草原与荒漠植物内生真菌次生代谢产物研究进展

草原与荒漠植物内生真菌是一类特殊生境真菌类群,由于其独特的生存与生态环境,该类真菌在进化的过程中产生出具有不同生态与生物功能的次生代谢产物。相对于其他植物内生真菌而言,该类真菌化学研究相对薄弱与零散,但是目前仍然从这类特殊生境真菌类群中发现了大量结构新颖、活性独特并具有不同化学生态与生物功能的次生代谢产物。本文主要从化学结构角度综述近年来从草原与荒漠植物内生真菌中分离的次生代谢产物(生物碱、聚酮、酚酸、萜类、环肽等5类结构)、药理活性(抗病毒,免疫调节,促进骨髓增殖,细胞毒及Hsp90抑制剂活性等)与化学生态功能活性(杀虫、拒食与动物神经毒活性等),拟为该类特殊生境真菌类群次生代谢产物进一步开发提供研究基础与理论依据,同时对该领域研究存在的问题进行分析与探讨并提出展望。     

乙烯对植物次生代谢产物合成的双重调控效应

植物次生代谢产物是人类重要的药物及化工原料来源, 其产生与植物正常的生长发育及对环境的适应密切相关, 并受到多种因素的调控。乙烯作为一种植物内源激素, 广泛参与植物的生长、发育、抗逆和次生代谢产物合成等重要生理过程的调控。该文综述了乙烯的信号转导机制及其调控作用; 重点归纳了乙烯对植物次生代谢产物形成所表现出的双重调控效应, 即在一定浓度范围内, 乙烯对植物次生代谢产物的合成起促进作用, 低于或超过该浓度范围则起抑制作用; 并对今后该领域的研究方向进行了展望。     

植物萜类次生代谢及其调控

植物次生代谢在植物生长发育、环境适应、抵御病虫害等方面发挥着重要作用,这些天然产物组成地球上最丰富的有机化合物的宝库．萜类是植物代谢产物中种类最多的一类,具有重要的生理和生态功能,一些成分还有应用价值．近十几年来,人们在萜类化合物的分离、鉴定、应用、生物合成、相关基因与基因族、酶蛋白结构和功能、代谢调控以及代谢工程等各方面取得了重大进展．本文概述了植物萜类化合物代谢及其调控领域的研究进展与发展趋势．     

荒漠植物种子粘液的生态学意义

种子粘液是在种皮外层细胞的高尔基体内产生并分泌到胞腔内或细胞壁层的吸湿膨胀的一类果胶类多糖物质。具粘液种子的植物大多生长在荒漠地区, 广泛存在于十字花科、菊科和车前科等类群中。粘液的存在对荒漠植物种子的扩散、萌发、防御以及幼苗的生长等都具有重要的生态学意义, 是荒漠植物适应干旱少雨的生态环境的有效对策之一。对粘液种子的研究不仅可全面揭示荒漠植物的生态适应机制及其进化生态意义, 还可为研究基因控制的糖类生物合成和分泌、细胞次生壁的生物合成及形态分化建立理想的模式体系。为此, 在广泛查阅相关文献的基础上, 该文综合分析了国内外种子粘液的研究进展, 并重点探讨了以下几方面问题: (1)种子粘液的化学成分; (2)粘液及粘液种皮的形态特征; (3)粘液细胞分化与粘液生物合成的细胞学及基因调控机制以及粘液的释放方式; (4)种子粘液的生态学意义。在此基础上展望了今后的研究方向, 以期为推动我国荒漠植物种子生态学的理论与应用研究及西部荒漠区的植物物种多样性保护和生态保育提供重要理论依据。     

藜麦——不只是粮食

<正>植物体中除了糖类、脂肪、核酸和蛋白质等基本有机物之外,还有由这些基本有机物衍生出来的次生物质。植物次生代谢产物是植物对环境的一种适应,是在长期进化过程中植物与生物和非生物因素相互作用的结果。藜麦次生代谢产物的产生是其对干旱、盐渍、寒冷、高热、昆虫的危害、草食性动物的采食以及病原微生物侵袭等逆境的防御和适应,由此也给我     

植物次生代谢及其与环境的关系

人类对植物次生代谢产物（天然产物）的早期研究源于它们的应用价值,近些年来人们越来越认识到植物次生代谢产物广泛的生物学效应,开始重新评价这些化合物在植物生命活动以及生态系统中可能扮演的角色。植物的次生代谢是植物在长期进化中与环境（生物的和非生物的）相互作用的结果,次生代谢产物在植物提高自身保护和生存竞争能力、协调与环境关系上充当着重要的角色。介绍了植物次生代谢及其产物的特点,概述了植物次生代谢与温度、水分、光照、养分、CO2浓度、UV-B辐射、环境污染等非生物环境以及与化学防御、化感作用、菌根共生、微生物病害的关系。研究植物次生代谢与环境的关系,可以从更深的层次发掘植物与环境的内在联系,为全面、深入认识植物与环境的相互关系提供新的研究途径,同时也有利于人类更有效、合理地利用植物的次生代谢产物。     

