植物科学学报
 
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   湖北省植物学会
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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  
 
2019年 37卷 2期
刊出日期 2019-04-28

生态与生物地理
遗传与育种
生理与发育
专题综述
目录
目录
0
目录
2019 Vol. 37 (2): 0-0 [摘要] ( 25 ) [HTML 1KB] [ PDF 278KB] ( 116 )
生态与生物地理
125 庞毓雯, 黄雨馨, 问静怡, 徐俊锋
泥炭藓群落的光谱特征及遥感识别研究

以中位泥炭藓(Sphagnum magellanicum Brid.)为研究对象,分别从实测冠层光谱和遥感传感器模拟光谱层面分析其群落的光谱特征。研究结果显示,中位泥炭藓与北方针叶林光谱差异明显,最佳光谱识别区间为740~1140 nm和1230~1412 nm。在可见光波段上,中位泥炭藓与云杉(Picea engelmannii Parry ex Engelmann)和黑松(Pinus contorta Douglas ex Loudon)的绿峰位置有所差异。水竹(Phyllostachys heteroclada Oliver)和中位泥炭藓的光谱识别特征波段集中在可见光-近红外波段,分别为400~550、560~696、1025~1143 nm。中位泥炭藓与北方针叶林以及水竹的特征光谱区间存在细微差异,且与水竹在可见光波段有较好的可分性,因此不同纬度带上中位泥炭藓群落的特征谱宽有所差异。红外波段是中位泥炭藓识别的最佳光谱区间。在多光谱遥感水平上,中位泥炭藓识别效果较好,传感器的识别能力依次为:MSI > ALI > OLI > ASTER。在2个中位泥炭藓群落的光谱特征分析中,导数、对数、包络线去除法的光谱降维能力有所差异,其中包络线去除法效果最好。

2019 Vol. 37 (2): 125-135 [摘要] ( 44 ) [HTML 1KB] [ PDF 3621KB] ( 70 )
136 杨芙蓉, 张琴, 孙成忠, 谢彩香, 宋经元
蒙古黄芪潜在分布区预测的多模型比较

根据蒙古黄芪(Astragalus membranaceus(Fisch.)Bge.var.mongholicus(Bge.)Hsiao)123个样本点数据和19个环境数据,采用4种生态位模型对蒙古黄芪在中国的潜在适生区进行综合分析,并采用受试者工作特征曲线ROC和Kappa统计量,比较不同模型的预测效果。结果显示:4个模型预测精度良好,一致性显著。AUC值均达到0.8以上,Kappa值均达到0.6以上;其中DOMAIN模型的AUC值和Kappa值均最大,说明该模型的预测精度最佳,预测结果最稳定。潜在适生区的预测结果发现,GARP模型预测的最适宜区范围最广;MAXENT和BIOCLIM模型预测结果较为相似;DOMAIN模型预测结果比较分散。4个模型预测结果均表明西北一带可以作为蒙古黄芪栽培引种的主要产区。蒙古黄芪潜在适生区主要分布于中国北纬33°以北地区;最适宜区主要分布于甘肃、宁夏、陕西、山西、河北和内蒙古等地区。

2019 Vol. 37 (2): 136-143 [摘要] ( 42 ) [HTML 1KB] [ PDF 1816KB] ( 41 )
144 程腊梅, 张旭, 葛继稳, 王立辉, 王玲玲, 李扬
湖北生物多样性保护优先区域生态系统五年(2010-2015)变化

基于2010年和2015年生态系统类型与分布数据,分析了湖北省生物多样性保护优先区域的生态系统构成和变化情况。结果表明:(1)区域内共存在7类生态系统,即森林、灌丛、草地、湿地、农田、城镇和裸地,其中森林面积最大,其次是灌丛和农田,区域内植被覆盖率较高,整体生态环境较好;(2)2010-2015年期间,各类生态系统均发生了变化,森林、灌丛和裸地面积呈减少趋势,草地、湿地、农田和城镇面积呈增加趋势,其中变化最显著的是城镇;(3)城镇化、水资源开发、生态保护与恢复、农业开发以及地质灾害和气候变化等因素使得区域内生态系统发生变化,其中城镇化是主要影响因素。为了保护优先区生态系统的可持续发展,需结合各类保护地划定生态保护红线,合理规划城镇化进程中的土地利用,保护优质耕地,限制或禁止重要湿地的开发。

