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  
 
2022年 40卷 1期
刊出日期 2022-02-28

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
2022 Vol. 40 (1): 0-0 [摘要] ( 98 ) [HTML 1KB] [ PDF 789KB] ( 421 )
系统与进化
1 赵字陈, 赵玉娟, 龚洵, 潘跃芝
龙血树柴胡的遗传多样性及其分布特征研究

本研究基于7个叶绿体DNA片段(cpDNA)和2个核DNA片段(ITS和PZ8)的测序数据,对龙血树柴胡(Bupleurum dracaenoides Huan C.Wang,Z.R.He&H.Sun)8个居群的153个样本进行了遗传多样性和分布式样研究。cpDNA片段分析结果显示:龙血树柴胡在物种水平具有较高的遗传多样性(Hd=0.862;Pi=0.00567),但居群内遗传多样性低,遗传变异主要存在于居群间,遗传分化显著(Fst=0.959);而核DNA片段ITS和PZ8的数据分析结果显示,其遗传多样性较低(Hd=0.532,Pi =0.00121和Hd=0.349,Pi=0.00060),遗传变异主要存在于居群内,居群间仅存在一定程度的遗传分化。中性检验和失配分布分析结果发现龙血树柴胡没有经历过近期种群扩张事件,8个居群的153个样本从遗传成份上可被分为两组。研究结果将为龙血树柴胡的资源保护和发掘提供参考。

2022 Vol. 40 (1): 1-10 [摘要] ( 188 ) [HTML 1KB] [ PDF 2322KB] ( 405 )
11 侯晨曦, 翟星光, 吴丹丹, 周永红, 张昌兵, 张海琴
曲穗草属天然杂种的鉴定及形成研究

本研究通过形态学、细胞学、系统发育分析等方法对小麦族曲穗草属(Campeiostachys)的两株疑似天然杂种进行鉴定,探究其可能的亲本及杂种形成机制。结果显示:两株天然杂种在形态上与短芒曲穗草(Campeiostachys breviaristata(Keng) Y.H.Zhou,H.Q.Zhang et C.R.Yang.)相近,长势优于后者,但其花粉育性(13.30%和21.20%)和结实率(10.70%和18.60%)较低;细胞学分析表明两株天然杂种均为六倍体(2n =42),染色体组组成为StStYYHH;系统发育分析结果表明两株杂种的可能亲本为短芒曲穗草、无芒披碱草(Elymus submuticus Keng)、黑紫披碱草(Elymus atratus (Nevski) Hand.-Mazz)。基于杂种具有无芒或短芒的特征,结合形态学特征,推测短芒曲穗草和无芒披碱草为两株天然杂种可能的亲本供体,且短芒曲穗草为母本。

2022 Vol. 40 (1): 11-20 [摘要] ( 192 ) [HTML 1KB] [ PDF 4213KB] ( 200 )
生态与生物地理
21 王彩玲, 景嘉慧, 许嘉巍, 靳英华, 张英洁, 陈雪莹
长白山北坡与西坡岳桦种群差异分析

本研究通过植被调查,从密度、胸径、树高、树龄、世代和种群分布格局等方面分析长白山北坡与西坡岳桦(Betula ermanii Cham.)种群的坡向差异及随海拔变化的坡向差异,探讨植被坡向差异的干扰因素。结果显示,整体上北坡岳桦种群胸径、二代木比重显著大于西坡,一代木比重则相反,说明尽管西坡生境优于北坡,但西坡植被演替落后于北坡,同时受干扰的因素多于北坡。北坡与西坡岳桦种群特征随海拔变化的趋势存在统一性,岳桦种群密度随海拔的升高均呈“单峰”型变化;其中北坡岳桦胸径、树高、树龄、二代木比重随海拔升高逐渐减小,种群空间分布格局呈聚集-随机-聚集变化趋势,说明在较低和较高海拔岳桦只能占据部分生境,符合一般山地植被特征。西坡岳桦树龄、树高随海拔波动减小,种群呈聚集分布;同时不同海拔的岳桦种群特征坡向差异也不同,海拔1600~1700 m,西坡岳桦胸径、树高、树龄小于北坡,而种群密度大于北坡;海拔1800~2100 m,西坡岳桦胸径、树高、树龄大于北坡,而种群密度小于北坡。研究结果说明西坡的干扰随海拔呈随机性,具有风干扰的特征,推测除已知的火山喷发、火山灰侵蚀干扰以及生境条件差异外,风干扰也是产生岳桦种群坡向差异的重要因素。

