光周期途径核心因子CO的开花调控机制

CONSTANS（CO）基因是生物钟和开花时间基因之间监测日照长度的重要元件,在光周期途径中发挥核心功能。CO可以整合光信号和生物钟信号,诱导开花途径整合子FLOWERINGLOCUST（F即和SUPPRESSOROF OVEREXPRESSION OF CONSTANS 1（SOC1）的表达,进而促进植株开花。本文综述CO基因的开花调控机制,并结合CO基因的研究现状展望了其未来的研究方向。     

拟南芥开花的光周期调节

拟南芥开花时间受先质、光周期影响。已鉴定出两类影响开花光周期反应的突变体：一类是通过影响内源生理节奏从而影响光周期测量,导致开花时间改变的突变体,包括elf3和lhy;另一类是影响长日光周期应答的突变作,如constans（co）和gigantea（gi）。CO基因已经克隆,通过转基因和原位杂交分析,表明CO转录水平是长日应答促进开花的主要决定因子。     

不同光周期对西红花开花和花丝品质的效应比较

为筛选促进西红花开花和提高花丝品质的最佳光周期,以3种不同规格(20～25 g、25～30 g、30～35 g)西红花种球为材料,设置4种光周期处理(8 h/16 h、10 h/14 h、12 h/12 h、14 h/10 h),考察光周期对西红花种球鲜重变化、主芽生长、展叶数量、开花后营养物质含量以及花朵性状和花丝品...     

非诱导光周期对植物开花的抑制作用

非诱导光周期对植物开花的抑制作用范国强＊谭克辉（中国科学院植物研究所,北京,１０００９３）ＩＮＨＩＢＴＯＲＹＥＦＦＥＣＴＯＦＮＯＮ┐ＩＮＤＵＣＥＤＰＨＯＴＯ┐ＰＥＲＩＯＤＯＮＰＬＡＮＴＦＬＯＷＥＲＩＮＧＦａｎＧｕｏ－ｑｉａｎｇＴａｎＫｅ－ｈｕｉ（Ｉ...     

拟南芥开花时间调控的分子基础

在合适的时间开花对大多数植物的生存和成功繁衍极为重要。开花时间受错综复杂的环境因素和植物自身的遗传因子影响,由开花调控因子所构成的光周期、春化、温度、赤霉素、自主以及年龄等至少6条既相互独立又相互联系的遗传途径调控。该文综述了有关拟南芥(Arabidopsis thaliana)开花时间调控的分子机制的最新研究进展,并对今后的研究进行了展望。     

控制拟南芥和水稻开花时间光周期途径的分子机制

就拟南芥和水稻开花时间控制光周期途径的分子机制的研究进展作简要介绍。     

高等植物开花时程的基因调控（Ⅰ）

高等植物从营养生长向生殖生长及发育转变的时程具有重要意义,但是了解得很少。近6年来利用分子遗传学方法详细地分析了拟南芥中的这一转变的时程变化,为高等植物开花时程的基因调控提供了一个很好的模式。有关早期或晚期开花表现型的大量突变体及遗传变异得到了阐述。这里谈到的表现型对影响开花转变的环境及内部因子的控制有重大作用。通过分子生物学、遗传学和生理学分析已经鉴定了参与此过程的不同组分,如光识别和昼夜节律（circadian rhythm）因子。另外,通过克隆某些花诱导基因及其相应的靶基因已经对参与开花信号转导途径（signal transduction pathway）的相关因子进行了系统的鉴定,这些开创性工作大大促进了高等植物开花时程的基因表达调控研究及其机理的阐明。本实验室在以黄瓜、新红宝西瓜、西葫芦为材料所获得的部分结果基础上,主要以近六年来在拟南芥方面获得的进展为依据,对高等植物开花时程的基因调控作一系统的总结,并对其开花时程基因调控的机理提出可能的作用理论模型。     

光周期途径植物开花决定关键基因FT

随着分子生物学的快速发展,大量与光周期途径开花相关的基因已经被发现和克隆,刀(FLOWER-ING LOCUS T)是光周期途径植物开花时间决定关键基因,并认为刀基因表达产物可能就是人们长期追寻的开花刺激物质,这种开花刺激物质经过叶片到茎尖的长距离运输,最终引起茎顶端开花起始.目前已在多种植物中分离出FT同源基因,并通过转基因证明FT基因的表达可促进植物提早开花.本文对国内外关于FT基因家族的研究进展进行综述,旨在为进一步深入研究FT基因功能提供参考.     

