探究不同降水情景下荒漠植物茎干解剖学结构的适应性调节,可以更好地理解未来降水格局变化下荒漠植物水和碳运输间的协调机制.该研究以毛乌素沙地黑沙蒿(Artemisia ordosica)种群为对象,通过野外人工控制降水的方法,模拟半干旱气候区降水变化趋势,设置3个降水量水平(减水30％、自然降水、增水30％)以及2个降水间隔水平(降水间隔5 d、降水间隔15 d)开展双因素完全随机实验,测定了黑沙蒿茎木质部与韧皮部解剖结构在不同降水情境下的轴向与径向变异.结果表明:1)在降水改变的情况下,黑沙蒿并未产生更抗栓塞的轴向木质部结构及传导效率更高的轴向韧皮部结构来适应环境;2)降水变化通过改变40-60 cm土层含水率对黑沙蒿的木质部、韧皮部径向解剖性状产生影响.在低水分生境下,黑沙蒿减小导管直径和增大导管壁厚度以保证水分运输的安全性,并且通过增大韧皮部筛管面积来维持韧皮部导度保证碳的有效运输,以此保证黑沙蒿进行正常的生理活动;3)黑沙蒿木质部导管和韧皮部筛管具有等标度的轴向缩放规律,二者协同关联共同维持水力功能,且这种相关关系不受降水变化的影响.该研究表明,黑沙蒿通过改变径向茎干结构而不是轴向结构来适应降水的改变.

[目的]甘蔗是重要的糖料作物,温度、盐碱、水分等因素是制约其生长发育的关键环境因素.类钙调磷酸酶B蛋白CBL(calcineurin B-like protein)是一类Ca2+结合蛋白,通过与其特定的蛋白激酶CIPK(CBL-interacting protein kinase)作用,在Ca2+信号传导通路,尤其是逆境信号传导通路中发挥重要作用.目前,甘蔗全基因组测序已完成,但其CBL-CIPK基因家族成员尚未确定,互作调控机理依然未知.本研究确定了甘蔗CBL、CIPK成员并揭示了CBL-CIPK互作关系,为研究甘蔗CBL-CIPK的互作机理提供基因资源和理论基础.[方法]以甘蔗品种'GT58'为材料,通过RT-qPCR技术分析CBLs、CIPKs在低温、高温、NaHCO3 和PEG处理等 4 种非生物胁迫下的表达水平,利用酵母双杂交试验分析SsCBLs和SsCIPKs之间的相互作用.[结果]甘蔗全基因组中共有 19 个CBL基因和 82 个CIPK基因,分布在不同的进化分支且存在基因复制现象,基因家族成员之间理化性质差异较大,结构域与蛋白基序具有高度保守性,顺式作用元件分布多样;转录水平上,SsCBL7/SsCBL12/SsCIPK1/SsCIPK5的表达水平易受低温、高温、干旱和高盐等多种非生物胁迫的调控;蛋白水平上,SsCBL1 与SsCIPK47 和SsCIPK81 相互作用,SsCBL8 与SsCIPK47 和SsCIPK81 相互作用.[结论]CBL-CIPK互作网络可能在甘蔗生长发育过程中响应非生物胁迫,发挥重要作用.

明确马铃薯StCIPK11 在响应干旱胁迫信号传导中的功能和作用机制,为深入研究StCIPK11 响应马铃薯抗旱调控的分子机制提供理论依据.利用同源重组法和人工microRNA技术构建马铃薯StCIPK11 过表达载体和干扰表达载体,通过根癌农杆菌介导法分别将其转入马铃薯栽培品种'大西洋'中.RT-qPCR结果表明,过表达植株StCIPK11的表达量是非转基因植株(NT)的 11.59 和 21.76 倍,干扰表达植株StCIPK11 干扰程度达到 78%.经PEG模拟干旱胁迫,过表达植株叶片中丙二醛含量显著高于NT植株,脯氨酸含量、抗氧化酶(超氧化物歧化酶、过氧化物酶)活性均低于NT植株;StCIPK11 干扰表达植株则表现出相反的趋势.StCIPK11参与了干旱胁迫应答过程,StCIPK11干扰表达可以降低马铃薯植株对水分胁迫的敏感性.

