克隆植物表型可塑性研究若干进展

表型可塑性是克隆植物的重要特征,也是克隆植物生长发育和适应外界环境的重要机制。本文总结了克隆植物表型可塑性的意义,克隆植物对不同光照、水分和养分条件的响应特征,以及目前采用的研究方法,认为克隆植物表型可塑性已有研究多关注形态生长特征,而从生理角度研究较少。     

极端环境条件下植物的形态变化

生物与其周围的环境相互作用、相互影响。在长期的生物进化和环境选择下,每种生物都有其特有的形态和结构特征。在植物中普遍存在表型可塑性,但并非所有的表型可塑性是适应环境的。在环境变化接近植物生态幅阈值时的极端环境条件下植物在个体形态上的响应是值得关注的问题。综述了水分、盐度及氮磷浓度在极端条件下植物的叶和根系的形态变化,以期揭示极端环境条件下植物形态适应性的响应机制。目前,有关极端环境条件对植物形态影响的研究多关注某一种环境因子,较少探究多种环境因子的综合影响,而且研究的植物对象多为有性繁殖植物,鲜少报道繁殖速率快的克隆植物在极端环境条件下的形态变化。     

入侵植物瘤突苍耳(Xanthium strumarium)种子萌发期表型代间传递可塑性研究

表型可塑性在植物中普遍存在,一些可塑性表型可以由亲代通过种子传递给子代,使子代预知亲代的环境信息,从而提高子代对该环境的适应性。种子萌发是植物建立种群的关键环节,也是入侵植物爆发的起点,而种子萌发期代间传递的可塑性表型表现如何还不清楚。以自花授粉的入侵植物瘤突苍耳(Xanthium strumarium)为材料,收获不同养分处理亲代的种子,利用种子萌发袋模拟同质园试验,比较各亲代及子代种子萌发时相关指标在不同养分条件的变化。结果表明:当亲代在高养分条件下生长时,其子代各指标(除侧根长度外)均高于低养分条件;当亲代在低养分条件下生长时,其子代在低养分条件下的发芽势、子叶宽度、子叶厚度、幼苗高度反而高于生长在高养分条件下的子代,这表明亲代可以通过种子把自身对环境的适应性传递给子代,而子代的发芽率、发芽指数、子叶长度、主根长度、侧根长度依然为高养分条件大于低养分条件。研究表明,并非所有的表型都可以由亲代通过种子传递给子代,明确其亲代可代间传递的可塑性表型受环境条件影响。     

小龙虾养殖水体氮磷污染问题的对策研究

虾稻模式具有良好经济效益,而养殖水体必须用湿地植物高效净化氮磷。借鉴了农作物高效吸收利用氮磷的根系表型特点,综述了湿地植物表型可塑性、根系结构、生理功能以及已有去除水体氮磷研究进展。提出了人工调整湿地植物物候期,不同环境条件诱导其具有高效吸收氮磷的根系表型可塑性,以便适用于小龙虾(Procambarus clarkii)养殖水体的关键处理时期,合理搭配物种组合构建人工浮岛。     

临近根系间的亲缘识别、行为应对及其功能性状可塑性进化

植物能够探测到邻近根系,并识别出邻近根系与自身的亲缘关系,同时,对具有不同遗传特性的根系做出不同的反应.掌握邻近根系识别机制对生态系统功能和植物进化研究以及对自然保护和减少农作物间竞争均具有重要意义.文中系统阐述了根系亲缘识别研究的意义、影响因素、亲缘识别中的根系行为应对策略和邻居身份与环境互作影响的功能性状可塑性进化...     

