我国空间生物学效应研究的历史回顾

介绍了我国空间生物学效应的研究进展,包括植物向重性机理研究,空间环境对动物、植物和微生物的细胞结构和生长、发育、代谢等的影响,以及受控生态生命保障系统的研究。     

植物细胞的生物力学研究现状与进展

植物细胞的生物力学, 是探索生物生长奥妙的基础。本文阐述了国内外关于植物细胞生物力学的研究现状与进展; 讨论了植物细胞力学分析的几个基本理论; 重点讨论了植物细胞的力学模型及组织模型, 其中包括植物细胞的流变特性、黏附特性、应激效应(植物对外界应力刺激的响应)以及植物器官之茎杆的研究; 提出了植物细胞生物力学应在以下几个方面做进一步深入研究: 细胞间接触和细胞间相互渗透, 应力刺激对植物根、茎和叶等方面的影响以及外力在细胞中传递与分布规律。     

植物细胞的生物力学研究现状与进展

植物细胞的生物力学,是探索生物生长奥妙的基础.本文阐述了国内外关于植物细胞生物力学的研究现状与进展;讨论了植物细胞力学分析的几个基本理论;重点讨论了植物细胞的力学模型及组织模型,其中包括植物细胞的流变特性、黏附特性、应激效应(植物对外界应力刺激的响应)以及植物器官之茎杆的研究;提出了植物细胞生物力学应在以下几个方面做进一步深入研究:细胞间接触和细胞间相互渗透,应力刺激对植物根、茎和叶等方面的影响以及外力在细胞中传递与分布规律.     

SO2对大蒜根尖细胞遗传损伤作用的研究

研究SO2（14,35,84mg/m^2）对大蒜幼根细胞的遗传损伤效应。结果表明：大蒜幼苗短时间暴露于高浓度SO2环境中,或者长时间生长在低浓度SO2环境中,均可导致根尖细胞微核和双核频率明显增高,并引起根尖部分细胞核固缩。SO2的上述效应具有明显的时间－效应和课题－效应关系,细胞中的微核、双核及核固缩率与SO2浓度间呈线性相关,研究结果表明：SO2可引起植物细胞遗传物质的损伤,大蒜根尖细胞有可能用作监测SO2污染的生物计量计。     

植物细胞质外体pH感受机制的解析

质外体是植物感受和应答环境胁迫(包括生物和非生物胁迫)的前沿区域。质外体的pH值是被严格调控的重要生理参数。环境胁迫(如细菌病害)等会引起植物细胞质外体碱化现象。然而, 质外体pH如何协调根生长与免疫响应? 其分子调控机制尚不清楚。最近, 南方科技大学生命科学学院郭红卫团队与清华大学-德国马克斯普朗克研究所-科隆大学柴继杰团队以模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)为研究材料, 通过遗传学、细胞生物学、生物化学和结构生物学等综合手段, 发现细胞表面小肽-受体复合物可作为质外体pH感受器, 感受和应答分子模式触发的免疫(PTI)引发的拟南芥根尖分生组织细胞质外体碱化。该研究揭示了植物根尖分生组织细胞质外体pH感受的蛋白质复合物及响应机制, 以及免疫与生长之间的协调机制, 加深了人们对植物如何平衡生长与免疫应答生物学反应过程的理解。     

机械振荡对猕猴桃试管苗根系发育的影响

目的:研究外界环境应力刺激对木本植物幼苗根系发育的生物学效应。方法:通过模拟机械振荡刺激中华猕猴桃的试管苗。结果:适度的机械振荡(频率2～3 Hz)可促进猕猴桃试管苗根系的生长发育,根系质膜的通透性降低,根尖活力以及根系总长、分根数等指标明显增加;但当振动强度超过一定值(4Hz)后,根系活力的增强效应就受到明显的抑制。结论:植物根系发育对外界应力刺激有较显著的双向效应;从细胞和分子生物学水平探讨了环境应力影响试管苗根系发育可能的内在机制。     

露水对植物的作用效应研究进展

概述了国内外露水对植物作用效应争议的两个方面,一是露水有利于促进植物生长,二是露水对植物生长具有负效应。前者主要包括干旱胁迫下植物生长重要的水资源、调节植物体内水分、改善土壤水分平衡、调节森林植物生长环境、有利于农作物管理及其病虫害防治等生态效益;后者包括导致植物发病、降低植物产量和质量等。文章还指出了露水对植物作用效应研究存在的问题,并提出了今后研究的方向：（1）露水对植物作用效应的机理研究;（2）干扰条件下露水对植物作用效应研究包括酸露对植物作用效应研究和城市热岛条件下露水对植物作用效应研究;（3）露水对植物多样性的影响研究;（4）露水在生物防治中的应用研究。     

钙在有花植物受精过程中的作用

钙作为第二信使在植物信号转导中的作用一直是植物生理学、细胞生物学和发育生物学研究的热点。近年已有不少综述和专著从不同角度对此作了详细评论［1～5］。虽然这些文章中只有部分内容涉及本文的主题———钙在植物受精中的作用,但是它们所论述的关于钙信使系统在植物...     

