MADS-box基因家族基因重复及其功能的多样性

基因的重复(duplication)及其功能的多样性(diversification)为生物体新的形态进化提供了原材料。MADS-box基因在植物(特别是被子植物)的进化过程中发生了大规模的基因重复事件而形成一个多基因家族。MADS-box基因家族的不同成员在植物生长发育过程中起着非常重要的作用,在调控开花时间、决定花分生组织和花器官特征以及调控根、叶、胚珠及果实的发育中起着广泛的作用。探讨MADS-box基因家族的进化历史有助于深入了解基因重复及随后其功能分化的过程和机制。本文综述了MADS-box基因家族基因重复及其功能分化式样的研究进展。     

MADS-box 基因家族基因重复及其功能的多样性

基因的重复(duplication)及其功能的多样性(diversification)为生物体新的形态进化提供了原材料。MADS-box基因在植物(特别是被子植物)的进化过程中发生了大规模的基因重复事件而形成一个多基因家族。MADS-box基因家族的不同成员在植物生长发育过程中起着非常重要的作用, 在调控开花时间、决定花分生组织和花器官特征以及调控根、叶、胚珠及果实的发育中起着广泛的作用。探讨MADS-box基因家族的进化历史有助于深入了解基因重复及随后其功能分化的过程和机制。本文综述了MADS-box基因家族基因重复及其功能分化式样的研究进展。     

花同源异型MADS-box 基因在被子植物中的功能保守性和多样性

MADS-box基因家族成员作为转录调控因子在被子植物花发育调控中发挥关键作用。本文以模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana) 和水稻 (Oryza sativa)为例, 综述了近10年来对被子植物(又称有花植物)两大主要类群——核心真 双子叶植物和单子叶植物花同源异型MADS-box基因的研究成果, 分析MADS-box基因在被子植物中的功能保守性和多样性,同时探讨双子叶植物花发育的ABCDE模型在多大程度上适用于单子叶植物。     

花同源异型MADS-box基因在被子植物中的功能保守性和多样性

MADS-box基因家族成员作为转录调控因子在被子植物花发育调控中发挥关键作用。本文以模式植物拟南芥（Arabidopsis thaliana）和水稻（Oryza sativa）为例,综述了近10年来对被子植物（又称有花植物）两大主要类群——核心真双子叶植物和单子叶植物花同源异型MADS-box基因的研究成果,分析MADS-box基因在被子植物中的功能保守性和多样性,同时探讨双子叶植物花发育的ABCDE模型在多大程度上适用于单子叶植物。     

被子植物花器官发育的模型演变和分子调控

基于模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)和金鱼草(Antirrhinum majus)花器官突变体研究提出的四聚体模型揭示了花同源异型蛋白的相互作用方式;进一步提出的核小体拟态模型,解释了花同源蛋白四聚体调控目标靶基因的分子机理。被子植物花器官形态多样化与MADS-box基因的表达模式和功能分化密切相关。多年生被子植物花发育的高通量转录组分析表明,多种基因参与调控花器官发育过程。本文重点综述了被子植物花器官发育的模型演变、MADS-box基因结构和基因重复、miRNA调控以及相关转录组分析的最新研究成果,并对花器官发育的研究前景进行了展望。     

植物AP1基因研究进展(综述)

AP1(APETALA1)基因属于植物花分生组织特征基因和花器官形态特征基因,在控制植物花分生组织特性与花器官的形成过程中起着重要的作用。本文综述了近年来植物AP1基因结构、功能、表达调节及其与物种进化关系研究的新进展,并对其在果树上的应用研究进行分析和展望。     

Pollinator-dependent evolution of floral trait combinations in an orchid herb

作为驱动花性状进化的重要媒介之一,传粉者塑造了被子植物多样的花部特征。目前,大部分研究集中于传粉者驱动被子植物单个性状的进化,而较少涉及对传粉者驱动被子植物组合性状进化的研究。本研究以兰科植物绶草(Spiranthes sinensis)为材料,分别鉴别和估算了传粉者对植物单个性状和组合性状施加的定向选择和关联选择压力。研究结果表明,传粉者对开花时间和花大小施加定向选择压力,传粉者选择早开花、花更大的个体。传粉者对绶草花展示的组合性状(花大小与花数目)施加正向的关联选择压力,而对开花时间与花展示的组合性状(开花时间与株高、开花时间与花数目)施加负向的关联选择压力。同时,传粉者的选择强度在年际间存在差异。该研究证实了传粉者在驱动植物组合性状进化过程中的作用,同时强调在认识和理解被子植物表型性状进化轨迹时,需要考虑植物组合性状的影响。     