自然群体小叶杨叶绿素荧光表型变异分析

【目的】通过对我国小叶杨叶绿素荧光表型的分析,多角度展示小叶杨叶绿素荧光表型的多样性,为相关的光合遗传机制的探究奠定基础。【方法】针对我国小叶杨叶绿素荧光参数的表型数据,通过聚类分析、表型可塑性和变异系数计算、动态拟合等方法来探究其变化规律。【结果】（1）在静态光照强度下（同一光强）对小叶杨4类荧光表型进行k均值聚类,最优聚类数目受光照强度影响显著。不同类别下,所研究的经过光系统Ⅱ的电子传递速率（ETR）、PSⅡ实际的光量子产量（Yield）、光化学猝灭系数（qP）、非光化学猝灭系数（qN）4个叶绿素荧光参数具有显著差异。（2）4个小叶杨荧光参数的表型可塑性指数和变异系数的计算结果显示：所选小叶杨群体在可变环境下具有丰富的表型可塑性,随光照强度的逐渐增强,ETR、Yield、qP的表型可塑性呈现出先减后增再减的整体变化趋势,而qN的表型可塑性整体呈下降趋势,这可能与各表型内部的遗传控制有关,也反映了不同表型对梯度光强的不同响应程度;ETR、Yield、qP的变异系数随光照强度的增加呈现出先下降后上升的趋势。qN的变异系数随光照强度的增加而逐渐减小,当光照强度达最大值时,所有类别样本的变...     

不同土壤水分条件下断茎处理对克隆植物结缕草表型可塑性的影响

通过断茎处理,研究在不同土壤水分条件下克隆植物结缕草的水分生理整合作用对表型可塑性的影响。结果表明,在土壤水分均质和异质环境下,与断茎处理相比,保持匍匐茎的连接对结缕草的形态学指标均有促进作用;断茎处理均降低了分枝强度;在土壤水分异质和均质环境下,在结缕草克隆植株内存在水分生理整合,而且整合的方向既有从基部到梢部的向顶传输,又有从梢部向基部的向基传输,即水分传输是双向的。     

环境胁迫对植物根系形态的影响

根是植物获取养分和水分的重要器官,易受环境因子(水分、温度、土壤、光照等)的影响,植物通过改变根系形态(根长、根面积、直径、组织结构及空间构型等)以适应环境胁迫。根系形态的改变也会反作用于根际土壤微环境,影响植物根系的生长和发育。植物根系形态的环境可塑性对于一些根类药材的品质形成而言具有重要意义。总结了环境胁迫因子对植物根系形态的影响及作用机制,为探究环境因子对植物根系的可塑性调控作用提供参考,对阐明特定生态区域根类中药材的品质形成具有一定指导意义。     

植物发育与表观遗传研究综述

为了探究植物发育与表观遗传变异之间的相互作用,对植物中3种表观遗传变异类型(组蛋白修饰、DNA甲基化和非编码RNA)的功能、作用机制等进行了研究,找出其对植物发育过程的影响,证明了表观遗传变异确实参与了植物发育过程的调控,并参与塑造环境的表型可塑性。     

入侵植物喜旱莲子草对光、氮及其互作的表型可塑性反应

为给入侵植物喜旱莲子草的管理与防控提供一定的理论参考,对其在光照和氮沉降及光氮互作的表型可塑性反应进行了研究。结果表明:喜旱莲子草通过增加株高、节长,降低根重比,提高叶重比、叶片叶绿素含量来适应较低的光照环境,其株高、节长、总生物量对光照的表型可塑性指数较大;随着土壤氮素的增加,喜旱莲子草植株的株高、节长、茎粗、叶长、叶宽、总生物量和叶绿素都显著增加,其对氮沉降的可塑性指数在株高、生物量和叶绿素上较大;氮沉降有利于喜旱莲子草对光照反应可塑性的增加,从而补偿低光环境导致的生长不利。因此,若在持续高氮沉降的情况下,喜旱莲子草种群有向贫瘠土壤和弱光环境拓展的风险。     

喜旱莲子草入侵机制及防治策略研究进展

喜旱莲子草Alternanthera philoxeroides是全球性恶性入侵杂草,近年来在中国已呈蔓延之势,对经济及生态环境造成严重破坏。整理了近年来对喜旱莲子草的相关研究,从其生物学特性和对环境的利用能力等方面对喜旱莲子草的入侵机制进行阐述,表明该植物的形态、繁殖以及表型可塑性和适应性等特征,有助于其成功入侵,并在入侵地形成单优势种群。还从物理、化学、生物、生态防治等4个方面对其防治策略进行分析,针对其入侵机制与防治研究中存在的问题提出了相应建议:加强采用土壤动物和土壤微生物的方法开展该入侵植物的生物防治研究,同时开展替代控制的生态控制策略探索实践。     

