阿拉善高原2种荒漠植物根系构型及生态适应性特征

根系构型决定了植物对资源的吸收方式，根系构型的变化是植物对环境的生态适应和有效生存策略。在阿拉善高原西南缘红砂（Reaumuria soongarica）-珍珠猪毛菜（Salsola passerina）混生群落采用传统挖掘法收集两种植物根系，基于量化的根系形态指标，利用几何拓扑学及分形理论分析了根系构型特征，探讨了该地区2种植物对干旱生境的生态适应策略。结果表明：红砂和珍珠猪毛菜根系均以水平分布占优，根系浅层化分布明显，混生的两种植物占据不同的生态位；2种荒漠植物均具有较大的比根长（SRL）和比表面积（SRA），红砂SRL=21.3 cm/g，SRA=7.6 cm²/g，珍珠SRL=22.4 cm/g，SRA=6.5 cm²/g，有利于水分和养分的获取；红砂根系拓扑指数（TI）、修正拓扑参数（q_a和q_b）分别为0.86、0.52、0.49，珍珠猪毛菜对应参数分别为0.93、0.76、0.73，表明2种植物根系均趋向于鱼尾形分支结构；根系分形维数值（FD_红=1.488、FD_珍=1.422）较小，而分形丰度值（lgK_红=1.855、lgK_珍=1.774）较大，表明2种植物分支相对简单，但空间拓展能力强，有利于对营养空间的占有。上述特征可能是阿拉善西南缘红砂-珍珠猪毛菜群落2种荒漠植物植物对干旱贫瘠生境的重要生态适应策略。     

“绿色革命”新进展:赤霉素与氮营养双重调控的表观修饰助力水稻高产高效育种

以半矮秆育种为代表的“绿色革命”极大地提高了作物产量,但也带来氮营养利用效率降低的严重问题。“绿色革命”主要基于调控赤霉素的代谢和信号转导而实现。前期的研究发现,赤霉素信号转导关键因子DELLA蛋白通过调控GRF4而负调控氮素的吸收利用,为半矮秆品系氮利用效率低的问题提供了解决方案。最近的一项研究进一步揭示了GA信号途径与氮响应交叉互作的新机制。该研究发现水稻(Oryza sativa)NGR5是氮素调控分蘖数目的一个关键基因,其表达受氮诱导。通过招募PRC2,NGR5对D14和OsSPL14等分蘖抑制基因所在位点进行H3K27me3甲基化修饰,从而抑制其表达。而在半矮秆背景下超表达NGR5可以提高低氮水平下的水稻产量。NGR5同时也被发现为赤霉素受体GID1的一个新靶标,受到其负调控。该研究发现了调控赤霉素信号通路的新机制,并对高产高效的新一代“绿色革命”育种实践具有重要启示。     

杆状病毒包埋型病毒粒子研究进展

杆状病毒是一类专一性感染节肢动物的病原微生物,在其生活周期中产生两种不同形态的病毒粒子,即芽生型病毒粒子和包埋型病毒粒子。自然界中,杆状病毒通过经口感染的方式在其宿主的中肠中建立原发性感染,杆状病毒的包埋型病毒粒子在此过程中发挥关键作用。本文回顾了杆状病毒的基本特性,阐述杆状病毒包埋型病毒粒子的蛋白组成及分类,并着重介绍多粒包埋型病毒粒子的进化及在杆状病毒经口感染过程建立中的意义,对进一步了解杆状病毒的进化历程和侵染机制具有重要的指导意义。     

Fractal root system of Melica przewalskyi along different aspect in degraded grassland

Aims Fractal root system is phenotypic plasticity result of plant root architecture to respond to environmental heterogeneity, may reflect the growth strategy of plants to adapt to environmental conditions. Our objective was to explore the relationship between root fractal dimension and fractal abundance of fractal root system of Melica przewalskyi population in response to aspect variation in the northwest of China. Methods The study site was located in a degraded alpine grassland on the northern slope in Qilian Mountains, Gansu Province, China. Survey and sampling were carried out at 40 plots which were set up along four slope aspects transects with 20 m distance between adjacent plots. Handheld GPS was used to determine the elevation, longitude and latitude of each plot. ArcGIS was used to set up digital elevation model (DEM). Community traits were investigated and six individuals roots of M. przewalskyi were collected randomly at each plot. The samples were cleaned and divided into different organs, then scanning the root with the Win-RHIZO for measurements of fractal dimension and fractal abundance in laboratory, and their biomass were then measured after being dried at 80 °C in an oven. Important findings With the slope aspect turned from north to east, west, and south, the density, height and soil moisture content of the plant community displayed a pattern of initial decline, the height, density, root fractal abundance of M. przewalskyi increased and the root fractal dimension decreased. The root fractal dimension was negatively associated with the fractal abundance in all aspects, but the relationship varied along the slope aspects gradient; there was a highly significant negative correlation (p < 0.01) between the root fractal dimension and fractal abundance at north slope and south slope aspect, whereas the correlation only reached a significant level (p < 0.05) at the east slope aspect and west slope aspect; indicating that there is a trade-off between the root fractal dimension and fractal abundance. In addition, when the slope aspect changed from north to east, west and south, the standardized major axis (SMA) slope of the regression equation in the scaling relationships between root fractal dimension and fractal abundance increased (p < 0.05), indicating that the roots of M. przewalskyi at the droughty southern slope have less branch and more sparse in the same soil volume of root exploitation and utilization. Consequently, the resource allocation pattern on reasonable trade-off between root fractal dimension and fractal abundance in different slope aspect of M. przewalskyi, reflects the relationship between the income and the cost of construction of plant root architecture.     

