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  
 
2021年 39卷 4期
刊出日期 2021-08-28

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
2021 Vol. 39 (4): 0-0 [摘要] ( 22 ) [HTML 1KB] [ PDF 280KB] ( 70 )
系统与进化
335 戴锡玲, 郭严冬, 王全喜, 曹建国
瓶尔小草孢子发生超微结构研究

孢子发生是蕨类植物无性生殖的重要环节,有关孢子发生过程中孢母细胞被膜和孢子被膜的形成以及孢子外壁的片层状结构和孢子外壁内层来源尚不完全清楚,本文利用透射电镜观察了瓶尔小草(Ophioglossum vulgatum L.)的孢子发生过程。结果显示,孢子母细胞被孢母细胞被膜所包裹,孢子母细胞在孢母细胞被膜内进行减数分裂。但是减数分裂第二次分裂后,这层膜消化分解。然后,在每个四分孢子周围产生新的孢子被膜包围孢子。在孢子被膜内,首先产生片层状结构,然后产生孢子外壁内层。然而,孢子被膜最后被消化分解,原生质团直接将每个孢子包围,并将原生质团内孢粉素小球沉积在片层结构外侧从而形成孢子外壁外层。此后,孢子内壁在孢子外壁内层内侧形成。最后,在孢子外壁外侧产生孢子周壁,周壁是由染色深的物质和膜结构组成。研究结果表明,表面膜实际由两层被膜组成,即孢母细胞被膜和孢子被膜,他们在发生上是单独形成,没有继承关系;孢子外壁的片层结构和孢子外壁内层由孢子自身分泌的物质形成。

2021 Vol. 39 (4): 335-348 [摘要] ( 35 ) [HTML 1KB] [ PDF 5087KB] ( 97 )
349 曹关龙, 邹典洋, 周润, 李朗, 李捷
中国樟科厚壳桂属系统发育与物种多样性研究

本研究利用形态性状和2个分子标记(ITS和RPB2),对国产厚壳桂属(Cryptocarya)物种进行系统发育研究,并简要分析其物种多样化的成因。结果显示,形态和分子证据均支持将国产厚壳桂属物种划分为两个组:离基三出脉组和羽状脉组。云南、海南、广西和广东地区可能是国产厚壳桂属物种分化的“摇篮”,这些地区分布着我国90%以上的厚壳桂属物种。大多数国产厚壳桂物种形态特征十分相似,分子序列也没有显著差异,推测可能是近期物种快速分化形成所致。

2021 Vol. 39 (4): 349-357 [摘要] ( 29 ) [HTML 1KB] [ PDF 1444KB] ( 128 )
358 樊英杰, 廖雨佳, 王梦真, 刘凌, 宋晓彤, 邵小明
中国特有种贯顶大帽藓西藏新分布及分布预测

贯顶大帽藓(Encalypta asiatica J.C.Zhao&L.Li)为中国特有种,于2006年首次在河北发现,其后未见相关报道。本研究对2012-2020年期间在西藏采集的大帽藓科植物标本进行了整理和鉴定。通过形态结构的详细观察,新增了对蒴帽横切和气孔器等结构的描述,显示蒴帽横切由1~2层厚壁细胞和1~2层透明薄壁细胞构成;孢蒴表面从上到下密被气孔器。利用最大熵(MaxEnt)模型预测了贯顶大帽藓在当前气候情景下在西藏的潜在分布区,研究结果表明其潜在分布区面积约为2.84×105 km2,主要分布于高海拔的那曲地区和昌都地区,影响其分布的主要环境变量是年最大归一化植被指数(NDVI)和最干季降水量。

2021 Vol. 39 (4): 358-366 [摘要] ( 36 ) [HTML 1KB] [ PDF 4518KB] ( 69 )
367 王艳萍, 李楚然, 罗艳, 李青青, 李璐, 王晓云
中国9种石斛属植物的花药帽形态及其分类学意义初探

利用解剖镜和扫描电镜,对我国9种石斛属(Dendrobium)植物的花药帽形态和超微特征进行观察。结果显示,花药帽的颜色、形态、大小和外壁纹饰特征在种间差异明显。9种植物的花药帽按颜色可分为:黄药帽、白药帽、紫药帽;按极轴和赤道轴比值可分为:长球形和半球形。扫描电镜观察结果发现,花药帽外壁纹饰有4种类型:扁平-光滑、扁平-条纹、乳突-条纹和乳突-光滑。本研究初步探讨了9种石斛花药帽形态的分类学意义,支持以下观点:(1)石斛组是一个多系和并系;(2)球花石斛(D.thyrsiflorum Rchb.F.)和密花石斛(D.densiflorum Lindl.ex Wall)是一对近缘种;(3)杯鞘石斛(D.gratiosissimum Rchb.F.)和大苞鞘石斛(D.wardianum Warner)是一对近缘种,且与喇叭唇石斛(D.lituiflorum Lindl.)亲缘关系较近。

