Control of stomatal distribution on the Arabidopsis leaf surface

Stomata regulate gas exchange and are distributed across the leaf epidermis with characteristic spacing. Arabidopsis stomata are produced by asymmetric cell divisions. Mutations in the gene TOO MANY MOUTHS (TMM) disrupt patterning by randomizing the plane of formative asymmetric divisions and by permitting ectopic divisions. TMM encodes a leucine-rich repeat-containing receptor-like protein expressed in proliferative postprotodermal cells. TMM appears to function in a position-dependent signaling pathway that controls the plane of patterning divisions as well as the balance between stem cell renewal and differentiation in stomatal and epidermal development.     

Signaling for growth orientation and cell differentiation by surface topography in uromyces

The dimensions of the topographical signals for growth orientation and infection structure formation, a cell differentiation event that includes nuclear division, were determined for the stomatal penetrating rust fungus Uromyces appendiculatus. The differentiation signal was found to be a simple ridge on the substrate surface that had a markedly optimum height of 0.5 micrometer. Such ridges were microfabricated on silicon wafers by using electron-beam lithography. A similar ridge, in the form of a stomatal lip, was found associated with the stomatal guard cells of the bean (Phaseolus vulgaris) leaf. Ridge elevations greater than 1.0 micrometer or less than 0.25 micrometer did not serve as effective signals. Germ tubes of the fungus were highly oriented by ridge spacings of 0.5 to 6.7 micrometers. The data indicate that the fungus is able to distinguish uniquely minute differences in leaf surface topography in order to infect the host plant.     

马铃薯叶片气孔的开张与关闭同步伴随果胶的降解与合成

【目的】 比较气孔关闭与不同气孔密度开张之间叶片分化表达蛋白质及其积累变化,揭示果胶代谢如何调控气孔开张和关闭,为深入理解气孔的环境适应功能提供依据。【方法】 构建体内过量和抑制StEPF-2（EPIDERMAL PATTERNING FACTOR 2 from Solanum tuberosum）表达载体,以茎段为外植体,转化马铃薯克新1号植株,获得不同气孔密度的转化株系,以黑暗条件下气孔关闭为对照,采用RNA-seq和iTRAQ分别检测不同处理和对照叶片的基因和蛋白质表达谱,比较不同气孔密度分化表达的蛋白质,并通过StEPF-2标记的pulldown和LC-MS/MS结果确认,明确不同气孔密度特异诱导表达的胞壁果胶代谢参与的蛋白质。【结果】 叶片成熟过程中,随着气孔的关闭和开张,至少有14个蛋白质家族参与了保卫细胞壁果胶的代谢;黑暗条件下,气孔关闭时有5个蛋白质家族特异表达,分别是阻止HGs水解的多聚半乳糖醛酸酶抑制子（polygalacturonase inhibitor,PGI）、RG侧链合成的UDP-鼠李糖合成酶（rhamnose synthase,RHM）、半乳聚糖β-1,4半乳糖基转移酶（galactan β-1,4-galactosyltransferase,GALS）、UDP-D-葡萄糖醛-4-异构酶（UDP-D-glucuronate 4-epimerase,GAE）和聚半乳糖4-α-半乳糖转移酶（polygalacturonate 4-α-galacturonosyltransferase,GAUT）;光照条件下,在不同气孔密度的叶片中检出4个蛋白质家族特异表达,它们分别是降解果胶C6甲酯的果胶甲基酯酶（pectinmethylesterase,PME）、内切和末端水解果胶的多聚半乳糖醛酸酶（polygalacturonase,PG）、α-半乳糖苷酶（α-galactosidase,AGAL）和类果胶裂解酶（pectate lyase-like,PLL）。另有5个蛋白质家族同时参与了气孔的开张和关闭,它们分别是阿拉伯半乳聚糖-蛋白质（aabinogalactan-protein,AGP）、果胶乙酰酯酶（pectinacetylesterase,PAE）、β-半乳糖苷酶（β-galactosidase,BGAL）、类枯草杆菌蛋白酶（subtilase-like,SBT）和果胶甲基酯酶抑制子（pectinesterase inhibitor,PMEI）。【结论】 光照条件下,PME催化果胶去甲酯,其后PG和PLL及AGAL分别内切和末端水解果胶,丧失结构的果胶在膨压下开裂,打开气孔;黑暗条件下,PGIP抑制果胶水解,RHM增强果胶侧链合成,结构完整的果胶自行膨胀,保持气孔关闭。     

3个新引进黑杨无性系间水分利用效率差异性研究

北美杂交黑杨是一种速生但高耗水的树种,筛选高水分利用效率的黑杨品系有重要的理论和实际意义.本文研究了不同水分处理下,3个不同黑杨无性系DN-2、R-270、NE-19的长期水分利用效率(WUE<,L>)、瞬时水分利用效率(WUE<,i>)、叶片碳同位素组成(δ<'13>C)、光合速率(P<,n>)、气孔行为及其相互关系...     

