植物应对干旱胁迫的气孔调节

气孔是植物控制叶片与大气之间碳、水交换的重要门户,植物的生长和生存都依赖于叶片气孔对碳获取和水散失的调控.因此,气孔调节机理研究与气孔导度模型研发是精确模拟陆地生态系统碳、水循环过程不可或缺的内容.近年来,随着气候变化的加剧,干旱事件愈发频繁,对植物的存活、生长和分布产生深刻影响.为了深入理解植物碳-水耦合机理过程、预测全球变化下植物及群落的动态,开展植物应对干旱胁迫的气孔调节研究尤为重要.本文综述了植物在干旱胁迫条件下气孔调节机制和模型研究进展.首先阐述了植物气孔对干旱胁迫的主动调节与被动调节,讨论了气孔调节的演化过程,包括蕨类和石松类植物的被动水力调节、被子植物的主动调节和裸子植物的双重调节机制,认为裸子植物的气孔调节方式是植物进化过程中介于蕨类、石松类植物和被子植物之间的一种重要过渡类型.然后分析了气孔调节与水力调节的关系,讨论了“植物水势和气孔导度解耦”问题中存在的争议.之后介绍了基于水分利用效率假说和最大碳增益假说所建立的气孔导度优化模型的应用,并指出后者有更强的预测能力和应用前景.最后,为了有效减少植被对气候变化响应预测中的不确定性,提出了2个亟待开展的研究问题:将植物叶片的气孔调节功能研究由个体扩展到生态系统甚至更大尺度,改进陆地生态系统碳水循环机理模型;量化气孔调节的主动水力反馈过程,修正植物气孔功能水力模型.     

利用黑斑双鳍电鳐构建实验性自身免疫性重症肌无力小鼠模型

目的建立符合国际化的临床前实验标准的实验性自身免疫性重症肌无力(experimental autoimmune myasthenia gravis, EAMG)动物模型。方法参照文献报道的方法并改进后,从电鳐电器官提取乙酰胆碱受体(acetylcholine receptor,AchR)蛋白纯品,并采用SDS凝胶电泳蛋白定性鉴定及BCA法蛋白定量;用纯化的蛋白主动免疫C57BL/6小鼠,共免疫3次(分别于第1天、第30天、第60天),进行EAMG小鼠临床评分、体重、血清AchR抗体含量、新斯的明试验、肌电图等综合评价。结果 EAMG模型组与佐剂组比较,自第三周开始发病,平均临床评分显著上升(P<0.01);发病小鼠体重显著减轻(P<0.01);新斯的明试验阳性;血清AchR抗体含量明显增加(P<0.01);肌电图重复电刺激实验阳性。结论从黑斑双鳍电鳐的电器官提取、纯化AchR蛋白成功诱导C57BL/6 EAMG小鼠模型,为进一步研究重症肌无力创造了良好条件。     

硬粒小麦 长穗偃麦草2E和4E附加系及E染色体传递

为探讨长穗偃麦草E染色体在硬粒小麦背景中的传递特点,利用染色体特异分子标记、基因组原位杂交(GISH)、非变性荧光原位杂交(ND FISH)等方法,对小偃麦8801(AABBEE)与硬粒小麦(AABB)杂交后代中选育的株系Du_No.2和Du_No.4进行了分析。结果表明：(1)分子标记检测株系Du_No.2及Du_No.4分别能扩增出长穗偃麦草2E、4E染色体特异条带。(2)GISH和ND FISH分析显示,株系Du_No.2和Du_No.4分别附加了1条2E和4E染色体,表明株系Du_No.2 和Du_No.4分别为硬粒小麦 长穗偃麦草2E和4E单体附加系。(3)2个株系的减数分裂过程观察发现,后期Ⅰ、Ⅱ和末期Ⅱ都有E染色体分离异常现象,且株系Du_No.2和 Du_No.4的异常率分别为22.24%和36.18%。(4)2个株系分别与硬粒小麦进行正反杂交的后代PCR分析表明, 2E和4E染色体经雄配子的传递率分别为4.41%和2.17%,而通过雌配子的传递率都为零,表明2E和4E染色体在硬粒小麦背景中能通过雄配子传递,但不通过雌配子的传递。该研究为创建全套硬粒小麦 长穗偃麦草双体附加系及代换系提供基础。     