2019 Vol. 37 (2): 144-153 [摘要] ( 39 ) [HTML 1KB] [ PDF 3639KB] ( 64 )
154 唐战胜, 李桥, 余建平, 陈声文, 姚燊豪, 叶铎, 于明坚, 陈建华
钱江源国家公园古田山珍稀濒危植物资源现状及分析

在钱江源国家公园古田山国家级自然保护区珍稀濒危植物系统调查的基础上,对该地区珍稀濒危植物的种类组成、保护价值、地理区系特征及分布现状进行了系统研究。结果显示:古田山地区共有省级及以上野生珍稀濒危种子植物32科55属63种,其中被《国家重点保护野生植物名录》(第一批)收录的Ⅰ级保护植物1种、Ⅱ级保护植物15种,被《中国植物红皮书》收录的有15种,浙江省重点野生保护植物19种,其余物种分别被《中国物种红色名录》和《中国高等植物受威胁物种名录》收录;保护区内的多数珍稀濒危植物分布区狭窄,除少数保护植物如野大豆Glycine soja Siebold&Zucc.、野含笑Michelia skinneriana Dunn、杨桐Cleyera japonica Thunb.等种类的种群较大外,其他种类的种群较小;长序榆Ulmus elongata L.K.Fu&C.S.Ding、香果树Emmenopterys henryi Oliv.、榧树Torreya grandis Fortune ex Lindl.、三小叶山豆根Euchresta japonica Benth.ex Oliv.、金刚大Croomia japonica Miq.等种类零星分布于核心保护区,有少量珍稀植物如南方红豆杉Taxus wallichiana Zucc.var. mairei(Lemée&H.Lév.)L.K.Fu&Nan Li、花榈木Ormosia henryi Prain等位于缓冲区或试验区;保护区珍稀濒危植物属的区系成分较丰富,温带成分相对较多,中国特有属的濒危度较高,急需采取相应保护措施。

2019 Vol. 37 (2): 154-163 [摘要] ( 49 ) [HTML 1KB] [ PDF 1789KB] ( 52 )
164 刘本立, 李霓, 贾凌云, 张辉, 苏雪, 侯勤正, 孙坤
黑河上游灌丛建群种中国沙棘自由授粉子代父本分析和花粉流

利用SSR分子标记对中国沙棘(Hippophae rhamnoides ssp. sinensis Rousi)自由授粉的种子进行父本分析,研究其子代的父本来源和花粉散布模式。结果显示:在80%的置信水平上,193个子代中有104个个体可以确定花粉来源;在20个确定的父本中,16个为中国沙棘,4个为肋果沙棘(H.neurocarpa S.W.Liu et T.N.He)。传粉格局分析结果显示,中国沙棘有效花粉散布范围为3~71 m,平均距离为20.4 m,2株母本分别有87.23%和78.95%的有效花粉来自距其30 m的范围之内,研究结果表明中国沙棘自然种群以近距离传粉为主。此外,在黑河上游沙棘杂交带中,中国沙棘子代中的肋果沙棘花粉平均贡献率达到14.84%,表明中国沙棘与肋果沙棘存在较高的种间当代花粉流。

2019 Vol. 37 (2): 164-170 [摘要] ( 58 ) [HTML 1KB] [ PDF 881KB] ( 52 )
遗传与育种
171 韩飞, 黄宏文, 李大卫, 张琼, 姜正旺, 刘小莉, 钟彩虹
优质鲜食黄肉猕猴桃新品种‘金圆’的选育及特性分析

‘金圆’是以种间杂交品种‘金艳’(Actinidia chinensis×A.eriantha)为母本、中华猕猴桃(A.chinensis Planch.)为父本,从回交F1代群体中选育出的中熟黄肉猕猴桃新品种。通过对‘金圆’植物学性状、特异性、营养成分、贮藏性等进行研究,结果显示:‘金圆’果实为短圆形,单果重80~100 g,软熟时果肉橙黄色,质细味浓;‘金圆’的花瓣数和花丝数与母本‘金艳’接近,花冠直径和柱头数较‘金艳’分别增大了9.31%和52%,而花柄长度比‘金艳’短16.75%;萌芽率和果枝率略低于‘金艳’,但比‘海沃德’高出55.26%和43.33%;‘金圆’的可溶性固形物、总糖和可滴定酸含量与‘金艳’相当,但维生素C含量比‘金艳’高4.63%,是‘海沃德’的2.2倍;‘金圆’矿质元素含量丰富,P和K含量分别比‘金艳’高30.86%和22.53%,Mg含量比‘海沃德’高24.86%;‘金圆’的总氨基酸含量丰富(8 mg/g),E/N和E/T值均高于‘金艳’和‘海沃德’,更接近于理想模式;‘金圆’在低温下(1~2℃,相对湿度90%~95%)贮藏150 d时,好果率在80%以上,200 d后,好果率仍有65%,贮藏性略低于‘金艳’,但显著高于‘海沃德’。利用Geo7-223分子标记扩增‘金圆’基因组得到3个条带,表明其与‘金艳’和‘金桃’在分子水平上具有一定差异。本研究表明‘金圆’具有良好的农艺性状和品质特性。

