植物离子组学: 植物营养研究的新方向

离子组是指有机体内所有离子的总和,包括所有的金属、类金属和非金属。现代高通量的元素分析手段(如ICP-MS/OES)的出现,使得同时定量分析多个元素的含量成为可能。植物离子组学正是利用这一高通量的分析手段,在全基因组的规模上对植物体内的离子组进行分析和对比研究,从而系统地研究揭示植物体内控制离子平衡的遗传网络与分子机制。近年来,该研究领域发展迅速,并广泛地应用于植物功能基因组研究等方面,成为植物营养研究发展的一个热点领域。本文从离子组及离子组学的概念、 离子组学的技术平台、 离子组学研究的技术路线、信息管理及其应用等方面进行综述,并对这一新兴研究领域进行了展望。     

丛枝菌根真菌AMF提高植物抗逆性的组学技术研究进展

【目的】丛枝菌根真菌(AMF)可以显著提高植物对逆境胁迫的抵抗能力,本文综述了国内外针对代表性组学技术(转录组学、蛋白质组学和代谢组学)在AMF提高植物抗逆领域(干旱、温度、盐碱、重金属)的研究进展,分析了在逆境胁迫下,植物–菌根共生体在分子层面上的应答调控机理,为深入理解AMF提高植物耐逆的分子机理提供一定的科学依据。【主要进展】植物主要通过根系与AMF建立共生关系,进而从土壤中吸收更多的水分和营养物质,提高植物对非生物胁迫的抵抗能力。菌根植物在转录、翻译以及表观遗传层面应答非生物胁迫。AMF在不同程度上上调或下调某些与非生物胁迫相关基因的转录或蛋白的翻译及降解,从而提高植物对非生物胁迫的抵抗能力,维持植物的生长发育,提高其对水分和营养物质的吸收和利用效率。通过转录组学、蛋白质组学和代谢组学分析关键基因、蛋白及代谢物的变化,为深入挖掘AMF提高植物抗逆机理提供理论依据。【研究展望】揭示丛枝菌根共生体抗逆机理的组学技术研究仍处于起步阶段,单一组学的应用限制了信息表达的完整性和深层次网络调控机理的精确性。随着测序技术和手段在速度、精度等方面的提高以及生物信息学的更新发展,AMF提高植物抗...     

离子选择微电极技术及其在植物营养学研究中的应用

离子选择微电极(Ion selective microelectrode)起初是用于化学分析和电化学研究,随着电生理学的发展而发展.离子选择微电极的制备和工作原理主要有:1)双电极制备过程包括离子敏感剂(Sensor)的配制、电极拉制、硅烷化和敏感剂Sensor的灌注、电极的标定等;2)离子选择微电极的工作原理与其它类...     

驯化对植物微生物组结构和功能影响的研究进展

微生物组在植物的养分获取、健康生长过程中发挥重要作用.植物驯化对微生物组的结构和功能产生了不可忽视的影响,但是其机制仍缺少系统性梳理总结.为此,综述了驯化过程中,植物的类型和基因型、根外代谢产物、土壤生境的改变对微生物组的影响.通过多向比较归纳发现,在驯化过程中:(1)对微生物多样性影响显著.大多数植物微生物多样性随驯...     

生物镁离子转运体研究进展

镁(magnesium) 是生物生长发育必需的核心营养元素之一,也是细胞中含量最多的两价阳离子。镁具有最大的水合半径,最小的离子半径和最大的电荷密度,特殊的理化性质使其在生物体内的转运方式显得尤为重要。以前的研究大多集中在物化结构,生理功能,缺镁病理等方面,并在光合作用,酶的活化,基因组稳定,抑制衰老,减轻铝害和调节氮代谢等研究方面取得了一定的成就,但 Mg2+转运蛋白的晶体结构,Mg2+吸收、转运和体内平衡的分子机理,Mg2+胁迫信号的传导机制等信息仍知之甚少。人们已经从许多生物中克隆了 Mg2+转运相关基因,包括原核生物、低等真核生物、高等真核生物,并对其结构、功能、亚细胞定位进行了分析验证。根据已知镁离子运输体的不同结构或功能,把它们分为 6 个不同的家族:钴抗性蛋白家族(CorA),Mg2+/H+交换体(AtMHX),离子通道,P 型磷酸酶(P-type phosphatase),Mg2+转运体基因家族MgtE (MgtE )和其它镁离子运输家族。同一家族的不同成员之间存在结构或功能的相似性,其中,CorA 家族的镁离子运输体是最基本、研究最深入的运输体,它们广泛的存在于细菌,酵母菌,动物和植物中,能调节镁离子的吸收和外排。本文对已发现的各种 Mg2+转运体的结构功能特点进行了综述,以期为该领域的研究提供一些有益的参考。     

应用铜离子选择电极测定植物中微量铜的探讨

本文提出了采用铜离子选择电极测定植物中微量铜的新方法。实验结果表明,方法回收率超过95%,样品分析结果与原子吸收法有良好的一致性。本法具有方法简便,结果准确,重现性好及实用等优点。     

广西防城港市金花茶组植物资源及其保育对策

广西防城港市是珍稀植物金花茶的故乡，对该市金花茶组植物资源全面的调查研究，结果显示：（1）市域范围内分布金花茶组植物3种1变种．即金花茶（Camellianitidissima）、东兴金花茶（C．tunghinensis）、显脉金花茶（C．euphlebia）及长柱金花茶（C．nitidissimavar．10ngistyla）；（2）金花茶组植物分布点290个，分布总面积2117．5hm^2，总株数118万株．植株高度级以≤1．0m的株数占优势，各密度级（单位面积株数）面积的大小顺序是散生〉稀疏〉中等〉密集；（3）金花茶组植物主要分布于天然林。剖析了该市金花茶组植物资源保护中存在的主要问题，并提出相应的保育对策。     

