中国沙棘(Hippophae rhamnoides L.ssp. sinensis Rousi)的开花特性及风媒传粉距离的检测

连续两年对雌雄异株的中国沙棘(Hippophae rhamnoides L.ssp. sinensis Rousi)的花期物候、开花式样进行了观察,检测了柱头可授性、花粉活力和花粉-胚珠比,并进行了人工授粉、套袋实验,检测结实率.结果显示中国沙棘风媒传粉发生在4月下旬或5月上旬,单花花期约7d;传粉盛期在第3天到第5天,柱头的可授性从第2天到第4天或第5天.中国沙棘花先叶开放、花小、无花冠、花药成熟时萼片从两个侧面的纵缝中裂开,形成有利于花粉散布的对流风洞.花粉活力和花粉-胚珠比都很高,具有典型的适应风媒传粉的花部特征和性状.中国沙棘花粉的传播距离受外界环境影响较大,通过重力玻片法检测可以看出,在风速小于3m/s时,主要集中在15～25m之间,当风速大于3m/s时,顺风向可超过85m以外.传粉效率对结实率的影响较大.     

胞外ATP对AlCl3诱导的细胞死亡过程中胞内H2O2和Ca2+水平的影响及其生理机制分析

该实验以烟草悬浮细胞 BY 2 为材料,在烟草悬浮细胞中分别加入0.05、0.10、0.15、0.20 mmol·L^-1AlCl₃,以等体积去离子水处理的悬浮细胞液为对照,并依据前述实验结果选择0.15 mmol·L^-1 AlCl₃,分别添加5 mmol·L^-1 DMTU(H₂O₂ 抑制剂)、20 μmol·L^-1CaCl₂、15 μmol·L^-1 LaCl₃(Ca²⁺通道抑制剂)和50 μmol·L^-1 ATP设计多项处理,分析胞外ATP(eATP)对铝离子(Al³⁺)胁迫引起的植物细胞死亡及其胞内H₂O₂、Ca²⁺的影响,以揭示Al³⁺胁迫下植物调节细胞死亡的可能机制,进一步扩展对eATP功能的认知。结果显示：(1)随着 AlCl₃ 胁迫浓度的提高,细胞死亡水平和胞内H₂O₂水平上升,而胞内Ca²⁺和eATP水平则逐渐降低。(2)外援施加H₂O₂抑制剂 DMTU(二甲基硫脲)和Ca²⁺能够有效缓解AlCl₃诱导的细胞死亡水平的上升;而Ca²⁺通道抑制剂LaCl₃(三氯化镧)则加剧了AlCl₃胁迫下的细胞死亡。(3)在AlCl₃胁迫下对细胞添加外源ATP,能够缓解AlCl₃胁迫下胞内H₂O₂水平上升和Ca²⁺水平下降的同时,并显著降低AlCl₃胁迫导致的细胞死亡。研究表明, Al³⁺以剂量依赖的模式提升细胞死亡和细胞内H₂O₂的水平并降低胞内Ca²⁺和eATP水平,AlCl₃诱导的细胞死亡受到H₂O₂和Ca²⁺水平变化的调节,eATP可以通过调节H₂O₂与Ca²⁺水平缓解AlCl₃诱导的细胞死亡。推测Al³⁺胁迫可能通过抑制钙离子通道而破坏了细胞内H₂O₂和Ca²⁺之间的协同关系,外源ATP对Al³⁺诱导H₂O₂上升的缓解作用可能是由于其提升了细胞的抗氧化能力。     

羟基化修饰对大鼠胶原热稳定性的影响研究

采用差示扫描量热仪(DSC)研究羟脯氨酸(Hyp)含量对胶原热稳定性的影响。以不同周龄BN大鼠皮肤为原料制备了胶原,分析制备胶原中Hyp的含量;采用DSC测定不同Hyp含量胶原的临界变性温度及焓变;采用圆二色光谱(CD)检测提取胶原的二级结构。结果表明,提取胶原在41.3℃发生三螺旋解聚,CD光谱分析结果表明,当样品经临界变性温度处理后,部分三螺旋结构转化为无规则线圈结构。胶原变性过程中所需热量与羟脯氨酸含量呈正相关,实验建立了胶原热变性过程中焓变与Hyp含量的关系。该研究表明胶原中脯氨酸羟基化修饰是影响胶原热稳定性的关键因素。     

