Role of PHABULOSA and PHAVOLUTA in determining radial patterning in shoots

The upper side of the angiosperm leaf is specialized for efficient capture of sunlight whereas the lower side is specialized for gas exchange. In Arabidopsis, the establishment of polarity in the leaf probably requires the generation and perception of positional information along the radial (adaxial versus abaxial or central versus peripheral) dimension of the plant. This is because the future upper (adaxial) side of the leaf develops from cells closer to the centre of the shoot, whereas the future under (abaxial) side develops from cells located more peripherally. Here we implicate the Arabidopsis PHABULOSA and PHAVOLUTA genes in the perception of radial positional information in the leaf primordium. Dominant phabulosa (phb) and phavoluta (phv) mutations cause a dramatic transformation of abaxial leaf fates into adaxial leaf fates. They do so by altering the predicted sterol/lipid-binding domains of ATHB14 and ATHB9, proteins of previously unknown function that also contain DNA-binding motifs. This change probably renders the protein constitutively active, implicating this domain as a central regulator of protein function and the PHB and PHV proteins as receptors for an adaxializing signal.     

SERRATE coordinates shoot meristem function and leaf axial patterning in Arabidopsis

Leaves of flowering plants are determinate organs produced by pluripotent structures termed shoot apical meristems. Once specified, leaves differentiate an adaxial (upper) side specialized for light capture, and an abaxial (lower) side specialized for gas exchange. A functional relationship between meristem activity and the differentiation of adaxial leaf fate has been recognized for over fifty years, but the molecular basis of this interaction is unclear. In Arabidopsis thaliana, activity of the class I KNOX (KNOTTED1-like homeobox) genes SHOOTMERISTEMLESS (STM) and BREVIPEDICELLUS (BP) is required for meristem function but excluded from leaves, whereas members of the HD-Zip III (class III homeodomain leucine zipper) protein family function to promote both meristem activity and adaxial leaf fate. Here we show that the zinc-finger protein SERRATE acts in a microRNA (miRNA) gene-silencing pathway to regulate expression of the HD-Zip III gene PHABULOSA (PHB) while also limiting the competence of shoot tissue to respond to KNOX expression. Thus, SERRATE acts to coordinately regulate meristem activity and leaf axial patterning.     

6种竹子叶器官的解剖结构比较

【目的】探究竹子营养叶与秆箨之间的关系,揭示竹子不同功能叶器官的结构差异,为竹类植物的基础生物学研究提供新的理论信息。【方法】以6种竹子即勃氏甜龙竹(Dendrocalamus brandisii)、慈竹(Bambusa emeiensis)、绵竹(Lingnania intermedia)、香竹(Chimonocalamus delicatus)、云南箭竹(Fargesia yunnanensis)和美竹(Phyllostachys mannii)的营养叶、秆箨和叶枝为研究对象,观察它们的显微结构,并对其各项指标进行测量与比较。【结果】竹子营养叶解剖结构具有指状臂细胞或梅花状细胞的分化,并且具有薄壁维管鞘细胞;秆上部的箨片形态更接近于叶片,而下部的箨片具有较厚的角质层,无叶肉细胞的分化,与叶片形态差异明显。竹子营养叶的叶片、叶柄、叶鞘和叶枝维管束韧皮部的面积占比均高于木质部,与秆箨(笋箨)有显著差异。秆箨(笋箨)的箨鞘与箨片维管束木质部面积占比更高,虽然秆上部箨片形状和大小都与叶片接近,但与叶片相比,其维管束木质部面积占比更高。叶鞘和箨鞘的解剖结构与叶片和箨片的有区别,与叶柄的结构基...     

Spatially restricted microRNA directs leaf polarity through ARGONAUTE1

Gene regulation by RNA interference requires the functions of the PAZ domain protein Argonaute. In plants, mutations in ARGONAUTE1 (AGO1) are associated with distinctive developmental defects that suggest a role for microRNA (miRNA) in organ polarity. Potential targets of miRNA regulation are the homeodomain/leucine zipper genes PHABULOSA (PHB) and PHAVOLUTA (PHV). These genes are expressed in a polar fashion in leaf primordia and are required for adaxial cell fate. Here we show that a 21-nucleotide miRNA that directs cleavage of PHB/PHV messenger RNA accumulates first in the embryonic meristem, and then in the abaxial domain of the developing leaf. miRNA distribution is disrupted by mutations in AGO1, indicating that AGO1 affects the regulation of miRNA. In addition, interactions between homeodomain/leucine zipper genes and an allelic series of ago1 indicate that miRNA acts as a signal to specify leaf polarity.     

