外源水杨酸对盐胁迫下珙桐幼苗抗氧化系统和基因表达的影响

通过对珙桐(Davidia involucrata)幼苗进行水杨酸(SA)处理,探讨在盐胁迫下SA对珙桐叶片膜脂过氧化程度、活性氧(ROS)积累、抗氧化酶活性、抗氧化剂含量等生理指标及基因表达的影响。结果表明:施用2 mmol·L^(-1)的SA可以显著降低盐胁迫下珙桐幼苗的相对电导率,抑制丙二醛(MDA)和ROS的积累,提高相对含水量、抗氧化酶(SOD、POD和APX)活性以及谷胱甘肽(GSH)含量。施用SA导致盐胁迫下2581个珙桐基因表达发生变化,其中1516个上调表达,1065个下调表达。KEGG分析发现,差异表达基因富集在包括苯丙烷类生物合成在内的9条通路。此外,转录组与实时荧光定量PCR结果均显示,在盐胁迫条件下,转录因子基因DiWRKY40、DiNAC25、DiMYB4和DiMYB86的表达受到SA的显著诱导。研究表明,外源SA可在盐胁迫下刺激珙桐幼苗产生逆境应答,引起基因表达发生变化,进而缓解盐胁迫对珙桐幼苗的伤害。

珙桐—灯台树枝和叶的水提物对白菜种子萌发和幼苗生长的化感效应

为了证实珙桐(Davidia involucrata)及其伴生树种灯台树(Bothrocaryum controversum)是否会通过化感作用影响其他植物的种子萌发和幼苗生长,以维持二者长期稳定的伴生关系,本研究以平武县野生珙桐及灯台树的枝、叶水提液为材料来源,以白菜(Brassica pekinensi)的种子为受体,探究2种植物的枝、叶及其混合后的5种质量浓度(0、0.025、0.050、0.075、0.100 g·mL^(-1))水提液对白菜的种子萌发和幼苗生长的影响,结果表明:(1)珙桐和灯台树的枝水提液对白菜种子萌发影响较小,对幼苗生长有显著促进作用且随质量浓度增加而增大(P<0.05)。(2)珙桐和灯台树的叶水提液对白菜种子萌发均具有显著抑制作用(P<0.05),但对幼苗生长的影响各不相同。前者呈现随质量浓度增加的“低促高抑”现象,而后者呈现随质量浓度增加“抑制增加”的特点。(3)不同来源的枝—叶混合的水提液对白菜种子萌发均表现出显著的抑制作用(P<0.05),但对幼苗生长均随质量浓度增加表现出“低促高抑”特点。上述结果证实了珙桐和灯台树枝、叶水提液对同一受体植物的种子萌发和幼苗生长的化感作用确实存在差异,树种、部位和质量浓度不同均会导致化感作用的强度和方向不同。这种现象可能是植物在群落中为了维持稳定的种间关系而长期进化的结果。

天然珙桐种群结构与动态特征在高低纬度地区的差异

作为我国特有的珍稀濒危物种,天然珙桐(Davidia involucrata Baill.)的种群特征已被众多文献所报道,但纬度变化对其结构和动态的影响还未见研究。本研究对比分析了四川平武县和云南滇东北两个地处相似经度而不同纬度区域的天然珙桐种群的年龄结构动态指数、静态生命表、生存力及其数量变动差异。结果表明:高、低纬度种群结构均为增长型,两地种群的存活曲线均属于Deevey-Ⅱ型,与高纬度的平武县种群相比,低纬度的滇东北珙桐种群表现出更高的增长趋势和较强的种群抗干扰能力;种群动态特征分析结果表明,高纬度的平武县珙桐种群幼龄级个体生长较好,中龄级个体竞争激烈,低纬度的滇东北种群幼龄级个体死亡率高,中龄级个体生长稳定。综上,天然珙桐种群结构和动态特征存在纬度差异。低纬度地区的珙桐幼树存活率低,但成年个体生长良好;高纬度地区的珙桐幼树生长较好,但中龄级个体死亡率高。

模拟氮沉降和铅胁迫对珙桐幼苗生长的影响

本文以NH4NO3和Pb(CH3COO)2分别作为N和Pb2+的来源,研究了2种氮素水平(0、15gN·m^-2·a^-1)和3种Pb2+处理(0、500和1000mg·kg^-1)下珙桐Davidia involucrata幼苗的光合作用和生长变化,以此模拟氮沉降和铅胁迫对珙桐幼苗生长的影响。结果发现:高浓度的铅胁迫对幼苗的光合作用与生长起到了显著的抑制作用,降低了幼苗的气体交换特征、叶绿素含量及生物量干重指标;而中浓度的铅胁迫虽然一定程度抑制了幼苗的光合作用,降低了总叶绿素含量,但增加了植株总叶面积,最终导致叶和根生物量增加。另一方面,模拟氮沉降可以一定程度减轻铅胁迫对幼苗造成的伤害,并显著增加叶绿素含量及叶生物量,降低根生物量,导致生物量向地上部分分配。上述研究结果表明,高浓度的铅胁迫显著抑制了珙桐幼苗的光合作用和生长,而模拟氮沉降可以一定程度地缓解铅胁迫对珙桐幼苗生长的影响。