神经元形态重建工具的研究进展

近年来,分子标记和显微光学成像技术的系列突破,使得单细胞分辨的全脑尺度神经群落成像成为现实.然而,现有神经元形态重建工具的发展速度远远滞后于海量数据的产生速度,难以满足现阶段成像数据的分析需求.在此背景下,我们首先分析了神经元形态重建工具发展滞后的原因,简述现有半自动和全自动神经元形态重建工具的特点和最新发展,并结合现有工具的特点分析其向高通量、高准确度重建工具发展时面临的挑战.最后,我们对未来形态重建工具的发展趋势及应用前景做出展望.     

叶面喷施PP_(333)和6-BA对甜荞花芽分化及内源激素的影响

以甜荞品种‘北早生’和‘赤甜荞1号’为材料,利用多效唑(PP_(333))和6-苄基腺嘌呤(6-BA)在不同幼苗时期进行叶片喷施处理,并采用扫描电镜观察花芽分化过程,记录开花时间,调查开花和结实数,通过液质联用方法检测3种内源激素生长素(IAA)、赤霉素(GA_3)、脱落酸(ABA)及人工合成细胞分裂素(6-BA)含量,探究两种植物生长调节剂对甜荞的花芽分化及内源激素含量的影响,为甜荞花期调控提供依据。结果显示:(1)第二片真叶期喷施100mg·L~(-1)PP_(333)和150mg·L~(-1)6-BA能显著提高甜荞结实率和单株产量,两种处理的结实率分别较对照提高49.5%、39.4%,单株产量分别提高41.8%、23.0%。(2)观察甜荞花芽分化过程并将其划分5个时期,分别为生长锥分化前期、生长锥分化期、小花原基分化期、雌雄蕊分化期和雌雄蕊形成期,在第二片真叶期喷施PP_(333)和6-BA均加快了甜荞花芽分化进程,使其开花时间提前。(3)喷施PP_(333)在幼苗期和现蕾期降低了内源IAA、6-BA含量,增加GA_3、ABA含量,而在盛花期增加内源IAA、6-BA含量,降低ABA、GA_3含量;喷施6-BA在幼苗期和现蕾期增加了内源GA_3、IAA含量,在盛花期降低了内源GA_3、IAA含量,3个时期均降低了内源ABA含量,增加了6-BA含量。研究发现,第二片真叶期是调控甜荞小花发育的关键时期,在此时叶面喷施100mg·L~(-1)PP_(333)和150mg·L~(-1)6-BA的调控效果最佳,可加快甜荞花芽分化进程,使开花时间提前,增加单株结实粒数,提高甜荞品种的结实率和单株产量;PP_(333)主要是通过减少甜荞开花数,增强弱势小花活力来提高结实粒数,而6-BA主要是利用增加开花数,提高有效可孕小花数来增加结实粒数。     

尾巨桉DH3229幼苗对硝普钠-酸铝互作的响应

该研究以广西林业科学研究院提供的尾巨桉DH3229幼苗为材料,以分析纯AlCl3·6H2O为铝(Al)的供体,以硝普钠(SNP)为一氧化氮(NO)的供体,设置3个SNP浓度(0、10、500μmol·L~(-1))和2个Al水平(0、5 mmol·L~(-1)),每5 d浇一次含不同浓度Al和SNP的营养液,持续20周,分析Al胁迫对幼苗生长生理特性的影响,并探讨不同浓度外源SNP施加对植物Al毒害有无缓解作用及其缓解机理。结果表明:Al施加能显著降低尾巨桉DH3229幼苗的生物量、叶片叶绿素a、总叶绿素含量、叶绿素a/b值和可溶性糖含量;Al胁迫显著增加幼苗相对电导率、MDA、SOD、游离脯氨酸含量。外源施加适量(10μmol·L~(-1))的SNP能使Al胁迫下桉树幼苗根和叶等生物量、叶片叶绿素含量以及Chl a/b显著提高,同时降低其相对电导率、MDA含量和游离脯氨酸含量。可见,SNP具有双重性,适量SNP施加可有效缓解Al对桉树生长的胁迫,高浓度(500μmol·L~(-1)) SNP则产生硝化胁迫从而抑制桉树的生长。     

