植物的发育:从细胞到个体

随着分子生物学研究手段的丰富,植物发育生物学也从宏观的植物形态观察走向了微观的细胞和基因水平的研究.植物本身有着显著不同于动物的胚后发育特征,这种发育模式赋予了植物极其灵活的发育可塑性以应对不同的生长环境.在长期进化过程中,植物正是通过持续的调整发育来适应外界环境变化,造就了植物界丰富的多样性.本文以植物干细胞的功能和调控为核心,阐述了干细胞调控植物胚后发育的模式以及植物内源激素对干细胞和植物发育调控的贡献,讨论了内源的遗传信息和外部的环境因素在植物发育过程中的整合,以及这些因素如何调控农作物的器官和形态发育,继而影响到作物的产量.     

植物再生的研究进展

再生不仅赋予植物修复受损组织的能力,更能使植物产生新器官,实现营养繁殖.再生能力是植物在严酷环境下能够生存的重要手段,也被广泛应用于生产实践中.组织培养、扦插和嫁接等都是基于植物再生能力而开发的农业技术.再生现象的本质是细胞在受伤或胁迫的环境下命运发生转变的过程.近年来,植物再生领域的研究取得了一系列突破性进展,不仅对植物再生过程中细胞命运转变的谱系有了初步认识,而且探讨了植物细胞高度可塑性的分子机制.伤口或胁迫信号、激素、转录因子和表观遗传途径因子形成有序协作的调控通路,控制着再生过程.本文将总结种子植物中器官从头发生和体细胞胚发生这两种再生方式的研究进展,以期为从事植物再生研究的工作者提供参考.     

单子叶与双子叶杂交的植物

单子叶植物与双子叶植物能够杂交吗?如果采用常规的有性杂交的方法,不可能使单子叶植物与双子叶植物杂交.如果采用传统的嫁接技术,也不可能成功.这是因为双子叶植物有形成层而单子叶植物没有形成层,并且两者亲缘关系很远,如将单子叶植物与双子叶植物嫁接在一起,接穗会很快死亡.如果采用细胞融合和原生质体融合的方法,成功的可能性在目前也是非常渺茫的.至今还未见到单子叶植物与双子叶植物细胞融合获得杂交植物的报道.如果采用基因体外重组的方法,实现单子叶植物     

植物受体激酶的结构与功能研究进展

作为多细胞营固着生长的生命体,植物需要对外界多变的环境及内部不同组织细胞之间协调发育的多样信号做出精确的反应.与多细胞动物主要通过数量巨大的GPCR等受体蛋白参与细胞与环境及细胞之间的交流不同,植物主要靠数目庞大的植物受体激酶来完成相应功能.通过30多年的深入研究,植物受体激酶的功能研究取得了极大的进展,研究发现,植物受体激酶参与植物多种多样的生理病理过程,包括生长发育、气孔发育、分生组织发育、抗病、花粉管吸引和自交不亲和等.这些受体激酶的结构生物学研究在近10年取得了一系列重要的成果,使我们对各种受体激酶的配体识别及活化机制有了系统的认识.2017年国家自然科学奖二等奖授予"油菜素内酯等受体激酶的结构与功能研究",也是对这些成果的肯定.本综述对参与不同过程的受体激酶结构进行总结描述,随后对受体激酶的识别及活化规律进行总结,最后对该领域尚未解决的问题及研究方向提出展望.     

植物花器 基因表达

本文从基因水平上概述了植物的分化，发育研究的现状和进展，从花器官早期发育基因，花瓣特异性基因和雌雄蕊特异基因的表达等的研究现状可知，该区域可使嵌合基因在异源植物中正确表达。     

植物体内草酸钙的生物矿化

草酸钙晶体在特化的植物晶异细胞内的形成是一种基本的、重要的生理代谢过程.不同植物草酸钙晶体在形态/结构上存在多样性和种间专一性,它们具有特定的尺寸和形貌,并且成核后晶体的生长和特化细胞的发育间存在显著的协同作用,这表明草酸钙的生物合成不是一种简单的化学结晶过程,而是受遗传和生物大分子的精确调控.被塑造的矿化相在特定的膜包覆空间内经历了各自不同的生物化学途径,最终形成热力学稳定相.草酸钙晶体赋予植物许多不同的功能,主要包括对高容量钙的调节和植物自我保护作用,从而间接地反映出植物在不同生境中进化的印迹.本文介绍了草酸钙晶体在植物体内合成的草酸代谢途径、钙的吸收和累积,主要讨论晶体生长过程的植物调节机制以及体外模拟生物分子对草酸钙结晶动力学过程的调控等,以期揭示植物体内草酸钙的生物矿化机制,并为仿生材料合成和人类病理结石的抑制等提供重要线索.     