采用石蜡切片方法和扫描电镜方法,对高寒冰缘区生长的15种藓类植物茎的结构进行解剖学观察分析,为高寒冰缘区藓类植物在极端环境下的生存机理及其生态应用提供依据.结果表明:高寒冰缘区的15种藓类植物的茎分为表皮、皮部、中轴三部分.茎表皮细胞多为一层,长短不一,细胞壁表面粗糙,表面纹饰多为鳞片状、颗粒状、浅窝点状,表皮细胞的细胞壁加厚程度不同;皮部所占面积最大,大部分有内、外皮部的分化,细胞壁由外向内逐渐变薄,细胞由小到大又到小的整齐或镶嵌排列;中轴分化但其细胞数多少不一,细胞壁多具角隅加厚.研究认为,高寒冰缘区藓类植物具有典型的耐寒、耐旱结构特征,这些结构特征能够增强藓类植物的支撑和传导水分的作用,以抵御长期寒冷、干旱、多强风等恶劣环境;其中细胞的形状、数目、细胞表面的纹饰等微形态结构特征也具有潜在的分类学意义.

维管植物从蕨类植物、裸子植物到被子植物的演化过程中,生理结构和功能都被认为更趋向于适应干旱的环境.但是关于3类植物是否提升了水分传导和水分利用效率的研究目前多基于叶脉和气孔的形态结构推断,而对水分传导速率的直接测量则集中于被子植物内部.因此,同时测定3类植物叶片和枝条尺度的水力性状,可以研究维管植物水力性状的演化趋势和协同演化关系.该研究测定了中国科学院华南植物园内的蕨类植物(芒萁(Dicranopteris pedata)、华南毛蕨(Cyclosorus parasiticus)、乌毛蕨(Blechnum orientale)),裸子植物(罗汉松(Podocarpus macrophyllus)、竹柏(Podoearpus nagi)、落羽杉(Taxodium distichum))和被子植物(海南木莲(Manglietia fordiana var.hainanensis)、东京油楠(Sindora tonkinensis)、羊蹄甲(Bauhinia purpurea))共9种植物的水力结构与功能的相关性状.发现9种植物从原始到更演化物种的枝条比导水率(KS)、叶片比导水率(KL)和叶片水力导度(Keaf)依次升高;叶片蒸腾速率(E)和潜在水分利用效率(WUEi)升高趋势不显著;气孔面积指数(SPI)和木材密度(WD)在3个类群间无明显变化趋势.水力功能性状在枝条(KS)和叶片(KL、Kleaf和E)尺度显著相关,但和两个结构性状并无显著相关性.对显著相关的性状进行系统发育独立差分析发现相关性依然存在,表明枝条导水和叶片导水、叶片失水的协同性独立于系统发育而存在.该文以9种维管植物为例,发现演化过程中水分传导相关的功能性状有显著提升,且导水和失水的性状存在着协同演化关系.上述维管植物水力性状演化趋势的结论需要对更多物种、更精细的水力结构性状的进行测定验证.

为研究干旱胁迫下杜仲幼苗生理生化及分子响应机制,利用盆栽试验,通过持续(3、6、9、12、15d)干旱胁迫处理和复水处理,研究杜仲幼苗的生理响应特性.同时,通过研究对照与处理15 d后的杜仲幼苗差异蛋白质组,分析杜仲幼苗对干旱胁迫的分子响应机制.结果表明,随着干旱处理时间的延长,杜仲叶片的水分饱和亏逐渐增加;光合速率、蒸腾速率、胞间二氧化碳浓度、气孔导度均逐渐减小;SOD、POD、CAT活性呈先上升后降低的趋势;丙二醛含量则呈现先上升,然后下降,最后又上升的变化特点;脯氨酸和可溶性糖含量的变化趋势与SOD等活性变化一致,前期上升,后期下降.在复水后,杜仲叶片的所有指标均有所恢复,但未达到干旱处理之前的水平.表明干旱胁迫影响了杜仲叶片的正常生长代谢.通过对干旱处理15 d后杜仲叶片总蛋白进行双向电泳分离和MALDI-TOF-TOF生物质谱鉴定,成功鉴定出36个差异表达蛋白,其中22个上调表达,14个下调表达.对36个差异蛋白进行功能分析发现,这些差异蛋白主要涉及信号传导、光合作用、碳代谢、能量代谢、次级代谢物合成、抗氧化保护酶、氨基酸代谢和蛋白质代谢.推测杜仲为适应干旱胁迫,首先是感应干旱胁迫信号,并传导至细胞内,影响杜仲叶片中光合作用、次级代谢物合成和蛋白质的生物合成;同时,通过过氧化物保护酶的作用,将过多活性氧加以清除;另一方面,则是通过增强糖酵解,磷酸戊糖途径,产生能量供杜仲正常生长所需.从生理机制来看,杜仲叶片同过增加胞内脯氨酸、可溶性糖含量,降低胞内渗透势,减少叶片中水分损失,与氨基酸合成和糖代谢相关蛋白的表达量上升的结果一致.