被子植物系统学中花发育研究的进展及对今后研究的思考

从花发育研究的方法、花发育与被子植物花部结构的多样性、花发育与被子植物的系统发育以及 花发育的分子遗传学等四个方面对近年来被子植物系统学中花发育研究的主要进展作一综述,例举了 一些重要结果。同时,对该领域今后研究的方向和应注意的一些问题作了简要评论。作者认为植物的 形态结构可以看作是一个时空过程,在系统学研究中对花部性状的分析和认识应该树立动态的观点。 今后应该从动态的角度开展被子植物花的发生和发育以及性状在不同类群间的比较等方面的广泛研究,并加强对在被子植物花的起源和演化中起重要作用的花部同源异型现象的发育过程的观察。     

山花烂漫毛茛科（上）

毛茛科有大约50属1900种。这是一个处于被子植物中较原始地位的科,但它本身各属之间又明显存在自己的进化趋向,因此形态丰富多彩。人们的生活也有许多方面与毛茛科植物相关。所以,学习被子植物分类必须学好毛茛科。     

植物功能生物地理学的研究进展与展望

功能生物地理学研究性状及其多样性的时空分布变化、生态成因及其对生态系统功能的影响。近十来年,功能生物地理学领域发展迅速,性状数据呈指数增长,基于性状探索物种分布、群落结构和组成以及生态系统功能对环境变化响应的研究取得了重要进展。该文综述了植物功能生物地理学的核心内涵、发展历史、主要研究进展和未来展望。性状是功能生物地理学的研究核心,该文先总结了植物叶、茎、根、花、果实和种子等器官和整株关键性状的地理格局及其与环境间的关系,表明性状变异是植物适应进化和环境筛选的结果;概述了功能多样性的常用指标、地理分布与生态成因;介绍了性状数据的主要来源与性状缺失值的填充方法。随后,综述了植物性状间的关联与权衡,重点介绍了叶经济谱和植物经济谱的发展,指出其反映了植物对关键资源(如碳、养分和水分)的获取与分配策略;概述了基于性状预测物种分布的依据与进展,以及性状多样性与生态系统功能间的关系。在此基础上,提出了功能生物地理学研究所面临的挑战,强调未来研究要关注多性状在种内和种间的协同与权衡关系,将研究精度从物种水平推进到个体水平,采用性状网络等方法定量化性状间的关系及其对环境变化的响应,关注植物跨尺度的适应...     

欧亚大陆东部毛茛科植物多样性格局及主导因子

毛茛科是真双子叶植物的基部类群之一, 包含多种药用植物, 具有较高的保护价值, 但关于毛茛科物种多样性和谱系多样性大尺度格局及其影响因子的研究还比较匮乏, 特别是以较高分辨率分布数据为基础的物种多样性格局研究尚未见报道。本文旨在: (1)建立欧亚大陆东部毛茛科植物分布数据库, 估算不同生活型物种多样性和谱系多样性格局, 并探究格局的形成机制。(2)分析毛茛科物种多样性和谱系多样性的相关关系, 确定多样性热点地区, 为毛茛科保护规划提供依据。根据中国、哈萨克斯坦、吉尔吉斯斯坦、塔吉克斯坦、土库曼斯坦、乌兹别克斯坦、蒙古和俄罗斯等国家的区域和地方植物志, 建立了“欧亚大陆东部地区毛茛科物种分布数据库”。该数据库包含了欧亚大陆东部地区1,688种毛茛科物种的分布数据, 空间分辨率为100 km × 100 km。在此基础上, 估算了毛茛科全部及不同生活型的物种多样性和谱系多样性格局, 并利用广义线性模型和等级方差分离方法分析了毛茛科物种和谱系多样性格局与环境因子的关系。最后比较了物种多样性和谱系多样性的相关关系, 确定了毛茛科的古热点地区。结果显示: (1)欧亚大陆东部毛茛科植物物种和谱系多样性均呈明显的纬度格局, 且在山区具有较高的多样性。(2)毛茛科植物物种和谱系多样性受现代气候、地形异质性和末次冰期以来的气候变化的共同影响, 但不同影响因子的相对贡献率在物种和谱系多样性及不同生活型之间差异显著。(3)中高纬度地区的谱系多样性高于给定物种数的预期, 是毛茛科的古热点地区, 在毛茛科保护规划中应受到重视。     

