植物科学学报
 
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主管:中国科学院
主办:中国科学院武汉植物园
   湖北省植物学会
主编:王青锋
编辑:《植物科学学报》编辑部
地址:武汉市东湖高新区九峰一路201号(九峰一路与光谷七路路口以北)
邮编:430074
电话:027-87700820
邮箱:editor@wbgcas.cn
ISSN 2095-0837
CN 42-1817/Q
邮发代号:38-103
定价:50元/册
 
植物科学学报  
 
2020年 38卷 1期
刊出日期 2020-02-28

系统与进化
生态与生物地理
遗传与育种
生理与发育
专题综述
目录
附录
目录
0
目录
2020 Vol. 38 (1): 0-0 [摘要] ( 278 ) [HTML 1KB] [ PDF 724KB] ( 770 )
系统与进化
1 平晶耀, 祝铭, 苏应娟, 王艇
蕨类植物叶绿体rps12基因的分子进化研究

以68种蕨类植物和2种石松类植物的rps12基因为对象,在系统发育背景下,结合最大似然法,使用HyPhy和PAML软件对该基因进行进化速率和适应性进化研究。结果显示:位于IR区的外显子2~3,其替换率明显降低,rps12基因编码序列的替换率也随之降低,且rps12基因密码子第3位的GC含量明显升高;在蕨类植物的进化过程中,3'-rps12更倾向定位于IR区,以保持较低的替换率;rps12基因编码的123个氨基酸位点中,共检测到4个正选择位点和116个负选择位点。研究结果表明基因序列进入到IR区后,显示出降低的替换率;强烈的负选择压力表明RPS12蛋白的高度保守性以及rps12基因的功能和结构已经趋于稳定。

2020 Vol. 38 (1): 1-9 [摘要] ( 769 ) [HTML 1KB] [ PDF 2292KB] ( 1670 )
10 熊哲铭, 高一波, 任慧莹, 徐波, 吴思婉, 彭圆, 森林
40种蕨类植物matK基因的系统分类及分子进化研究

采用“放松分子钟”模型、氨基酸位点正选择模型和分子内共进化网络估算方法,对蕨类植物Ⅱ型内含子成熟酶蛋白K(Maturase K, MATK)编码基因matK的进化趋势进行研究。结果显示:matK基因在蕨类植物系统学研究中具有一定的应用价值,与rbcL基因和psaA基因联合后能显著提升系统发育树的可信度;蕨类植物MATK蛋白中存在少数曾经历正选择的位点;MATK蛋白内部有多对氨基酸位点共同构成共进化网络。在被子植物兴起环境改变后,MATK蛋白部分位点发生适应性进化,通过位点间共进化网络协同作用方式提升蕨类植物对新光合环境的适应能力。

2020 Vol. 38 (1): 10-22 [摘要] ( 710 ) [HTML 1KB] [ PDF 6216KB] ( 1107 )
23 王捷, 魏爱丽, 石瑛, 李艳晖, 韩雨昕, 王中杰
念珠藻属植物hetR基因的适应性进化分析

以念珠藻属(Nostoc)及其近缘类群hetR基因的51条序列为研究对象,对hetR基因的编码蛋白进行生物信息学分析和系统发育分析,并使用分支模型、位点模型和分支-位点模型进行该基因位点的适应性进化研究。系统发育分析结果显示,51条hetR基因蛋白序列可分为4个大分支。适应性进化分析结果表明,在3种进化模型中,大多数分支及藻株都没有检测到统计学上具有显著性的正选择位点,说明检测的位点大多处于负选择压力下。但在普通念珠藻(Nostoc commune, CHAB2802)中检测到正选择位点(126T),提示念珠藻属植物hetR基因发生了适应性改变。

