植物多肽生长因子PSK的特性与功能研究进展

植物硫化激动素(PSK)是近年来发现的一种新型的植物多肽生长调节物质,具有十分广泛的生物活性和作用.本文从PSK的发现及其结构与功能之间的关系、生理作用、PSK的生物合成和感受以及其与植物非肽激素的关系等方面综述了其研究进展,并对其研究方法及其应用前景进行了探讨.     

植物肽激素受体激活的新机制

植物磺化肽类激素(phytosulfokine,PSK)是植物肽类激素的典型代表,它是有两个酪氨酸磺酸化修饰的直链五肽,在植物体的生长和发育过程中有广泛而重要的调控作用。PSK发挥作用需要被细胞膜上的受体激酶PSKR(phytosulfokine receptor)识别来进行信号转导。但目前该肽激素的信号识别和其受体激活的分子机制还不清楚。该实验室通过解析PSKR胞外结构域没有结合PSK和结合PSK以及结合PSK和共受体这三种状态的晶体学结构,直观而全面地揭示了激素识别和受体激活的分子机制。PSK通过形成反向β片层与PSKR岛区中的β片层互作而结合,PSK的两个磺酸化基团直接参与同PSKR的结合。通过遗传和生化等实验的验证,发现PSK可以介导PSKR和体细胞胚胎发育受体激酶(somatic embrogenesis receptor like kinases,SERKs)的结合。进一步通过解析PSK-PSKR-SERK的受体激活复合物的晶体学结构发现,PSK没有同SERK结合,而是通过诱导PSKR岛区的构象变化来别构介导PSKR与SERK结合,这一机制区别于经典的"分子胶"模式。该研究揭示了PSK识别的分子机制和受体PSKR的激活新机制。     

野生人参自然分布的典型原始阔叶红松林群落及其特征研究

本文通过物种多样性指数、生态优势度、群落均匀度、重要值等指标综合分析了野生人参自然分布的典型椴树阔叶红松林的群落特征．结果认为椴树阔叶红松林内物种数及其个体数量较多,多样性指数及群落的均匀度都较高,物种分布均匀并具有明显的层次,生态优势度较低,具有较稳定的群落结构．这种群落特征给人参的生活和生长创造了适宜的生态条件,是人参这一古老遗植物在这种群落中得以长期保存和生长繁衍的主要因素．     

高等植物多肽生长因子PSKα

PSKα是高等植物体内一种重要的多肽生长因子,具有促进细胞增殖、分化,促进器官发生和体细胞胚胎发生等多种作用。本文对PSKα的结构、功能、前体、受体等几个方面进行了阐述。     

中国主要五针松群落学特征及其生物量的研究

本文根据现有的文献资料,系统地分析了中国五针松的分布．群落学特征,按不同分布区、不同群落类型探讨了中国五针松的群落生物量和年净生产量及在群落的不同层次上的分布．比较分析了不同分布区五针松的年干物质累积速度（ＮＰ／Ｂ）．结果表明：１１５─１３５ａ生的阔叶红松林群落生物量在９７．０９─１２０．５１ｔ／ｈｍ￣２之间,年净生产量在８．６９８─１０．３４ｔ／ｈｍ￣２．ａ之间,年净生产量长白山山脉沙松、鹅耳枥红松林＞小兴安岭南坡枫桦、水曲柳红松林＞小兴安岭北坡云杉、冷杉红松林;３０─３６ａ生的华山松林群落生物量在７８．７５─９４．７３ｔ／ｈｍ￣２之间,年净生产量在４．９９３─５．５３７ｔ／ｈｍ￣２．ａ之间,年净生产量贵州山地常绿阔叶华山松林＞秦岭中山地阔叶华山松林＞甘肃小陇山针阔叶华山松林．ＮＰ／Ｂ值：长白山山脉的阔叶红松林＞小兴安岭山脉的阔叶红松林;秦岭中山地阔叶华山松林＞甘肃小陇山针阔华山松林＞贵州中山地常绿阔叶华山松林．     

植物多肽激素

近几年研究表明,植物体内存在类似动物和酵母的多肽信号分子,调控植物生长发育以及调节植物对环境的响应。本文介绍了植物中的系统素,RALF,ENOD40,PSK,SCR,SLV3的特点和功能研究进展。     