生物适应性和表型可塑性理论研究进展

对适应性和表型可塑性概念进行分析,认为适应性概念与表型可塑性概念既统一,但又存在差异;进一步探讨适应性的4个重要的理论问题指出:适应性和可塑性能力应包含胁迫生境和非胁迫生境两层含义;表型可塑性的收益成本分析是理解适应性和表型可塑性能力的基础;分析适应性和表型可塑性与生物个体适合度的关系时,应注意反应范式指标的选取;表型最优化分析方法应当是适应性模拟的一个发展方向。     

植物天然活性产物调控血管平滑肌细胞表型转化研究进展

血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cells,VSMCs)是血管壁的主要构成组分。同时,VSMCs容易受到异常环境信号的影响,发生表型从收缩型向增殖型转化,从而导致以血管平滑肌细胞增生为特征的心血管疾病的发生及发展。因此,寻找调控VSMCs表型转化的天然活性物质,揭示其调控的分子机制非常重要。近年来的研究发现,多种植物天然活性产物可以调控血管平滑肌细胞表型转化,从而为筛选治疗心血管系统疾病的药物研发提供了基础。介绍了VSMCs的特性及其表型转化引起的相关心血管疾病,总结了调控VSMCs表型转化的植物天然活性产物,重点综述了近几年植物天然活性产物调控血管平滑肌细胞表型转化分子机制的研究进展。     

胁迫环境对植物光合作用的影响

植物的光合作用是植物生理生态上最为重要的一个机制.本文简述了植物光合作用的概念,并且通过不同胁迫条件下测定光合作用中的各项数据,来验证胁迫环境对植物光合作用的影响.不同研究证明,胁迫环境确实对植物的光合作用有着不同的影响,主要为气孔因素或细胞内部调控机制受损.     

草本双子叶植物表型多样性研究进展

表型是基因和环境共同作用的结果,也是遗传多样性与环境多样性的综合体现。本文系统总结了草本双子叶植物表型多样性研究的意义、研究方法及进展,以期为草本双子叶植物表型多样性研究提供参考。     

根系形态可塑性决定黄栌幼苗在瘠薄土壤中的适应对策

形态可塑性与植物生长对策及资源利用能力紧密相联,是植物在特定环境下生存策略的重要表现。研究有限资源土壤中根系形态可塑性与植物生态对策的关系,对深入理解植物对环境的适应机制具有重要意义。本研究以黄栌1年生播种苗为研究材料,采用温室盆栽试验,设置5个不同梯度养分供给水平,对黄栌幼苗根系功能性状(比根长、比表面积、根组织密度、根细度、根尖密度、分枝密度等)和不同径级细根的功能性状(根长、根表面积、根体积、根尖数)进行分析,研究了不同养分供给环境中黄栌幼苗根系形态的可塑性变化。结果表明:不同养分供给处理对黄栌幼苗的比根长、比表面积、根尖数、分枝数、根尖密度、根平均直径、根组织密度和根细度均有极显著影响(P < 0.01);在纯沙环境中,黄栌幼苗与比根长、比表面积和根细度变化最为密切;在养分受限制较严重的环境中,黄栌幼苗主要通过改变根长、根表面积、根尖数和分枝数适应环境;养分受限制相对较轻和中等的环境中,幼苗与根尖密度、分枝密度、根平均直径和根体积变化关系最为密切;而在全土环境中,幼苗主要通过根组织密度变化适应环境。养分供给量受限制在一定程度上可刺激黄栌幼苗分化直径≤1.0 mm的细根、限制直径>1.0 mm根系发育;通过根系形态性状的可塑性反映,养分供给状况变化显著地改变了黄栌幼苗吸收利用养分的对策,从充足养分到养分受限制条件、到养分极度缺乏条件,黄栌幼苗对养分吸收利用的对策从强化就地利用能力,转变到就地吸收利用与扩大吸收范围并重、扩大吸收范围、提高储存与输导能力,最后转变到忍耐对策。      