植物抗旱基因工程研究进展

干旱、高温、低温、盐胁迫等是影响植物生存的主要逆境因子,它们均引起植物失水,导致细胞生理干旱,作者对植物抗旱的生物学原理及其基因工程研究进展进行了论述。     

论DNA C-值与植物入侵性的关系

外来植物的入侵已引起世界普遍关注,强调并迅速提高对外来植物的预警能力是目前首当其冲的任务,由此,如何预测植物的入侵能力,也就成为入侵生态学的一个核心问题。20世纪90年代以来,关于植物入侵争论的焦点集中于入侵植物本身的生物学特点或入侵生境特点,然而,争议多于结论,至今未能找出有效预测外来植物入侵性的答案。着重从DNAC-值与植物入侵性关系这一角度进行论述。自20世纪30年代以来,染色体数目、大小、倍性在细胞水平的变化被认为可能与植物入侵性相关,因为染色体数目、大小变化是物种在细胞水平上的一种表型变异形式,而细胞水平累积的效应有可能决定着植物整体水平上对环境的适应能力,从而决定植物的分布范围,最终与入侵性相关。但是,这些领域的研究也没有得到一致的结论。近年来,人们将注意力转移至被子植物DNAC-值变化在植物环境适应中的生物学意义。现有资料表明,DNAC-值与细胞大小、体积、重量、发育速率等细胞水平上的表型特征存在正相关关系,这些与核型相关的DNAC-值的影响效应,可扩展到多细胞植物有机体的发育速率,在植物生活史的各个阶段起作用,其中就影响到两个受时间因子限制同时又与植物分布相关联的特征——最短世代时间及生活周期类型,而许多入侵成功植物即表现为世代时间短等特点,对于入侵性植物,其不可避免会受生长时间及分布环境的限制,如能保证其在这两方面占有优势便能入侵成功。已有研究结果表明,某些外来入侵种比同属其它种类具有较低的核DNA含量,由此,提出通过研究植物DNAC值,就有可能预测植物入侵能力的强弱,低DNAC-值的植物具有更强的适应环境的能力,即与入侵性大小呈负相关,这为发现新的植物入侵性预测指标提供了思路。     

环境因子诱导的植物细胞程序性死亡

细胞发生程序性死亡（Programmed cell death,PCD）是多细胞生物用以消除多余的或有害的细胞的一种重要方式。对于植物个体来说,细胞发生程序性死亡（PCD）是抵抗逆境的一种十分有效的途径。因此,揭示环境因子诱导的植物PCD现象的分子本质就具有十分重要的现实意义。近十年来,有关环境因子诱导的植物PCD研究报道逐年增加。本文重点综述了环境因子与植物PCD相关的研究进展,并对植物PCD的主要生物学意义和研究展望进行了讨论。     

高山植物叶片δ13C的海拔响应及其机理

植物 1 3C的分辨研究已成为植物生态学和全球碳循环研究的核心问题之一。植物 1 3C的分辨是环境和生物因子共同作用的综合结果 ,海拔梯度变化不仅可以造成植物生存环境的变化 ,而且还可以造成植物形态和生理特征的变化 ,因此 ,高山植物 1 3C分辨随海拔的变化为深入揭示植物 1 3C分辨的环境和生物因子的作用机理提供了非常理想的研究条件。在简单介绍植物 1 3C分辨基本理论的基础上 ,对目前国际上高山植物 1 3C分辨的海拔响应研究进行了述评。重点介绍了随海拔变化的大气 1 3C组成、温度、气压、水分等环境因子和植物叶片的气孔导度、羧化效率、氮含量和叶肉细胞导度等生物因子对高山 C3植物 1 3C分辨的影响 ,指出高山植物 1 3C分辨的海拔响应机理仍存在一些不确定性 ,为国内相关研究的开展提供了一定参考     

Responses to environmental stresses in woody plants: key to survive and longevity

Environmental stresses have adverse effects on plant growth and productivity, and are predicted to become more severe and widespread in decades to come. Especially, prolonged and repeated severe stresses affecting growth and development would bring down long-lasting effects in woody plants as a result of its long-term growth period. To counteract these effects, trees have evolved specific mechanisms for acclimation and tolerance to environmental stresses. Plant growth and development are regulated by the integration of many environmental and endogenous signals including plant hormones. Acclimation of land plants to environmental stresses is controlled by molecular cascades, also involving cross-talk with other stresses and plant hormone signaling mechanisms. This review focuses on recent studies on molecular mechanisms of abiotic stress responses in woody plants, functions of plant hormones in wood formation, and the interconnection of cell wall biosynthesis and the mechanisms shown above. Understanding of these mechanisms in depth should shed light on the factors for improvement of woody plants to overcome severe environmental stress conditions.     