基于高通量测序分析西藏沙棘根瘤内生菌的多样性

根瘤是微生物侵染植物根部并与之形成的共生结构,这些微生物都可被称为植物内生菌。豆科植物根瘤中的内生菌常常又被称为根瘤菌,而侵染非豆科植物形成根瘤的主要是放线菌弗兰克氏菌,这些非豆科植物又被称为放线菌结瘤植物。西藏沙棘是一种典型的放线菌结瘤植物,由于其分布生境的特殊性,对其根瘤内生菌的研究具有重要的生态意义。对于西藏沙棘根瘤内生菌的研究,培养方法因难以模拟自然条件而不易获得纯培养,高通量测序技术对其多样性的研究提供了便利。因此,本研究以生长在甘肃省天祝县金强河河滩地的西藏沙棘根瘤为材料,采用16S rRNA基因扩增子高通量测序方法,结合OTU分析,对西藏沙棘根瘤内生菌的多样性进行探讨。实验结果表明,西藏沙棘根瘤内生菌具有丰富的多样性,根瘤内的优势属为共生固氮的弗兰克氏菌属（Frankia）,其相对丰度为47.63%,共检测到7个弗兰克氏菌属的OTUs;根瘤内除弗兰克氏菌外,还存在大量的非弗兰克氏菌,共检测到1523个OTUs,隶属于22个门、33个纲、69个目、113个科和202个属,相对丰度排名前9的属中有25个非弗兰克氏菌属的OTUs。该研究也表明,西藏沙棘根瘤内生菌具有丰富的多样性,西藏沙棘根瘤中不仅存在着可共生固氮的弗兰克氏菌,并且还分布着非弗兰克氏菌;在同一根瘤样品中,弗兰克氏菌属还具有不同的物种。本研究不仅拓展了西藏沙棘根瘤内生菌多样性的研究方法,还为同一寄主植物中弗兰克氏菌多样性的研究提供了分析思路。     

茄科马尿泡和天仙子的花器官发生

利用扫描电镜研究了茄科(Solanaceae)天仙子族(Hyoscyameae)中国特有属马尿泡属( Przewalskia Maxim.)马尿泡( Przewalskia tangutica Maxim.)和天仙子属( Hyoscyamus L.)天仙子( Hyoscyamus niger L.)的花器官发生和发育,研究结果表明:马尿泡和天仙子花器官的发生和发育具有以下3个共同特征:1)符合Hofmeister规律, 即新器官的发生首先出现在花顶已经存在的器官之间;2)花冠的发育模式符合茄科植物所具有的"后合瓣"("late sympetaly")现象,即花瓣单独发生但后来又通过它们基部分生组织的融合而连合起来;3)花被五基数且花器官原基发生顺序为向心发育.但是它们的花萼原基具有不同的发生方式.天仙子花萼裂片原基的发生方式为环状发生;马尿泡花萼裂片原基的发生方式为螺旋状发生,但5个花萼裂片原基在都出现后就连成了一个环.马尿泡是介于天仙子属和山莨菪属之间的类群,它比天仙子属原始但较山莨菪属进化.     

