microRNA调控植物细胞全能性与再生

细胞全能性是指在多细胞生物体中,细胞经分裂和分化后仍具有形成完整有机体的潜能或特性。与动物相比,离体植物细胞在一定激素配比的培养基上即可表现出全能性。植物细胞全能性是实现植物再生和植物组织培养的理论基础。microRNA是植物中普遍存在的小分子非编码RNA,在植物的各项生命活动中发挥着重要作用。作为基因表达的重要调控因子,其在调控植物细胞全能性、细胞分化与再生过程中扮演着至关重要的角色。着重介绍已知的参与植物全能性的miRNA以及它们对植物再生过程的调控作用。     

试论生态系统与生物体之间的全息关系

提出生态系统与生物体之间存在全息关系的观点,并认为生态系统与生物体都具有保护、支撑、运动、同化、呼吸、循环、排泄、繁殖和调控功能,生态系统的次生演替与生物体的再生修复过程存在着共同点。根据全息胚重演过程中的滞育性、可简化性,可以对生态演替的多方向、多途径问题作出新的解释。     

植物激素研究中的化学生物学思路与应用

植物激素是植物生长发育过程中必不可少的重要调节物质,它们直接或间接参与调控从种子萌发到成熟的各个发育阶段以及对生物/非生物胁迫的响应。随着利用小分子化合物探究生物体生理代谢分子机制的不断发展,植物生物学与化学之间一个新的前沿交叉学科——化学生物学随之诞生,并在短时间内取得了重要进展。化学生物学的思路与方法在植物激素研究领域中起到了不可替代的作用,尤其是在激素合成及信号转导研究领域。该文概述了主要植物激素的小分子类似物及其在植物生长发育和生物/非生物胁迫响应等方面的作用机制,并讨论了激素类似物在实际生产中的应用潜力及未来的研究方向。     

植物激素研究中的化学生物学思路与应用

植物激素是植物生长发育过程中必不可少的重要调节物质, 它们直接或间接参与调控从种子萌发到成熟的各个发育阶段以及对生物/非生物胁迫的响应。随着利用小分子化合物探究生物体生理代谢分子机制的不断发展, 植物生物学与化学之间一个新的前沿交叉学科——化学生物学随之诞生, 并在短时间内取得了重要进展。化学生物学的思路与方法在植物激素研究领域中起到了不可替代的作用, 尤其是在激素合成及信号转导研究领域。该文概述了主要植物激素的小分子类似物及其在植物生长发育和生物/非生物胁迫响应等方面的作用机制, 并讨论了激素类似物在实际生产中的应用潜力及未来的研究方向。     

光信号与激素调控种子休眠和萌发研究进展

休眠是种子植物在长期进化过程中产生的适应性性状, 通过抑制种子在不适宜的环境中萌发进而保证植物能够在逆境中生存。此外, 休眠有助于种子的长距离运输和扩散, 因此休眠对种子延续和物种保存具有重要意义。种子由休眠向萌发的发育转变不仅关系到物种的繁衍, 而且对保证农业生产中作物的产量和品质也具有重要作用。种子的休眠和萌发受到内源激素和外源光信号的共同调控。其中, 外源光信号主要通过调控内源ABA和GA的生物合成及信号转导进而调控种子休眠和萌发。该文系统综述了外源光信号和内源激素调控种子休眠和萌发的作用通路以及两类信号通路之间的交互作用, 旨在为农业生产中利用光和激素调控种子休眠与萌发提供参考。     

光信号与激素调控种子休眠和萌发研究进展

休眠是种子植物在长期进化过程中产生的适应性性状, 通过抑制种子在不适宜的环境中萌发进而保证植物能够在逆境中生存。此外, 休眠有助于种子的长距离运输和扩散, 因此休眠对种子延续和物种保存具有重要意义。种子由休眠向萌发的发育转变不仅关系到物种的繁衍, 而且对保证农业生产中作物的产量和品质也具有重要作用。种子的休眠和萌发受到内源激素和外源光信号的共同调控。其中, 外源光信号主要通过调控内源ABA和GA的生物合成及信号转导进而调控种子休眠和萌发。该文系统综述了外源光信号和内源激素调控种子休眠和萌发的作用通路以及两类信号通路之间的交互作用, 旨在为农业生产中利用光和激素调控种子休眠与萌发提供参考。     