2022 Vol. 40 (1): 21-30 [摘要] ( 157 ) [HTML 1KB] [ PDF 1435KB] ( 349 )
31 吴鑫磊, 龙婷, 徐超, 梁艳君, 韦健丽敏, 李景文
东北红豆杉不同生境群落种间关联性

本研究在吉林省汪清县杜荒子林场东北红豆杉(Taxus cuspidata Sieb.et Zucc.)集中分布区进行调查,基于方差比率(VR)、Ochiai指数(OI)以及Spearman秩相关系数检验,对云冷杉林(群落1)、云冷杉林(群落2)和风桦林(群落3)等3个群落进行了种间关联性分析。结果显示:3个群落的方差比率VR均小于1,其中3号群落主要物种总体呈显著负关联,而其他两个群落呈不显著负关联;OI分析结果表明1号和2号群落的高关联度(0.6 < OI ≤ 1)物种对比3号群落的占比更高,东北红豆杉与主要树种的平均OI从1号到3号群落依次降低;Spearman秩相关系数检验结果发现大部分物种间相关性不显著,只有1号群落的正负关联比大于1;云冷杉林物种间的总体联结度较为紧密,稳定性也较高,而风桦林的情况与此相反。

2022 Vol. 40 (1): 31-38 [摘要] ( 161 ) [HTML 1KB] [ PDF 1326KB] ( 184 )
遗传与育种
39 于淑霞, 梁琼, 罗惠, 黄若琪, 李永, 张燕君
小檗科科尔切斯淫羊藿叶绿体全基因组研究

小檗科科尔切斯淫羊藿(Epimedium pinnatum Fisch.ex DC.)是分布于高加索地区的一种具有观赏和药用价值的多年生草本植物。本研究首次报道了科尔切斯淫羊藿的叶绿体全基因组序列。结果显示:科尔切斯淫羊藿叶绿体基因组全长为156 155 bp,GC含量为38.82%;由一个大的单拷贝区(LSC,89 425 bp)、一个小的单拷贝区(SSC,16 284 bp)和一对反向重复区(IRa和IRb,25 223 bp)组成。叶绿体基因组包含112个基因,其中蛋白质编码基因78个,tRNA基因30个,rRNA基因4个。系统发育分析结果表明,Rhizophyllum亚属的科尔切斯淫羊藿与Epimedium亚属的Macroceras组最先聚为一支,并与Epimedium亚属的Diphyllon组形成的一支分开。

2022 Vol. 40 (1): 39-46 [摘要] ( 191 ) [HTML 1KB] [ PDF 2160KB] ( 201 )
47 张成磊, 周锐, 谢善鹏, 解凯东, 夏强明, 伍小萌, 郭文武
山金柑实生后代四倍体发掘及形态和代谢评价

以多胚系山金柑(Fortunella hindsii Swingle)为材料,采用“观根辨叶看油胞”形态初选法,从1289株实生后代筛选出疑似四倍体(双二倍体)8株,流式细胞仪检测和SSR分子鉴定表明它们均为同源四倍体,初选准确率100%,群体自然发生率0.62%。对其形态和初生代谢物进行检测,结果显示:山金柑四倍体株高、茎粗、节间数、节间长、气孔密度均显著低于二倍体,而叶片厚度、气孔大小显著高于二倍体;GC-MS分析鉴定到24种初生代谢物,四倍体叶片奎宁酸含量显著高于二倍体,肌醇、4-氨基丁酸和1-棕榈酸单甘油酯含量显著低于二倍体。

2022 Vol. 40 (1): 47-53 [摘要] ( 142 ) [HTML 1KB] [ PDF 1634KB] ( 205 )
54 熊发前, 刘菁, 韩柱强, 阳太亿, 唐秀梅, 唐荣华, 钟瑞春, 蒋菁, 贺梁琼, 吴海宁, 黄志鹏, 刘俊仙
BB染色体组野生种花生LTR反转录转座子RT基因的多样性分析

利用简并PCR技术从野生花生种(Arachis ipaensis Krapov.et W.C.Greg.)的基因组中扩增分离Ty1-copia类(1类)和Ty3-gypsy类(2类)反转录转座子RT基因,并对其序列特征、多样性、系统进化关系及转录活性进行分析。结果显示:对于1和2类RT基因,目的条带分别约为260和430 bp;分离获得了23和32条序列,长度范围分别为262~266、395~435 bp;AT所占比例分别为61.60%~69.17%和55.79%~61.34%;核苷酸序列间相似性分别为52.5%~98.9%和45.0%~98.8%,氨基酸序列间相似性分别为39.8%~100%和9.0%~97.2%。其中2类基因的异质性高于1类;1类和2类基因分别有3条和15条发生了无义突变,2类的无义突变发生率远高于1类。1类基因的保守基序保守性较高,2类的保守基序呈一定程度的变异。代表序列的蛋白质三级结构基本类似。聚类分析结果显示,1类和2类基因可被分为5个和6个家族。1类和2类基因都有部分序列与其他物种的RT基因序列亲缘关系较近,表明它们之间可能存在两类反转录转座子的横向传递。通过比对花生EST数据库,本研究发现1类有1条以及2类有7条序列为具有转录活性的反转录转座子,且2类基因比1类更具有转录活性。