2020 Vol. 38 (1): 23-31 [摘要] ( 614 ) [HTML 1KB] [ PDF 2095KB] ( 790 )
32 郗连连, 李嘉宝, 朱凯琳, 祁奇, 陈昕
花楸属3种植物的基因组大小与叶气孔特征分析

以糍粑沟花楸(Sorbus cibagouensis H. Peng & Z. J. Yin)、大理花楸(S. hypoglauca(Cardot)Hand.-Mazz.)和川滇花楸(S. vilmorinii C. K. Schneid.)为材料,采用流式细胞术对其基因组大小及倍性进行检测分析,同时应用光学显微镜和扫描电子显微镜对其气孔特征进行观察。结果显示,3种花楸属植物的基因组大小和倍性、气孔特征均存在一定差异。糍粑沟花楸、大理花楸和川滇花楸的基因组大小分别为:(1.480±0.039)pg、(1.513±0.041)pg、(2.675±0.065)pg,在此基础上推断糍粑沟花楸和大理花楸为二倍体、川滇花楸为四倍体植物。显微镜观测发现:3种花楸属植物的气孔器均分布于叶的下表皮,气孔不下陷,保卫细胞无“T”型加厚结构,气孔类型为无规则形;糍粑沟花楸和川滇花楸的气孔器外拱盖光滑,而大理花楸气孔器外拱盖具有短棒状蜡质纹饰;3种植物的气孔器大小存在极显著差异。研究结果表明花楸属植物的基因组大小与倍性呈显著正相关,可用于推断植物的倍性;而气孔器大小和密度与倍性的相关性不大,但气孔特性在种间变化显著,可为种的鉴定提供科学的理论依据。

2020 Vol. 38 (1): 32-38 [摘要] ( 686 ) [HTML 1KB] [ PDF 1851KB] ( 902 )
39 刘雄盛, 肖玉菲, 王勇, 黄荣林, 姜英, 刘菲, 蒋燚
江南油杉营养器官的解剖结构及其生态适应性

采用石蜡切片和光学显微技术对江南油杉(Keteleeria fortunei(Murr.)Carr.var. cyclolepis(Flous)Silba)根、茎、叶的解剖结构进行观测,研究其形态结构对环境的适应性。结果显示:江南油杉叶片为异面叶,上表皮厚11.5 μm,外侧覆盖厚4.5 μm的角质层,下表皮厚8.6 μm,外侧覆盖厚2.4 μm的角质层,有气孔器分布,栅栏组织由1~2层细胞组成,海绵组织由2~3层细胞组成,主脉为单脉,厚474.1 μm。茎的初生结构中表皮细胞1~2层,外皮层细胞4~6层,内皮层细胞6~8层,其内分布有树脂道;次生结构中木栓层细胞2~3层,栓内层细胞1~2层,皮层内有树脂道和分泌腔分布,维管束紧密排列连成环状。根的初生结构中外皮层细胞3层,内皮层细胞1~2层,具凯氏带,初生木质部为四原型;次生结构中木栓层细胞3~4层,栓内层细胞2 ~ 3层。江南油杉营养器官的解剖结构表现出较大的可塑性,使之既能较好地适应阳生环境又对阴生环境具备一定的适应性,还可耐受一定的干旱和寒冷。

2020 Vol. 38 (1): 39-46 [摘要] ( 627 ) [HTML 1KB] [ PDF 6442KB] ( 830 )
47 方姣, 朱欢, 刘国祥, 胡征宇
头孢藻属中国新记录种

头孢藻属(Cephaleuros)是一类寄生性藻,在分类学上位于绿藻门石莼纲橘色藻目橘色藻科。国内对头孢藻属的研究多见于它对经济作物和观赏植物的危害,而分类学研究较缺乏。为了全面系统地了解中国头孢藻属的多样性,于2012-2018年先后在多个省份采集头孢藻属标本60余份,并对其进行了形态分类学研究。结果显示,头孢藻属中国新记录种有6种,分别为:寄生头孢藻(Cephaleuros parasiticus Karsten)、德鲁特头孢藻(Cephaleuros drouetii Thompson & Wujek)、肿毛头孢藻(Cephaleuros tumidae-setae Thompson & Wujek)、散生头孢藻(Cephaleuros diffusus Thompson & Wujek)、宽阔头孢藻(Cephaleuros expansa Thompson & Wujek)、亨宁头孢藻(Cephaleuros henningsii Schmidle),对6个种的形态学特征进行了详细描述,并提供了照片资料。

2020 Vol. 38 (1): 47-57 [摘要] ( 854 ) [HTML 1KB] [ PDF 5768KB] ( 1102 )
生态与生物地理
58 旦增, 李炳章, 尹志坚
珠穆朗玛峰国家级自然保护区密叶红豆杉所在群落的特征及区系分析