我国资源植物化学与天然产物化学基础研究的现状与发展

本文从生物活性成分的筛选与分离、植物次生代谢产物生物合成及其分子调控、环境因子对植物次生代谢产物合成和积累的影响、植物体内生菌与植物次生代谢产物的关系等方面介绍了我国资源植物化学与天然产物化学领域基础研究的现状与发展。     

bZIP转录因子调控植物次生代谢产物生物合成的研究进展

植物次生代谢产物是通过次生代谢产生的一类小分子有机化合物,是植物适应环境的表现,次生代谢产物也是重要药物和化工原料的来源。bZIP转录因子是普遍存在于真核生物中的一类多基因家族,可有效调控植物次生代谢产物的生物合成。本文概述了植物bZIP转录因子的结构和类型,重点阐述了bZIP转录因子调控萜类、黄酮类和生物碱等植物次生代谢产物生物合成的研究进展,并对研究前景进行了展望。深入探讨bZIP转录因子的调控机制,有助于利用基因工程技术优化植物次生代谢途径,提高次生代谢产物的含量,在新药创制、工农业生产等方面具有广泛的应用前景。     

植物种群分子进化中对生境的适应——对荒漠植物遗传多样性研究结果的初步分析

长期以来,自然选择理论与中性理论对生物分子进化中的环境适应机理存在着激烈争论。目前,在植物种群分子进化中对生境适应的研究中正面临着一些难题：中性突变是分子水平进化的唯一原因,自然选择发挥主要作用的适应性进化是否存在于分子水平,选择与中性两种学说两种机制完全不同,如何才能将两者联系和统一起来,部分学者利用建立各种模型来描述自然选择对分子标记位点以及连锁序列的直接作用,如生态位宽度变异假设等。本研究小组以新疆阜康荒漠植物为研究对象,通过对两种重要荒漠植物遗传多样性的研究,分析两种植物各亚种群不同生境的生态因子与其遗传变异的关系,讨论生态位宽度变异假设,揭示遗传变异的产生与维持。中性论者与选择论者都试图解释生物环境适应与分子变异之间的关系。中性论和选择论是反映进化的两个侧面,它们不是绝对的,可以相互转化。     

荒漠植物种子粘液的生态学意义

种子粘液是在种皮外层细胞的高尔基体内产生并分泌到胞腔内或细胞壁层的吸湿膨胀的一类果胶类多糖物质。具粘液种子的植物大多生长在荒漠地区,广泛存在于十字花科、菊科和车前科等类群中。粘液的存在对荒漠植物种子的扩散、萌发、防御以及幼苗的生长等都具有重要的生态学意义,是荒漠植物适应干旱少雨的生态环境的有效对策之一。对粘液种子的研究不仅可全面揭示荒漠植物的生态适应机制及其进化生态意义,还可为研究基因控制的糖类生物合成和分泌、细胞次生壁的生物合成及形态分化建立理想的模式体系。为此,在广泛查阅相关文献的基础上,该文综合分析了国内外种子粘液的研究进展,并重点探讨了以下几方面问题：（1）种子粘液的化学成分：（2）粘液及粘液种皮的形态特征：（3）粘液细胞分化与粘液生物合成的细胞学及基因调控机制以及粘液的释放方式：（4）种子粘液的生态学意义。在此基础上展望了今后的研究方向,以期为推动我国荒漠植物种子生态学的理论与应用研究及西部荒漠区的植物物种多样性保护和生态保育提供重要理论依据。     

干旱与半干旱地区苔藓植物生态学研究综述

苔藓植物一般生活在阴湿的地方,但也有不少种类具有极强的耐旱性,在干旱和半干旱地区也有分布,在干旱和半干旱地区,影响苔藓植物分布的环境因子包括降水,pH值,CaCO3含量,植被盖度,有机质含量以及土壤质地等,其中起沙,固沙和生态小环境的改善中发挥着不可替代的作用。     

Decreasing water availability across the globe improves the effectiveness of protective ant–plant mutualisms: a meta‐analysis

Abiotic conditions can increase the costs of services and/or the benefits of rewards provided by mutualistic partners. Consequently, in some situations, the outcome of mutualisms can move from beneficial to detrimental for at least one partner. In the case of protective mutualisms between ant bodyguards and plants bearing extrafloral nectaries (EFNs), plants from arid environments face a trade‐off between EFN production and maintenance and water and carbon economy. This trade‐off may increase EFN costs and decrease their value as a defensive strategy to plants in such environments. Despite this, the presence of EFNs is an ubiquitous trait in plants from arid environments, suggesting that they provide greater benefits to plants in these environments to compensate for their higher costs. We used a meta‐analysis to investigate if such benefits do increase with decreasing water availability and the possible underlying causes (such as ant behaviour or ant diversity). As predicted, ant effect on EFN plants performance increased as mean annual precipitation decreased. We also found that the frequency of dominant ants on EFN plants increased in drier areas. Due to the more aggressive behaviour of dominant ants, we suggest that they represent an important factor shaping the adaptive value of EFNs to plants in arid environments.     