过表达OsPSK3基因增加水稻叶片叶绿素含量

植物磺肽激素(Phytosulfokine,PSK)是新发现的一种能促进细胞分裂和分化的植物激素。水稻中该基因家族共有7个成员,迄今为止PSK基因在水稻体内的功能和调控机制仍不清楚。文章首先利用生物信息学手段对OsPSK家族基因进行了结构比较和进化分析,依据对水稻和拟南芥中PSK基因家族成员的分析认为:PSK祖先基因形成两个PSK基因的发生要早于单、双子叶植物的分化;其中OsPSK1与其余的OsPSK2-OsPSK7进化自不同的祖先基因。对PSK家族成员在不同组织的表达分析发现不同基因具有不同的表达模式。文章通过基因枪转化的方法获得了水稻OsPSK3转基因系。文章着重研究了OsPSK3过量表达对水稻植株生长的影响。结果表明:在转基因阳性株系中OsPSK3的表达量提高了约40%;且OsPSK3ox-1有明显优于对照的营养性状,表现在幼苗期产生更多的须根和根毛;在各生长阶段直至结穗期与对照相比表现出更高的株高;尤其在叶片叶绿素含量上,转基因系较对照提高了2.3倍。     

鼎湖山主要森林类型植物胸径生长对氮沉降增加的初期响应

在林地分别喷加0、50、100和150kgNhm^-2a^-1,研究鼎湖山马尾松林、马尾松荷木混交林和季风常绿阔叶林乔木层植物胸径生长(年增长率)对增施氮的响应。结果表明,不喷加N,马尾松林、混交林和阔叶林胸径年增长率分别为4.84％、4．09％和2．99％;外加氮对植物胸径生长的影响因森林类型和植物种而异。马尾松林和混交林,低氮处理(喷加50kgNhm^-2a^-1)没有对胸径生长产生明显影响,中氮处理(喷加100kgNhm^-2a^-1)则分别增加了77、8％和105．6％。外加氮处理均使阔叶林胸径年增长率下降,低氮、中氮和高氮处理(喷加150kgNhm^-2a^-1)分别比对照(不喷N)低36．8％、28．5％和41．0％。这表明外加氮处理促进马尾松生长,但抑制大多数阔叶树种生长。     

鼎湖山马尾松林营养元素的分布和生物循环特征

较系统地研究了鼎湖山马尾松林营养元素的分布和生物循环情况。马尾松林内各组分营养元素浓度总的规律为：针叶－细根－林下层植物－凋落物－树皮－树干;在树皮,树干和凋落物组分中各营养元素的排序为：Ｎ－Ｃａ－Ｋ－Ｍｇ－Ｐ,其它组分中则为：Ｎ－Ｋ－Ｃａ－Ｐ－Ｍｇ。马尾松林各营养元素的总贮量（ｋｇ／ｈｍ＾２）为：２２７８．５１（Ｎ＊）,２８０．０１（Ｐ）,５６７．９０（Ｋ）,４５６．８４（Ｃａ）,１４４．７６（     

凉水原始阔叶红松林与白桦次生林植物多样性的比较研究

采用典型抽样法和生态群落学调查法对黑龙江凉水国家级自然保护区紫椴（Tilia amurensis）红松（Pinus koraiensis）林、蒙古栎（Quercus mongolica）红松林及白桦（Betula platyphylla）次生林的植物群落结构特征和物种多样性进行了研究。结果表明,紫椴红松林有维管束植物31种,隶属21科,25属;蒙古栎红松林有维管束植物32种,隶属25科,28属;白桦次生林有维管束植物31种,隶属20科,28属。白桦次生林乔木层和草本层的物种丰富度S指数显著高于2种阔叶红松林,而其灌木层的物种丰富度S指数最低;3种林型乔木层的Simpson物种多样性指数无显著差异,紫椴红松林的灌木层Simpson指数显著高于其他2种林型,3种林型草本层之间的Simpson指数差异显著;紫椴红松林乔木层的Shannon-Wiener物种多样性指数显著低于其他2种林型,白桦次生林灌木层的Shannon-Wiener指数显著低于2种阔叶红松林,蒙古栎红松林草本层的Shannon-Wiener指数最高;此外,蒙古栎红松林乔木层的Pielou均匀度指数显著高于其他林型,而3种林型灌木层的Pielou指数无显著差异,紫椴红松林草本层的Pielou指数最低。     