金塔绿洲不同林龄多枝柽柳根系分叉数与分支角度的关系

根系构型影响根系空间分布和营养吸收效率，反映了植物适应环境胁迫的生存策略。采用标准化主轴估计（Standardized major axis estimation，SMA）的方法，分析了甘肃金塔北海子国家湿地公园3年生和6年生多枝柽柳（Tamarix ramosissima）根系分叉数与分支角度的异速生长关系。结果表明：随着林龄的增长，湿地群落盖度、高度逐渐增加，多枝柽柳种群的盖度、密度、高度和地上生物量以及根系深度、分叉数、比根长、比表面积、各级根系直径随之增加，根系分支角度和根冠比逐渐减小；多枝柽柳根系分叉数与分支角度回归方程的标准主轴斜率逐渐增大（P<0.05），随着林龄的增长，多枝柽柳根系分叉数的增加速度逐渐大于根系分支角度的生长速度，二者在林龄间呈现出差异化的异速生长关系。随着林龄的增长，多枝柽柳根系构型模式由"扩散型"转变为"紧缩型"，体现了种群应对生境胁迫和竞争的生态适应机制。     

祁连山高寒草原主要植物种群格局对冬季放牧的响应

以肃南裕固族自治县鹿场冬季牧场为研究对象,采用偏离系数及t检验方法结合Ripley''s K函数及蒙特卡罗随机模拟对紫花针茅种群与醉马草种群进行格局分析,进一步采用计盒维数与信息维数对紫花针茅种群与醉马草种群进行分形分析,揭示在放牧系统中优势植物的种群变化。格局分析结果表明：牧场植物的种群格局出现5种变化规律。紫花针茅种群的偏离系数在放牧率3.64 AUM/hm²时^#,出现最小值。醉马草种群的偏离系数在放牧率4.16AUM/hm²时,出现最大值。在0-1 m的研究尺度内,紫花针茅种群与醉马草种群的Ripley''s K函数结果均在蒙特卡洛随机模拟区间内,呈随机分布格局。分形分析结果表明：伴随放牧率增大,紫花针茅种群的计盒维数区间为[1.596,1.962],醉马草种群的计盒维数区间为[1.831,1.945];紫花针茅种群的信息维数区间为[1.590,1.899],醉马草种群的信息维数区间为[1.633,1.913]。在放牧率4.34 AUM/hm²时,紫花针茅种群与醉马草种群空间占据差值达到最大,信息维数相对较低,种群分布相对均匀,格局变化相对缓慢,经济效益与生态效益相平衡,最适合管理牧场。     

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。     

生长素代谢、运输及信号转导调控水稻粒型研究进展

水稻(Oryza sativa)是世界主要粮食作物。随着我国经济飞速发展, 耕地面积逐年减少, 提高水稻总产量唯有依靠单产的增加。粒重是决定水稻产量的重要因素之一, 其遗传稳定, 受外界环境因素影响较小。粒重由粒型和灌浆程度决定, 而粒型性状包括粒长、粒宽、粒厚和长宽比。水稻种子颖壳和胚乳发育决定了粒型和粒重, 颖壳细胞的增殖和扩张限制籽粒发育, 胚乳占据成熟种子的大部分体积。而生长素调控受精后颖壳和胚乳的发育, 是调控种子发育和影响水稻产量的重要植物激素。生长素的时空分布受生长素代谢、运输和信号转导的动态调节, 以维持生长素在种子发育中的最适水平。该文综述了生长素代谢、运输和信号转导调控水稻粒型的研究进展, 以期为深入探究生长素调控水稻粒型发育机制和提高水稻产量提供线索。     

从量子跃迁观点对蛋白质折叠速率的统计分析

理解蛋白质折叠速率是探明蛋白质结构和折叠机制物理基础的关键.蛋白质折叠速率的温度依赖关系是当前一个未解决的难题.假定蛋白质折叠是一个分子构象间的量子跃迁,导出了一个蛋白质折叠速率的解析公式.由此公式出发,计算了资料库中二态蛋白质的折叠速率和研究了它们的温度依赖性.从第一性原理出发,对实验给出的16个二态蛋白质折叠速率的非阿列尼乌斯(non-Arrhenius)温度关系给予成功解释,进而预测了这些蛋白质解折叠速率的温度依赖关系.依据量子折叠理论,给出了一个预测二态蛋白质折叠速率的统计公式,用于65个蛋白的资料库,理论和实验比较的相关系数为0.73.此外,理论还给出了与实验结果一致的最大和最小折叠速率估计.