中国科学院发现褪黑素调控植物对高温的应答

<正>褪黑素是脊椎动物体内像松果般大小的"松果腺"器官分泌的一种吲哚胺类激素,在动物中具有促进睡眠、抗衰老、调节免疫、抗肿瘤等多项生理功能。近年来证据表明,植物中也有褪黑素存在。众多研究结果表明,外源褪黑素处理可以有效提高植物的抗性,同时在植物开花和昼夜节律变化方面起到一定的作用。在动物里,褪黑素合成分解以及信号传导途径研究得很清楚,但在植物里的研究则处于刚起步阶段。     

微生物几丁质酶及其在植物病害防治中的作用

几丁质酶广泛存在于植物、动物及微生物细胞和组织中,参与多种生理过程。研究发现许多动物、植物、微生物都可以产生几丁质酶。笔者主要对微生物几丁质酶的特性、功能及几丁质酶在植物真茵病害防治中的应用方面进行了综合论述,并对几丁质酶在植物病害生物防治和抗病基因工程中的应用前景进行了展望。     

钙在植物营养中的作用分析

在植物生长过程中,钙是不可或缺的营养元素,其是维持植物生理的功能。目前,钙已不仅仅是营养物质,同样也是对细胞功能进行调节的主要物质之一,确保植物体内代谢活动处于正常状态。因此,钙在植物营养中的作用不容小觑。基于此,将钙作为主要研究内容,重点阐述了其在植物营养中的重要作用,以供参考。     

褪黑素对叶片衰老影响的研究现状—基于文献计量学的分析

为掌握褪黑素对叶片衰老影响研究的发展脉络和现状。本文基于文献计量学,对该领域在Web of Science (WOS)和中国知网(CNKI)中的文章进行年度发文量、来源出版物名称、研究学科方向、国家或地区密度分布、作者和机构合作关系、基金资助机构及研究热点等分析,并利用信息可视化软件VOSviewer进行展示。结果表明,中文文献数量甚少仅7篇,英文文献145篇,因此对中文文献的可视化将粗略分析。目前,褪黑素对氧化胁迫下植物叶片的可见伤害、叶片光合作用变化及生理调节情况较受关注。今后,应加大褪黑素缓解叶片衰老的生化分子机理和植物施用褪黑素后的代谢调节等方面的研究。     

水稻卵形蛋白家族基因的功能探究

卵形蛋白家族(OFPs)是一类含有保守OVATE结构域的蛋白质,最早在番茄中发现,被证明与果实形状有关。作为植物特有的新型转录因子,卵形蛋白在植物的生长发育、生物和非生物胁迫过程中发挥着重要的调控作用。水稻基因组中含有33个OFPs编码基因(OsOFPs),广泛参与调节次生细胞壁形成、维管束和胚囊发育以及非生物胁迫应答,且通过参与植物激素介导的信号途径调节水稻粒型和株型发育等过程。本研究结合拟南芥和番茄等植物中的相关研究,系统地总结了OsOFPs的基因功能及其参与调节水稻生长发育和胁迫响应的相关机制,并对OsOFPs家族的研究方向进行了展望,以期为今后OsOFPs的功能探究提供新的研究思路和理论参考。     

苹果酸脱氢酶在植物中的研究进展

苹果酸脱氢酶(malate dehydrogenase,MDH)广泛存在于生物体中,具有高度的保守性,在各种生物代谢途径中起着重要作用。苹果酸脱氢酶是三羧酸循环过程中的关键酶,在植物中,苹果酸脱氢酶还参与CO₂同化中的丙酮酸羧化途径、细胞质内的氧化还原调节等过程,并参与种子萌发、植物抗逆相应等过程,长期以来都是人们研究的热点。本研究对苹果酸脱氢酶在植物中的研究进展进行概括总结,主要包括苹果酸脱氢酶基因的结构分类、生化功能机制、参与的植物生理过程以及在植物抵抗逆境过程中的作用等方面,本研究对植物苹果酸脱氢酶的进一步深入研究提供理论依据。     

农作物旱胁迫响应相关转录因子的研究进展

旱胁迫下,植物体内多种反式作用因子在逆境胁迫应答过程中发挥了关键作用。而转录因子在感知、传递和诱导响应基因表达过程中通过依赖ABA调节系统和不依赖ABA调节系统,调节植物组织结构变化或内含物积累,维持机体内稳态以适应或抵御胁迫伤害。目前,已在农作物中发现了众多转录因子家族。本文简要总结了AP2/ERF、NAC、MYB和WRKY等四类转录因子的作用模式,概述了上述转录因子参与的两类调节网络。最后,对目前研究中亟待解决的共性问题也进行了探讨。     

5-氮杂胞苷调节植物基因表达研究进展与应用展望

5-氮杂胞苷是一种DNA甲基化抑制剂,可以通过降低DNA的甲基化水平来调节基因的表达,从而对生物的生长发育进行表观遗传调控,其在动物与医学领域已有广泛的研究与应用,近年来在植物基因表达调节方面的研究与应用报道也逐渐增多。本研究对植物DNA甲基化的类型、引发、影响因素和抑制剂的作用进行了概述,重点对5-氮杂胞苷对植物基因表达水平的调节和作用效果进行了阐述。并对其在水稻、小麦、棉花等重要作物生长发育、逆境适应、育性调节及次生代谢的影响与作用进行归纳,可为植物基因表达表观调节研究与应用提出新的关注点。     