大花君子兰营养器官的解剖学结构

对大花君子兰营养器官根和叶片的解剖学结构观察结果显示:其不定根为肉质,具有发达的复表皮,复表皮最内层细胞具有分生组织细胞,向外分裂形成新的细胞;根尖组织分化属封闭型,根冠与表皮同源,根内皮层细胞具凯氏带加厚,初生本质部多原型。叶为等面叶,叶片上、下表皮细胞外壁均被有厚的角质层,气孔器的保卫细胞为肾形,具有发达的储水组织;叶肉细胞同型,无栅栏细胞和海绵组织的分化;平行脉序,维管束具有维管束鞘。     

杏果实发育的形态解剖学研究

对杏果实发育过程进行了较系统的形态组织结构解剖学研究。结果表明 ,杏子房内有两个横生胚珠。果皮由外果皮、中果皮和内果皮构成。外果皮是一种复合结构 ,由表皮毛、表皮细胞和气孔器组成 ,中果皮主要是由薄壁细胞和分布其中的维管束组成 ,内果皮细胞经过分裂、分化形成 3种不同形态的细胞区域 ,最内部区域为垂直伸长的石细胞 ,中间区域为弦向伸长的石细胞 ,最外区域为等径的石细胞 ,其木质化顺序由外向内。合子细胞分裂经过球形胚和子叶形胚时期 ;胚芽的分化早于胚根     

3类观赏百合试管苗叶片结构及水分特性

1材料与方法 1．1材料试验于2004年6月-2006年6月在青海大学农牧学院农学系植物学及植物组织培养实验室进行。试材：东方百合品种为马克;亚洲百合品种为黄巨人;铁炮百合品种为白狐,取自青海大学农牧学院农学系组培室内培养而得的试管苗叶片。     

气孔参数的变异系数和影响因素

该文中的北美红杉和水杉的气孔参数（气孔密度和气孔指数）是在叶片的相同部位获得的,每一种植物统计气孔参数的区域大小也是一样的. CO2浓度和非CO2浓度因素对气孔参数的影响是一致的.研究结果表明:气孔指数的变异系数都小于气孔密度的变异系数,利用北美红杉和水杉的气孔指数指示大气CO2浓度要比用气孔密度指示更为准确. 利用气孔参数指示古大气CO2浓度时,消除非CO2浓度因素对气孔参数的影响是提高指示准确性的关键. 气孔参数的变化与环境因子有关,环境因素对气孔指数的影响较小. 气孔参数还与植物种类、叶片的着生部位、发育状况有关. 同一叶片的不同部位和角质层的大小等因素也会影响气孔参数的大小.       

水稻叶片气孔的研究 Ⅱ.不同生态条件下的气孔动态

统计结果表明,水稻各叶位气孔数量组成的变化主要是由本身特性所决定的.环境条件有一定的影响,但各生态因素的影响途径和结果有所不同.水、温主要是影响伸长的叶位.干旱抑制细胞伸长,使叶面积减小而提高气孔密度,降低气孔长度,达极显著水平.在水稻生长温度范围内,提高温度的结果则相反,但不显著.弱光主要影响叶原基阶段气孔的分化形成,且使气孔密度和长度相应发生变化.     

烤烟不同品种叶片结构的解剖观察

通过对5个烤烟品种三叶位及单叶三部位的解剖观察,显微统计其表皮腺毛、气孔、叶肉和叶片厚度数量结构的差异.结果表明,腺毛密度在品种、叶位间分别以 G_(80)和翠碧Ⅰ号的顶叶和叶尖为最大,提纯401最小.气孔大小与气孔密度相关不显著,与气孔器面积相关极显著.单位叶面积气孔器总面积比值说明水、气代谢水平和要求以 G_(80)为最高,其次为 K_(326),翠碧1号最低.叶片厚与叶肉厚相关极显著,栅栏层与海绵层的比值以及栅栏细胞的长宽比在品种间 K_(326)>G_(80)居首位,K_(394)和提纯401最低,顶叶>腰叶>脚叶.     