环境因素对短命植物抱茎独行菜抽薹开花节律的影响

以新疆十字花科典型早春短命植物抱茎独行菜(Lepidium perfoliatum L.)为材料,分别在不同环境、不同土壤基质及不同春化时间下栽培,以探讨环境因素对抱茎独行菜抽薹开花的影响。结果表明:抱茎独行菜种子在蛭石∶珍珠岩(3∶1)中的出苗率显著高于营养土和自然生境土壤,基质对抱茎独行菜植株是否抽薹无显著影响,但影响其抽薹的早晚及结实特性;人工4℃春化对3种不同栽培环境中于阳台生长植株的抽薹有明显促进作用,而对培养室及户外环境中栽培植株是否抽薹无显著影响;抱茎独行菜抽薹开花对光照和温度的响应最明显,光照时间由短变长与苗期一定时间的低温之间的相互作用是促使抱茎独行菜抽薹开花的关键因素。     

光周期对春石斛开花及多胺含量的影响

以春石斛为试材,研究光周期对其开花及多胺（腐胺、亚精胺和精胺）含量的影响,以期了解春石斛开花的光周期特性以及期间能源物质多胺的变化规律。结果显示,春石斛短日照处理植株开花较长日照处理的提前约18d,为称量性短日照植物;同时,短日照处理植株的花芽多,开花量犬,花径较长日照大。不同光周期诱导开花过程中,春石斛叶片内腐胺含量最高,波动较大,短日照处理下基本维持比长日照高的水平。亚精胺含量其次,且随生长发育逐渐升高,短日照处理下一直保持比长日照高的水平。精胺含量最低,变化不大,短日照下保持与长日照相同或略高的水平。由此推测,春石斛为称量性短日照植物,高水平的腐胺和亚精胺可能与春石斛花芽的形成有关。     

施硒对人参菜生长及生理特性的影响

为研究施硒对人参菜生长的影响并培育富硒人参菜,采用盆栽试验,测定了施硒(0、2.5、5、10、20 mg/kg)对人参菜生长、叶片光合色素含量、生理特性以及硒积累的变化情况。结果显示:(1)施硒对人参菜生长有"低促高抑"的影响,人参菜的株高、茎粗、根长、分支数、生物量均呈先升高后降低的趋势。(2)施硒能增加人参菜叶片中光合色素的含量,其中高浓度硒(≥10 mg/kg)对人参菜叶片中光合色素含量影响显著。(3)人参菜叶片SOD、POD活性在硒浓度为2.5 mg/kg时最高(P0.05),CAT活性在硒浓度为5 mg/kg时最高(P0.05);随着硒浓度的增加,人参菜叶片中维生素C含量逐渐升高,可溶性蛋白含量先升后降,可溶性糖含量下降。(4)人参菜中硒含量的分布表现为:根叶茎,且随硒浓度升高而升高,表明人参菜根系是硒积累的主要部位。研究认为,硒浓度为5 mg/kg是培育富硒人参菜的最佳浓度。     