8种柏科植物叶表皮的扫描电镜观察

为了探讨柏科植物叶的微形态学特征和差异,应用扫描电子显微镜对8种柏科植物叶表皮的微形态特征进行了观察．结果发现,本实验所取8种柏科植物叶的气孔器均为椭圆形,副卫细胞5～7个,气孔器主要分布在叶的近轴面上,在刺形叶的远轴面上无气孔;8种柏科植物的叶表皮细胞上一般覆盖着较厚的角质层和蜡质层,不同种柏科植物的叶表皮具有不同的角质和蜡质纹饰;同种柏科植物同型叶的新叶和成熟叶、绿色叶和白色叶的微特征间也有区别,成熟叶的表皮细胞上角质和蜡质较新叶多;日本花柏白色鳞形叶的气孔分布和蜡质纹饰都有一定的特殊性．不同种柏科植物叶的微特征有较大的差别,可以为柏科植物的分类提供一定的依据．     

新疆伊犁野核桃复叶的表型变异及生长规律

通过对新疆野核桃3种复叶的大样本测量,分析了不同小叶数量复叶各组成的表型差异性及生长规律.结果表明,随小叶数增加,复叶的叶长和叶宽增大.数量性状的变异程度在叶轴长、右小叶长和右小叶宽上为小叶数越多,变异系数越大.3种复叶之间,复叶长和复叶宽差异均显著,叶轴长、顶小叶长和左右小叶长差异均不显著.3种复叶的叶轴长、复叶宽与...     

蒲菜营养器官的解剖学研究

研究了蒲菜营养器官的形态结构。蒲菜不定根根冠、皮怃、维管柱起源于顶端分组织中各自大独立的３层原始细胞，表皮与皮层起源于共同的原始细胞，不定根具根毛，维管束为多原型。生长锥原套为２层，茎的维管束均分散在基本组织中，分为中央维管束和周围维管束，蒲叶两面均具栅栏组织，为等面叶，两表皮气孔器密度相似。     

三种花灌木叶表皮特征扫描电镜观察

利用扫描电镜观察了燕山东段三种花灌木木半夏（Elaeagnus multiflora Thunb．）、达乌里胡枝子（Lespedeza daurica （Laxm．）Sehindl．）和蚂蚱腿子（Myripnois dioica Bge．）的叶表皮特征。结果表明：①蚂蚱腿子的上下表皮均无表皮毛分布;木半夏上下表皮都有表皮毛分布;达乌里胡枝子的表皮毛仅分布在下表皮。②达乌里胡枝子的上下表皮都有气孔分布;木半夏、蚂蚱腿子仅下表皮有气孔分布。③达乌里胡枝子的气孔下陷;木半夏、蚂蚱腿子的气孔不下陷。④木半夏、达乌里胡枝子、蚂蚱腿子的上下表皮细胞表面平缓。     

培养及接种方式对丽格海棠组培快繁的影响

以丽格海棠叶片为外植体,研究不同接种模式和培养方式对丽格海棠组培快繁的影响.结果表明:丽格海棠叶片诱导分化培养时,叶片反放的接种模式优于叶片正放;丽格海棠丛生芽增殖培养时,液体培养,尤其是丛生芽前期增殖时采用液体旋转培养效果优于固体培养.此结果对丽格海棠组培快繁具有一定的指导意义.     

菠菜HD-ZIP III基因家族鉴定与表达分析

植物叶片在生长发育过程中,近-远轴极性的建立与维持是叶片正常行使光合效应、呼吸作用、蒸腾作用的结构基础. HD-ZIP III是重要的叶片近轴极性基因,本研究在菠菜（Spinacia oleracea）基因组中鉴定到3个HD-ZIP III基因家族成员,依次命名为SoHB1,SoHB2和SoHB3,并对其蛋白理化性质、保守结构域和进化关系进行了分析. 研究结果表明：3个HD-ZIP III蛋白都具有4个保守结构域. 共线性分析表明：菠菜SoHB1,SoHB2和SoHB3分别与拟南芥ATHB8,ATREV和ATHB15存在共线性关系. 启动子顺式作用元件预测结果表明：菠菜HD-ZIP III家族基因启动子上游包含光响应、逆境胁迫反应、激素响应等顺式作用元件. 在不同叶型菠菜种质中的表达模式分析结果表明：单戟型叶片的SoHBs表达量最高;此外,经干旱胁迫处理后,SoHB1,SoHB2和SoHB3的基因表达量普遍下降;对菠菜包括根、茎、薹叶、功能叶、薹叶柄、功能叶柄等部位进行表达分析,发现SoHB1在根部表达最为丰富,SoHB2和SoHB3在薹叶处表达最为丰富.     