赤霉素作用机理的分子基础与调控模式研究进展

赤霉素（gibberellins或gibberellic acid,GA）作为植物生长的必需激素之一,调控植物生长发育的各个方面,如：种子萌发,下胚轴的伸长,叶片的生长和植物开花时间等。近年来随着植物功能基因组学的进一步发展,有关赤霉素生物合成及其调控,赤霉素信号转导途径,以及赤霉素与其他激素和环境因子的互作等领域的研究取得了较大的进展。本文综述了赤霉素生物合成的生物学途径及其调控研究;GA信号转导通道的研究进展,特别是DELLA蛋白阻遏植物生长发育的分子机理和GA解除阻遏作用（derepress）的分子模型;GA受体研究的新进展;探讨GA与其它激素之间的相互作用,以及植物在应答环境过程中的作用。     

赤霉素作用机理的分子基础与调控模式研究进展

赤霉素(gibberellins或gibberellic acid, GA)作为植物生长的必需激素之一, 调控植物生长发育的各个方面, 如: 种子萌发, 下胚轴的伸长, 叶片的生长和植物开花时间等。近年来随着植物功能基因组学的进一步发展, 有关赤霉素生物合成及其调控, 赤霉素信号转导途径, 以及赤霉素与其他激素和环境因子的互作等领域的研究取得了较大的进展。本文综述了赤霉素生物合成的生物学途径及其调控研究; GA信号转导通道的研究进展, 特别是DELLA蛋白阻遏植物生长发育的分子机理和GA解除阻遏作用(derepress)的分子模型; GA受体研究的新进展; 探讨GA与其它激素之间的相互作用, 以及植物在应答环境过程中的作用。     

根系分泌物介导下植物-土壤-微生物互作关系研究进展与展望

根系分泌物是植物与土壤进行物质交换和信息传递的重要载体物质, 是植物响应外界胁迫的重要途径, 是构成植物不同根际微生态特征的关键因素, 也是根际对话的主要调控者。根系分泌物对于生物地球化学循环、根际生态过程调控、植物生长发育等均具有重要功能, 尤其是在调控根际微生态系统结构与功能方面发挥着重要作用, 调节着植物-植物、植物-微生物、微生物-微生物间复杂的互作过程。植物化感作用、作物间套作、生物修复、生物入侵等都是现代农业生态学的研究热点, 它们都涉及十分复杂的根际生物学过程。越来越多的研究表明, 不论是同种植物还是不同种植物之间相互作用的正效应或是负效应, 都是由根系分泌物介导下的植物与特异微生物共同作用的结果。近年来, 随着现代生物技术的不断完善, 有关土壤这一“黑箱”的研究方法与技术取得了长足的进步, 尤其是各种宏组学技术(meta-omics technology), 如环境宏基因组学、宏转录组学、宏蛋白组学、宏代谢组学等的问世, 极大地推进了人们对土壤生物世界的认知, 尤其是对植物地下部生物多样性和功能多样性的深层次剖析, 根际生物学特性的研究成果被广泛运用于指导生产实践。深入系统地研究根系分泌物介导下的植物-土壤-微生物的相互作用方式与机理, 对揭示土壤微生态系统功能、定向调控植物根际生物学过程、促进农业生产可持续发展等具有重要的指导意义。该文综述了根系分泌物的概念、组成及功能, 论述了根系分泌物介导下植物与细菌、真菌、土壤动物群之间的密切关系, 总结了探索根际生物学特性的各种研究技术及其优缺点, 并对该领域未来的研究方向进行了展望。     

Advances and perspective in research on plant-soil-microbe interactions mediated by root exudates

根系分泌物是植物与土壤进行物质交换和信息传递的重要载体物质, 是植物响应外界胁迫的重要途径, 是构成植物不同根际微生态特征的关键因素, 也是根际对话的主要调控者。根系分泌物对于生物地球化学循环、根际生态过程调控、植物生长发育等均具有重要功能, 尤其是在调控根际微生态系统结构与功能方面发挥着重要作用, 调节着植物-植物、植物-微生物、微生物-微生物间复杂的互作过程。植物化感作用、作物间套作、生物修复、生物入侵等都是现代农业生态学的研究热点, 它们都涉及十分复杂的根际生物学过程。越来越多的研究表明, 不论是同种植物还是不同种植物之间相互作用的正效应或是负效应, 都是由根系分泌物介导下的植物与特异微生物共同作用的结果。近年来, 随着现代生物技术的不断完善, 有关土壤这一“黑箱”的研究方法与技术取得了长足的进步, 尤其是各种宏组学技术(meta-omics technology), 如环境宏基因组学、宏转录组学、宏蛋白组学、宏代谢组学等的问世, 极大地推进了人们对土壤生物世界的认知, 尤其是对植物地下部生物多样性和功能多样性的深层次剖析, 根际生物学特性的研究成果被广泛运用于指导生产实践。深入系统地研究根系分泌物介导下的植物-土壤-微生物的相互作用方式与机理, 对揭示土壤微生态系统功能、定向调控植物根际生物学过程、促进农业生产可持续发展等具有重要的指导意义。该文综述了根系分泌物的概念、组成及功能, 论述了根系分泌物介导下植物与细菌、真菌、土壤动物群之间的密切关系, 总结了探索根际生物学特性的各种研究技术及其优缺点, 并对该领域未来的研究方向进行了展望。     