脱落酸(ABA)生物学作用研究进展

脱落酸(ABA)是目前公认的五大植物激素之一,本文主要综述了ABA在植物生长发育、非生物胁迫和生物胁迫中的多重作用,如在植物生长发育中ABA促进器官脱落、种子成熟和休眠,调节气孔,抑制种子萌发、生长和加速衰老,调节种子胚的发育及开花;在非生物胁迫中ABA可以促进植物对非生物胁迫的耐性,因此,ABA也称为应激激素或胁迫激素;在生物胁迫中ABA随着病原菌种类和入侵方式的不同起正调控或者负调控的作用。最后笔者对ABA在生物胁迫中的作用进行了展望,如其参与植物防御的动力学研究、作用方式及与其它激素信号的互作等有待进一步研究。     

中科院西双版纳热带植物园在褪黑素和血清素调控植物生长发育研究方面获重要进展

<正>褪黑素及其前体血清素是人、动物和植物中两个高度保守的分子,它们在调控一系列生理活动中发挥着重要的作用。2018年12月23日来自中科院西双版纳热带植物园的消息,该园研究人员通过比较生理反应和转录组学分析,在褪黑素和血清素调控植物生长发     

Melatonin may exert a protective role against drought stress in maize

Melatonin (N‐acetyl‐5methoxytryptamine) is an amphiphilic low‐molecular‐weight compound found in evolutionary distant living organisms, from bacteria to mammals. It can be synthesized by plants and acts as a potent antioxidant and/or a regulator of plant growth and development. Here, we investigated the role of melatonin in plant response to drought stress and recovery in maize (Zea mays L.) plants, with an emphasis on its possible photoprotective and antioxidant role and/or signalling function in relation to the stress‐related phytohormones, abscisic acid, salicylic acid and jasmonic acid. Results show a positive correlation between endogenous contents of melatonin and photoprotection, as indicated by the maximum efficiency of photosystem II photochemistry (F_v/F_m ratio), which was confirmed further by exogenous application of melatonin during recovery from drought stress. Melatonin applications during drought recovery improved the F_v/F_m ratio in maize plants exposed to a subsequent drought stress. Furthermore, endogenous contents of melatonin positively correlated with those of stress‐related phytohormones, particularly with those of salicylic acid, although exogenous application of melatonin did not alter the contents of these defence compounds. It is concluded that melatonin can exert a defensive role in maize plants exposed to drought stress, particularly improving the efficiency of photosystem II photochemistry.     

外源褪黑素对干旱胁迫下大豆鼓粒期生理和产量的影响

干旱胁迫降低大豆产量,探究提高大豆耐旱能力和降低产量损失的机制对大豆生产具有重要意义。施褪黑素能缓解干旱胁迫对植株生长的抑制和氧化损伤。本试验于2017—2018年研究叶面喷施褪黑素对干旱胁迫下大豆鼓粒期叶片光合、抗逆、碳氮代谢和产量的影响表明,外源褪黑素提高干旱胁迫下大豆叶片抗氧化酶活性,抑制活性氧的产生和细胞膜损伤,缓解干旱胁迫对光合能力的抑制,提高碳氮同化能力,最终缓解干旱胁迫造成的产量损失。与干旱胁迫相比,褪黑素处理下单株荚数、单株粒数和百粒重两年平均提高了2.9%、0.8%和17.2%,产量(单株粒重)平均提高了14.7%。     

外源褪黑素对干旱胁迫下玉米幼苗的影响

为了研究外源褪黑素在增强干旱胁迫下玉米幼苗生长适应性中的作用,降低干旱胁迫对玉米幼苗的伤害。以‘郑单958’玉米种子为试验材料,采用人工控水法,设置6组处理（CK、干旱、M1、M2、M3、M4）研究了干旱胁迫下,外源褪黑素对玉米幼苗生长指标、叶绿素含量、脯氨酸以及过氧化物酶活性的影响。试验结果表明,褪黑素有利于缓解干旱胁迫对玉米幼苗的影响,如株高、叶片含水量、根长,提高了干旱胁迫下玉米幼苗叶绿素合成能力,SPAD值升高;褪黑素可以缓解干旱对玉米幼苗的氧化胁迫,通过提高抗氧化酶活性,随着干旱胁迫天数的增加,各处理组过氧化物酶活性明显高于干旱组;脯氨酸含量随干旱胁迫天数增加而增高,干旱胁迫7天后,干旱组和其他处理组间脯氨酸含量存在显著差异。综合来看,外源褪黑素能提高干旱胁迫下玉米幼苗生长能力,主要通过提高抗氧化酶活性和叶绿素合成,降低膜脂过氧化水平。外源褪黑素能提高玉米抗旱性,可以作为植物生长调节剂应用到实际生产中。     