禾本科植物生殖生态学研究进展

植物种群生殖生态学是由生殖生物学和生态学相互交叉而形成的一个新兴边缘学科,它主要研究一定时空内植物种群的生殖活动与环境因子间的相互作用关系及其规律.禾本科是单子叶植物中的一个大科,也是在全球分布最广的家族,该科有近700属,约10 000种,遍布全世界.在广泛查阅了国内外相关文献的基础上,对禾本科植物种子库动态、种子萌发的表型可塑性、性系统、生殖分配与生活史对策等几个重要研究领域的成果,进行了比较全面的综述,以期为今后禾本科植物生殖生态学理论及方法的研究提供借鉴.     

北京植物园3个空间植物环境与游人行为特征研究

选择北京植物园3个植物空间为研究对象,对其植物环境与游人行为之间的关联性在定性研究基础上进行定量研究,分析植物环境(植物种类、郁闭度)对游人行为特征的影响差异。采用相关分析及多元Logit回归分析表明:不同年龄游人对植物环境的选择不同,游人年龄越大就越趋向于选择植物种类丰富、郁闭度高的环境;游人行为时长与植物环境相关,时长超过15 min的活动更容易发生在植物种类少、郁闭度低的环境;不同类别、不同性质的行为发生受植物环境影响,植物种类丰富、郁闭度高的环境更容易触发自发性、个人性行为。研究说明植物环境与游人行为特征存在联系,并对部分行为特征有显著影响。通过植物环境对游人行为的影响机制的认识,从而指导建设园区植物环境的规划。     

施氮处理下入侵植物黄顶菊表观遗传变异与表型可塑性响应特征

为明确不同氮素水平对黄顶菊入侵性的影响,本文模拟4种农田施氮梯度,采用甲基化敏感扩增多态性(MethylationSensitive Amplification Polymorphism,MSAP)技术研究不同处理下黄顶菊叶片DNA甲基化的变化特征,以及黄顶菊生物量、生长和光合生理指标的表型可塑性响应特征。结果表明:18对引物共扩增出690条MSAP条带,引物多态性百分比为86.38%,T2(275 kg·hm~(-2))和T3(375 kg·hm~(-2))施氮处理下半甲基化和总甲基化水平变化差异显著,各施氮处理的全甲基化水平与CK处理比较变化差异显著;施氮量的升高显著增加了黄顶菊的生物量和根生物量分配,而降低了支持结构生物量分配,同时促进了植物的营养和生殖生长及其光合作用;施氮处理下黄顶菊花蕾数、叶面积指数和根生物量的表型可塑性指数最高,分别为0.824 7、0.666 0和0.531 1,而生物量分配和光合生理指标的表型可塑性指数相对较低,表明黄顶菊主要通过调节自身的营养和生殖生长及根生物量等指标来适应环境氮素水平的变化;表型可塑性与表观遗传变异相关性分析的结果表明,黄顶菊半甲基化、全甲基化和总甲基化水平分别与花蕾数、根生物量、株高、叶面积指数、根生物量呈显著负相关,而与叶生物量比呈显著正相关。     

克隆植物生长特征对土壤养分的响应研究概述

生境异质性普遍存在于自然环境中,作为植物生长最重要的生境因子之一,土壤养分资源水平的异质分布在植物个体及种群大小、觅养生长格局、能量投资和繁殖分配等多种维度影响克隆植物表型可塑性,蕴含着重要的生态适应意义。通过综述克隆植物个体及种群特征在不同土壤养分资源水平下的表现型差异和分化,分析了表现型差异和分化的内存机理,探讨了克隆植物对土壤养分资源水平的生态应答对策和生态适应策略。