Does allelopathy offer real promise for practical weed management and for explaining rhizosphere interactions involving higher plants?

This paper selectively reviews developments in the study of allelopathy, principally from a chemical standpoint. Particular attention is given to recently discovered aspects of signalling within the rhizosphere rather than to direct physiological effects caused by broadly active allelopathic agents with only a brief review of the role of bulk generation of weakly biocidal material. Many of the chemicals responsible for allelopathic effects have been identified and the biosynthesis and modes of action of a number are included. The paper also highlights instances where signalling aspects of allelopathy may be exploited for practical weed control purposes, and how the study of allelopathic components of the rhizosphere metabolome might be studied more directly by means of plant genomics.     

水稻化感作用研究综述

主要对水稻化感现象发现,化感生物检测,化感物质分离和鉴定,化感种质资源等方面的研究进展了系统的综合论述,在此基础上,进一步对化感作用研究中的主要问题,例如;生物检测手段,化感作用利用途径等进行了分析。并对我国的化感作用研究的存在问题及发展方向作出了论述。     

Application of allelochemicals to agriculture.

The study of allelopathy has a long history, and its application to agricultural production has long been anticipated. Recently, researchers have found allelopathic plants that are now used as cover crops, and allelochemicals which may lead to new herbicides. This paper reviews three studies introduced in this symposium, and discusses the possible application of allelopathy to agriculture.     

植物化感作用与生物多样性

本文简要地阐释了化感作用的含义、基本特征以及作用机制,并结合生物多样性理论,综述了化感作用研究中化感物种的多样性、化感物质的多样性及其释放途径的多样性,具体讨论了化感作用对物种多样性、遗传多样性及生态系统多样性中的种群生态、协同进化、土壤生境、生态系统功能和生物入侵等方面的可能影响。文中提出了化感作用的利用、管理应与生物多样性保护相统一的看法,并指出对化感作用与生物多样性的关系以及相互影响机制进行本质的探索,特别是对植物化感作用的生态服务功能与价值评估与探讨,可为保护生物学和系统生态学提供理论基础,这也是今后工作开展的一个重要方向。     

化感水稻种质资源鉴定及基因定位研究进展与展望

稻种资源化感作用的鉴定评价与深入研究是化感水稻品种选育的基础.本文概要介绍了化感水稻种质资源鉴定评价方法、化感作用生理生化机理以及化感特性遗传与基因定位方面的主要研究进展,并进一步讨论了水稻化感作用研究与利用的发展方向.     

Challenges,achievements and opportunities in allelopathy research

Abstract

Allelopathy is defined as the suppression of any aspect of growth and/or development of one plant by another through the release of chemical compounds. Although allelopathic interference has been demonstrated many times using in vitro experiments, few studies have clearly demonstrated allelopathy in natural settings. This difficulty reflects the complexity in examining and demonstrating allelopathic interactions under field conditions. In this paper we address a number of issues related to the complexity of allelopathic interference in higher plants: These are: (i) is a demonstrated pattern or zone of inhibition important in documenting allelopathy? (ii) is it ecologically relevant to explain the allelopathic potential of a species based on a single bioactive chemical? (iii) what is the significance of the various modes of allelochemical release from the plant into the environment? (iv) do soil characteristics clearly influence allelopathic activity? (v) is it necessary to exclude other plant interference mechanisms?, and (vi) how can new achievements in allelopathy research aid in solving problems related to relevant ecological issues encountered in research conducted upon natural systems and agroecosystems? A greater knowledge of plant interactions in ecologically relevant environments, as well as the study of biochemical pathways, will enhance our understanding of the role of allelopathy in agricultural and natural settings. In addition, novel findings related to the relevant enzymes and genes involved in production of putative allelochemicals, allelochemical persistence in the rhizosphere, the molecular target sites of allelochemicals in sensitive plant species and the influence of allelochemicals upon other organisms will likely lead to enhanced utilization of natural products for pest management or as pharmaceuticals and nutraceuticals. This review will address these recent findings, as well as the major challenges which continue to influence the outcomes of allelopathy research.     

