林业外来植物时,重点应放在低于林道的森林。     

白榆-刺槐互作条件下叶片养分与光合生理特性

以一年生实生苗白榆(Ulmus pumila.)和刺槐(Robinia pseudocacia.)为供试材料,采用盆栽法,研究了白榆-刺槐在互作条件下其叶片的养分特性与光合生理特性.分别测定在单作及互作条件下,白榆和刺槐植物叶片的氮、磷含量、氮磷比值及叶绿素相对含量(Chl)、光合气体交换参数和叶绿素荧光参数.结果表明,白榆-刺槐互作较单作提高了叶片的N含量,而两种不同栽植方式对白榆或刺槐的叶P含量影响较小;互作处理中,白榆叶片的Chl和净光合速率(P_n)大于刺槐且均高于其相应的单作;白榆的PSⅡ最大光能转换效率(Fv/Fm)和可变荧光与初始荧光之比(Fv/Fo)均高于刺槐,且互作高于其单作处理,说明互作较单作提高了叶片PSⅡ的潜在活性,增加了PSⅡ的光能转化效率;两种植物不同的栽植方式对光化学猝灭系数(q_p)的变化影响较小,而互作刺槐非光化学猝灭系数(NPQ)显著高于其单作,这表明互作刺槐叶片PSⅡ的潜在热耗散能力较强,这是一种叶片为免受光破坏的保护机制,它可有效地避免过剩光能对光合机构的损伤.     

鄂尔多斯半日花提取物的杀线虫作用

为全面了解濒危植物半日花的价值,测定并比较半日花不同浓度的6种提取物药液对松材线虫的生物活性,选出有较强杀线虫活性的甲醇、乙醇及水提取物,系统研究了提取物种类、浓度和处理时间对松材线虫死亡率的影响。三因素方差分析表明,提取物种类(A)、处理浓度(B)和处理时间(C),三因素的互作效应(A×B×C)和双因素互作效应(A×B、A×C、B×C)对线虫的校正死亡率都有极显著影响。最佳药液处理为:水提取物在6mg.L-1浓度时与1d的作用组合和乙醇提取物在3mg.L-1浓度时与5d的组合,以上两种组合的校正死亡率均达到100%。比较水、乙醇提取物5d中的LC50值,确定水是提取活性物质的首选溶剂。     

吲哚乙酸跨界信号调节植物与细菌互作

吲哚-3-乙酸(indole-3-acetic acid,IAA)作为植物体内普遍存在的内源生长素参与调节植物生命活动的诸多方面。研究发现,自然界中不仅植物可以合成IAA,许多微生物(包括植物病原菌或益生菌)同样具有分泌IAA的能力,可以诱发植物病害,或促进植物生长。有趣的是IAA不仅作为细菌的次生代谢物干扰寄主植物的激素稳态,也作为信号分子影响细菌基因表达和生理活动,通过整合进入细菌复杂代谢网络,调节植物与细菌的相互作用。通过讨论植物相关细菌IAA的生物合成途径及其调控,以及参与调节细菌基因表达、影响细菌生理和行为及其与寄主植物的互作等,概述该领域的研究动态与进展,揭示IAA不仅调节植物生长发育和防御,也作为跨界信号在调控植物与微生物互作中发挥重要作用,旨在为深入研究和更好地了解IAA跨界信号机制,通过遗传操纵细菌IAA信号通路以改善植物生长发育及其胁迫耐力提供新思路。