褪黑素测定方法及玉米、水稻种子中褪黑素含量的分析研究

褪黑素（melatonin,缩写MT）是一种吲哚类色胺（N-乙酰-5-甲氧基色胺）,MT被证实广泛存在于生物有机体中。本试验利用玉米、水稻种子作为材料,探索种子中MT含量的测定方法、并初步了解玉米和水稻种子中MT含量情况。结果表明：(1)用高效液相色谱法（HPLC）来检测种子中MT含量是可行的, 褪黑素在0.01～1.20mg/kg浓度范围内,其标准曲线的回归方程为Y＝643436X－2446.1,R2＝0.9998,平均回收率达94.11%;（2）玉米、水稻两种粮食作物种子中含有褪黑素成份,且不同种间、品种间MT含量差异很大。玉米品种MT平均含量为96.5PPb,变幅为0～2034PPb;水稻平均为16.0PPb,变幅为0～264PPb。     

多年生木本植物季节性休眠的分子机制

季节性休眠是多年生植物在生态和进化上的一种“权衡”机制,也是植物界多样性生存策略的组成部分。林木季节性休眠的机理研究已经在多个物种中开展,涉及生理学、细胞学和分子生物学等众多领域。在林木中发现的CO/FT调控机制,揭示了植物“休眠”的本质。一旦生长停止,植物休眠便进入程序性阶段,并最终导致分生组织细胞对生长信号响应能力的完全丧失。研究表明,林木在响应环境信号中止或恢复生长发育的过程中存在复杂的分子调控网络。本文着重阐述了多年生木本植物在季节性休眠的诱导、建立和解除过程中的分子调控机理。     

植物多倍化过程中小分子RNA调控基因表达机制研究进展

多倍体在植物界中广泛存在,因其往往具有显著超出双亲的生长优势和适应性而成为植物学研究的热点之一。越来越多的研究表明小分子RNA介导的基因激活或沉默及染色质修饰在植物多倍化过程中的基因表达调控方面发挥重要作用。本文结合本实验室在小麦多倍化研究中的观察,着重综述近几年来小分子RNA层面的植物多倍化过程中基因表达调控的机制,以期对多倍体作物的研究和利用提供有益的借鉴。     

外源褪黑素对红小豆生长、光合荧光特性及产量构成因素的影响

以黑龙江省主栽红小豆品种珍珠红为供试材料,采用盆栽方式,分别在苗期、花荚期和鼓粒期喷施0（CK）、50、100和200μmol/L褪黑素,探讨外源褪黑素对红小豆生长、光合荧光特性和产量构成因素的影响。结果表明,与CK相比,50、100和200μmol/L褪黑素处理均能增加红小豆株高、叶面积和干物质积累,提高红小豆净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO₂浓度、最大光化学效率和潜在光化学活性,且褪黑素浓度为100μmol/L时各指标提高幅度最大。在苗期、花荚期、鼓粒期喷施100μmol/L褪黑素处理的红小豆单株粒重分别为5.53、6.13和5.90g,与CK相比分别增加了6.3%、12.1%和9.5%。综上可知,红小豆花荚期喷施100μmol/L褪黑素增产效果最显著。     

植物化感作用研究进展

化感现象广泛存在于植物界,植物之间的化感作用对生态系统有着不可忽视的影响。但是有关化感作用的研究才刚刚起步,还停留在主要化感物质的生物和化学鉴定方面,在化感作用的机理以及应用仍需要更进一步的探究。笔者综述了植物化感作用的定义,化感物质的种类及其相互之间的关系,化感物质的作用机制,并介绍了化感作用在农业生产中的应用及其前景,展望了化感作用研究的范围和方向。     

褪黑素浸种对盐碱胁迫下大豆种子萌发的影响

为研究褪黑素浸种对盐碱胁迫下大豆种子萌发的影响,以大豆品种垦丰16为试验材料,研究100μmol/L褪黑素浸种对不同浓度混合盐碱（NaCl和NaHCO₃物质的量按1:1混合,配制为0、25、50、100、200mmol/L的盐碱溶液）胁迫下大豆种子萌发的影响。结果表明：与对照相比,随盐碱浓度提升,大豆种子发芽率、发芽指数、芽鲜重和芽干重呈不断降低趋势,超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶、谷胱甘肽还原酶和谷胱甘肽过氧化物酶活性呈现先升高后降低的趋势,抗坏血酸过氧化物酶活性呈不断上升趋势;渗透调节物质可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量呈现先升高后降低的趋势;膜脂过氧化产物丙二醛、H₂O₂含量、$\mathop{{O}}_{2}^{{\mathop{}_{\ .}^{-}}}$产生速率呈不断上升趋势。褪黑素浸种可提高不同浓度盐碱胁迫下大豆种子发芽率、发芽指数、芽鲜重、芽干重和抗氧化酶活性以及渗透调节物质含量,降低丙二醛、H₂O₂含量和$\mathop{{O}}_{2}^{{\mathop{}_{\ .}^{-}}}$产生速率。综上所述,褪黑素浸种可以缓解不同浓度盐碱胁迫对大豆种子发芽的抑制作用,并能提高抗氧化酶活性和渗透调节物质含量,降低膜脂过氧化程度。