2021 Vol. 39 (4): 367-378 [摘要] ( 31 ) [HTML 1KB] [ PDF 12039KB] ( 84 )
生态与生物地理
379 金璇, 凌少军, 温放, 任明迅
广义马铃苣苔属的生物地理格局与花部演化

本文系统总结了广义马铃苣苔属(Oreocharis)的地理分布范围和花部特征,利用核基因ITS1、ITS2和叶绿体基因trnL-trnF重建广义马铃苣苔属主要物种的分子系统关系,并结合花部特征和地理分布特点分析花部特征的适应性与演化规率。结果显示:广义马铃苣苔属可分为两个支系,一个支系主要分布于中国西南地区,以黄色花冠、雄蕊4为主;另一个支系则集中分布于中国南部与东南部区域,以紫色花冠为主,并出现了雄蕊2的特化类群。广义马铃苣苔属花冠发生了两侧对称向辐射对称的演化。海南岛分布的所有4个物种都是该岛的特有种,来源于一个共同祖先(可能是花冠亮黄色、花辐射对称),后期逐渐出现花冠橙红色、两侧对称等性状。高山深谷的地理隔离作用、不同生境的隔离作用以及以不同蜂类传粉者类群的趋异选择是马铃苣苔属物种花部特征多样性演化的主要原因。

2021 Vol. 39 (4): 379-388 [摘要] ( 37 ) [HTML 1KB] [ PDF 4724KB] ( 94 )
389 韦丹丹, 刘鑫, 王子龙, 包维楷
岷江上游干旱河谷西康扁桃灌丛生长繁殖特征

以西康扁桃(Amygdalus tangutica(Batal.) Korsh.)为材料,在岷江干旱河谷四川省阿坝藏族羌族自治州茂县至松潘段设置47个调查点进行该物种的自然分布调查;选取4个典型分布点,随机选择20株灌丛,测定西康扁桃的年龄、基径、高度、冠幅等生长指标以及结实量、结实重量等特征指标;并设置5个4 m×6 m的灌木样方,调查西康扁桃的群落结构与物种组成情况。结果显示:西康扁桃广泛分布于岷江上游干旱河谷,并在松潘县南部安宏乡形成优势群落,群落主要由灌木及多年生草本植物组成,物种丰富度较高(43~55种/24 m2);西康扁桃当年结实量较小,平均值为(8.83 ±2.25)粒/丛;灌丛平均萌生枝数为(7.38 ±0.46)枝/丛,其中25.68%的萌生枝处于5~10 a的年龄阶段,而果重/枝叶重仅为(0.69 ±0.16)%,表明其结实能力较低,主要依靠产生萌生枝维持种群稳定;各生长与结实参数关系密切,灌丛年龄、高度是影响结实量的主要因素。研究结果表明,西康扁桃广泛分布于岷江上游干旱河谷内,灌丛有性繁殖贡献率较低,依靠无性繁殖维持群落稳定,亟需开展资源保护。

2021 Vol. 39 (4): 389-397 [摘要] ( 29 ) [HTML 1KB] [ PDF 1358KB] ( 61 )
398 张晓曦, 王丽洁, 纪永康
模拟氮沉降对刺槐及沙棘凋落叶分解的影响

以黄土高原主要造林树种刺槐(Robinia pseudoacacia L.)和沙棘(Hippophae rhamnoides L.)的凋落叶为研究对象,分别在5、10、20 g·m-2·yr-1模拟氮沉降的条件下进行6个月的室内模拟分解实验,研究氮沉降对凋落叶分解过程和养分释放率的影响。结果显示: 5和10 g·m-2·yr-1强度的氮沉降(LN和MN)显著促进了刺槐凋落叶的分解,中强度氮沉降促进作用更显著;所有强度的氮沉降均显著抑制了沙棘凋落叶的分解,20 g·m-2·yr-1强度(HM)的氮沉降对前半程分解的抑制作用更显著。在短期实验下,LN和HN处理显著抑制了刺槐凋落叶氮的释放,LN和MN处理抑制磷的释放;MN促进沙棘凋落叶氮的释放,而HN处理则为抑制作用,所有氮沉降处理对沙棘凋落叶磷释放均显著抑制;总体上,高强度氮沉降对养分释放的抑制作用更强。凋落叶基质质量(主要体现于碳、氮、磷和凝缩单宁含量以及木质素/氮比)和氮沉降强度均是影响氮沉降对凋落叶分解和氮磷释放结果的关键因素,且两者存在显著的交互作用。