2022 Vol. 40 (1): 54-65 [摘要] ( 161 ) [HTML 1KB] [ PDF 10157KB] ( 150 )
66 高鹏华, 张颢, 王其刚, 晏慧君, 蹇洪英, 鄢波, 唐开学, 邱显钦
RcMPK3正向调控月季对灰霉病菌的响应

灰霉病是月季采后和运输过程中危害最严重的真菌病害。MPK3基因参与植物对逆境的响应。基于古老月季品种‘月月粉’(Rosa chinensis‘Old Blush’ Jacq.)全基因组数据,利用RT-PCR技术获得了包含完整ORF区的RcMPK3基因,并对其进行生物信息学分析和功能检测。结果显示:RcMPK3基因ORF序列长1113 bp,编码370个氨基酸,系统进化树分析结果表明RcMPK3蛋白与FvMPK3蛋白聚为一支;对基因全长序列分析发现,RcMPK3由6个外显子和5个内含子构成,启动子序列包含10类响应激素和逆境相关的顺式元件;qPCR分析表明,RcMPK3受SA和JA诱导表达,同时,在灰霉病菌(Botrytis cinerea)侵染过程中,RcMPK3基因表达量也显著提高;VIGS分析发现,基因沉默株系病斑直径显著大于对照组株系,表明RcMPK3基因可能正向调控月季对灰霉病菌的抗性。

2022 Vol. 40 (1): 66-73 [摘要] ( 147 ) [HTML 1KB] [ PDF 3929KB] ( 196 )
生理与发育
74 熊浩, 郑浩, 韩佳欣, 苑馨予, 李吉涛, 钟彩虹, 张琼
CPPU处理对猕猴桃果实品质的影响

以猕猴桃(Actinidia)品种‘东红’和‘金玉’为材料,在果实发育不同时期用20 mg/L的氯吡脲(CPPU)浸果处理,比较不同实验组的果重、可溶性固形物含量、糖含量、酸含量、Vc含量和花青素含量等果实品质的差异,探讨CPPU处理的最佳时期;并在‘东红’和‘金玉’的CPPU处理组和对照组中,采用实时荧光PCR技术(RT-qPCR)分析花青素相关基因的表达水平,探究CPPU调控花青素积累的分子机理。结果显示,花后14 d (14 DAF)为CPPU处理‘东红’的最佳时期,处理后单果重提高了24%,总糖含量提高了38%。相关性分析表明,果重与花青素含量成正相关。‘金玉’果实经CPPU处理后内果皮并未出现明显变化。‘东红’果实经处理后,其花青素含量显著提高,内果皮颜色更加红艳。RT-qPCR分析结果发现,CPPU处理后花青素合成相关基因AcF3GT、AcF3H、AcLDOX、AcMYB10AcMYB110表达量上调,促进花青素的积累。研究结果表明CPPU处理能提升‘东红’和‘金玉’猕猴桃果实品质,处理‘东红’猕猴桃的最佳处理时期是花后14 d。CPPU处理导致上述5个基因表达水平提高,从而增加花青素含量,使红心猕猴桃果肉更加红艳。

2022 Vol. 40 (1): 74-83 [摘要] ( 231 ) [HTML 1KB] [ PDF 1485KB] ( 177 )
84 李杰, 陆家昌, 赖俊翔, 张荣灿
球形棕囊藻游离单细胞的密度与囊体形成的关系研究

球形棕囊藻(Phaeocystis globosa Scherffel)主要以囊体形态形成赤潮,由单细胞向囊体形态的转变是赤潮爆发的关键。本研究推测囊体形成的前提是游离单细胞达到一定密度阈值,当密度低于该阈值时,囊体无法形成。基于此,本文探究了不同条件(温度、营养充气搅动、摄食压力、初始密度)下囊体形成时游离单细胞的密度。结果显示:不同培养条件下,囊体形成所需的游离单细胞密度不一致,但都达到了104 cells/mL的数量级;稀释试验表明,利用f/2培养基稀释使游离单细胞的密度小于104 cells/mL时,囊体不能形成,而密度大于104 cells/mL的游离单细胞对照组,在24 h内便有囊体形成。总的来说,游离单细胞在高密度情况下更容易形成囊体。