基于野外15个群落样方物种调查,对珠穆朗玛峰国家级自然保护区密叶红豆杉(Taxus contorta Griffith)所在群落的结构、物种多样性、区系地理成分及密叶红豆杉的年龄结构进行研究。结果显示:(1)调查样地内共有维管植物53科116属154种,以蔷薇科、毛茛科、菊科、百合科等占优势;在科、属级区系分析中,热带成分分别占46.2%、18.0%,温带成分分别占53.8%、82.0%。(2)密叶红豆杉所在群落的建群种分别为乔松(Pinus wallichiana A. B. Jackson)、云南铁杉(Tsuga dumosa(D. Don)Eichler)和喜马拉雅冷杉(Abies spectabilis(D. Don)Spach),密叶红豆杉为下层乔木的重要伴生成分或优势成分。(3)从各群落内部比较来看,草本层的Margalef指数和Simpson指数在3个群落中都最高,说明群落的草本层物种多样性最丰富,数量也最多;从群落间比较来看,乔松林灌木层和草本层的Margalef指数最高,乔木层的最低。(4)在3种群落中密叶红豆杉数量都呈增长趋势,且幼苗库较充足,在云南铁杉林和喜马拉雅冷杉林中,密叶红豆杉从幼苗到幼树的生长过程经历了较强的环境筛选。

2020 Vol. 38 (1): 58-67 [摘要] ( 719 ) [HTML 1KB] [ PDF 2635KB] ( 1012 )
68 洪柳, 吴林, 牟利, 李小玲, 王涵
木林子国家级自然保护区苔藓植物物种与区系研究

基于野外调查、采集标本和查阅文献,对木林子国家级自然保护区苔藓植物物种及区系特点进行研究。结果显示:该保护区苔藓植物共有64科121属292种,其中,苔类28科38属88种,藓类36科83属204种。该保护区共有湖北新记录科2科、新记录属9属、新记录种73种。该保护区苔藓植物区系成分多样,有11个区系类型,以温带成分为主(占30.89%)、东亚成分次之(占18.92%)。相比清凉峰、大巴山、十万大山和佛坪4个国家级自然保护区,木林子呈现出科多种少的特点,物种分化程度更高。木林子保护区与清凉峰的苔藓植物组成相似度最高,与佛坪相似度最低。该研究结果从苔藓植物多样性的角度佐证了清江流域物种分化程度较高的观点,为丰富木林子国家级自然保护区苔藓植物和湖北省苔藓植物提供了基础资料。

2020 Vol. 38 (1): 68-76 [摘要] ( 654 ) [HTML 1KB] [ PDF 1756KB] ( 910 )
77 龙婷, 陈杰, 杨蓝, 王寅, 徐超, 李景文, 李俊清
极小种群东北红豆杉所在群落特征及其环境解释

以东北红豆杉(Taxus cuspidata Sieb. et Zucc.)所在群落为对象,选择有东北红豆杉分布的21个样方进行群落调查,结合样方植物和环境数据,采用系统聚类、RDA分析、方差分解等方法研究东北红豆杉所在群落的特征及其主要影响因素。结果表明:(1)东北红豆杉所在群落共记录到48科90属107种植物,其物种组成丰富,可将群落划分为红松-紫椴林、红松-云杉-冷杉林、红松-槭树林、红松-风桦林4个林分类型;(2)温度、降水、林分类型和土壤pH等环境因子显著影响东北红豆杉的分布及其群落特征,整体上温度是最显著的影响因子,但在不同林型中各环境因子的主要作用不同;(3)气候因子、地形与土壤因子、生物因子三者对东北红豆杉所在群落分布的共同解释率为49.85%,地形与土壤因子的单独解释力最大(15.70%),其次为气候因子(14.96%)和生物因子(9.79%)。总之,由于自然和人为因素的干扰,东北红豆杉所处的群落类型多样,且东北红豆杉种群特征在不同的群落中各不相同,主要分布在红松-紫椴林和红松-云杉-冷杉林中,其他2种群落类型对回归保护地的选择具有很好的指示作用,应针对不同的分布群落采取不同的保护措施。

2020 Vol. 38 (1): 77-87 [摘要] ( 669 ) [HTML 1KB] [ PDF 2014KB] ( 925 )
88 王雪, 李震, 刘艳玲, 梁琼
迁地保育植物花期物候对迁入地气候变化的响应

以中国科学院武汉植物园内栽培的长果秤锤树(Sinojackia dolichocarpa C. J. Qi)、山白树(Sinowilsonia henryi Hemsl.)、夏腊梅(Sinocalycanthus chinensis Cheng et S. Y. Chang)、紫茎(Stewartia sinensis Rehd. et Wils.)和绒毛皂荚(Gleditsia vestita Chun et How ex B. G. Li)5种迁地保育植物为对象,通过2008-2016年观察记录的初花期物候及整个花期长度的数据,研究花期的年际变化规律及其与迁入地武汉气候因子的相关性。结果显示:(1)从初花期来看,长果秤锤树的初花期每年提前1.25 d,紫茎的初花期每年推迟1.35 d,绒毛皂荚的初花期每年推迟1.22 d。(2)从花期长度来看,山白树的花期每年增加1.72 d,夏蜡梅的花期每年减少1.62 d,紫茎的花期每年增加0.32 d。(3)从花期与气候因子的相关性来看,年降水量、年平均相对湿度、 > 10℃有效积温、花前 > 10℃的有效积温是影响这5种植物初花期、花期长度的主要气候因子;不同物种间影响花期的主要气候因子有所差异。