华中五味子叶片形态结构的可塑性研究

分别对产自安徽黄山和甘肃文县的两个华中五味子种群不同发育阶段叶片的形态解剖特征进行比较,讨论了叶片表型可塑性及其生态学意义.研究结果表明:1)在种群水平上,叶片形态结构随环境条件的变化表现出一定的环境可塑性,文县种群表现出相对的旱生特征:叶片小而厚、栅栏组织发达;黄山种群则表现出相对的湿生特征:叶片大而薄、栅栏组织较薄、海绵组织相对发达;这是叶片对水分条件随地理分布而表现出的空间异质性的适应策略;2)在个体水平上,叶片形态结构随发育阶段的变化而表现出一定的发育可塑性,下层叶表现出典型的阴生叶特点:叶片薄、气孔密度较小、栅栏组织极不发达、栅栏细胞椭圆形或漏斗形、海绵组织发达;中、上层叶表现出阳生叶特征:叶片较厚、气孔密度大、栅栏组织相对较为发达、栅栏细胞长柱形.这种发育可塑性是叶片对光照条件随个体发育而表现出的时间异质性的一种适应策略.     

变温对毛竹种子萌发及幼苗生长的影响

【目的】研究变温对毛竹(Phyllostachys edulis)种子萌发及幼苗生长发育的影响,了解竹类植物种子在不同温度处理下的萌发特性,以及幼苗1~5片叶展叶时的生长发育规律,为竹类植物实生苗研究提供理论依据和实践基础。【方法】采集广西桂林市灵川县大境乡的毛竹种子,在实验室培养箱中育苗,设定7个变温处理[24 h内设置2个不同的昼夜温度(时长为12 h/12 h)组合 ]:29 ℃/15 ℃(T1),28 ℃/16 ℃(T2),27 ℃/17 ℃(T3),26 ℃/18 ℃(T4),25 ℃/19 ℃(T5),24 ℃/20 ℃(T6),23 ℃/21 ℃(T7)和1个恒温处理22 ℃/22 ℃(T8)。每隔12 h详细观测每个变温处理下每粒种子萌发时间、1~5片真叶展叶时间和叶下高,并测量叶片面积、地上部和地下部鲜(干)质量、根系形态、叶表面微形态、气孔长度和气孔密度。【结果】①在不同变温处理下,毛竹种子的萌发率均在50%以上;结合毛竹种子萌发的发芽势,发现T4—T7的种子发芽势高于30%;从T1—T8,毛竹种子的平均萌发时间逐渐缩短。②不同变温处理下的毛竹幼苗从第1片叶到第5片叶展叶时间逐渐延长;T6—T8处理下幼苗展叶时间和展叶数量都相对集中;同一培养处理下的毛竹幼苗从第1片叶至第5片叶的叶下高和展叶面积逐渐增加,温差越大毛竹幼苗叶下高越高;第3片叶后叶片的发育速率趋于稳定;温差越大,毛竹幼苗生物量也越大;根系在T3—T6处理下发育更好。③随着温差减小,毛竹叶片下表皮乳突和表皮毛数量逐渐变多,同一处理下的第1片叶到第5片叶,下表皮的乳突和表皮毛数量也逐渐变多;从T1—T8,毛竹幼苗叶下表皮气孔呈列排布,气孔表观形态虽无显著性差异,但气孔长度和气孔密度总体呈先上升后下降的趋势,气孔密度最高值主要集中在T5。【结论】26 ℃/18 ℃(T4),25 ℃/19 ℃(T5),24 ℃/20 ℃(T6)变温处理更利于促进毛竹种子发芽率和发芽势提高,综合幼苗的叶下高、叶片面积、发育速率、生物量、根系和气孔密度等各项指标,这3个组合变温处理更适宜幼苗总体生长发育。     

棕榈半同胞子代家系苗期测定及优良家系选择

【目的】探究棕榈苗期生长遗传变异规律,筛选出苗期速生且遗传品质优良的棕榈家系,为棕榈的遗传改良提供参考。【方法】以72个棕榈半同胞家系的1.5年生幼苗为材料,观测其苗高、地径、干质量、鲜质量、条形叶和掌状叶数6个生长性状,进行遗传分析;以聚类分析法与性状表现水平分析法相结合筛选优良家系,并配合单株选择,筛选优良单株。【结果】棕榈苗期生长性状表型变异丰富且在各家系间差异极显著(P<0.001),家系遗传力变化范围为0.842~0.961,均表现为较高强度遗传;从中选出7个优良家系,中选家系的地径、干质量、掌状叶数的现实增益分别增加了18.03%、33.50%、26.77%,其遗传增益分别为16.28%、29.38%、22.51%。从7个优良家系中筛选出32株优良单株,其地径、干质量、掌状叶数的遗传增益分别增加了42.72%、97.86%、59.82%,其现实增益分别增加了60.77%、139.20%、85.09%,选择效果显著。【结论】棕榈幼苗在家系间具有很大的选育潜力,开展其早期选择研究,能为棕榈良种选育提供参考,选择出的优良家系及优良单株可为棕榈遗传改良及后续研究工作提供极佳的种质材料。     