浙江低山地区多用途植物无患子的开花物候特征

无患子(Sapindus mukorossi Gaertn.)是我国长江以南地区传统的重要绿化树种,其果皮富含皂苷,种仁富含油脂,是国家林业局审定的新型木本油料树种之一。为研究多用途树种无患子在浙江低山地区的开花特征,2012年和2013年连续两年对位于浙江省天台县9年生无患子人工林在群体、个体、花序和单花水平进行开花物候观测和比较,并运用开花日期、相对开花强度和同步性等指数研究了无患子开花物候特征。观察结果显示:无患子花呈浅黄白色,花的类型有雄花和两性花,没有发现雌花。雄花较两性花大(花径分别为5.09 mm和3.72 mm),雄蕊多为8枚,个别7或9、10枚;雌蕊退化仅留下浅绿色凸起。两性花花萼稍抱拢,花药藏于花被片下,雄蕊大多8枚,极少数7枚或9枚,柱头高于花药并伸出花苞,子房一般具3室,极少数4室或仅2室。无患子2012年的开花进程略早于2013年,其花期集中在在5月中旬至6月上旬,单花从花蕾膨大到花朵凋谢一般为8—9 d。在2012年和2013年,无患子在群体、个体和花序水平的花期约为30 d、20 d、11 d和28 d、19 d、13 d。个体水平的开花振幅均呈单峰曲线,年际间相似性较高;开花同步性在个体水平同步性较高(同步指数为0.868),表现出一种大量、集中的开花式样;相对开花强度在单株间分布范围相对宽泛,但主要分布在30%—40%,在年际间和年际内均呈现极显著差异。花期同步指数在两年的变异范围分别是0.81—0.97和0.70—0.98,不同单株开花同步性在年际内差异极显著,但在年际间差异性则不显著。由此可见,无患子的生殖资源分配存在明显的时空差异,较长的花期可以减少非法花粉的干扰、保持其种群基因多样性,遗传因子是决定无患子开花物候的主要因素,生态环境对无患子开花物候的影响还需进一步研究,本研究以期为探索无患子开花的主要限制因子奠定基础。     

油棕等热带植物DXS基因的生物信息学分析

油棕等热带植物含有丰富的胡萝卜素和维生素E等类异戊二烯物质,类胡萝卜素和甾醇等类异戊二烯物质在植物生命活动中扮演重要角色,并且对保护人类健康具有重要意义,MEP途径是合成类异戊二烯的重要途径之一。DXS是MEP途径中的第一个限速酶,其功能在油棕等热带植物中极其保守。为了弄清油棕等热带植物DXS的结构和功能特点,该研究利用生物信息学工具和软件对以油棕等热带植物类异戊二烯合成关键基因DXS为对象,进行核酸和氨基酸序列的理化性质、蛋白质结构以及功能结构域等分析,探讨了不同物种间的亲缘关系。结果表明:DXS基因起始密码子均为ATG,终止密码子则分为TAG、TAA和TGA,DXS蛋白质属于不具有信号肽的亲水性蛋白,可能作为转运蛋白在叶绿体基质中发挥作用,未发现明显的跨膜结构域,磷酸化位点有36个,其中丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸位点分别为17、11和8个,无规则卷曲和α-螺旋是蛋白质二级结构主要的结构元件,三级结构预测具有DXS酶特征,硫胺素焦磷酸盐结合位点和PLN02582保守结构域,不同植物DXS功能结构域非常保守,可以作为判断不同物种间亲缘关系的重要依据。该研究结果为油棕等热带植物DXS的结构、功能分析和利用提供了进一步的信息,为其品质性状分子机制研究及遗传改良奠定了基础。     