Inhibition of neuroepithelial patched-induced apoptosis by sonic hedgehog

During early development in vertebrates, Sonic hedgehog (Shh) is produced by the notochord and the floor plate. A ventrodorsal gradient of Shh directs ventrodorsal patterning of the neural tube. However, Shh is also required for the survival of neuroepithelial cells. We show that Patched (Ptc) induces apoptotic cell death unless its ligand Shh is present to block the signal. Moreover, the blockade of Ptc-induced cell death partly rescues the chick spinal cord defect provoked by Shh deprivation. Thus, the proapoptotic activity of unbound Ptc and the positive effect of Shh-bound Ptc on cell differentiation probably cooperate to achieve the appropriate spinal cord development.     

保卫细胞微管骨架参与蛋白丝氨酸/苏氨酸磷酸化调节的气孔运动

【目的】探讨在气孔运动的信息传递通路中,保卫细胞微管骨架与蛋白丝氨酸/苏氨酸磷酸化两种因素之间是否存在相互作用,进而深入了解气孔运动机理。【方法】以拟南芥野生型及GFP-α-tubulin-6植株为材料,利用药理学试验、激光共聚焦扫描显微镜观察、免疫印迹等细胞学及生物化学方法研究丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸化对保卫细胞气孔运动及微管骨架的影响。【结果】丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶抑制剂星型孢菌素（staurosporine,STS）能促进光照下气孔开放,微管特异性抑制剂长春花碱（vinblastine）和微管稳定剂紫杉醇（taxol）分别减弱和增强其作用;1/2A型磷酸酶抑制剂冈田酸（okadaic acid,OA）、花萼海绵诱癌素A（calyculin A,CalA）抑制光照诱导的气孔开放,微管特异性药物长春花碱和紫杉醇又能分别增强和削弱该抑制作用。激光共聚焦扫描显微镜下观察,两种磷酸酶抑制剂OA和CalA处理后,正常开放气孔保卫细胞中整齐有序的辐射状微管数量显著减少,变为以交错网状及解聚态为主;蛋白激酶抑制剂STS处理则增加了辐射状微管的比例。微管特异性药物紫杉醇、长春花碱分别与以上3种抑制剂共同处理,同样能够在一定程度上改变其对保卫细胞微管骨架组织排布的影响。提取保卫细胞原生质体总蛋白进行免疫印迹检测,55 kD分子量处的微管蛋白发生明显的蛋白丝氨酸磷酸化。【结论】蛋白丝氨酸/苏氨酸磷酸化可以通过调节保卫细胞微管骨架的动态排布进行气孔运动的信息传递。     

玉米荫蔽对大豆光合特性与叶脉、气孔特征的影响

目的 探究在玉米-大豆套作模式下,玉米大豆共生期内玉米荫蔽对大豆光合特性及叶脉、气孔特征的影响。方法 在自然光照射下采用两因素完全随机盆栽试验,以强耐荫性品种南豆12和弱耐荫性品种桂夏3号为研究对象,设置T1（2行玉米间隔2行大豆套作）、T2（1行玉米间隔1行大豆套作）和CK（净作大豆）3种空间配置,探究不同处理下大豆光合参数、叶脉和气孔特征参数对光环境的响应。结果 与净作相比,玉米荫蔽下大豆冠层的远红光光谱辐照度显著增加,T1、T2处理下的光照强度分别降低48.62%和77.39%。在玉米荫蔽下大豆的净光合速率、气孔导度、叶脉密度和气孔密度显著低于CK（P＜0.05）,且下降幅度都随着荫蔽程度的增加而增加（由T1到T2处理）。与CK相比,T1、T2处理下南豆12的净光合速率分别显著下降41.00%、44.15%,桂夏3号的净光合速率分别显著下降44.62%、47.93%;南豆12的气孔导度分别显著下降29.19%、39.69%,桂夏3号的气孔导度分别显著下降26.83%、49.50%。同时,南豆12的叶脉密度在T1、T2处理下分别比CK显著下降14.99%、20.01%,气孔密度分别下降12.79%、18.27%;桂夏3号的叶脉密度在T1、T2处理下分别比CK显著下降10.38%、27.62%,气孔密度分别下降15.77%、22.46%。此外,大豆的净光合速率与气孔导度、叶脉闭合度、气孔密度、叶脉密度呈显著正相关关系（P＜0.05）,与叶脉间距呈极显著负相关关系（P＜0.01）;叶脉密度与气孔密度呈极显著正相关关系（P＜0.01）。玉米荫蔽下,南豆12的叶脉密度、叶脉长度、叶脉闭合度、叶脉间距都显著优于桂夏3号。在荫蔽程度更高的T2处理下,除蒸腾速率和叶脉闭合度以外,强耐荫性品种南豆12的光合、叶脉和气孔各参数的变化幅度都小于桂夏3号,且净光合速率更高。结论 在玉米-大豆套作的种植模式中,大豆冠层光环境、叶脉和气孔特征的变化会影响大豆的光合能力,但不同耐荫性大豆品种的叶脉、气孔特征对荫蔽的响应存在差异。     

