美洲黑杨维管形成层活动周期性及细胞超微结构的动态变化

美洲黑杨维管形成层活动周期可分为休眠期、恢复活动期、活动期和转化期4个时期。休眠期维管形成层区约由3层细胞组成,细胞壁较厚,细胞内具有大量小液泡,其内包含一些电子密度较高的物质;细胞质内充满了游离的核糖核蛋白体,脂粒圆球形,散布在小液泡之间;内质网光滑型,多为短片状,只有近质膜处才呈网格状;线粒体内嵴不清晰,高尔基体数量较少,一般由3~5层扁平囊组成,周围未分泌形成高尔基小泡。恢复活动期维管形成层的细胞壁变薄,细胞内逐渐形成大液泡,内含物降解,细胞质的电子透明度增高。活动期维管形成层区细胞层数可达8~9层,细胞壁非常薄,细胞高度液泡化,细胞质和细胞核贴壁分布,或通过原生质索悬垂在细胞的某一位置,细胞器结构清晰,细胞质膜大量内折,与壁物质的形成有关。转化期维管形成层区细胞停止分裂,细胞壁逐渐增厚,液泡数目增多,体积减小,细胞开始积累淀粉、脂类和蛋白质等类物质。休眠期和活动期细胞超微结构特征相反,而恢复活动期与转化期细胞结构特征相似,互为可逆过程。     

孝顺竹笋箨全长转录组测序分析

【目的】揭示竹子笋箨的生物学功能与其衰老的分子基础。【方法】利用PacBio Sequel 3代全长转录组测序技术结合生物信息学方法,对孝顺竹不同衰老阶段笋箨全长转录本进行分析。【结果】共获得106 148 条平均长度为3 615 bp的全长转录本。多数转录本长度分布在1.4~7.0 kb。NCBI等注释显示,97.34%的转录本具有注释结果。Mercator注释分析显示笋箨转录本覆盖了其全部34 个类别,其中与蛋白类别相关的序列最多,达到了18 224 条;与microRNA类别相关的最少,仅有9 条。在重要功能基因方面,共获得了2 489 条激素代谢及信号转导相关序列; 8 804 条转录因子序列中393 条与光合作用相关的转录本。其中,注释到的189 条共30 类NAC(NAM/ATAF/CUC)转录因子基因,93.33%的NAC基因,共计28类,其表达量与笋箨衰老呈相关性, 包括已被证实在叶片衰老中具有重要调控作用的NAC002、NAC016、NAC017、NAC029(NAP)、NAC042、NAC055与NAC083等7个NAC转录因子与NAC014等14个被报道在叶片衰老中具有潜在作用的NAC基因。NAC025、NAC028、NAC045、NAC061、NAC086、NAC103与NAC1L (NAC 1 Like) 7 个NAC转录因子表达与孝顺竹笋箨衰老呈正相关,为新发现的正调控笋箨衰老的潜在转录因子。此外,利用MISA程序在76 499 个序列中检测到简单序列重复(simple sequence repeats,SSR)位点,主要以单核苷酸重复(SSRs)为主,占据了全部(SSRs)的55.2%。利用PLEK等软件共获得2 769个长链非编码RNA(long non-coding RNA, lncRNA)。【结论】竹子笋箨基因表达多样化,并具有完整的光合系统基因,显示其具有潜在光合功能;NAC转录因子在孝顺竹笋箨衰老中具有潜在重要调控作用。本研究首次解析了竹子笋箨的全长转录本特征,为今后深入分析竹子笋箨功能及其衰老的分子机制奠定基础。     

杂种马褂木插穗扦插生根过程的解剖学观察

从解剖学的角度观察了杂种马褂木插穗不定根的发育过程,结果表明：（１）杂种马褂木１￣２年生插穗茎内无潜伏根原基,不定根由诱生根原基发育形成,生根原基源于初生射线与维管形居交汇处细胞的分裂分化。（２）愈伤组织内有些细胞分化为具螺纹加厚的厚壁细胞,在愈伤组织内未发现根原基。     