沙芥属植物活性氧清除系统对干旱胁迫的响应

以沙芥属植物沙芥和斧形沙芥幼苗为试材,采用盆栽控水干旱方法,分析其在不同干旱胁迫强度下根和叶的活性氧水平、抗氧化酶活性和抗氧化剂含量的变化,并利用隶属函数法和抗旱系数法综合评价沙芥和斧形沙芥的抗旱性。结果表明: （1）随着干旱胁迫程度的加剧,沙芥和斧形沙芥的根和叶中O^-·₂产生速率及·OH、H₂O₂、MDA含量总体呈逐渐升高的趋势,且干旱胁迫下沙芥比斧形沙芥产生了更多的ROS和MDA。（2）随着干旱胁迫程度的加剧,沙芥和斧形沙芥的根和叶中POD、APX、GST活性及叶中GR活性均先升高后降低,叶中的SOD活性以及根中GR、GPX活性均先降低后升高,根和叶中的CAT活性、叶中的GPX活性和根中SOD活性均逐渐升高;但根和叶中的SOD、POD、CAT活性在各干旱处理下均表现为斧形沙芥高于沙芥。（3）沙芥和斧形沙芥的根和叶中AsA含量随着干旱胁迫程度的加剧而先升高后降低,GSH含量逐渐升高,CAR含量逐渐降低,而VE含量在叶中逐渐升高,在根中却逐渐降低;但斧形沙芥比沙芥合成更多的AsA和GSH,其植物体内AsA GSH循环系统能清除更多的ROS。（4）沙芥和斧形沙芥的根和叶中总抗氧化能力（T AOC）均随着干旱加剧逐渐增强,且斧形沙芥的总抗氧化能力强于沙芥;活性氧清除系统的平均隶属度和综合抗旱系数显示,轻度干旱胁迫下沙芥抗旱性强于斧形沙芥,中度和重度干旱胁迫下斧形沙芥的抗旱性强于沙芥。研究认为,在干旱胁迫条件下,斧形沙芥根叶中ROS和MDA含量明显低于沙芥,而其大部分抗氧化酶活性和抗氧化剂含量高于沙芥,斧形沙芥植株体内抗氧化系统表现出更强的活性氧清除能力,从而表现出更强的抗旱性。     

贮藏温度和超干处理对沙芥属种子萌发及解剖结构的影响

以沙芥种子(含水量4.5%)和斧形沙芥种子(含水量4.3%)为材料,采用硅胶干燥法将其含水量分别降至3.1%、2.2%、1.3%,在50℃、35℃和20℃条件下密闭贮藏1年,研究贮藏温度和超干处理对种子萌发指标、解剖结构的影响,为种子老化及贮藏研究提供理论参考。结果表明:(1)随着贮藏温度升高和种子含水量降低,沙芥和斧形沙芥种子的发芽率、胚根长、胚根干质量均在下降。(2)解剖观察发现,贮藏温度升高和种子含水量降低,首先加剧种子胚内部维管束组织活性的降低,其次由里及外对薄壁细胞活性和结构产生破坏,同时胚淀粉粒活性和数量下降。(3)沙芥和斧形沙芥种子分别在含水量4.5%和4.3%(CK)、并于20℃～35℃条件下贮藏后,种子的萌发和结构活性保持最好,而且斧形沙芥种子的保持能力强于沙芥。     

莲的生物活性成分及生理功能研究进展

莲（Nelumbo nucifera Gaertn.）是莲科莲属（Nelumbo）的多年水生双子叶草本植物,在中国湖北、江苏、安徽、江西、湖南、浙江等地区大量种植。研究表明,莲不同部位含有大量生物活性成分,包括多酚类、生物碱、多糖类、膳食纤维、维生素、氨基酸及多种微量元素。从莲中提取的生物活性成分具有多种生理功能,如抗炎、抗氧化、抗衰老、抗肿瘤、降血糖、降血脂、减肥、护肝、护肾、促进睡眠、免疫调节、治疗阿尔茨海默病、抗病毒、缓解抑郁症等。综述了近年来国内外对莲不同部位的生物活性成分以及其生理功能的最新研究进展,旨在为深入挖掘莲药用价值提供理论参考。     

Effect of Photoperiod on the Regulation of Wheat Vernalization Genes VRN1 and VRN2