Redox signals as a language of interorganellar communication in plant cells

Plants are redox systems and redox-active compounds control and regulate all aspects of their life. Recent studies have shown that changes in reactive oxygen species (ROS) concentration mediated by enzymatic and non-enzymatic antioxidants are transferred into redox signals used by plants to activate various physiological responses. An overview of the main antioxidants and redox signaling in plant cells is presented. In this review, the biological effects of ROS and related redox signals are discussed in the context of acclimation to changing environmental conditions. Special attention is paid to the role of thiol/disulfide exchange via thioredoxins (Trxs), glutaredoxins (Grxs) and peroxiredoxins (Prxs) in the redox regulatory network. In plants, chloroplasts and mitochondria occupying a chloroplasts and mitochondria play key roles in cellular metabolism as well as in redox regulation and signaling. The integrated redox functions of these organelles are discussed with emphasis on the importance of the chloroplast and mitochondrion to the nucleus retrograde signaling in acclimatory and stress response.     

植物DNA甲基化变异对生物和非生物胁迫的响应机制

高等植物具有复杂的机制使其对环境的变化做出响应,这种机制是通过长期进化建立起来的.它们能够对出现的生物和非生物胁迫产生响应.在分子水平上,植物对各种胁迫的响应是受多基因表达变化调控的,包括植物激素水杨酸、脱落酸等信号途径在整合、协调植物胁迫过程中起关键作用.近年来的研究表明,在植物响应胁迫这一过程中还进行着表观遗传调控...     

热激转录因子在植物抗非生物胁迫中的功能研究进展

植物在遭受环境胁迫时会产生一系列应激反应,而热激转录因子可通过介导热激蛋白或其他热诱导基因的转录和表达,来参与调控植物抵抗逆境胁迫过程和其他生命活动。主要介绍了植物热激转录因子的基本蛋白结构域,阐述了3类热激转录因子在抗极端温度（高温、低温）胁迫、干旱胁迫、高盐胁迫、活性氧胁迫中的功能与作用机制,并探讨和展望了植物热激转录因子在植物育种和提高植物抗逆性的研究中的发展与应用前景,以期为深入研究热激转录因子在调控植物抵抗逆境胁迫中的生物学功能与机制提供理论参考。     

丛枝菌根（AM）与植物的抗逆性

菌根是土壤中的菌根真菌与高等植物的根系形成的一种联合体 ,是自然界中一种普遍的植物共生现象。除十字花科、莎草科、藜科等少数几个科不能或不易形成菌根外 ,大多数植物包括苔藓、蕨类、裸子植物、被子植物都能形成菌根。 AM是其中的一类 ,也是目前研究较多的一类。AM的内外生菌丝不仅增加了根系的吸收面积 ,还能分泌多种有益物质。所以 ,AM对植物养分、水分的吸收与运输 ,对植物抵抗各种胁迫是十分有益的。1　AM与植物的抗旱性随着全球干旱面积的不断增加 ,淡水资源的日益减少 ,干旱研究已受到人们极大的关注。由于菌根的特殊作用和…     

Understanding water deficit stress-induced changes in the basic metabolism of higher plants – biotechnologically and sustainably improving agriculture and the ecoenvironment in arid regions of the globe

Water is vital for plant growth, development and productivity. Permanent or temporary water deficit stress limits the growth and distribution of natural and artificial vegetation and the performance of cultivated plants (crops) more than any other environmental factor. Productive and sustainable agriculture necessitates growing plants (crops) in arid and semiarid regions with less input of precious resources such as fresh water. For a better understanding and rapid improvement of soil–water stress tolerance in these regions, especially in the water-wind eroded crossing region, it is very important to link physiological and biochemical studies to molecular work in genetically tractable model plants and important native plants, and further extending them to practical ecological restoration and efficient crop production. Although basic studies and practices aimed at improving soil water stress resistance and plant water use efficiency have been carried out for many years, the mechanisms involved at different scales are still not clear. Further understanding and manipulating soil–plant water relationships and soil–water stress tolerance at the scales of ecology, physiology and molecular biology can significantly improve plant productivity and environmental quality. Currently, post-genomics and metabolomics are very important in exploring anti-drought gene resources in various life forms, but modern agriculturally sustainable development must be combined with plant physiological measures in the field, on the basis of which post-genomics and metabolomics have further practical prospects. In this review, we discuss physiological and molecular insights and effects in basic plant metabolism, drought tolerance strategies under drought conditions in higher plants for sustainable agriculture and ecoenvironments in arid and semiarid areas of the world. We conclude that biological measures are the bases for the solutions to the issues relating to the different types of sustainable development.     

The effects of season and water availability on chemical composition,secondary metabolites and biological activity in plants

Plants react towards changes in their environment, which can be a result of biotic or abiotic activities. Numerous studies have investigated the effects of abiotic stress on plants, and how it affects the primary as well as secondary metabolism. Generally it is accepted that plants react to environmental stress by increasing secondary metabolites. This is however a very broad and simplified explanation and often inaccurate. Various examples are provided where plants react positively, and often negatively towards seasonal variation and water availability, resulting in a lowering of certain secondary metabolites concentration, while others are increased. Furthermore species differences, cultivars and interaction of other environmental factors such as temperature complicates a simple conclusion from the effect of stress on plants. The differential expression of genes in different species and in different metabolic pathways ensures a complex and very specific reaction of a plant to environmental stress. Overall the paper provides support for a complex and intricate response system which differs for each plant species, and could be explained by understanding and studying the different metabolic pathways responsible for secondary metabolite production.