植物多肽信号分子的特点和功能

近几年研究表明,植物体内存在类似动物和酵母的多肽信号分子,调控植物生长发育以及对环境的响应.介绍了植物中的系统素、迅速碱化因子(RALF)、早期结瘤蛋白40(ENOD40)、植物磺化激动素(PSK)、S位点富含半胱胺酸蛋白(SCR)、CLV3以及相应受体的特点和功能研究进展,并且对多肽信号在植物中的作用及其应用前景进行了探讨.     

长白山北坡阔叶红松林及其次生白桦林高等植物物种多样性比较

应用Ｓｉｍｐｓｏｎ和Ｓｈａｎｎｏｎ多样性指数及其相应的均匀度,对阔叶红松林及其次生白桦林的高等植物物种多样性进行了对比研究．结果表明,对于木本植物,次生白桦林物种多样性高于阔叶红松林;而对于草本植物,情况正好相反．但在次生白桦林中,无论木本植物还是草本植物,占优势的物种都是一些常见种,而许多阔叶红松林中的珍稀或特有物种在次生白桦林中数量很少,有些甚至完全消失．对群落各种群多度分布的检验表明,２种森林类型中,无论木本植物还是草本植物,各种群的多度分布都遵从对数级数分布．     

辽东山区人工阔叶红松林植物多样性与生产力研究

根据对人工营造20年生阔叶红松林典型样地的调查,分析了人工阔叶红松林的生产力、植物多样性及其相互关系.结果表明,人工营造的20年生红松-白桦、红松-色赤杨、红松-水曲柳混交林林地生产力分别达.529、4.9和5.82 t·hm^-2·yr^-1,高于同龄人工红松纯林(3.812 t·hm^-2·yr^-1);而红松-刺楸、红松-紫椴混交林分别为2.945和2.84 t·hm^-2·yr^-1,低于人工红松纯林.人工阔叶红松林乔木层、灌木层、草本层植物多样性均高于红松纯林;红松纯林内的植物种数仅为人工阔叶红松混交林的42%～52%,植物总数量也只有混交林的11%～37%.人工营造阔叶红松林是迅速恢复、发展顶极阔叶红松林的一种有效措施,但要经历相当长的时间和人为的不断调控.     

长白山阔叶红松林叶片气孔导度与环境因子的关系

通过对阔叶红松林主要树种叶片的野外测定,研究了长白山阔叶红松林叶片气孔导度对环境因子的响应,结果表明,阔叶红松林叶片的气孔导度与瞬时光合有效辐射（PAR）和温度（Ta）呈正相关,而与水汽压亏损（PVD）呈负相关。对气孔导度模型的验证表明：Jarvis的非线性模型比Ball的线性模型更适于阔叶红松林叶片的气孔导度模拟。长白山阔叶红松林叶片的气孔导度对环境因子的响应模型为：gs=PAR（1.606T2a＋118.19Ta-1878.67）/（355.70＋PAR）（-430.433＋VPD）。此模型有助于进一步估算叶片光合作用,通过尺度化模拟阔叶红松林群落生产力以及土壤-植物-大气系统之间的水热交换奠定了基础。     

高等植物中的多肽激素

高等植物的第一个多肽激素（系统素）发现已经有10多年的历史。到目前为止,被普遍认可的植物多肽激素有4种：系统素、PSK、CLV3和SCR,分别参与了植物的防御反应、细胞的分裂、茎端生长点干细胞数目维持和花粉．柱头的识别过程。这些小分子多肽化合物以配基的形式与细胞膜表面的受体激酶相互作用,从而实现细胞之间的信号交流。本文对这4种多肽激素及其相应受体的研究进展做了简要评述,并着重介绍当前研究比较热门的CLV3多肽,最后对相关领域的发展前景进行探讨。     