森林植物他感作用研究进展

阐述了具有他感作用的森林植物种类,他感物质释放方式、种类及作用机理,影响他感作用效果的因素等研究现状以及森林植物他感作用生态学意义及发展方向     

数字果树及其技术体系研究进展

果树是重要的农林植物.在万物智联时代,利用数字化、智能化、网络化技术建立数字果树技术体系,实现对果树生命、生产和生态复杂系统的高效感知、认知和智慧管控,对于果业实现数字化转型具有重要意义.该研究在数字植物技术范畴下,系统论述了数字果树的概念和内涵,提出了数字果树技术体系框架.重点在果树表型信息获取、环境数据获取、三维模...     

植物根际微生物组的研究进展

根际微生物组(rhizosphere microbiome),是植物从其种子库土壤微生物组中有选择性地招募在根际聚集的动态微生物集群.随着近年来高通量测序技术、宏基因组学等的飞速发展,根际微生物组与植物宿主及土壤微生物组间的紧密联系引起了全球关注和研究热潮.根际微生物组被视作植物第二基因组,其与植物间的互作极为复杂,有...     

植物柔性传感器研究进展与展望

智慧农业的快速发展对农业传感器的精确性和生物安全性提出了更高的要求。不同于传统的刚性传感器,近年来新兴的植物柔性传感器因具有出色的力学特性和良好的生物相容性,在农业领域引起了广泛关注。该综述首先概述了制备植物柔性传感器所需的材料及制备工艺,重点阐述了植物柔性传感器在作物生长中的监测应用,如对植物电信号、挥发性化学物质、水分含量、生长速率的监测,以及对植物表面温度、湿度、照度等小气候的监测。同时介绍了柔性电子自供电的发展现状。最后,对植物柔性电子在智慧农业领域中的应用进行了总结和展望,以期为基于植物柔性传感器及相应传感网络的智慧农业管理系统提供参考。     

高等植物GS/GOGAT循环研究进展

高等植物体内 95%以上的NH4+通过GS/GOGAT(谷氨酰胺合成酶 /谷氨酸合成酶 )循环同化。GS、GOGAT在植物叶片、根瘤以及根中均有分布 ,但在不同器官中GS/GOGAT循环的作用不尽相同。在绿色组织中 ,GS/GOGAT循环的主要作用是同化光呼吸产生的NH4+以及硝酸盐在叶中还原产生的NH4+,在根瘤中则主要同化根瘤菌固N产生的NH4+,而在根中则是同化吸收到体内的NH4+以及硝酸盐被吸收后在根中还原产生的NH4+。迄今有关植物GS/GOGAT循环的研究还不太深入 ,但是随着基因工程技术、免疫组织化学技术以及现代植物生理学技术的发展 ,GS/GOGAT循环研究展示广阔前景。对该循环及其调控机制的进一步了解 ,可为合理利用氮肥、提高植物N的利用率提供理论依据。本文综述了近年来对GS/GOGAT循环的研究进展情况     

植物毒素的微生物降解与利用研究进展

植物毒素为植物产生的能引起人和动物致病的有毒物质,给人类和环境造成很大危害。微生物降解技术是近年来消除和利用植物毒素的研究热点。文章扼要论述某些植物毒素(单宁、棉酚、生物碱、有毒甙类)的微生物降解与利用,探讨进一步研究的重点与方向。     

生物炭基肥在我国的制备和应用研究进展

生物炭基肥是实现农作物秸秆资源化利用的一种绿色肥料,因其在农业生产中能够显著提高作物产量和品质而受到广泛关注.然而,生物炭基肥的制备过程影响生物炭基肥的缓释、成型和其他功能性效果,进而对作物产量和品质产生的影响缺乏系统而全面的报道.从生物炭原料、炭肥比、制备方法和制备工艺改性研究4部分阐述了生物炭基肥的制备过程对生物炭...     

农用聚磷酸铵在土壤中的有效性研究进展及在农业上的应用

近年来,农用聚磷酸铵作为一种新型肥料逐渐进入我国化肥领域,常用作高浓度液体复合肥料的基础磷肥。聚磷酸铵pH值近中性,结晶温度低,具有螯合性、缓释性,有着很大发展空间。本文综述了聚磷酸铵在土壤中有效性(溶解性与移动性)的影响因素,重点分析水解速率、土壤矿物、土壤质地与水分对聚磷酸铵在土壤中的有效性,并分析聚磷酸铵在农业上的应用与发展前景。     

高光谱技术在农业遥感中的应用研究进展

高光谱技术的研究与应用是农业遥感领域重要前沿课题之一.该文回顾了高光谱技术在国内外农业遥感中的应用研究进展,概括和总结了作物叶片光谱特征、作物分类与识别、作物生态物理参数反演与提取、作物养分诊断与监测、作物长势监测与产量预测、农业遥感信息模型以及农业灾害监测7个主要研究方面.在此基础上,笔者指出了高光谱技术在农业遥感中尚需解决的关键问题,并提出了可能的解决途径.最后对高光谱技术在农业遥感中的应用前景作出了总结和展望.