2020 Vol. 38 (1): 88-96 [摘要] ( 495 ) [HTML 1KB] [ PDF 1411KB] ( 857 )
97 牛雪婧, 聂靖, 赵雪利, 高信芬
河北木蓝的叶表型可塑性研究

以中国分布最广、形态变异复杂且分类上存在争议的木蓝属植物河北木蓝(Indigofera bungeana Walp.)为研究对象,运用GIS技术从较大尺度上(17省28县29个居群)进行叶表型可塑性分析,利用表型可塑性指数和变异系数对叶表型可塑性进行评价,并对叶表型性状与环境因子的相关性进行分析。结果显示:河北木蓝叶表型性状在居群间的变异大于居群内;叶长、叶柄长、最少小叶数、最多小叶数、小叶长、小叶宽6个叶表型性状均具有可塑性,其中叶长的可塑性最大,小叶数目的可塑性最小;年均降水量是对叶表型可塑性影响最大的环境因子;6个叶表型性状与海拔均呈负相关,与年均气温呈正相关。研究结果可为河北木蓝的分类、适应性进化和开发利用奠定基础。

2020 Vol. 38 (1): 97-104 [摘要] ( 632 ) [HTML 1KB] [ PDF 2304KB] ( 917 )
遗传与育种
105 Wagutu Godfrey Kinyori, Njeri Henry Kariuki, 樊香绒, 陈媛媛
菰核基因组SSR引物的开发及其在稻族植物中的通用性检测

利用数据库中已有的部分菰(Zizania latifolia Turcz.)核基因组序列,采用in silico方法开发其SSR引物,并选取我国不同纬度的5个菰野生种群,对合成的64对引物进行筛选。结果显示:64对引物中有15对至少在一个种群中表现出多态性;共发现84个等位基因,每个位点平均有5.6个等位基因。在5个种群中,观察杂合度为0.000~0.941,预期杂合度为0.072~0.625。种群间的基因流(Nm=0.576)水平较低导致了种群间表现出较高的遗传分化(FST=0.432)。进一步对稻族其他物种的通用性检测发现,15个多态位点中,有8个位点在亚洲栽培稻(Oryza sativa L.)中得到扩增,有9个位点在普通野生稻(O. rufipogon Griff.)中得到扩增。

2020 Vol. 38 (1): 105-111 [摘要] ( 489 ) [HTML 1KB] [ PDF 1505KB] ( 659 )
112 姚程程, 王俊臣, 胡继文, 肖遥, 杨桂娟, 王军辉, 翟文继, 麻文俊
香椿种质生长及叶部表型性状的遗传变异分析

以84个香椿(Toona sinensis(A. Juss.)Roem.)种质为材料,对其2个生长性状和18个叶部性状(包含6个质量性状和12个数量性状)进行测定。结果显示,香椿6个叶部质量性状变异类型丰富,呈现出多态化特点,单一性状的主要表型多为1~2个。苗高、地径及叶部表型等14个数量性状在种质间的差异均达到极显著水平,且除地径外,其他性状的遗传方差分量均大于环境方差分量,表明此类性状主要受遗传控制。参试的14个数量性状的平均表型变异系数为20.35%,平均遗传变异系数为16.36%;综合表型和遗传变异系数,叶柄长度较其他性状变异大,而叶片夹角稳定性最高,各数量性状(除地径外)遗传变异系数与表型变异系数之差小于7%。香椿种质各性状间Shannon-Weaver遗传多样性指数相差不大(1.892~2.069),遗传多样性水平高,具有良好的遗传改良基础。聚类分析可将84个香椿种质分为5类,类群Ⅰ表现为生长旺盛、小比叶重型;类群Ⅱ生长较快、叶片较大;类群Ⅲ种质数量最多,属生长缓慢、大比叶重型;类群Ⅳ特征为大叶片、多叶型;类群Ⅴ为小叶片、稀叶型。研究结果表明参试香椿种质变异丰富,遗传多样性水平高,能为良种选育、遗传改良等研究提供丰富的遗传材料。

