Typha as a wetland food resource: evidence from the Tianluoshan site,Lower Yangtze Region,China

Vegetation History and Archaeobotany - Wetlands have been attractive environments for early communities worldwide. In China, wetlands offered natural ecological settings for the start of rice...     

Genetic basis of kernel nutritional traits during maize domestication and improvement

The nutritional traits of maize kernels are important for human and animal nutrition, and these traits have undergone selection to meet the diverse nutritional needs of humans. However, our knowledge of the genetic basis of selecting for kernel nutritional traits is limited. Here, we identified both single and epistatic quantitative trait loci (QTLs) that contributed to the differences of oil and carotenoid traits between maize and teosinte. Over half of teosinte alleles of single QTLs increased the values of the detected oil and carotenoid traits. Based on the pleiotropism or linkage information of the identified single QTLs, we constructed a trait–locus network to help clarify the genetic basis of correlations among oil and carotenoid traits. Furthermore, the selection features and evolutionary trajectories of the genes or loci underlying variations in oil and carotenoid traits revealed that these nutritional traits produced diverse selection events during maize domestication and improvement. To illustrate more, a mutator distance–relative transposable element (TE) in intron 1 of DXS2, which encoded a rate‐limiting enzyme in the methylerythritol phosphate pathway, was identified to increase carotenoid biosynthesis by enhancing DXS2 expression. This TE occurs in the grass teosinte, and has been found to have undergone selection during maize domestication and improvement, and is almost fixed in yellow maize. Our findings not only provide important insights into evolutionary changes in nutritional traits, but also highlight the feasibility of reintroducing back into commercial agricultural germplasm those nutritionally important genes hidden in wild relatives.     

Genetic variants and underlying mechanisms influencing variance heterogeneity in maize

Traditional genetic studies focus on identifying genetic variants associated with the mean difference in a quantitative trait. Because genetic variants also influence phenotypic variation via heterogeneity, we conducted a variance‐heterogeneity genome‐wide association study to examine the contribution of variance heterogeneity to oil‐related quantitative traits. We identified 79 unique variance‐controlling single nucleotide polymorphisms (vSNPs) from the sequences of 77 candidate variance‐heterogeneity genes for 21 oil‐related traits using the Levene test (P < 1.0 × 10^?5). About 30% of the candidate genes encode enzymes that work in lipid metabolic pathways, most of which define clear expression variance quantitative trait loci. Of the vSNPs specifically associated with the genetic variance heterogeneity of oil concentration, 89% can be explained by additional linked mean‐effects genetic variants. Furthermore, we demonstrated that gene × gene interactions play important roles in the formation of variance heterogeneity for fatty acid compositional traits. The interaction pattern was validated for one gene pair (GRMZM2G035341 and GRMZM2G152328) using yeast two‐hybrid and bimolecular fluorescent complementation analyses. Our findings have implications for uncovering the genetic basis of hidden additive genetic effects and epistatic interaction effects, and we indicate opportunities to stabilize efficient breeding and selection of high‐oil maize (Zea mays L.).     

耐盐碱促生菌的筛选及性能

盐分是影响作物生长最重要的因素,使用能促进植物生长的耐盐碱促生菌减轻盐胁迫引起的损害是一种农业上的有效方法。文中从盐碱地筛选得到7株耐盐细菌,并考察筛选菌株的产胞外聚合物(EPS)能力、降碱能力和产吲哚-3-乙酸(IAA)能力。经综合评价选出1株优势菌株DB01,菌株DB01产EPS能力为0.21 g/g,降碱能力为8.7%,产IAA的能力为8.97 mg/L。菌株经16S rRNA鉴定为海水盐单胞菌Halomonas aquamarina,并且有抑制香蕉枯萎病、番茄早疫病、大豆疫霉病、小麦纹枯病病原菌的能力,同时能够在盐胁迫下促进小麦幼苗的发芽率和根长。海水盐单胞菌Halomonas aquamarina DB01可为土壤微生物资源开发利用和盐碱地改良提供理论依据。     

神经递质的可视化荧光检测技术研究进展

神经递质是神经系统中至关重要的组成部分,神经递质释放的时间和空间变化是神经网络中信息处理的核心,可视化监测神经递质的生物传感器是探究各类生理和病理活动的重要工具。文中综述了近年来具有较高时间和空间分辨率的监测神经递质时空分布变化技术的研究进展,介绍了对谷氨酸、多巴胺、γ-氨基丁酸和乙酰胆碱这4类重要的神经递质的检测方法,并归纳总结了各类检测方法的基本原理和优缺点,为设计具有高时空分辨率的神经递质传感器提供一个较为系统的参考。     