植物叶片形态的生态功能、地理分布与成因

叶片是植物与环境进行水气交换的重要场所, 形态多变。叶片形态可直接影响植物的生理生化过程, 反映植物的资源获取策略。该文以叶片大小、叶形、叶缘特征(有无叶齿)和叶型(单、复叶)等形态性状为例, 总结了当前叶片形态的研究进展, 分析了叶形态性状的生态功能, 综述叶片形态的地理分布, 探讨叶片形态性状变化的驱动因素及其对生态系统功能的影响。现有研究主要聚焦于局域尺度的特定类群, 关注叶大小、叶缘具齿性以及叶型的地理分布与生态成因, 发现叶片的形态发育受基因调控, 叶形态性状与其他性状相互权衡, 其空间变异受气温和降水量共同驱动。以叶大小为代表的叶片形态性状影响水分和养分循环, 能够反映气候变化下的群落响应, 也可用于预测生态系统初级生产力。今后应结合新方法获得覆盖度高且区域无偏的数据, 探索叶形态在长时间尺度上的适应性进化, 研究叶形态特征及其对生态系统功能影响的尺度推绎。该文有助于从叶片的角度认识植物对环境变化的响应, 以性状为桥梁将个体适合度、群落动态与生态系统功能联系起来, 能够加深对植物群落生态学和功能生物地理学等相关领域研究进展的了解。     

植物花青素苷生物合成及调控的研究进展

花青素苷( anthocyanin)是植物新陈代谢过程中产生的类黄酮物质,决定被子植物花、果实、种皮、茎、叶和根等的颜色,具有重要的营养价值和药理作用.近年来关于花青素生物合成途径的研究已取得突破,综述了植物花青素苷基因研究现状和发展趋势,包括植物花青素生物合成途径、参与生物合成途径中相关的结构基因和调控基因及功能研究以及影响花青素苷生物合成的环境因素等的研究进展.     

木本植物茎叶功能性状及其关系随环境变化的研究进展

植物功能性状反映了植物对生长环境的响应和适应,是植物与环境相互作用的结果。植物功能性状之间的关系决定了植物的生活史对策,进而影响多物种的共存和生物多样性的维持。本文综述了叶大小、比叶面积、叶寿命和木质密度、叶大小-小枝大小、叶内生物量分配和叶大小-数量等随环境变化的研究进展,并简述其变化机理。植物功能性状及其关系的研究已经取得了很多成果,建立起了一套有效的研究方法和理论体系;但在今后的研究中,还需要对植物的地上部分和地下部分植物性状之间的协变关系、当年生末端小枝上功能性状间的关系的普遍性,以及叶大小-数量的等速关系在整个被子植物中的保守程度等几个方面进行深入研究。我国常绿阔叶林物种的植物功能性状及其关系研究较少,有待加强和系统化。     

莲科系统位置评述

莲科含1属1种2亚种,以具有最古老的有活力的种子而著称。形态学研究显示,莲不仅具有双子叶植物特征,而且又具有单子叶植物的某些性状。因此,对研究被子植物(有花植物)的起源与演化以及单子叶植物的起源具有重要价值。被子植物(有花植物)的起源与辐射一直是植物学家关注的热点,有关莲科的系统位置存在争议。该文对该科系统位置的研究历史与现状进行评述。     