苦荞R2R3-MYB转录因子调控原花青素生物合成的研究

基于苦荞花期转录组数据,该研究筛选并克隆获得一个黄酮代谢相关的MYB类转录因子,并命名为FtMYB23。该基因ORF框长879bp,编码292个氨基酸;系统进化树分析显示,FtMYB23与SG5-MYB亚家族成员聚为一簇,属于典型的R2R3-MYB型转录因子。β-半乳糖苷酶滤纸分析表明,其具有转录激活活性。FtMYB23过表达转基因拟南芥株系的表型分析表明,3个阳性株系的种皮颜色均呈现出比野生型更深的褐色,其叶中原花青素含量均极显著增加(P 0.01),分别为野生型的4.68、3.5和2.8倍。qRT-PCR分析表明,转基因拟南芥中黄酮合成相关的AtCHS、AtCHI、AtF3H、AtF3′H、AtFLS、AtDFR和AtBAN等基因的表达量显著升高(P 0.05),而AtTT12的表达量极显著降低(P 0.01)。研究认为,FtMYB23作为典型的Subgroup5-MYB(SG5-MYB)激活型转录因子,通过促进黄酮合成途径早期关键酶基因的表达,从而提高原花青素的合成与积累。     

长沙市不同污染程度区域桂花和香樟叶表面PM2.5吸附量及其影响因素

为阐释不同污染程度下城市绿化植物吸滞PM_2.5机理、解析污染物来源,应用气溶胶再发生器定量测定长沙市常见的2种园林绿化树种(桂花和香樟)植物叶片PM_2.5吸附量,同时应用原子力显微镜(AFM)观察了不同污染区(交通区、文教区、清洁区)植被的叶表面微形态特征,使用离子色谱仪测定样品中水溶性离子含量.结果表明: 污染程度与植物叶表面PM_2.5吸附量呈正相关,不同植物单位叶面积PM_2.5吸附量全年均值表现为交通区(0.56±0.04 μg·cm^-2)＞文教区(0.48±0.06 μg·cm^-2)＞清洁区(0.33±0.02 μg·cm^-2),植物单位叶面积PM_2.5吸附量季节变化为冬季(0.70±0.10 μg·cm^-2)＞春季(0.43±0.14 μg·cm^-2)＞秋季(0.39±0.12 μg·cm^-2)＞夏季(0.31±0.09 μg·cm^-2),桂花的单位叶面积PM_2.5吸附量大于香樟;污染程度轻的区域的植物叶片比较光滑,污染程度重的区域的叶片较粗糙,植物粗糙度排序为交通区(195.45±16.09 nm)＞文教区(176.99±8.45 nm)＞清洁区(131.88±12.98 nm);不同污染程度地区PM_2.5离子含量均表现为冬季最大,其次是春季和秋季,夏季最低;3个污染区PM_2.5离子成分均以Na⁺、NH₄⁺、Cl^-和Br^-这4种离子为主,不同程度污染区PM_2.5污染均以移动源污染为主.     

日光温室番茄-西瓜轮作系统不同水氮处理氨挥发特征

为探究黄土高原地区日光温室果蔬栽培中氨挥发特征,在陕西省杨凌区选择当地典型的日光温室,设置4个不同的水氮处理,采用密闭式间歇抽气法监测番茄-西瓜轮作季的氨挥发特征.结果表明: 日光温室栽培土壤氮素转化快,施氮处理施肥后第1～2天氨挥发出现峰值,氨挥发峰值为0.26～2.02 kg N·hm^-2·d^-1,7 d左右各处理氨挥发通量相近;施氮处理间氨累积排放量无显著差异;相同施氮量条件下,降低灌溉量氨累积排放量两季平均增加了46.7%;不同种植季氨平均排放通量和累积排放量均表现为西瓜季高于番茄季,西瓜季高温促进了氨排放;土壤铵态氮含量、土壤孔隙含水量、0～5 cm地温和温室气温均对氨排放通量有极显著影响,而土壤pH值与氨挥发通量呈显著负相关关系.不同种植季氨挥发通量和累积排放量存在差异,降低施氮量可减少氨排放,相同施氮量条件下降低灌溉量增加了氨排放.