弥散张量成像(diffusion tensor imaging,DTI)利用多个不同方向的敏感梯度对水分子的扩散方向进行量化,可以清楚显示视觉传导通路的病理生理细微变化以及白质纤维束的空间走行,从而可以更好地评估组织功能和疾病预后.鞍区是颅内肿瘤的好发部位之一,例如临床常见的垂体腺瘤、颅咽管瘤及脑膜瘤等易损伤前视路造成视功能下降.目前眼视光学、神经电生理及影像学[1-2]研究提示:虽然鞍区病变术后压迫得以解除,视力、视野、视觉诱发电位均较前有所恢复,但损伤的解剖结构未完全恢复,功能与结构不相匹配,而常规MRI评估视功能又不够敏感,近年来DTI在鞍区肿瘤引起视路改变的应用日趋广泛,它对术前视功能的评估,术中肿瘤切除并保护视路,以及术后评估手术效果等方面均有重要作用,本文就DTI在鞍区肿瘤导致视功能受损中的应用现状进行综述.

陆生植物在长期的进化过程中,普遍形成了以资源投资-收益权衡为基础的一类重要功能性状谱,即植物经济学谱(plant economics spectrum).植物经济学谱最初发现于成熟植物的器官,它与植物死亡后凋落物分解的关系是近年来研究的热点.植物经济学谱与凋落物分解速率显著相关,但相关性程度在不同研究间存在较大差异,这种差异性却鲜有探讨.近期研究发现,植物中存在一些与经济学谱相对独立的功能性状谱,如水分输导谱和化学防御谱等,我们称之为非经济学谱.本文在综述植物经济学谱与凋落物分解关系的基础上,首次提出从非经济学谱的角度认识不同研究中出现的经济学谱与凋落物分解相关性的差异.我们分别评述非经济学谱中水分传导谱和化学防御谱影响凋落物分解,进而影响经济学谱与凋落物分解关系的可能途径,并对比了根和叶之间在此方面的异同.最后,我们指出了从非经济学谱的角度探索不同研究中经济学谱与凋落物分解相关性的差异时需要关注的一些方向.

小麦(Triticum aestivum L.)是中国三大粮食作物之一,在持续保障国家粮食供给中起着举足轻重的作用.根系是小麦生长发育不可或缺的器官,直接影响小麦地上部产量、品质、抗逆性等诸多性状的表现.小麦根系不仅是小麦对矿物质养分和水分吸收传导的重要器官,还是小麦地上与地下各部分物质及信息交换的关键系统,也是小麦适应各种逆境首要反应部位.近年随着对小麦地上部分的深入研究,也更加重视小麦地下根系形态结构、土壤中生长动态、构型优化、抗逆性研究.本研究简要介绍了小麦根系形态及抗性研究进展,为小麦根系创新性研究提供参考.

脊柱融合是脊柱外科中最常用的手术方式之一,在术中选择合适的植骨材料具有十分重要的意义.一种良好的骨移植材料需同时具备骨传导性、骨诱导性和成骨性三大特性.目前,临床上应用最广泛的骨移植材料为同种异体骨,包括新鲜冰冻骨、冻干骨和脱钙骨基质(demineralized bone matrix,DBM)三类,新鲜冰冻骨具有最高的机械稳定性,但存在免疫反应和疾病传播的危险性;冻干骨在其制备过程中,水分的丢失和辐照的电离破坏了其力学性能;DBM是一种由胶原蛋白(主要为Ⅰ型、Ⅳ型)、非胶原蛋白、生长因子、少量磷酸钙和细胞碎片等组成的天然骨移植材料,具有良好的骨诱导性及一定的骨传导性.目前,随着骨移植替代材料研究深入,DBM显示出了相当大的优势,同时在脊柱融合中发挥了重要作用.