植物群落构件的协同性研究进展

被子植物的营养构件如根、茎、叶以及繁殖构件如花、果实和种子等的结构及功能性状反映了物种对其生长环境的长期适应和响应。在植物种对环境的适应演化过程中,植物各构件在结构和功能上的变化不是孤立的、互不联系的,而是都具有内在的协调性、一致性,是协同进化的,各构件之间的关系决定了植物的生活史对策,进而影响群落(或生态系统)多物种的共存和生物多样性的维持。本文综述了群落水平上植物物种之间的各营养器官、各繁殖器官及二者之间结构性状及功能性状对环境适应协调性的生态学研究进展,不仅探究了植物构件间宏观性状的相关性,而且还涉及微观领域的研究成果及其相关机理,所涵盖的对象尺度有所扩大,是跨物种、跨群落或生态系统、甚至跨区域的。在形态学性状基础上,增加并拓展了其他学科的研究性状,例如解剖学性状、生理学性状、细胞学性状、遗传性状等。另外,也分析了相关研究存在的欠缺之处,并对今后的研究方向做出了展望。     

生花植物概念简介及其名称的商榷

在上个世纪最后的20年里,系统学家应用形态性状对种子植物进行了大量的分支分析。其结果显示灭绝的五柱木属加上灭绝的本内苏铁目及尚存的买麻藤目是被子植物的姊妹群,形成一个强支,称之为生花植物支。生花植物假说对探讨被子植物起源有着重要影响,它激发人们讨论被子植物起源时间可能要提前到三叠纪甚至石炭纪,除了支持原有的真花学说外,还提出新恩格勒学说。但是,近年来对现存种子植物进行分子系统学研究的结果是：(1)拒绝接受生花植物概念;(2)买麻藤目并不是被子植物的姊妹群而是松柏目的姊妹群,甚至网结于松柏类而成为松科的姊妹群。这些结果并不使人惊讶,因为对探讨像包含许多灭绝类群的种子植物系统,决不可能是仅仅单独应用现代类群资料所能完成的。假如生花植物支是成立的,但其名称以AGPB支代替生花植物支可能较为合理。     

microRNA在植物生长发育中的研究进展

microRNA(miRNA)是一类广泛存在于植物体内,长约20-25个核苷酸的内源性非编码小分子RNA,通过定向降解靶基因mRNA和抑制其翻译,从而在转录后水平控制靶向基因的表达来调控多种多样的生物功能,包括植物的生长发育、生殖和对逆境胁迫的响应。已有的研究表明,miRNA及其靶基因不仅在植物的时序转换中是一个关键调控因子,也在茎尖发育、叶形态建成、花器官发育和开花时间等过程中发挥着重要调控作用。重点介绍mi RNA在调控植物生长发育过程以及发育可塑性过程中的研究进展,并对植物miRNA研究中有待进一步阐明的问题进行了探讨和展望,以期为深入解析miRNA在调节植物组织和器官模式中的功能,以及植物形态多样性中的作用和分子调控网络提供参考。     

生花植物概念简介及其名称的商榷

在上个世纪最后的 2 0年里 ,系统学家应用形态性状对种子植物进行了大量的分支分析。其结果显示灭绝的五柱木属加上灭绝的本内苏铁目及尚存的买麻藤目是被子植物的姊妹群 ,形成一个强支 ,称之为生花植物支。生花植物假说对探讨被子植物起源有着重要影响 ,它激发人们讨论被子植物起源时间可能要提前到三叠纪甚至石炭纪 ,除了支持原有的真花学说外 ,还提出新恩格勒学说。但是 ,近年来对现存种子植物进行分子系统学研究的结果是 :(1)拒绝接受生花植物概念 ;(2 )买麻藤目并不是被子植物的姊妹群而是松柏目的姊妹群 ,甚至网结于松柏类而成为松科的姊妹群。这些结果并不使人惊讶 ,因为对探讨像包含许多灭绝类群的种子植物系统 ,决不可能是仅仅单独应用现代类群资料所能完成的。假如生花植物支是成立的 ,但其名称以AGPB支代替生花植物支可能较为合理。     

拟南芥花模式建成多阶段遗传机制

花是被子植物的繁殖器官,探究花模式建成对植物进化、形态发育和作物育种等领域的研究均具有十分重要的科学意义。本文所用数据来源于拟南芥(Arabidopsis thaliana)信息资源数据库,包括79个样本的261个基因芯片数据;采用支持向量机算法构建了拟南芥花发育三阶段的蛋白质相互作用网络;利用功能富集分析、网络拓扑结构分析和聚类分析,挖掘出一批与拟南芥花形态发育和花器官形成相关的潜在重要功能基因;基于完善花发育经典的ABCD理论模式,初步阐释了拟南芥花发育的多阶段网络遗传机制。