不同色彩珙桐叶片和苞片解剖结构及色素含量比较研究

以生长于同一生境下的粉红珙桐(粉红色叶片、苞片)与普通珙桐(绿色叶片、白色苞片)为试材,对比两种色彩珙桐叶片/苞片解剖结构和色素含量的差异,以揭示珙桐色彩转变的规律。结果显示：(1)两种珙桐叶片均属于异面叶类型,栅栏组织由一层长柱形细胞整齐排列而成,海绵组织排列疏松,部分粉红叶片的上表皮细胞向外凸起,绿叶无此现象;粉红叶片的总厚度及其表皮角质层、栅栏组织和海绵组织厚度都高于绿叶,而表皮较薄。(2)两种珙桐苞片均无栅栏组织和海绵组织的分化,粉红苞片上表皮细胞明显隆起,上表皮角质层增厚,而下表皮变薄。(3)粉红叶片的类黄酮、花色苷含量分别是绿色叶片的1.52倍、3.67倍,两者的光合色素含量无显著差异,但粉红叶片的叶绿素a/b值比绿色叶低很多;粉红苞片花色苷含量显著高于白色苞片,而两者类黄酮含量差异不大。研究表明,花色苷是珙桐叶片和苞片色彩转红的直接因素,类黄酮有助于叶片呈红色;粉红珙桐叶片/苞片的解剖结构发生了一定变化,对光能的利用效率更高,对阴湿环境的适应性增强。     

基于氢氧稳定同位素的黄河兰州段河岸植物水分来源

多枝柽柳和旱柳是北方地区河岸生态修复的良好树种,具有护河防洪、调节区域气候的作用和营造河岸地带植被景观的功能。本研究选取黄河兰州段沿岸2处样点,采集了多枝柽柳和旱柳木质部以及各潜在水源的样品,利用氧同位素直接对比法、贝叶斯混合模型MixSIAR和相似性比例指数(PS指数),分析了多枝柽柳和旱柳对各潜在水源的利用率以及两者之间的水分利用关系。结果表明: 在整个生长季,浅层土壤水(0～30 cm)是多枝柽柳和旱柳的主要水分来源,利用率分别为28.3%和24.4%,多枝柽柳对河水的利用率最小(16.6%),旱柳对地下水的利用率最小(17.9%);在土壤含水量较低的月份,植物会增加对河水和地下水的利用比例,样点S₁和S₂的PS指数分别为91.0%和87.7%,两个样点均在5月的PS指数最大,不同月份的水分利用关系存在一定的差异;处于河漫滩这一特殊地理位置,多枝柽柳和旱柳对各潜在水源的利用比较平均,最大程度地获取各潜在水源的水分,是一种最优的吸水模式。本研究可为开展黄河兰州段河岸休闲旅游活动和黄河流域生态环境保护中植物水分管理提供一定的理论基础。     

外来入侵植物的根系觅养行为研究进展

土壤养分分布具有高度空间异质性, 植物的根系觅养行为是其对土壤养分异质性的一种适应。不同植物为了适应养分异质性会产生不同的根系觅养行为, 通过调整自身的根系觅养范围、觅养精度和觅养速度来更好地吸收利用土壤中的养分。外来植物与本地植物的竞争是决定其成功入侵的重要因素, 土壤养分等环境因素会影响它们之间的竞争关系。近年来, 外来入侵植物的觅养行为逐渐受到人们的关注, 关于入侵植物根系觅养行为的研究成果陆续出现: (1)总体来看, 外来入侵植物具有较强的根系觅养能力, 但根系觅养范围与觅养精度之间的权衡关系还不确定; (2)营养异质性会影响入侵植物与本地植物之间的竞争, 反过来, 二者之间的竞争也会影响根系觅养行为对营养异质性的响应; (3)丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi, AMF)能够提高入侵植物的根系觅养能力, 外来植物入侵能够改变入侵植物对AMF的偏好性, 形成AMF对入侵的正反馈作用, 而本地植物与AMF的相互作用也会影响入侵植物的竞争力。未来还应加强营养异质环境下种间竞争和AMF共生对入侵植物根系觅养行为的影响机制研究, 以及全球变化背景下入侵植物根系觅养行为的变化与机制方面的研究, 可以更深入地认识外来植物的觅养行为在其成功入侵中的作用, 并为利用营养调控来防控入侵植物提供理论依据。     

云南48种木兰科野生植物资源遗传多样性研究

为了解云南省木兰科（Magnoliaceae）野生植物资源的遗传多样性,利用ISSR分子标记技术对48种木兰科野生植物资源进行研究。结果表明,10对引物共扩增出151条带,均为多态性条带,多态性条带百分率为100%。总的观测等位基因数（N_a）为2.000 0,有效等位基因数（N_e）为1.564 5,Nei’s基因多样性指数（H）0.337 9,Shannon’s信息指数（I）为0.510 1。总的基因多样性指数（H_t）为0.368 0,属间基因多样性指数（D_st）为0.251 9,占68.4%,基因分化系数（G_st）为0.684 0,基因流（N_m）为0.231 0。UPGMA聚类分析将48种木兰科植物划分为7个类群,各类群并非按照属聚在一起,而是不同属植物相间分布,长喙厚朴（Magnolia rostrata）、素黄含笑（Michelia flaviflora）和球花含笑（M.sphaerantha）可能为云南省木兰科植物中的原始种。48种木兰科野生植物总体具有较高的遗传多样性,但属间遗传变异较高,基因流较小,存在遗传漂变的风险,聚类结果与刘玉壶的分类系统存在分歧,这从分子水平为木兰科植物间的起源、进化与分类提供了重要依据。