Marama Bean (Tylosema esculentum,Fabaceae) seed crop in Texas

The marama bean, Tylosema esculentum, is a drought- tolerant legume native to southern Africa. Its seeds are comparable to soybeans in protein content and quality, its oil content approaches that of peanuts, and the plants might be desirable as a forage legume. Although the marama bean has great potential as an arid land crop in the United States, studies of the species are extremely limited. The current investigations have demonstrated that the plants can be grown successfully in an arid region of the United States, at least under experimental conditions, and that a healthy seed crop can be expected in about 4.5 years.     

Leaf (or assimilation branch) epidermal micromorphology of desert plant in arid and semi- arid areas of China

Aims Leaf epidermal micromorphology is an important adaptation of desert plants to arid environment. A micromorphological analysis of leaf epidermal tissue of desert plants was carried out in order to obtain qualitative and quantitative data on epidermal characteristics and to evaluate the long-term adaptive strategy of desert plants to aridity in desert conditions.
Methods The leaf (or assimilation branches) materials were sampled for more than 200 natural populations of 117 desert plant species from 74 genera and 28 families, in arid and semi-arid areas of China. The characteristics of leaf epidermal micromorphology of desert plants were then measured by scanning electron microscopy (SEM). Characteristics of epidermal cell, trichome, stomatal, cuticular wax on adaxial and abaxial surface are presented.
Important findings Leaf epidermal micromorphology of desert plants showed abundant diversity in different classification levels. The desert plants adapted to environmental stress can be divided into 11 basic morphological types according to the structure of the epidermis, and their characteristics of leaf epidermal morphology were classfied into 6 main types according to the relationships between stress resistance and structural characteristics of epidermal micromorphology and their appendages. The main epidermal appendages of desert plants (such as trichome, cuticular wax) and epidermal structures (concave-convex and papillary structure, stomata) could cooperate with each other to improve the resistance of desert plants to drought and other adverse environmental stress by resisting the strong light and reducing leaf transpiration.     

干旱河谷微生境变化对乡土植物幼苗定植的影响

干旱区植被斑块状分布格局引起的微生境差异对植被更新影响显著。气候变化和人类活动扰动下, 干旱区生态系统微生境多样化, 急需揭示乡土植物定植对不同微生境斑块变化的响应及其种间差异性, 并采用微生境调控技术促进退化生态系统植被恢复。该研究选择岷江干旱河谷区自然分布的灌木、半灌木和裸地微生境斑块, 采用移栽鞍叶羊蹄甲(Bauhinia brachycarpa)幼苗的试验方法, 揭示微生境变化对幼苗定植的影响; 进一步以极端退化的道路边坡为案例, 通过6种乡土植物种子直播试验探讨微生境调控技术及其对乡土植物幼苗定植的促进作用。结果显示, 在自然生态系统中, 裸地斑块上幼苗保存率和生物量显著大于植被斑块, 表明裸地微生境有利于幼苗定植; 养分添加仅对裸地斑块中幼苗生物量积累有促进作用。在裸地斑块中, 叶片生物量所占的比例和比叶面积较小, 相反根和茎生物量所占的比例较大。道路边坡上植被恢复试验结果显示, 6种乡土植物均能较好地适应土石混杂的边坡生境, 多数物种出苗率大于60%; 灌木幼苗保存率大于75%, 并且形成镶嵌式乡土灌草群落结构。地表覆盖和养分添加提高了边坡上种子出苗率和幼苗保存率, 促进了幼苗定植和结构稳定。该研究提供了有效促进工程边坡上乡土植物定植的方法, 可为干旱、半干旱生态系统退化荒坡和工程破坏地乡土植被恢复提供理论依据和技术指导。     

Anatomical Adaptations to Xeric Conditions in Maihuenia (Cactaceae), a Relictual, Leaf-Bearing Cactus