Wheat is usually classified as a long day (LD) plant because most varieties flower earlier when exposed to longer days. In addition to LD, winter wheats require a long exposure to low temperatures (vernalization) to become competent for flowering. Here we show that in some genotypes this vernalization requirement can be replaced by interrupting the LD treatment by 6 weeks of short day (SD), and that this replacement is associated with the SD down-regulation of the VRN2 flowering repressor. In addition, we found that SD down-regulation of VRN2 at room temperature is not followed by the up-regulation of the meristem identity gene VRN1 until plants are transferred to LD. This result contrasts with the VRN1 up-regulation observed after the VRN2 down-regulation by vernalization, suggesting the existence of a second VRN1 repressor. Analysis of natural VRN1 mutants indicated that a CArG-box located in the VRN1 promoter is the most likely regulatory site for the interaction with this second repressor. Up-regulation of VRN1 under SD in accessions carrying mutations in the CArG-box resulted in an earlier initiation of spike development, compared to other genotypes. However, even the genotypes with CArG box mutations required LD for a normal and timely spike development. The SD acceleration of flowering was observed in photoperiod sensitive winter varieties. Since vernalization requirement and photoperiod sensitivity are ancestral traits in Triticeae species we suggest that wheat was initially a SD–LD plant and that strong selection pressures during domestication and breeding resulted in the modification of this dual regulation. The down-regulation of the VRN2 repressor by SD is likely part of the mechanism associated with the SD–LD regulation of flowering in photoperiod sensitive winter wheat. These authors contributed equally to this work     

短命植物角茴香的开花物候与生殖特征

为了研究角茴香的开花物候特征及其对生殖成功的影响,于2015年对其自然种群各水平的开花物候指数、开花过程中的花部特征变化和结实特性进行了观察和统计。结果表明：（1）角茴香种群花期为4月下旬至5月下旬,种群水平的花期持续时间为36 d。（2）单花具有独特的花瓣结构,其内层花瓣由白色的侧裂片和黄色的兜状中裂片构成,中裂片是角茴香植物花粉二次呈现的关键功能器官;开花进程依其外层花瓣开裂大小可分为4个阶段,即外层花瓣顶端未张口、外层花瓣顶端张口5~7 mm、外层花瓣顶端张口12~14 mm和外层花瓣顶端张口3~5 mm。（3）花序水平的开花振幅曲线呈渐进式单峰曲线,开花同步指数为0.748,个体水平表现出较高的相对开花强度,其分布频度的偏斜率为0.45,主要频度范围分别集中在20%~30%和50%~70%之间。（4）花序水平的始花日期与花期持续时间存在显著负相关关系,开花数与座果数存在显著正相关关系。（5）自然状态下,角茴香结实率和结籽率分别是82.7%±0.1%和93.6%±0.8%。角茴香开花强度分布频度上出现的高、低强度的分异趋势是吸引传粉者、促进结实的有效生殖对策。     

中国新记录——毛齿藓短蒴变种(新拟)

该研究首次报道了毛齿藓短蒴变种(新拟)在中国的分布和毛齿藓属在新疆的分布。研究表明：(1)毛齿藓短蒴变种的主要识别特征为：叶基部鞘状,突然狭窄成线状披针形,背仰,叶缘平展,中肋充满叶上部,背面粗糙,远轴面有厚壁细胞束分化,叶细胞长方形至短长方形;有假根生芽胞;孢蒴椭球形,稍弓形弯曲,蒴齿线状披针形,二裂至近基部。(2)毛齿藓属的3个分类单位在中国均有分布,毛齿藓短蒴变种以较短的孢蒴和蒴柄区别于原变种,以有根生芽胞、叶基部呈明显鞘状、叶缘平展区别于云南毛齿藓的无假根生芽胞、叶基部略呈鞘状、叶缘背卷。(3)在牛毛藓科中有许多类群与毛齿藓短蒴变种形态相似,但仅有毛齿藓属的叶在横切面上主细胞的远轴面有厚壁细胞束,而其他类群的叶在横切上主细胞的近轴面和远轴面均有厚壁细胞束。该变种的叶背仰不同于牛毛藓科其他属的叶直立;以具鞘部的叶、表面光滑的孢蒴、内弯的蒴齿区别于无鞘部的叶、表面有纵沟槽的孢蒴、直立的蒴齿的牛毛藓属。(4)该变种属北极 高山分布类型,表现出了明显的欧洲 亚洲 北美洲间断分布模式,可作为研究气候变化、海陆变迁的重要材料。