基于协同进化理论的红松资源保护与开发

原始红松林内,贮食动物与红松之间形成了广泛而复杂的协同进化关系,维系了红松林生态系统的正常演替和生态功能的正常表达。保护红松资源,必须从保护红松林内的协同进化关系入手,同时,红松林内的资源开发也应该以不破坏这种协同进化关系为前提。针对当前林区和自然保护区过度采摘红松种子的现象,有必要对红松资源开发进行科学的规划和管理,以减少开发过程对贮食动物及红松林天然更新的影响。     

3种松树林林分改造树种的生长格局

对3 种松林下的黎蒴、白花油茶、竹节树苗木的生长进行了研究.3 种苗木的地径和冠幅生长量以及黎蒴和油茶的树高生长量排序为湿地松林分>有凋落物加勒比松林分>无凋落物加勒比松林分,而竹节树在有凋落物加勒比松林下的树高生长略大于湿地松林,二者显著大于无凋落物加勒比松林.无凋落物的加勒比松林因为去除地表凋落物后减少了养分的输入,土壤有机质和氮含量减少,导致苗木生长下降.总体来看,竹节树的地径和冠幅的生长量最大,黎蒴树高的生长量最大,二者是改造松林的优良树种,而油茶生长慢.     

不同类型人工阔叶红松林高等植物物种多样性

采用Shahnon—Wiener多样性指数、均匀度指数和优势度指数等指标研究了辽宁东部山区人工营造20年生5种阔叶树水曲柳、刺愀、紫椴、色赤汤、白桦与红松形成的混交林及人工红松纯林内各层次高等植物物种多佯性,并对该6种林分的垂直结构进行比较。结果表明,人工阔叶红松混交林内植物种类丰富,数量较多;红松纯林内的植物种数仅为人工阔叶红松混交林的42％～52％,植物总数量只有混交林的11％～37％。人工阔叶红松林各层次高等植物物种多样性均好于人工红松纯林,但与原始阔叶红松林相比。人工阔叶红松林的物种多样性还较低。在林分垂直结构方面,人工阔叶红松混交林的成层现象明显,层次结构复杂,垂直多样性丰富;红松纯林只有1个主林冠层,灌木层、草本层较矮,林分垂直结构单一。     

东北阔叶红松林群落分类、排序及物种多样性比较

植物群落是植物与环境相互作用的产物,探讨森林群落的分布格局、多样性变化规律及其与环境因子的关系,有助于该区森林群落稳定性的维持和生物多样性保护。在东北阔叶红松林区,沿纬度梯度在典型区域选择未受干扰的原始阔叶红松林进行群落调查,并运用多元回归树(MRT)、物种多样性指数比较和典范对应分析(CCA)方法,对森林群落进行分类、比较和排序。结果表明:东北阔叶红松林森林群落可分为4个类型,不同群落类型间物种组成及多样性差异显著。物种丰富度及多样性指数均为低纬度区的千金榆-枫桦-红松林显著高于高纬度地区的冷杉-红松林群落。CCA排序结果较好地反映了各群落类型的分布范围及其与环境因子的关系,其变化格局主要受温度和降水的影响,其次是土壤养分。该结果为气候变化下阔叶红松林的管理和保护提供了相应的理论依据。     

东北阔叶红松林分布区生态气候适宜性及全球气候变化影响评价

以在植被分布中起重要作用的温度指标(生长度·日,GDD)和水分指标(可能蒸散率,PER)为基础提出温度·水分影响函数f(GDD,PER),评价丁东北阔叶红松林分布区生态气候环境质量即生态气候适宜性．将f(PER,GDD)≥0．70划为阔叶红松林核心分布区;0．35≤f(PER,GDD)＜0．70划为适宜分布区;f(PER,GDD)<0．35划为边缘分布区．东北阔叶红松林分布区面积为39．99km^2,其中核心分布区面积7．13×10^4kg^2,适宜分布区12．27km^2,边缘分布区20．59km^2。同时结合大气环流模式(GISS、OSU)的气候变化情景评价了全球气候变化对东北阔叶红松林分布区生态气候适宜性的影响．结果表明,于暖化气候条件下东北地区阔叶红松林分布区明显减小,生态适应性显著下降。