植物胚拯救技术的影响因素及其应用

胚拯救技术在拯救败育胚、阻止胚早期退化和培育新三倍体及多倍体等种质资源方面具有重要作用。植物胚拯救方法主要有3种:胚的活体转移、胚的活体培养及胚的离体培养。在植物胚的离体培养过程中,依据需拯救的植物胚胎发育程度,建立了离体子房培养、胚珠培养和幼胚培养3种培养方式。大量研究结果表明,胚龄、培养基种类及相态、培养条件、渗透压、生长调节剂、外源添加剂和基因型等均会影响植物胚拯救的成败,因而胚拯救技术作为传统育种方法的辅助手段,在突破拯救的胚龄极限、提高植株再生率等方面还有进一步发展的空间。此外,结合胚拯救技术和分子生物学的研究手段,有望通过遗传转化稳定不同特性的新种质,创新植物种质资源。     

基于光响应机理模型的3种草本植物 光合特性差异解析

利用植物光响应机理模型,比较了大狼把草(Bidens frondosa)、山莴苣(Lactuca indica)和酸模叶蓼(Polygonum lapathifolium)光合特性的差异。结果表明,大狼把草和酸模叶蓼在中、高光强部分的电子传递速率(J)明显高于山莴苣,并且在高光强部分二者没有出现明显的光抑制,而山莴苣则光抑制较明显。大狼把草和酸模叶蓼在各光强下的净光合速率(P_n)也明显高于山莴苣。3种植物成熟叶片叶绿素的含量依次是大狼把草>酸模叶蓼>山莴苣,类胡萝卜素含量依次为酸模叶蓼>大狼把草>山莴苣。山莴苣的叶绿素含量虽然最少,但它的捕光色素分子本征光能吸收截面(σ_ik)最大; 与之相反,大狼把草的叶绿素含量最多,但σ_ik最小,酸模叶蓼的叶绿素含量和σ_ik则介于二者之间。大狼把草和酸模叶蓼的最大电子传递速率(J_max)明显高于山莴苣,二者是通过增加有效光能吸收截面,以及缩短τ_min值提高电子传递速率。相对于山莴苣,大狼把草和酸模叶蓼具有更高的最大净光合速率(P_n,max)、光饱和点(I_sat)和暗呼吸速率(R_d)。大狼把草更高的非光化学猝灭系数(q_NPQ)有利于热耗散,避免光损伤。酸模叶蓼更高的类胡萝卜素含量,在耗散过剩的激发能上具有积极作用,有助于植物体免受高温、高光、干旱等逆境伤害。综上所述,相较于山莴苣,大狼把草和酸模叶蓼应该对环境胁迫有更好的耐受性和适应性。     

杨树筛管/伴胞复合体细胞程序性死亡的超微结构分析

利用电镜技术研究美洲黑杨次生韧皮部筛管和伴胞发育过程中细胞超微结构的动态变化,观察到筛管和伴胞由同一个次生韧皮部衍生细胞分裂分化形成.筛管的发育历经未成熟期、成熟期和衰退期的变化.未成熟期筛管分子表现为细胞的径向扩展、壁的增厚、筛管质体和P-蛋白质的产生;成熟期筛管分子细胞组分发生选择性自溶,细胞核核质弥散状,核膜不清晰,或核膜清晰而核物质降解,最后细胞核完全解体转化为P-蛋白质类的物质;衰退期筛管分子细胞质完全解体消失,失去功能.在筛管成熟期间,伴胞的细胞质较浓,内含丰富的核糖核蛋白体、线粒体等细胞器,与筛管相连的细胞壁上具有胞间连丝.随着筛管功能的衰退,伴胞表现出典型的细胞程序性死亡特征,细胞质内质网库槽膨大,细胞核核周腔出现,染色质凝聚边缘化,最后细胞完全解体消失.总之,美洲黑杨次生韧皮部筛管发育首先经历了细胞去核化的过程,在维持一段时间的生理功能后细胞质逐渐解体消失,与此同时伴胞细胞核、细胞质降解.笔者推测筛管与伴胞一起作为功能复合体共同完成各自的细胞程序性死亡过程.