2019 Vol. 37 (2): 171-180 [摘要] ( 46 ) [HTML 1KB] [ PDF 1154KB] ( 51 )
181 马琼, 谢菲, 周志, 周明
蓝藻红色荧光蛋白All1280 GAF2在E.coli BL21(DE3)中的表达及其突变体构建

采用PCR技术从鱼腥藻(Anabaena sp.)PCC 7120中扩增获得红色荧光蛋白基因all1280 gaf2,并利用BamHⅠ和SalⅠ酶切位点,将该基因插入到pET-30a(+)中,构建表达载体pET-all1280 gaf2。将该表达载体与藻胆色素生物合成质粒pACYC-ho1-pcyA同时转化到大肠杆菌E.coli BL21(DE3),表达后获得大肠杆菌色素细胞。结果显示,该色素细胞在荧光显微镜下具有红色荧光,且在15E/15Z态之间具有可逆光效应。进一步以pET-all1280 gaf2为模板,通过定点突变技术在all1280 gaf2基因中引入C53A突变,获得了突变体All1280 GAF2(C53A)。将All1280 GAF2(C53A)与藻胆色素在E.coli BL21(DE3)中共表达,获得了比野生型红色荧光更强的大肠杆菌色素细胞。研究结果表明,与野生型相比,All1280 GAF2(C53A)具有较高的摩尔消光系数和荧光量子产率,红色荧光更强。

2019 Vol. 37 (2): 181-187 [摘要] ( 34 ) [HTML 1KB] [ PDF 1178KB] ( 39 )
188 金刚, 王丽萍, 龙凌云, 吴凤, 唐玉娟, 覃剑峰, 危丹妮, 黄秋伟, 苏文潘
普通野生稻线粒体蛋白质编码基因密码子使用偏好性的分析

以普通野生稻(Oryza rufipogon Griff.)线粒体基因组为对象,分析其蛋白质编码基因的密码子使用特征及与亚洲栽培稻(O.sativa L.)的差异,探讨其密码子偏性形成的影响因素和进化过程。结果显示:普通野生稻线粒体基因组编码序列第1、第2和第3位碱基的GC含量依次为49.18%、42.67%和40.86%;有效密码子数(Nc)分布于45.32~61.00之间,其密码子偏性较弱;Nc值仅与GC3呈显著相关,密码子第3位的碱基组成对密码子偏性影响较大;第1向量轴上显示9.91%的差异,其与GC3s、Nc、密码子偏好指数(CBI)和最优密码子使用频率(Fop)的相关性均达到显著水平;而GC3和GC12的相关性未达到显著水平。因此,普通野生稻线粒体基因组密码子的使用偏性主要受自然选择压力影响而形成。本研究确定了21个普通野生稻线粒体基因组的最优密码子,大多以A或T结尾,与叶绿体密码子具有趋同进化,但是与核基因组具有不同的偏好性。同义密码子相对使用度(RSCU)、PR2偏倚分析和中性绘图分析显示,普通野生稻线粒体基因功能和其密码子使用密切相关,且线粒体密码子使用在普通野生稻、粳稻(O.sativa L.subsp.japonica Kato)和籼稻(O.sativa L.subsp.indica Kato)内具有同质性。