抗蒸腾剂对杏树气孔开度及水分状况的影响

在研究了杏树气孔日开张规律的基础上,进行了几种抗蒸腾剂在杏树上的作用效果的试验。结果表明:杏气孔最大开张度的出现时间为上午10:00—11:00;10~(-2)M的亚硫酸氢钠、氯化钙、醋酸、8—羟基喹啉从喷后第二天起三天内均显著抑制气孔开张;亚硫酸氢钠、氯化钙和农用矮壮素对蒸腾有明显抑制作用,可使蒸腾下降22～28％,且浓度越高,蒸腾下降越多。与对照相比,三种药剂均能显著提高叶水势。     

硅镁锌不同配比对水稻光合作用及产量的影响

为探究硅、镁、锌互作最优配比以提高水稻产量,以水稻品种龙粳29为试材,利用二次回归正交旋转设计方案研究硅镁锌不同配比用量对水稻光合作用及产量的影响。结果表明:净光合速率与产量呈负相关,气孔导度、胞间二氧化碳浓度和蒸腾速率与产量呈正相关,气孔导度对产量的影响最大,施用中间量的硅镁锌肥能使气孔导度达到最大值。     

Alternate partial root-zone irrigation with high irrigation frequency improves root growth and reduces unproductive water loss by apple trees in arid north-west China

Alternate partial root-zone irrigation (APRI) can improve water use efficiency in arid areas. However, the effectiveness and outcomes of different frequencies of APRI on water uptake capacity and physiological water use have not been reported. A two-year field experiment was conducted with two irrigation amounts (400 and 500 mm) and three irrigation methods (conventional irrigation, APRI with high and low frequencies). Root length density, stomatal conductance, photosynthetic rate, transpiration rate, leaf water use efficiency, midday stem and leaf water potentials were measured. The results show that in comparison with conventional irrigation, APRI with high frequency significantly increased root length density and decreased water potentials and stomatal conductance. No differences in the above indicators between the two APRI frequencies were detected. A significantly positive relationship between stomatal conductance and root length density was found under APRI. Overall, alternate partial root-zone irrigation with high frequency has a great potential to promote root growth, expand water uptake capacity and reduce unproductive water loss in the arid apple production area.     

外源BR与IAA对欧美杨耐旱性的影响

为了探究外源油菜素类固醇(brassinosteroid,BR)和IAA对杨树耐旱性的影响,本文选取3种欧美杨无性系NE19、R270、107的1年生盆栽苗木,分别喷洒10 μmol/L BR和100 mg/L IAA,并同时控制土壤含水量为20%,对其进行为期15 d的干旱处理和非干旱处理,对它们的生长和生理变化进行检测。结果表明:与无激素组相比,BR与IAA均可显著提高干旱条件下3种欧美杨无性系的净光合速率(P_n)、光化学量子产量(F_v/F_m)、叶绿素含量、叶片保水能力。BR处理NE19、R270、107的P_n比非干旱组分别提高19%、60%、85%,IAA处理分别高了35%、50%、80%;对F_v/F_m,BR处理的NE19、R270、107比对照组提高了7.7%、7.5%、10.9%,而IAA组提高了7.4%、8%、11.9%。以上结果说明外源施加BR与IAA提高了欧美杨无性系的耐旱性。统计经过激素处理后的欧美杨无性系气孔指数发现,BR处理NE19、R270、107的气孔指数分别下降12.28%、25.60%、20.31%,IAA处理分别下降13.00%、13.15%、14.48%,因此我们推测施加BR和IAA,会抑制植物气孔发育以降低干旱条件下的水分消耗;通过荧光定量PCR,检测与气孔发育6个相关基因EPF1、EPF2、EPFL9、ERECTA、FAMA、SDD1的表达量特征,发现BR和IAA处理导致负调节气孔发育相关基因EPF1、EPF2、ERECTA、SDD1表达量升高,正调节气孔发育基因FAMA与EPFL9表达量下降。综上所述,植物激素BR与IAA参与欧美杨气孔发育过程,在干旱条件下通过抑制气孔发育提高欧美杨抗旱性。