2022 Vol. 40 (1): 84-95 [摘要] ( 139 ) [HTML 1KB] [ PDF 1840KB] ( 154 )
96 查燕, 汤婕, 阮松林
模拟大气细颗粒物中镉沉降对小白菜的毒性效应研究

为探究大气细颗粒物中镉(Cadmium,Cd)沉降对小白菜(Brassica rapa var.chinensis(L.) Kitamura)的毒性效应,本研究模拟不同浓度梯度大气细颗粒物中镉沉降(0、150、300和500 μg/m3),分别代表对照、轻度、重度和严重污染,检测幼苗受胁迫后的生长状况、叶绿素相对含量(SPAD)、抗氧化酶活性、丙二醛(MDA)及体内Cd含量。结果显示:在处理第7 d时,3种污染处理均提高了小白菜茎叶长、根长和鲜重,但到第19 d,严重污染处理显著降低了茎叶长、根长和鲜重,较对照分别下降了8.05%、13.82%和9.80%;整个试验期间,重度和严重污染均显著降低SPAD,在第19 d时,严重污染处理组SPAD较对照降低了17.54%;3种污染浓度均显著提高了MDA含量和过氧化物酶(POD)活性;小白菜地上部分Cd积累量随污染浓度的增加而递增。研究结果表明,大气细颗粒物中镉沉降显著影响小白菜生长、叶绿素相对含量、抗氧化酶系统及Cd的累积。

2022 Vol. 40 (1): 96-104 [摘要] ( 147 ) [HTML 1KB] [ PDF 1783KB] ( 216 )
专题综述
105 彭小群, 邹雅琦, 骆素微, 张丽君, 谭诗茹, 王梦龙
植物凝集素类受体激酶参与抗病的研究进展

凝集素类受体激酶(Lectin receptor-like kinases,LecRLKs)是类受体激酶(Receptor-like kinases,RLKs)的一个亚族。根据结构域的不同,凝集素类受体激酶可分为L、G和C等3种类型。在植物中,凝集素类受体激酶被报道参与生物/非生物胁迫响应和植物发育调控。近年来,越来越多的研究发现,凝集素类受体激酶参与由细菌、真菌以及食草性昆虫等所引起的植物抗病反应。本文概述了植物凝集素类受体激酶的分类及结构特点,并系统阐述了该类激酶在植物抗病方面的作用,旨在增进对植物凝集素类受体激酶参与抗病功能的了解,并为作物抗病育种提供理论依据。

2022 Vol. 40 (1): 105-114 [摘要] ( 214 ) [HTML 1KB] [ PDF 1357KB] ( 257 )
115 刘利, 韩真, 杨阳, 李勃
植物中钙信号介导的硝酸盐信号途径的研究进展

硝酸盐不仅是植物的主要氮源,而且是植物极为重要的信号分子,参与众多生理生化反应、代谢过程,调控植物的生长和发育。研究发现钙信号参与初级硝酸盐响应过程,然而关于钙信号如何参与硝酸盐信号的感知和硝酸盐信号的传递过程尚未清楚。本文综述了具有钙离子通道活性的环核苷酸门控通道与硝酸盐转运体复合体(Cyclic nucleotide-gated channel 15-nitrate transceptor 1.1,CNGC15-NRT1.1)、钙调磷酸酶B类蛋白(Calcineurin B-like protein,CBL)、CBL互作蛋白激酶(CBL-interacting protein kinases,CIPKs)、钙依赖蛋白激酶(Calcium-dependent protein kinases,CPKs)和磷脂酶C (Phospholipase C,PLC)如何从细胞膜到细胞核参与植物的硝酸盐信号过程,从而形成相对完整的硝酸盐信号网络。并对未来钙信号如何连接上游硝酸盐传感器复合体与下游硝酸盐信号通路的多个传感器,从而完成营养生长调控网络的研究方向进行了展望。

2022 Vol. 40 (1): 115-123 [摘要] ( 149 ) [HTML 1KB] [ PDF 3903KB] ( 226 )
124 郝晨路, 於晓芬, 曲明昊, 赖恩惠, 郭素敏, 高磊
植物泛基因组研究进展与展望

随着测序技术和生物信息学的快速发展,已有数百种植物的参考基因组被测序,极大地促进了植物功能基因组学、进化遗传学和分子育种学等领域的蓬勃发展。然而,随着研究的深入,越来越多的证据表明来自单一个体的参考基因组远不能代表整个物种的遗传多样性,由此催生了泛基因组(Pan-genome)的概念,并已成功应用于20余种植物的研究,揭示了丰富的遗传变异,发掘了大量的新基因,深化了对相关物种遗传多样性的认识。本文简述了泛基因组的概念、构建方法以及在当前植物研究中的应用现状,最后对其未来发展进行了展望。

2022 Vol. 40 (1): 124-132 [摘要] ( 217 ) [HTML 1KB] [ PDF 1979KB] ( 444 )
附录
1
侯晨曦:附表1-附表2
2022 Vol. 40 (1): 1-3 [摘要] ( 88 ) [HTML 1KB] [ PDF 569KB] ( 110 )
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