2021 Vol. 39 (4): 398-406 [摘要] ( 28 ) [HTML 1KB] [ PDF 867KB] ( 68 )
遗传与育种
407 李蓉, 眭梦洁, 王其刚, 余春霞, 杜光辉, 晏慧君
月季品种‘绿萼’RcAG基因启动子克隆及分析

月季品种‘绿萼’(Rosa chinensis ‘Viridiflora’)是中国古老月季最宝贵资源之一,其花瓣、雄蕊及雌蕊均萼片化。本研究以花器官正常发育的月季品种‘月月粉’(R.chinensis ‘Old Blush’)为对照,利用实时荧光定量PCR技术对RcAG基因在‘绿萼’花器官中的表达情况进行分析,阐明RcAG基因在‘绿萼’花器官发育中的作用。结果显示,RcAG基因在‘绿萼’中的表达明显下调。进一步克隆‘绿萼’和‘月月粉’的RcAG基因启动子,序列分析结果表明两个启动子均含有TATA、TATC-box和MBS等顺式作用元件,但在‘绿萼’RcAG基因启动子中发现了光响应元件MRE和昼夜节律调控元件Circadian,而光响应元件TCT-motif只在‘月月粉’RcAG基因启动子中被发现。同时,本研究采用重亚硫酸盐测序技术分析了‘绿萼’和‘月月粉’RcAG基因启动子甲基化的情况,发现‘绿萼’RcAG基因启动子区域中有4个CpG位点均发生甲基化,其甲基化程度远高于‘月月粉’。研究结果表明RcAG基因在‘绿萼’花器官中的下调表达可能与其启动子的顺式作用元件及甲基化修饰相关。

2021 Vol. 39 (4): 407-414 [摘要] ( 38 ) [HTML 1KB] [ PDF 1328KB] ( 80 )
415 叶兴状, 文国卫, 张明珠, 刘益鹏, 范辉华, 张国防, 陈世品, 刘宝
珍稀濒危植物半枫荷的遗传多样性及遗传结构

利用15对EST-SSR引物对半枫荷(Semiliquidambar cathayensis Hung T.Chang)的遗传多样性与遗传结构进行分析。结果显示,半枫荷的遗传多样性水平较高(He=0.816),遗传变异主要存在于居群内(76.63%),但不同地区间遗传分化系数较高(Fst=0.176)。半枫荷的17个居群可划分为6个基因库,同时本研究发现半枫荷遗传背景复杂,基因杂合性高。半枫荷居群遗传结构不稳定,有4个居群(40%)经历瓶颈效应。研究结果表明半枫荷维持较丰富的遗传变异,具有较高的进化潜力。繁育系统、生境破碎化和人为干扰可能是造成半枫荷濒危的主要原因,是其现代地理分布格局和居群遗传结构的主要成因。

2021 Vol. 39 (4): 415-423 [摘要] ( 29 ) [HTML 1KB] [ PDF 2229KB] ( 71 )
生理与发育
424 张小燕, Alison Kim Shan Wee, Tadashi Kajita, 朱俊杰, 曹坤芳
两种红树植物不同种源幼苗对模拟高温热浪的光合生理响应差异