植物生殖的定量细胞学研究进展

当代植物胚胎学的主要任务在于揭示植物有性生殖过程——植物生殖细胞的产生、受精作用以及胚胎发育的基本规律.而植物生殖过程中的复杂问题,必将促使这门学科不断应用各种新的方法和技术来逐步解决.近年来,研究植物生殖的细胞生物学就是植物胚胎学与细胞生物学相互渗透和结合的产物,被认为是一个新的学科生长点.定量细胞学(Quantitative cytology)研究则是这个新的生长点上一个正在迅速发展的方向. 定量细胞学是应用电子计算机技术和数理方法通过对生物细胞的空间形态以及特征参数进行定量分析,从而揭示其结构与功能之间相互关系的一门边缘学科.随着细胞超微结构研     

植物病原菌效应子

病原菌在侵染寄主植物过程中分泌多种效应子作为武器,在胞间或胞质干扰寄主的生物学过程,以促进病原菌的侵染和定殖.解析病原菌干扰植物免疫的功能和作用机制是认识病原菌与植物互作的关键,也可为开发和建立植物病害新型抗病策略提供理论基础.近年来,随着测序技术的发展、各种功能基因组学研究方法的建立和结构生物学的发展,我们对病原菌效应子的特征、数量、转运和功能有了较为深入的认识.对病原菌效应子功能的认识从抑制寄主免疫信号传导拓展到对植物代谢、微生物组等各种生物学过程的干扰.同时,病原菌效应子激活免疫的机制研究取得了突破性的进展,抗病小体的发现解答了植物NLR抗病蛋白识别效应子后如何激活和介导植物抗性这一科学难题.本文对近年来病原菌效应子的研究进行了系统的总结和评述,并对未来效应子的研究进行了展望.     

植物生物技术的现状与挑战

与生物医学技术相似,植物生物技术也由两个关键而互相联系的技术部分组成,即细胞培养技术和分子生物学技术.对植物分子生物学的关注与研究是近几年才开始的,目前对植物生长和发育分子基础的研究已经取得了一定的成果;而细胞培养技术早在本世     

植物发育研究的进展及前景

在植物一生中,分生组织不断产生根、茎、叶和花等器官,即狭义的发育,植物发育是基因型与环境因子相互作用的结果。最近,已鉴定出几种参与植物器官发育的基因,这是基因工程操纵植物发育的良好开端和基础。通过调节植物激素的表达也可以有效地控制植物器官的发育。可以预言,不久人们能够控制、改良植物发育的任何方面,赋予其理想的性状,造福人类社会。     

一种简易分析植物胚和胚乳内同工酶的组织等电点电泳方法

对于植物胚和胚乳在发育过程中的同工酶的研究,迄今进展较为缓慢,这是因为植物的胚珠在早期的发育阶段很小,要从极小的正在发育的胚珠内,把胚和胚乳分离出来,用抽提可溶性酶来做同工酶的分析,是十分困难的。现在我们报道一种极为简易的方法,不但可以分析正     

植物光信号转导

植物的生长发育受到多种环境因素的影响,而光信号是其中最重要的环境信号之一。从植物的种子萌发开始到完成整个生命周期,光参与调控其中几乎每一个生长和生理发育过程。植物自身进化了一整套复杂而精细的光信号转导系统,以应对自然界中时刻变化的光环境。经过30多年的研究,植物光生物学家确定了光受体-E3泛素化连接酶复合体-转录因子为主要调控途径的光信号转导体系。这一信号转导网络控制了植物体内将近1/3基因的表达,从而在分子层面上确保植物的正常生长发育。     

光在植物组织培养中的调控作用

光是地球上一切生命的能量来源,它是世界上一切生物赖以生存的环境中最重要的因素之一.生命的起源和进化离不开光,生物结构和功能也受到光的强烈影响.珊已发现,植物正常的发育过程,是一个光形态建成的过程、一个需光调控的过程.从种子萌发、幼苗生长、叶片展开和叶绿体发育一直到开花、衰老和对光环境的各种适应,都离不开光参与调节.随着研究工作的深入,导致产生了“光生物学”.它是一门正在发展的生气勃勃的学科,美国等正从“光形态建成”等十四个领域展开着深入的研究.在农业生态上,不同波长的彩色光已被作为一项新的技术措施,取     