Evolution of stomatal and trichome density of the Quercus delavayi complex since the late Miocene

A fossil oak species,Quercus tenuipilosa Q.Hu et Z.K.Zhou,is reported from the upper Pliocene Ciying Formation in Kunming,Yunnan Province,southwestern China.The establishment of this species is based on detailed morphologic and cuticular investigations.The fossil leaves are elliptic,with serrate margins on the apical half.The primary venation is pinnate,and the major secondary venation is craspedodromous.The tertiary veins are opposite or alternate-opposite percurrent with two branches.The stomata are anomocytic,occurring only on the abaxial epidermis.The trichome bases are unicellular or multicellular.The new fossil species shows the closest affinity with theextant Q.delavayi and the late Miocene Q.praedelavayi Y.W.Xing et Z.K.Zhou from the Xiaolongtan Formation of the Yunnan Province.All three species share similar leaf morphology,but differ with respect to trichome base and stomatal densities.Q.tenuipilosa.Q.praedelavayi,and Q.delavayi can be considered to constitute the Q.delavayi complex.Since the late Miocene,a gradual reduction in trichome base density has occurred in this complex.This trend is the opposite of that of precipitation,indicating that increased trichome density is not an adaptation to dry environments.The stomatal density(SD)of the Q.delavayi complex was the highest during the late Miocene,declined in the late Pliocene,and then increased during the present epoch.These values show an inverse relationship with atmospheric CO_2 concentrations,suggesting that the SD of the Q.delavayi complex may be a useful proxy for reconstruction of paleo-CO_2 concentrations.     

白芥及三大类型油菜叶片的气孔特征比较

通过显微测微技术对白芥，大辣芥和门源油菜叶片气孔形态有关指标的测定比较，供试材料在同一植株上低位叶片比高位叶片的气孔频度小，气孔口长度大；同一叶型上下表皮的气孔频度和气孔口长度品种间差异较大；同一品种同一叶型的气孔频度是下表皮大于上表皮；而气孔口长度则是上表皮大于下表皮；不同叶型的单孔面积和气孔比面积因品种而异，同一品种同一叶型上表皮的单孔面积和气孔面积均大于下表皮。     

基于有限元的大叶杨树叶运动模拟

对风场中树木的动态模拟研究,大多数都忽略了树叶的运动,最多也只是描述了其运动形式。采用有限元方法来分析其真实物理运动形态,提出了使用有限元中壳体分析方法来研究大叶杨叶面结构。计算和模拟了其三种运动状态,从而得到一片树叶真实的物理运动过程。同时提出以簇为单位分析一段树枝上树叶的整体运动,这样能够简化计算,又不失真实地反映其运动过程。     

濒危植物南方红豆杉的叶面积测定及其相关分析

采用方格法和数字图像处理方法测定了濒危植物南方红豆杉[Taxus chinensis var.mairei(Lemèe&Lèvi.)Cheng et L.K.Fu]的叶面积,并对其叶片的特征指数、叶形指数、比叶面积、叶面积指数进行了相关分析.结果表明,方格法和数字图像处理方法所测得的叶面积差异不显著(P>0.05);不同方位叶片的平均叶形指数和幼叶(7.11)高于老叶(5.65),雌株(7.22)高于雄株(7.00);在同一植株中,平均叶形指数上层最大(雌7.30、雄7.58),下层(雌7.06、雄6.59)次之,中层(雌7.29、雄6.85)最小.平均比叶面积雌株(上层1 850.5,中层1 980.5,下层2336.8)高于雄株(上层1 161.5,中层1 407.8,下层1 865.3);在同一植株中,下层的比叶面积高于上层.上、下层平均叶面积指数雄株(上层0.733 8,下层0.750 1)略高于雌株(上层0.733 4,下层0.740 6);在同一植株中,叶面积指数下层高于上层,北面(雌0.758 5、雄0.758 2)高于南面(雌0.730 4、雄0.725 8).     

两个水稻叶片反向卷曲突变体的表型及遗传分析

为了揭示水稻叶片卷曲的形态建成,分析了水稻Ac/Ds转座子插入突变体库中的2个叶片反向卷曲突变体的表型及组织形态.研究发现,与野生型平展叶片相比,内卷突变体和外卷突变体叶片中泡状细胞数目明显减少,这可能是造成水稻叶片卷曲的重要原因.另外,内卷突变体叶片主脉薄壁细胞少,薄壁细胞崩裂形成的气腔面积较大.对2个卷叶突变体的纤维素含量进行测定发现,内卷突变体叶片及茎杆中纤维素含量明显减少,而外卷突变体叶片及茎杆的纤维素含量与野生型没有显著差异,说明2个卷叶突变体叶片的卷曲可能由不同基因突变造成.分析了2个水稻卷叶突变体的遗传规律,结果表明,二者均由隐性单基因控制.