以来自中国广西(较低纬度)和日本冲绳(较高纬度)两个地理种群的耐冷秋茄(Kandelia obovata Sheue,H.Y.Liu&J.Yong)和耐热木榄(Bruguiera gymnorrhiza (L.) Savigny)为材料,测定其光系统Ⅰ(PSⅠ)和光系统Ⅱ(PSⅡ)活性参数、叶黄素循环组分和叶绿素ab的含量,并分析他们经高温处理后光合生理响应的差异。结果显示:高温处理使植物PSⅡ最大光化学潜能(Fv/Fm)显著降低,降低幅度为较低纬度种群<较高纬度种群、木榄幼苗<秋茄幼苗;P700氧化还原状态(Pm)降低,降低幅度为较低纬度种群<较高纬度种群;叶片非光化学猝灭(NPQ)升高,表现为较低纬度种群>较高纬度种群、木榄幼苗>秋茄幼苗。高温处理引起叶黄素库容量(V+A+Z)和脱环氧化状态(A+Z)/(V+A+Z)升高,表现为较低纬度种群>较高纬度种群;(A+Z)/(V+A+Z)与Fv/Fm负相关,而与NPQ正相关。常温恢复第2 d,高纬度种源秋茄幼苗Fv/Fm仍为0.69,表明其PSⅡ受到不可逆的损伤,而其余种源幼苗的Fv/Fm均恢复到正常水平,且所有种源幼苗仍保持较高的NPQ以及叶黄素脱环氧化比率,起光保护作用。与萨瓦纳和地中海型生境相比,红树林有最大的叶黄素库。研究结果表明,低纬度种群对高温胁迫具有较高的适应性,部分原因是叶黄素循环具有较强的光保护作用,物种及种源间存在耐冷和耐热性的权衡。

2021 Vol. 39 (4): 424-432 [摘要] ( 36 ) [HTML 1KB] [ PDF 1191KB] ( 77 )
433 李成阳, 柴沙沙, 刘意, 王连军, 雷剑, 杨新笋, 张文英
不同氮素形态配比对甘薯前期氮代谢的影响及其生理机制

以3种不同类型的甘薯(Ipomoea batatas(L.) Lam.)为实验材料,根据氮素的3种形态设置5个配比处理(N1 ~ N5),分别在栽秧后15、25和35 d取样测定甘薯不同器官的氮含量、功能叶氮代谢酶活性变化以及酶调控基因表达情况。结果显示:在同一生育期,N4和N5处理铵态氮和硝态氮配施下植株氮素的积累量明显高于其它处理;在甘薯生长发育前期,叶片含氮量先降低后上升,茎、须根和膨大根以及全株含氮量均呈上升趋势;N4处理能够显著提高硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)和谷氨酸脱氢酶(GDH)活性;N3处理能够明显提高谷氨酸合成酶(GOGAT)的活性;NR活性随肥料中硝态氮比例的增加而提高;增加肥料配比中硝态氮比例可使调控NR活性的基因上调表达,N4和N5处理可使GS调控基因上调表达,但抑制GOGAT调控基因的表达。酰胺态氮在前期对氮代谢相关酶调控基因无显著影响。研究结果表明,在甘薯生长发育前期,硝态氮和铵态氮配施能够显著提高氮素积累量、代谢酶活性和调控基因表达量,铵态氮:硝态氮:酰胺态氮=1:2:0的配施方案为本实验条件下的最佳配施组合。

2021 Vol. 39 (4): 433-445 [摘要] ( 28 ) [HTML 1KB] [ PDF 1017KB] ( 131 )
专题综述
446 焦小雨, 王雷刚, 刘丹丹, 阮旭, 徐奕鼎, 吴琼, 孙明慧, 王文杰
茶树遗传转化研究进展

茶(Camellia sinensis (L.) O.Kuntze)是全球重要的非酒精饮料之一,随着遗传转化技术的不断发展以及人们对高抗性和高品质型品种的需求,通过遗传转化进行茶树定向改良越来越受到学者们的关注。本文在回顾和总结茶树各遗传转化方法的特点和研究现状的基础上,重点讨论和概述了当前茶树遗传转化技术存在的主要问题以及影响茶树外植体遗传转化的主要因素,并对“从活体植株上重新诱导分生组织”技术在茶遗传转化中的应用前景进行了展望。

2021 Vol. 39 (4): 446-456 [摘要] ( 35 ) [HTML 1KB] [ PDF 882KB] ( 116 )
附录
1
曹关龙:附表1-附表3
2021 Vol. 39 (4): 1-5 [摘要] ( 14 ) [HTML 1KB] [ PDF 499KB] ( 49 )
1
金璇附:附表1-附表4
2021 Vol. 39 (4): 1-27 [摘要] ( 16 ) [HTML 1KB] [ PDF 1469KB] ( 56 )
1
韦丹丹:附表1
2021 Vol. 39 (4): 1-2 [摘要] ( 14 ) [HTML 1KB] [ PDF 203KB] ( 46 )
1
叶兴状:附表1-附表2
2021 Vol. 39 (4): 1-2 [摘要] ( 18 ) [HTML 1KB] [ PDF 164KB] ( 61 )
1
张小燕:附图1
2021 Vol. 39 (4): 1-1 [摘要] ( 15 ) [HTML 1KB] [ PDF 348KB] ( 46 )
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