组成型表达CIR1（RVE2）影响了植物中一些生物节律调控的过程和种子的萌发

生物节律是一种植物内在的、复杂而精细的生理调节系统,它使植物得以根据外界环境的周期性变化来协调自身的新陈代谢以及各种生理过程,从而与外界环境保持同步.生物节律在植物的生命过程中扮演着非常重要的角色,参与植物发育过程许多方面的调控.随着拟南芥基因组的测序完成,近年来模式植物拟南芥中的许多生物节律系统组分得到了鉴定和详细的功能研究,如CCA1,LHY,TOC1,LUX和EPR1等;这些蛋白参与调控拟南芥的生物节律,形成一个复杂的拟南芥生物节律的调控网络.     

植物细胞多肽第一信使

动物体系中的多肽第一信使在动物细胞发育分化及神经信息传递等方面发挥重要调控作用。近几年的研究表明植物体系也存在多肽第一信使,而且这些多肽第一信使还参与诸如防御反应、花粉与柱头之间的相互识别、茎顶端分生组织细胞分裂及分化平衡控制等许多植物生长发育进程中重要的过程。简要综述了该领域国内外的最新进展并进行了讨论。     

植物根内皮层的发育与功能研究进展

根是植物进行水分和矿质营养吸收的重要器官.水分和矿质离子进入根的表皮,径向穿过外皮层、皮层、内皮层等结构到达中柱,在木质部中通过蒸腾作用向上运输,满足地上部分的需要.其中,内皮层结构是包围中央维管系统的最内层皮层细胞,仅由单层细胞构成,主要经历两个特殊的分化阶段,分别形成凯氏带和木栓质片层两种屏障结构,在控制植物水分吸收、营养摄取、抵御病原体入侵,以及响应胁迫环境等过程中发挥重要作用.本文就内皮层的发育、凯氏带和木栓质片层的结构与形成调控机制、内皮层在胁迫条件下的可塑性等方面进行综述,对内皮层参与植物响应非生物胁迫的研究进展展开讨论,并对未来的研究方向加以展望,为培育抗逆新物种提供了新思路.     

植物文化研究的回顾与展望

将"植物文化"定义为"人类和植物的选择关系和协同演化,以及由此而形成的以植物为载体和诱因的成果类型和行为方式",并确定其7个方面的研究内容.回顾了过去30年植物文化研究在植物命名、食用选择、药用选择、阅赏选择、崇拜选择等5个方面取得的重要进展.植物命名方法,在植物名称古今对照、中拉对照方面成就较大.食用选择主要在食用原植物考证、果蔬栽培史和栽培作物起源等方面有进展.药用选择的成就主要是中药和民族药的原植物考证.阅赏选择则在花文化、园林植物、经典名物考证、古树名木研究等4个方向均有进展.崇拜选择主要在礼制植物、宗教植物、民俗植物有一定的研究成果.植物文化研究面临文化复兴的机遇,资源独厚,有望在各个方面取得方法突破和成果创新.     

小肽激素调控植物生殖发育的研究进展

近30年来,长度为几十个氨基酸的植物小肽激素被发现广泛参与到植物生长发育过程的调控。小肽激素在极低浓度下起作用,主要介导相邻细胞间通信。在植物生殖发育过程中,雌性器官和雄性器官之间存在复杂的相互作用过程,很多种小肽被发现参与到雌雄互作过程中。文章对柱头和花粉互作过程中的一些小肽家族的功能、信号转导途径和进化等研究进展加以介绍。     

蛋白凝集:STM调控植物干细胞活性的新机制

<正>与动物不同,植物一生都维持着器官发生的能力.植物的茎尖分生组织(shoot apical meristem)不仅具有干细胞,能够维持其自身活性,还能形成茎、叶和花等组织和器官,共同构成植物的地上部分.茎尖分生组织活性如何被精准调控是发育生物学的重要科学问题之一,也是一直以来研究的前沿和热点.     

关于植物形态学的思考

植物形态学不断发展，产生了新的概念和模仿概念框架以及新的思维方式。动态连续的观点在分析植物形态结构时能更真实地揭示各种形态结构的发生和发育，以及各种结构之间的相互关系。本文介绍了植物形态学家Ｓａｔｔｌｅｒ提出并发展的形态连续的观点和过程形态学，并与经典植物形态学，并与经典植物形态学的观点进行比较说明思维方式的改变对于科学研究有重大影响。