植物应对干旱胁迫的气孔调节

气孔是植物控制叶片与大气之间碳、水交换的重要门户,植物的生长和生存都依赖于叶片气孔对碳获取和水散失的调控.因此,气孔调节机理研究与气孔导度模型研发是精确模拟陆地生态系统碳、水循环过程不可或缺的内容.近年来,随着气候变化的加剧,干旱事件愈发频繁,对植物的存活、生长和分布产生深刻影响.为了深入理解植物碳-水耦合机理过程、预测全球变化下植物及群落的动态,开展植物应对干旱胁迫的气孔调节研究尤为重要.本文综述了植物在干旱胁迫条件下气孔调节机制和模型研究进展.首先阐述了植物气孔对干旱胁迫的主动调节与被动调节,讨论了气孔调节的演化过程,包括蕨类和石松类植物的被动水力调节、被子植物的主动调节和裸子植物的双重调节机制,认为裸子植物的气孔调节方式是植物进化过程中介于蕨类、石松类植物和被子植物之间的一种重要过渡类型.然后分析了气孔调节与水力调节的关系,讨论了“植物水势和气孔导度解耦”问题中存在的争议.之后介绍了基于水分利用效率假说和最大碳增益假说所建立的气孔导度优化模型的应用,并指出后者有更强的预测能力和应用前景.最后,为了有效减少植被对气候变化响应预测中的不确定性,提出了2个亟待开展的研究问题:将植物叶片的气孔调节功能研究由个体扩展到生态系统甚至更大尺度,改进陆地生态系统碳水循环机理模型;量化气孔调节的主动水力反馈过程,修正植物气孔功能水力模型.     

“一带一路”沿线国家生物技术发展趋势研究

“一带一路”贯穿亚欧非大陆,联结活跃的东亚经济圈和发达的欧洲经济圈,以及中间经济发展潜力巨大的广大腹地国家与地区,“一带一路”战略将对中国未来国内外的政治、经济、文化、科技发展产生重大深远影响。本报告分析了“一带一路”沿线国家的科技发展基础条件,研究了“一带一路”沿线国家在生物技术领域取得的基础研究进展和专利技术研发进展的总体情况,综述了“一带一路”沿线国家生物技术产业发展现状和国际专利布局情况,并针对中国与“一带一路”沿线国家在生物技术领域进一步深化合作互利共赢提出了发展建议。     

miRNA-9基因家族进化分析及其靶基因预测

microRNAs(miRNA)是真核生物中一类长度约为21～25个核苷酸的非编码小分子RNA,在转录后水平调控基因的表达。该文在miRBase中搜索后生动物的mir-9基因序列。47个物种中共搜索到120条mir-9基因序列,说明mir-9基因家族广泛存在于不同物种中。基因定位显示86%的mir-9基因存在于基因间隔区(IGR),多序列比对发现miR-9基因家族成熟序列的第2位到第8位碱基以及第14位到第18位碱基为保守碱基。进化分析表明mir-9b和mir-9c可能是此基因家族最早出现的基因形式,即祖先基因。这些祖先基因经过串联重复、大片段重复、个别碱基的缺失及突变等方式形成了脊椎动物中miR-9-1至miR-9-7数个基因。分别采用四个miRNA靶基因预测软件对mmu-miR-9的靶基因进行预测,发现miR-9与神经系统发育、心肌系统疾病和跨膜运输系统等密切相关。该研究为今后进一步研究miRNA调控的神经系统发生和神经细胞生长与分化的机制奠定了基础。     

木本植物水力系统对干旱胁迫的响应机制

干旱导致树木死亡对生态系统功能和碳平衡有重大影响。植物水分运输系统失调是引发树木死亡的主要机制。然而, 树木对干旱胁迫响应的多维性和复杂性, 使人们对植物水分运输系统在极端干旱条件下的响应以及植物死亡机理的认识还不清楚。该文首先评述衡量植物抗旱性的指标, 着重介绍可以综合评价植物干旱抗性特征的新参数——气孔安全阈值(SSM)。SSM越高, 表明气孔和水力性状之间的协调性越强, 木质部栓塞的可能性越低, 水力策略越保守。然后, 阐述木本植物应对干旱胁迫的一般响应过程。之后, 分别综述植物不同器官(叶、茎和根)对干旱胁迫的响应机制。植物达到死亡临界阈值的概率和时间, 取决于相关生理和形态学特征的相互作用。最后, 介绍木本植物水力恢复机制, 并提出3个亟待开展的研究问题: (1)改进叶片水分运输(木质部和木质部外水力导度)的测量方法, 量化4种不同途径的叶肉水分运输的相对贡献; (2)量化叶片表皮通透性变化, 以便更好地理解植物水分利用策略; (3)深入研究树木水碳耦合机制, 将个体结构和生理特征与群落/景观格局和过程相关联, 以便更好地评估和监测干旱诱导树木死亡的风险。     

miR-124基因家族的分子进化与靶基因预测

MicroRNA (miRNA)是一类内源基因编码的长度约22个核苷酸的非编码单链RNA分子.依据其在进化中高度保守的特点,利用生物信息学方法在目前已测序的物种中搜寻在哺乳动物中枢神经系统特异表达的miR-124基因的同源序列.在80个不同的动物物种中找到了150条miR-124基因的同源序列,其中27条为新发现的序列.目前发现的miR-124基因中,除线虫cel-mir-124和小鼠mmu-mir-124-2位于内含子之外,其他均位于基因间隔区.不同物种中,miR-124基因成熟序列的相似性为89.54％,前体序列为41.98％.miR-124基因在大多数无脊椎动物中为单拷贝,而在脊椎动物中大多为多拷贝,表明从无脊推动物到脊椎动物进化过程中miR-124基因发生了重复.靶基因预测结果显示,在人、小鼠和大鼠等哺乳动物中mir-124大多靶位点也是保守的.