2019 Vol. 37 (2): 188-197 [摘要] ( 66 ) [HTML 1KB] [ PDF 917KB] ( 33 )
198 魏开发, 李艺宣
火龙果转录组测序、基因表达与功能分析

利用高通量测序技术对火龙果(Hylocereus undulatus Britt)红肉品种‘大红二号’的花芽、果实和枝条不同发育阶段的基因表达进行研究。结果显示,转录组测序共获得468.68 Gb原始数据(Raw data),从头组装获得239 152条转录本和162 519条unigene,约53.74%的unigene得到注释。分别在43 506条和16 251条unigene中检测到600 283个SNP位点和56 147个SSR位点。基因表达分析结果表明,在火龙果不同组织Fl510、Fl513、Fl514、Fl518、F711、F715、S513、S419中分别有31、7、5、152、17、63、17、8个特异表达的unigene。通过GO和KEGG富集分析,发现了一些组织特异的GO条目和代谢通路,如在Fl510中富集的类萜骨架生物合成代谢通路等。本研究还对参与花发育的候选基因进行了鉴定和表达分析,他们包括COL基因、FT-like基因、分生组织决定基因和器官决定基因等。

2019 Vol. 37 (2): 198-210 [摘要] ( 79 ) [HTML 1KB] [ PDF 1587KB] ( 116 )
211 王晓丽, 高成杰, 李昆
基于SRAP分子标记的材用云南松种质保存库构建策略

以云南松(Pinus yunnanensis Franch.)全分布区内干形优良的780株样株作为原种质,基于SRAP分析的位点作为种质保存库构建数据,设10%、20%、30%、40% 4个抽样比例,采用改进的最小距离逐步取样法构建其种质子集。结果显示:种质子集的多态位点保留率均在90%以上且等位基因保留率皆大于95%,5个遗传多样性评价参数最小值均为10%抽样比例种质子集,且该子集居群内的遗传多样性小于原种质;在种质子集与原种质的均值t检验中,10%抽样比例种质子集有2个指标与原种质间存在显著差异;方差F检验中,20%和10%抽样比例种质子集的分别有1个和6个遗传多样性指标与原种质有显著差异且方差小于原种质;种质子集的遗传多样性均值与原种质的相关系数全部达到0.99以上,40%和30%抽样比例种质子集的遗传多样性方差与原种质的相关系数均大于0.80;30%抽样比例种质保存库的平均遗传距离较原种质提高了52.16%,保持了原种质的方差分量分配模式,以较大的遗传距离实现了与原种质相似的聚类。本研究确认30%抽样比例种质保存库可以作为材用云南松种质资源的代表性子集。

2019 Vol. 37 (2): 211-220 [摘要] ( 31 ) [HTML 1KB] [ PDF 776KB] ( 50 )
221 施圆圆, 张声祥, 赵德蕊, 王晨凯, 马克龙, 吴家文
异叶天南星苯丙氨酸解氨酶基因的克隆与蛋白结构分析

以异叶天南星(Arisaema heterophyllum Blume)为材料,采用逆转录PCR(RT-PCR)法扩增其苯丙氨酸解氨酶(Phenylalanine ammonia-lyase,PAL)基因AhPAL,获得该基因的开放读码框(ORF),并通过系统的生物信息学软件分析AhPAL的结构和理化性质。结果显示,AhPAL的ORF全长为2184 bp,编码727个氨基酸;AhPAL与郁金香(Tulipa fosteriana W.Irving)PAL的亲缘关系最近,序列相似性达88%。空间结构模型分析结果显示,AhPAL为同型四聚体,每个单体由3个结构域组成,其中MIO结构域含有PAL酶家族的保守序列和Ala-Ser-Gly三肽活性中心,是AhPAL酶活性的决定性结构域。利用荧光定量PCR方法检测3个AhPAL Unigene在根、块茎和叶中的表达情况,发现它们在根中表达量均最高,而在叶和块茎中表达较低。

2019 Vol. 37 (2): 221-229 [摘要] ( 31 ) [HTML 1KB] [ PDF 5175KB] ( 32 )
生理与发育
230 潘俊峰, 王博, 李丁玉, 冯旗, 郭牧语, 李璐, 卢虹羽, 佘丹, 余耀文, 赵天铭, 操瑜
机械损伤对9种水生植物叶片的影响

水生植物叶片的功能性状特征与陆生植物有所不同,同时叶脉类型也显著影响叶片的功能性状。本研究选取9种具有不同叶脉类型的水生植物,通过对叶脉进行直接损伤,分析叶片性状(形态、色素含量和叶绿素荧光指标)在叶脉受损后的变化程度与叶脉类型的关系。结果显示:具有平行脉的3种水生植物对叶脉损伤具有较强的耐受性;具羽状脉的4种植物主脉受损后显著抑制叶片生长,而侧脉受损的影响在不同物种间有所不同,具有物种特异性。本研究可为大型湖泊水生植物修复的水生物种筛选提供参考。