外源水杨酸提高珙桐幼苗耐盐性的生理机制

本研究以珍稀濒危植物珙桐幼苗为材料,探讨了NaCl胁迫下外源水杨酸(SA)对珙桐幼苗的生长、光合色素含量、光合效率、碳水化合物含量及离子稳态的影响。结果表明,珙桐幼苗叶片喷施2mmol·L^(-1)SA能够减轻NaCl胁迫诱导的光抑制,促进生物量的积累并增强根系活力,增加叶绿素、类胡萝卜素、果糖、葡萄糖和蔗糖含量,提高净光合速率(P_n)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr),降低叶片衰老率、胞间CO_(2)浓度(Ci)和淀粉含量。NaCl胁迫下施用SA可显著减少珙桐幼苗叶片Na^(+)含量,并提高K^(+)含量。相关性分析表明,珙桐幼苗总叶绿素含量、P_n、生物量积累与Na^(+)、Na^(+)/K^(+)呈极显著负相关,与K^(+)呈极显著正相关。可见,盐胁迫下施用SA能够提高珙桐幼苗光合效率和可溶性糖含量,维持离子平衡,进而增强珙桐幼苗的耐盐性。

珙桐(Davidia involucrata Baill.)苞片功能性状及性状间关系对海拔的响应

珙桐(Davidia involucrata Baill.)的苞片被认为是对传粉者和非生物因素等驱动力的适应,往往受到环境因子的影响。为揭示其功能性状及其性状间关系对海拔的响应,本研究采用独立样本t检验和标准化主轴分析方法对比了四川龙苍沟1400和1800 m不同海拔珙桐种群中花苞片的功能性状和性状间关系。结果显示:1)低海拔(1400 m)珙桐种群大、小苞片的长、宽和面积,以及单花苞片总面积均显著大于高海拔(1800 m)种群(P<0.05),且高、低海拔种群的大、小苞片面积及重量呈等比例生长;2)低海拔珙桐种群大、小苞片干重及单花苞片总干重均显著高于高海拔种群(P<0.05);3)高、低海拔种群的花序轴长与干重均无显著差异(P=0.446;P=0.791),高海拔花序轴干重与长间呈异速生长关系,而低海拔呈等速生长关系;4)珙桐大、小苞片的长宽间、面积间以及重量间关系在高、低海拔上均表现出等速生长,单花苞片的总面积和总干重分别与花序轴干重在高、低海拔上均表现出等速生长关系,而与花序轴长表现出异速生长关系。上述结果表明,珙桐苞片的功能性状及其性状间关系在不同海拔存在显著差异,这种现象可能是其在长期进化过程中抵抗环境干扰、保护繁育器官和提高授粉几率而形成的一种适应策略。

BRI1受体的胞内运输及其在油菜素甾醇信号转导中的作用

油菜素甾醇(brassinosteroids,BRs)作为一种重要的植物激素调控植物生长发育的诸多进程以及逆境胁迫响应,而其信号转导途径的研究也一直是植物生物学研究的热点之一。BRs信号的识别起始于BRI1(brassinosteroid insensitive 1)受体对BRs的感知,然后通过一系列下游信号组分进行转导实现对靶基因的表达调控。该文主要从细胞生物学的角度综述了新合成的BRI1通过内质网质量控制系统监控后运输到细胞膜上、BRI1的内吞作用和液泡运输、共受体BAK1(BRI1-associated kinase 1)影响BRI1的胞内运输以及BR信号的终止等内容,并探讨了今后的研究方向及待解决的问题。

植物自噬的细胞学研究进展

自噬(autophagy)是一种存在于真核生物中进化保守的分解代谢过程,其最显著的特征是形成双层膜结构的自噬小泡(autophagosome)。细胞质内多余的或者已经损坏的成分被自噬小泡包裹,最终送入溶酶体或液泡进行降解并循环利用。随着自噬在动物和酵母中研究的不断深入,植物自噬得到人们越来越多的关注,其分子调控机理取得了诸多进展。现主要从细胞生物学角度总结近年来植物自噬研究中取得的成果,并对今后的研究方向及待解决的问题进行论述。

植物免疫受体FLS2的胞内运输机制

植物通过细胞表面的模式识别受体(PRRs)识别病原相关分子模式(PAMPs),启动植物免疫的第一道防线(PTI)。拟南芥FLS2是第一个被发现的植物PRR,近年来围绕FLS2开展了大量的工作,相关研究成果已成为植物与病原微生物互作的重要理论基础。在真核细胞中,细胞膜受体从产生到降解经过了一系列的胞内运输过程,膜受体的胞内转运与其功能调节密切相关。研究表明,FLS2的胞内运输在其介导的免疫过程中起重要作用。该文综述了FLS2向细胞膜运输及在细胞膜超微区中的定位、FLS2的内吞,以及选择性自噬和泛素-蛋白酶体系统对FLS2的降解等,并分析了该领域今后研究的主要内容和方向。

细胞自噬在植物高温及干旱胁迫响应中的作用机制

细胞自噬(autophagy)作为植物细胞维系稳态的一种重要代谢机制,主要通过双层膜结构的自噬小泡(autophagosome)包裹需降解物,随后将其传递至液泡进行降解并循环再利用。诸多研究表明,自噬在植物非生物逆境响应中发挥着重要作用。本文以高温胁迫、干旱胁迫为切入口,综述了近年来自噬在这两种逆境应答中的作用以及分子调控机制,以期为植物抗逆研究和分子育种提供参考。