用两数和的平方公式理解孟德尔发现分离定律

通常认为孟德尔在豌豆子二代得到3∶1分离比的基础上发现了分离定律。参考孟德尔论文,在多代自交确认了子二代1∶2∶1分离比后,孟德尔才根据自己的假设提出了遗传学分离定律。两数和的平方公式架起了1∶2∶1基因型分离比与1∶1基因分离比之间的桥梁,科学地反映了等位基因在形成配子时发生分离和受精时随机结合的数理基础,使测交得以验证数理推论。这反映了遗传学研究的自在逻辑,也体现了孟德尔的成就超越当时细胞生物学发展水平的历史必然。     

胞外ATP对壳聚糖诱导的ROS和PAL活性变化的影响

以烟草BY-2悬浮细胞为材料,探讨了胞外ATP对壳聚糖引起的活性氧(reactive oxygen species,ROS)水平和苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonia-lyase,PAL)活性变化的影响。结果表明,5~20μg·mL^-1壳聚糖处理导致了烟草悬浮细胞细胞内ROS水平逐渐增加;壳聚糖也导致了PAL活性的增加,其活性在15μg·mL^-1壳聚糖处理下达到峰值,此后有所降低。10~40μmol·L^-1外源ATP处理未引起烟草悬浮细胞内ROS水平和PAL活性的显著变化。细胞外ATP水平则随壳聚糖浓度的增加而逐渐下降。本文进一步分析了细胞外ATP对壳聚糖引起的ROS水平和PAL活性变化的影响。结果显示,外源施加20μmol·L^-1ATP可以有效降低壳聚糖诱导的烟草悬浮细胞ROS水平上升,同时外源ATP也明显减缓了壳聚糖所诱导的PAL活性的上升。上述结果表明,细胞外ATP水平能够影响壳聚糖引起的ROS水平和PAL活性的变化。     

基于RNA-seq技术对乌头属铁棒锤中自交不亲和S基因的挖掘与分析

以毛茛科乌头属铁棒锤(Aconitum pendulum N.Busch)2个品系‘蓝花铁棒锤’(‘WSYB1’)和‘黄花铁棒锤’(‘WSYY1’)为材料,对其进行转录组测序(RNA-seq),采用生物信息学方法鉴定其中可能存在的花柱S基因(self-incompatibility gene)和花粉S基因,并对它们的序列特征进行分析。结果显示,转录组中共鉴定出2个在雌蕊中特异或高表达的花柱S基因(ApSRNase)和2个在雄蕊中特异表达的花粉S基因(ApSLF)。与耧斗菜(Aquilegia coerulea James)相似,铁棒锤中也存在S-RNase(S locus ribonucleases)和SLF(S locus F-box)控制的S-RNase类的自交不亲和系统,而不存在sS(stigma S-determinant)和pS(pollen S-determinant)控制的罂粟科类型的自交不亲和系统。     

中国水鳖科（Hydrocharitaceae）植物的果皮微形态特征

应用扫描电镜对国产水鳖科6属植物的果皮微形态特征进行了初步的观察。结果表明水鳖科各属植物在果皮表面纹饰及表皮细胞形态,径向壁和横向壁凸出与否等特征上存在差异,可以作为属间分类的依据之一。从果皮微形态特征来看,水鳖属和海菜花属差异很大,支持将它们分别作为不同的族处理的观点,而水筛属和苦草属则较为近缘。果皮微形态下的观察结果表明水鳖科和泽泻科植物在果皮表面细胞形态,径向壁明显凸出等方面十分相似,因而支持了水鳖科与泽泻目近缘的观点。     

黑河上游灌丛建群种中国沙棘自由授粉子代父本分析和花粉流

利用SSR分子标记对中国沙棘（Hippophae rhamnoides ssp. sinensis Rousi）自由授粉的种子进行父本分析,研究其子代的父本来源和花粉散布模式。结果显示：在80%的置信水平上,193个子代中有104个个体可以确定花粉来源;在20个确定的父本中,16个为中国沙棘,4个为肋果沙棘（H.neurocarpa S.W.Liu et T.N.He）。传粉格局分析结果显示,中国沙棘有效花粉散布范围为3~71 m,平均距离为20.4 m,2株母本分别有87.23%和78.95%的有效花粉来自距其30 m的范围之内,研究结果表明中国沙棘自然种群以近距离传粉为主。此外,在黑河上游沙棘杂交带中,中国沙棘子代中的肋果沙棘花粉平均贡献率达到14.84%,表明中国沙棘与肋果沙棘存在较高的种间当代花粉流。