分子水平和土壤系统化感作用研究现状与展望

化感作用是生态学研究中的十分活跃的领域之一。除概述化感作用对于植物细胞、组织以及环境胁迫对于化感效应的影响外 ,本文主要讨论了在分子和土壤生态系统水平上的化感作用的研究。在分子水平化感作用研究中 ,主要从化感基因的定位、蛋白质和核酸合成、基因表达和调控以及生化机制等几个方面进行了论述。在化感作用对于土壤生态系统的影响方面 ,主要对其在土壤性质、土壤微生物和土壤动物方面的效应进行了评述。最后 ,并就化感作用研究中存在的问题和未来发展提出一些看法与展望。     

Separation of allelopathy from resource competition using rice/barnyardgrass mixed-cultures

Plant-plant interference is the combined effect of allelopathy, resource competition, and many other factors. Separating allelopathy from resource competition is almost impossible in natural systems but it is important to evaluate the relative contribution of each of the two mechanisms on plant interference. Research on allelopathy in natural and cultivated plant communities has been hindered in the absence of a reliable method that can separate allelopathic effect from resource competition. In this paper, the interactions between allelopathic rice accession PI312777, non-allelopathic rice accession Lemont and barnyardgrass were explored respectively by using a target (rice)-neighbor (barnyardgrass) mixed-culture in hydroponic system. The relative competitive intensity (RCI), the relative neighbor effect (RNE) and the competitive ratio (CR) were used to quantify the intensity of competition between each of the two different potentially allelopathic rice accessions and barnyardgrass. Use of hydroponic culture system enabled us to exclude any uncontrolled factors that might operate in the soil and we were able to separate allelopathy from resource competition between each rice accession and barnyardgrass. The RCI and RNE values showed that the plant-plant interaction was positive (facilitation) for PI312777 but that was negative (competition) for Lemont and barnyardgrass in rice/barnyardgrass mixed-cultures. The CR values showed that one PI312777 plant was more competitive than 2 barnyardgrass plants. The allelopathic effects of PI312777 were much more intense than the resource competition in rice/barnyardgrass mixed cultures. The reverse was true for Lemont. These results demonstrate that the allelopathic effect of PI312777 was predominant in rice/barnyardgrass mixed-cultures. The most significant result of our study is the discovery of an experimental design, target-neighbor mixed-culture in combination with competition indices, can successfully separate allelopathic effects from competition.     

水稻对稗草的化感作用研究

用差时播种共培法的改进方法对138份稻种资源进行了化感作用抑稗评价。结果表明,江西的青困二号、江苏的吓一跳、安徽的鸡早籼、江西的赣早籼37、陕西的商糯1号、IRRI的1R68465-2-3-2、韩国的水原92对稗草表现出较强的化感抑制作用。盆栽研究表明,谷梅2号、中156对稗草的抑制作用显著大于对照,而化感作用材料TN1对稗草的抑制作用与无化感作用材料秀水63无显著差异,中156的抑制作用强与其株高与秀水63有显著差异有关,而谷梅2号对稗草的抑制作用强主要在于其本身具有化感作用特性。     

Allelopathy in wheat (Triticum aestivum)

Wheat (Triticum aestivum) allelopathy has potential for the management of weeds, pests and diseases. Both wheat residue allelopathy and wheat seedling allelopathy can be exploited for managing weeds, including resistant biotypes. Wheat varieties differ in allelopathic potential against weeds, indicating that selection of allelopathic varieties might be a useful strategy in integrated weed management. Several categories of allelochemicals for wheat allelopathy have been identified, namely, phenolic acids, hydroxamic acids and short‐chain fatty acids. Wheat allelopathic activity is genetically controlled and a multigenic model has been proposed. Research is underway to identify genetic markers associated with wheat allelopathy. Once allelopathic genes have been located, a breeding programme could be initiated to transfer the genes into modern varieties for weed suppression. The negative impacts of wheat autotoxicity on agricultural production systems have also been identified when wheat straws are retained on the soil surface for conservation farming purposes. A management package to avoid such deleterious effects is discussed. Wheat allelopathy requires further study in order to maximise its allelopathic potential for the control of weeds, pests and diseases, and to minimise its detrimental effects on the growth of wheat and other crops.