2020 Vol. 38 (1): 112-122 [摘要] ( 617 ) [HTML 1KB] [ PDF 2125KB] ( 1069 )
123 谢慧敏, 彭德镇, 陈衍如, 罗火林, 杨柏云, 熊冬金
江西主要山脉春兰野生居群遗传结构与分化

利用ISSR分子标记对江西省主要山脉的21个春兰(Cymbidium goeringii(Rchb. f.)Rchb. f.)居群进行居群遗传结构研究。结果显示,利用14个筛选的引物共扩增出139条条带,其中多态性条带118条,多态性条带百分率(PPL)为84.89%。21个居群的Nei's 基因多样性(He)为0.2292,Shannon指数(I)为0.3613。AMOVA分析表明,春兰居群间变异占50.79%, 居群内变异占49.21%, 居群间的遗传分化大于居群内的分化。STRUCTURE群体遗传结构和UPGMA聚类分析均表明,江西主要山脉的春兰居群存在地理隔离和生境片断化。推测江西春兰曾广泛分布于罗霄山脉和武夷山脉,受第四纪冰期影响,春兰群体因气候剧烈变化而骤减,仅在山脉间适宜的环境中得以保存并繁衍至今,罗霄山脉和武夷山脉是春兰最主要的两个冰期避难所。综合遗传多样性与居群遗传结构特点,建议在遗传多样性较高的石城(SC)、宜丰(YF)、贵溪(GX)居群设点进行就地保护;对资源破坏严重的大余(DY)和井冈山(JGS)居群实行迁地保护。

2020 Vol. 38 (1): 123-133 [摘要] ( 630 ) [HTML 1KB] [ PDF 7101KB] ( 1145 )
生理与发育
134 娄永峰, 高志民
叶黄素循环和D1蛋白周转在毛竹叶片光保护中的作用

利用叶绿素荧光技术,对强光胁迫下以及叶黄素循环抑制剂-二硫苏糖醇(DTT)和D1蛋白合成抑制剂-硫酸链霉素(SM)处理后毛竹(Phyllostachys edulis(Carr.)Lehaie)的光抑制特征进行研究。结果显示:在夏季中午强光或人为强光胁迫下,毛竹叶片最大光化学效率Fv/Fm均显著降低;在下午光强减弱或黑暗、弱光条件下,Fv/Fm可有效恢复。DTT和SM均可抑制毛竹叶片非光化学淬灭(NPQ),且DTT效果明显优于SM。另外,在强光下,DTT和SM处理均能使毛竹叶片Fv/Fm、实际光化学效率Y(Ⅱ)和光化学淬灭qP等荧光参数下降幅度增大。研究结果表明毛竹叶片具有完善的光破坏防御机制,NPQ与叶黄素循环和D1蛋白周转紧密关联,在叶片光保护机制中具有重要作用。

2020 Vol. 38 (1): 134-142 [摘要] ( 591 ) [HTML 1KB] [ PDF 2008KB] ( 1062 )
专题综述
143 韩佳欣, 郑浩, 张琼, 钟彩虹
果树中糖类代谢和调控研究

糖是生物体内主要的碳源,是光合作用的主要产物,可为生物体提供能量,在植物的生长发育过程中起重要作用。本文综述了近年来关于糖类与果树生长发育及品质形成方面的相关研究进展,重点介绍了糖类运输、积累与基因表达、糖信号传导和糖类调控网络等方面的研究进展,并对今后利用分子生物学手段进行果实品质改良等方面的研究方向进行了展望。

2020 Vol. 38 (1): 143-149 [摘要] ( 645 ) [HTML 1KB] [ PDF 1283KB] ( 1382 )
附录
1
平晶耀:附件1-1—1-4
2020 Vol. 38 (1): 1-7 [摘要] ( 262 ) [HTML 1KB] [ PDF 1450KB] ( 939 )
1
旦增:珠穆朗玛峰国家级自然保护区密叶红豆杉所在群落调查样方物种名录
2020 Vol. 38 (1): 1-4 [摘要] ( 216 ) [HTML 1KB] [ PDF 993KB] ( 582 )
1
洪柳:木林子国家级自然保护区苔藓植物名录
2020 Vol. 38 (1): 1-19 [摘要] ( 281 ) [HTML 1KB] [ PDF 1018KB] ( 896 )
1
龙婷:东北红豆杉所在群落物种名录
2020 Vol. 38 (1): 1-3 [摘要] ( 238 ) [HTML 1KB] [ PDF 849KB] ( 704 )
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