Maihuenia and Pereskia, constitute Pereskioideae, the subfamily of Cactaceae with the greatest number of relictual features, but the two genera differ strongly in habit and ecological adaptations. Plants of Maihuenia occur in extremely xeric regions of Patagonia and are small cushion plants with reduced, terete leaves and soft, slightly succulent trunks. Plants of Pereskia occur only in mesic or slightly arid regions and are leafy trees with hard, woody trunks and thin, broad leaves. Maihuenias have many more anatomical adaptations to arid conditions than do pereskias: maihuenias lack sclerenchyma in their phloem and cortex (M. poeppigii also lacks xylem sclerenchyma and can contract during drought); their wood consists of vessels, axial parenchyma, and wide-band tracheids and can store water as well as minimize embolism damage; one species channelizes water flow by producing intraxylary bark; and at least some stem-based photosynthesis occurs because maihuenias have small patches of persistent stem epidermis that bears stomata and overlies a small amount of aerenchymatous chlorenchyma. Pereskias lack all these features. Although closely related, maihuenias have fewer relictual features than do pereskias, and plants of Pereskia probably are more similar to the ancestral cacti. Received 8 March 1999/ Accepted in revised form 29 May 1999     

中国干旱半干旱区荒漠植物叶片(或同化枝)表皮微形态特征

为了探讨荒漠植物叶片表皮微形态结构对长期荒漠环境的适应特征及其分类学意义, 应用扫描电镜对中国干旱半干旱荒漠区28科74属117种200多个自然居群的植物叶片(或同化枝)表皮微形态进行了研究。荒漠植物叶(或同化枝)表皮的基本特征是: 表皮附属物相当丰富, 包括大量的表皮绒毛、角质膜蜡质片层或晶体颗粒、表面瘤状或疣状突起以及相对下陷且密度较低的气孔器。对表皮微形态结构及附属物组成进行对比分析, 将荒漠植物粗分为11种基本类型, 包括表皮完全被形态各异的蜡质层或表皮毛覆盖、不同形态类型的表皮毛和蜡质层结合、蜡质层与不同分布类型的气孔器或表皮毛结合, 以及各种突起的表皮细胞与蜡质层的结合等。根据抗逆所依赖的表皮及其附属物微形态结构, 将荒漠植物适应环境胁迫的叶片表皮微形态分为6种主要类型, 它们分别依赖于表皮毛、角质层蜡质、表皮凹凸结构、表面突起、混生的附属物以及上下表皮异化特征。荒漠植物叶表皮微形态结构的适应特征是通过表皮附属物(绒毛和角质膜蜡质层)与表皮结构(凹凸、乳突和气孔器)的相互协调作用, 共同抵御强光、降低叶片的蒸腾来提高植物对干旱等不利环境的抗性。该研究在一定程度上阐明了荒漠植物对逆境的适应机理及其演化趋势, 并为优良固沙植物的筛选提供了理论依据。     

The global biogeography of semi‐arid periodic vegetation patterns

Aim Vegetation exhibiting landscape‐scale regular spatial patterns has been reported for arid and semi‐arid areas world‐wide. Recent theories state that such structures are bound to low‐productivity environments and result from a self‐organization process. Our objective was to test this relationship between periodic pattern occurrence and environmental factors at a global scale and to parametrize a predictive distribution model. Location Arid and semi‐arid areas world‐wide. Methods We trained an empirical predictive model (Maxent) for the occurrence of periodic vegetation patterns, based on environmental predictors and known occurrences verified on Landsat satellite images. Results This model allowed us to discover previously unreported pattern locations, and to report the first ever examples of spotted patterns in natural systems. Relationships to the main environmental drivers are discussed. Main conclusions These results confirm that periodic patterned vegetations are ubiquitous at the interface between arid and semi‐arid regions. Self‐organized patterning appears therefore to be a biome‐scale response to environmental conditions, including soil and topography. The set of correlations between vegetation patterns and their environmental conditions presented in this study will need to be reproduced in future modelling attempts.     

植物蜡质及其与环境的关系

陆生植物的地上部分如叶、茎、花、果实等的表面覆盖着一层蜡质,它是由一系列复杂化合物组成的具有三维微结构的疏水层,在植物生长和发育过程中起着不可或缺的作用,具有很好的生物学功能。作为植物与环境的第一接触面,蜡质对外界环境因子的响应较敏感,当植物受到外界不利环境因子胁迫时,蜡质会改变自身晶体结构形态或化学组分构建防御机制以减少胁迫因子的作用,有效地协调植物与环境的关系。综述了近年来国内外关于植物蜡质的研究进展,在阐述蜡质层结构及其化学组分的基础上,着重介绍植物与环境因子的作用,包括非生物环境因子如水分、温度、光照、环境污染等以及植食性昆虫和病原菌等生物环境因子的作用。研究显示,胁迫环境下植物蜡质化学组分的变化,是由于不利环境因子的作用足以改变蜡质各产物的合成途径,从而影响蜡质产物。植物蜡质利用各种生理、化学机制对胁迫环境因子的适应以及响应,是植物适应各种生境的基础,因此通过对植物蜡质与环境关系的研究为进一步解析植物与环境关系提供证据。