2010年中国植物科学若干领域重要研究进展

2010年中国植物科学研究继续快速发展。中国科学家在植物科学各领域中取得了大量的具有原创意义的研究成果, 尤其是在水稻产量决定的遗传机制和作物基因组研究方面获得了一系列突破, 农业生态学研究等方面也取得了重大进展, 获得国内外的高度评价。该文对2010年中国本土植物生命科学若干领域取得的重要研究进展进行概括性评述, 旨在全面追踪当前中国植物科学领域发展的最新前沿和热点事件, 并展现我国科学家所取得的杰出成就。     

非洲菊亲环素家族基因GCyP的克隆与生物信息学分析

亲环素(Cyclophilins,CyPs)具有肽脯氨酰顺反异构酶活性,催化蛋白质折叠过程,并且起着分子伴侣的作用,同时参与mRNA加工和信号转导等生物学过程.本研究在抑制性消减杂交获得表达序列标签(EST)的基础上,通过生物信息学方法获得了非洲菊亲环素家族基因GCyP的cDNA.进而设计特异引物,以非洲菊舌状花为材料,通过RT-PCR扩增并经T-A克隆后测序,获得一条长度为732 bp的序列.该序列经生物信息学分析确认其为GCyP,编码的GCyP含172个氨基酸残基,属于单结构域胞质型亲环素.GCyP序列提交GenBank后接收,登录号为EU1269167.     

2008年中国植物科学若干领域重要研究进展

在国家各类重大研究计划的持续支持和推动下, 2008年中国植物科学研究继续快速发展, 中国科学家在植物科学各领域中取得了大量的原创性研究成果, 尤其是在水稻株型功能基因组、水稻开花控制和种子发育、生殖隔离机制以及转基因生态安全研究等方面取得了一系列重大进展, 受到了国内外的广泛关注。该文对2008年中国本土科学家在植物生命科学若干领域取得的重要研究进展进行概括性评述, 旨在全面追踪当前中国植物科学领域发展的最新前沿和热点事件, 并展现我国科学家所取得的杰出成就。     

2004 年中国植物科学若干领域研究进展

随着模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)和水稻(Oryza sativa)基因组测序工作的完成, 国际植物科学的研究在近年来得到了极大的推动。我国植物科学领域也在整体上取得了重大进展, 特别是水稻基因组框架图(Yu et al., 2002)和4 号染色体基因组精细图(Feng et al., 2002)以及水稻控制分蘖的MOC1基因发现(Li et al., 2003)等重大研究成果在Science和Nature等国际顶级科技刊物上的发表, 使国际科学界对中国的科学研究水平刮目相看, 亦使中国科学家为之振奋。据不完全统计, 2004年中国科学家本土取得研究成果在植物科学专业顶级学术刊物The Plant Cell、The Plant Journal 和Plant Physiology 上发表的论文有2 2 篇, 在其他重要综合性期刊Nature、Science、PNAS、Trends in Plant Science、Molecular Biolgy and Evolution、Ecology Letters和Conservation Biology等上也有论文发表, 这反映了我国科研总体水平正在迅速提高。本文基于我国科学家发表在这些著名刊物上的成果对《植物学通报》的读者作一简单介绍, 希望从一些侧面反映我国科学家在本土所做研究的主要进展, 由于篇幅有限, 不能对每个领域各项逐一介绍, 收集文献不尽完善请同行和读者见谅。下面就不同研究领域举例作一介绍。     

非洲菊花瓣总RNA提取方法的改进

利用异硫氰酸胍一步法和植物总RNA提取试剂盒（RNeasy Plant Mini Kit）提取非洲菊（Gerbera hybrida）花瓣中总RNA时存在多糖的干扰。实验中利用异硫氰酸胍一步法提取总RNA,在RNA沉淀后,再次加入适量变性液,冻融2次,再加热至45 ℃使RNA完全溶解;试剂盒提取时,适当延长各提取步骤的离心时间,并增加DEPC H2O溶解RNA的时间。通过以上操作方法的改进可排除多糖的干扰,得到高质量的总RNA。为进一步利用Northern杂交技术研究非洲菊中花色素苷基因的表达,进行花色改良提供了方便、有效的实验手段。     

花色形成与花生长的调控

结合笔者的研究结果,对光、糖和GAs在花生长及花色形成中的作用和可能的调节机制进行了综述。光通过光受体介导的高辐照度反应(HIR)和光合作用调控花生长及花色素苷合成;糖作为碳源和渗透调节因子,影响花瓣细胞的生长及花色素苷积累,依赖己糖激酶的信号途径可能在糖的调控中起作用;GAs通过调节特异基因的转录间接地诱导花色素苷合成途径中结构基因的表达。     

植物激素对菜豆下胚轴生长的影响

用黄化菜豆下胚轴切段作材料,研究了五种植物激素对生长的影响。生长素促进切段的伸长,最适浓度为10~(-6)M。浓度过高则有抑制作用。赤霉素亦有促进伸长的效果。激动素和乙烯抑制切段伸长但却促进了它的加粗。脱落酸抑制伸长的作用最明显。高浓度生长素诱导组织产生大量乙烯。赤霉素、激动素和脱落酸对乙烯的产生没有明显的影响;然而,将这几种激素与生长素同时处理则它们可以影响生长素诱导乙烯产生的效果。这种影响与它们对切段伸长的作用呈明显的负相关性。用CO_2和高浓度生长素同时处理可使被抑制的伸长得到部分恢复。本文就高浓度生长素对菜豆下胚轴切段伸长的抑制作用与乙烯释放的关系进行了讨论。     

环丁烷嘧啶二聚体累积与水稻UV—B敏感性的关系

利用单克隆抗体ELISA ,研究了UV_B对水稻DNA中环丁烷嘧啶二聚体 (CPD)的诱导形成及其光、暗修复 ,并对CPD累积与水稻UV_B敏感性的关系进行了分析。结果表明 ,我国南方的 5个水稻 (OryzasativaL .)品种经13.6kJ·m-2 ·d-1UV_B处理 15d后 ,在株高、生物量、光合作用等方面表现出明显的品种间差异。不同品种水稻的DNA中CPD累积比对照明显增加 ,且敏感品种CPD的累积比抗性品种显著提高。统计分析证实 ,CPD的累积与生物量的抑制呈显著正相关 (r2 =0 .6 2 2 )。UV_B诱导的水稻DNA中CPD的清除以光修复为主 ,不同品种CPD暗修复能力相似 ,而光修复能力存在明显差异。根据以上结果推测 ,不同水稻品种UV_B敏感性与CPD光修复能力的差异有关。     

钙在IAA诱导绿豆下胚轴原生质体膨大过程中的作用

含钙培养液(对照)和仅用IAA处理的原生质体的体积和~(45)Ca~(2 )放射性强度均无变化。IAA处理含钙培养液中的原生质体,5min后~(45)Ca~(2 )积累明显增多,体积开始膨大。处理30min时~(45)Ca~(2 )积累最多,此时原生质体的膨大效应最好;随后~(45)Ca~(2 )积累和膨大效应逐渐下降。K~ 、Zn~(2 )、Ba~(2 )、Mg~(2 )等也可在一定程度上代替Ca~(2 )使原生质体体积膨大。原生质体的吸水在膨大中起着一定作用。EGTA、LaCl_3和verapamil均抑制IAA诱导的原生质体~(45)Ca~(2 )积累和体积膨大。说明Ca~(2 )可能在6-BA诱导原生质体膨大的过程中起着重要作用。