2019 Vol. 37 (2): 230-239 [摘要] ( 40 ) [HTML 1KB] [ PDF 6759KB] ( 39 )
240 李锐, 卢明珠, 刘念, 熊雅岑, 李静
碳量子点对模式植物拟南芥的生物效应研究

以模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana(L.)Heynh)为材料,从生理及分子层面研究碳量子点(Carbon quantum dots,CQDs)对拟南芥生物效应的影响。结果显示,CQDs能被拟南芥根部吸收并连续运输到叶片,对种子萌发率无明显影响,但能显著促进幼苗主根伸长和株重的增加。幼苗叶片叶绿体中色素含量随CQDs浓度的升高而显著降低。脯氨酸与丙二醛含量随CQDs浓度的升高呈先上升后下降趋势。超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性随CQDs浓度的升高呈先上升后下降趋势,在抗氧化酶系统中起主导作用;叶片内源过氧化氢(H2O2)的积累随CQDs浓度的升高而升高,具有显著的浓度依赖效应。与其他纳米材料处理不一样的是,硫同化及胁迫相关基因在CQDs处理后表达量下调,这可能与CQDs粒子本身的特性有关。

2019 Vol. 37 (2): 240-250 [摘要] ( 30 ) [HTML 1KB] [ PDF 2761KB] ( 39 )
251 蒲玉瑾, 张丽佳, 苗灵凤, 杨帆
不同钙离子浓度对低温下降香黄檀幼苗生长及生理特性的影响

以降香黄檀(Dalbergia odorifera T.Chen)为材料,通过人工控制温度的方法,探讨在不同温度条件下施加不同浓度Ca2+对降香黄檀幼苗生长及生理特性的影响。结果显示:常温条件下,施加不同浓度的Ca2+对降香黄檀的茎高、叶长、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)和光合色素含量均有显著影响;而对叶片相对含水量、露点水势、相对电导率、丙二醛(MDA)和可溶性蛋白含量影响较小;促进生长发育的最适Ca2+浓度为5 mmol/L。低温对降香黄檀上述生理指标以及水分利用效率(WUE)均有显著影响;低温条件下施加不同浓度的Ca2+能使上述指标得到不同程度的缓解,提高降香黄檀低温胁迫耐受性的最适浓度为5 mmol/L。隶属函数分析结果表明,常温和低温条件下,外源Ca2+浓度对降香黄檀的调控影响依次为5、10、15、2.5 mmol/L。

2019 Vol. 37 (2): 251-259 [摘要] ( 36 ) [HTML 1KB] [ PDF 1939KB] ( 49 )
专题综述
260 孙文光, 孙航, 李志敏
染色体数据的挖掘及其在植物多样性进化研究中的利用

多倍化(或全基因组加倍)是植物物种形成的重要途径,现存的被子植物可能都发生过一次甚至多次多倍化事件。多倍化传统的定义是染色体数目相对于祖先类群呈整倍性增加。其中最常用的研究方法是核型分析,核型能够提供物种的基本细胞学参数,包括染色体数目、倍性水平、核型不对称性、核型变异系数等。目前核型研究的趋势表现出从物种基本核型参数分析逐渐演化到多类群、多学科交叉融合的特点:一方面植物核型分析从种群、物种、科属的类群到生命之树,探讨染色体核型在各支系的进化特征、趋势以及驱动植物系统进化的细胞学机制;另一方面探讨和分析区域或生态系统植物区系的染色体谱或倍性等细胞学特征,可以探究区域地质环境变化或生态环境对染色体倍性等的影响,或通过区域染色体谱的构建,分析区域植物区系的形成和进化历史。因而,植物核型研究为系统发育、分子系统进化、生命之树以及植物区系地理的起源和演化研究提供了新思路。越来越多的新方法、新手段在植物核型分析与多倍化研究中得到运用,从而揭示了植物类群或植物区系的染色体进化以及细胞地理特征。今后植物细胞学研究趋势会向多学科交叉融合,整合各研究领域证据,从不同水平角度综合分析植物核型多样性形成的原因及意义,从而更加全面地认识和理解植物物种多样化与物种形成原因。

2019 Vol. 37 (2): 260-269 [摘要] ( 37 ) [HTML 1KB] [ PDF 1405KB] ( 47 )
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