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生物科技快报

BulletinofBiologicalScience&,Technology

中国科学院成都生物研究所情报中心

目录

[科技进展]森林生态系统激发效应研究........................................1

毛茛目分类系统被更新.......................................................4

以色列沙漠发现奇特植物可自我浇灌..........................................35

南美奇特植物装病躲避虫害进攻..............................................36

植物激素大全..............................................................39

曲桂芹小组弄清蕃茄成熟衰老的细胞凋亡机理..................................43

遗传工程微生物研究获进展..................................................46

格陵兰岛冰层下发现古老微生物..............................................50

[科技要闻]科学时报推出生物产业专题........................................51

清华与拜耳联手成立创新药物研究中心........................................53

李政道:祖国现在缺少一个成功的榜样........................................53

中国期刊业:质量决定未来发展..............................................59

中国科研论文数量9年翻3倍................................................63

《细胞生物学杂志》将更名为《中国细胞生物学学报》...........................64

森林生态系统激发效应研究

土壤呼吸是全球碳循环的一个重要组成部分,全球每年由土壤呼吸释放的CO2为8×1016g,相当于每年燃烧化石燃料释放的CO2的11倍之多.进行土壤呼吸与全球气候变化相关的预测是非常有必要的,但目前对土壤呼吸的预测存在很大的不确定性.地上和地下的碳输入,特别是可溶性有机碳可能对过量土壤呼吸存在激发效应.针对这一问题,中科院西双版纳热带植物园土壤生态组的DouglasA.Schaefer副研究员等人在云南哀牢山国家级自然保护区内进行了为期3年的研究,他们采用树干韧皮部环割(将阻止根系向土壤分泌有机碳物质,但允许根系从土壤中吸收水分和养分),去除凋落物和切断根输入三种改变土壤碳输入量的处理方式,并对每一处理及其混合处理对土壤呼吸的影响进行研究.与此同时,还观察了环境因子如温度,土壤含水量对土壤呼吸的作用.研究结果表明:在所有处理中,温度与土壤呼吸速率呈正相关,但仅温度还不足于对哀牢山森林土壤呼吸速率进行全面预测,植物根输入对土壤呼吸的影响并不突出,值得一提的是,在植物根系完好的情况下,地上凋落物或其分解物质对土壤呼吸具有激发效应.但产生激发效应的是因为地上凋落物的覆盖还是其分解物质或者分解的哪一类物质在起作用,这或许将是土壤生态学领域的下一个研究热点.

虽然在其他地区(如波多黎各等)已有关于这方面的报道,但这种激发效应在亚热带常绿阔叶林森林生态系统中还是首次发现,该研究为土壤生态学研究拓展了一个新的研究方向.相关研究成果在《土壤生物学与生物化学》(SoilBiologyandBiochemistry)上发表.

DouglasA.Schaefer是版纳植物园的全职科研人员,硕士生导师.他的主要研究方向为生物地球化学,尤其是与碳循环有关的研究.他已研究了白蚁,酸雨及其它大气沉降物质,河水,台风等与生命息息相关的一些生物和现象的生物地球化学转化过程.目前他主要致力于哀牢山和西双版纳两个地区森林凋落物的分解过程及其影响因子,分解物的空间分布及其对其所在生态系统生物地球化学循环过程的影响研究.现阶段他正在招收硕士研究生或研究助理,以帮助他完成这些工作.(来源:中科院西双版纳热带植物园)可下载全文

SoilBiologyandBiochemistry,Volume41,Issue5,May2016,Pages1000-1007

Fig.1.EnvironmentalfactorsandleaflitterfallmeasuredintheAilaoMountainorest,SouthwestChina,fromApril2004toApril2007.A.Soiltemperaturemaximumandminimumamongtreatments,at5cmdepth(°C).B.Grimetricsoilmoisture(gwaterg1drysoil)foreachofthe8treatments:CCK等于unmanipulated,CNL等于control,nolitter,CNLR等于control,nolitterandroottrenching,CNR等于controlandroottrenching,GCK等于treestemgirdling,GNL等于girdlingandnolitter,GNLR等于girdling,nolitterandroottrenching,GNR等于girdlingandroottrenching(legendextendsintopanelC).C.Averageabovegroundleaflitterfall(gm2d1)intheCCKandGCKplotorthe30dayspriortoeachsoilrespirationmeasurement.D.Totalabovegroundleaflitterfall(gm2)intheCCKandGCKplotsduringthe60dayspriortoeachsoilrespirationmeasurement.

Fig.2.Soilrespiration(μmolCm2s1)measuredbeforetheinitiationoftreatmentsintheAilaoMountainorest,SouthwestChina,fromAugust2003toJanuary2004.

Fig.3.Annualsoilrespirationfluxes(gCO2–Cm2)foreachofthe8treatmenteasuredintheAilaoMountainorest,SouthwestChina,fromApril2004toApril2007.Year1等于April2004toMarch2005,year2等于April2005toMarch2006,year3等于April2006toMarch2007andAverageiorthose3years.Treatments(TRTS):CCK等于unmanipulated,CNL等于control,nolitter,CNLR等于control,nolitterandroottrenching,CNR等于controlandroottrenching,GCK等于treestemgirdling,GNL等于girdlingandnolitter,GNLR等于girdling,nolitterandroottrenching,GNR等于girdlingandroottrenching.Barsaredisplayedintheorderofdecreasingeragefluxes.DifferentletterswithinayearindicatesignificantdifferencesbyMann–Whitneyranking.

Fig.4.Soilrespiration(μmolCm2s1)andstandarderrorbars(N等于4)foreachofthe8treatmenteasuredintheAilaoMountainorest,SouthwestChina,fromApril2004toApril2007.A.CCK等于unmanipulated,CNL等于control,nolitter,CNLR等于control,nolitterandroottrenching,CNR等于controlandroottrenching.B.GCK等于treestemgirdling,GNL等于girdlingandnolitter,GNLR等于girdling,nolitterandroottrenching,GNR等于girdlingandroottrenching.

毛茛目分类系统被更新

中科院植物研究所系统与进化植物学国家重点实验室陈之端研究组利用四个DN段(rbcL,matK,trnL-F和26SrDNA)和65个广义形态学形状重建毛茛目的系统发育关系,并更新了毛茛目的分类系统.该成果发表在《植物生态学,进化与分类学展望》(PerspectivesinPlantEcology,EvolutionandSystematics(2016,11:81-110))杂志上.

毛茛目(Ranunculales)是真双子叶植物最基部的分支之一,在被子植物大类群演化中起着承前启后的作用,系统位置极为关键.通过选取毛茛目7科99属植物,利用最大简约法和贝叶斯法,在属的水平上构建了毛茛目的系统发育关系.根据所建立的高置信度的系统发育框架,重新界定了毛茛目各科及科内亚科或族,探讨了不同分类阶元的鉴别性性状,澄清了目内一些孤立属的系统位置和分类等级.综合分子和形态学证据,更新了毛茛目的分类系统,包括把防己科划分为两个新的亚科(MenispermoideaeandTinosporoideae),为毛茛科的美花草属(Callianthemum)建立了一新族Callianthemeae.

该研究成果对我们理解毛茛目进化的大格局和进化的脉络,以及理解整个被子植物,特别是真双子叶植物的多样性和花部式样的演化规律有重要意义.(来源:中科院植物研究所)

PerspectivesinPlantEcology,EvolutionandSystematics,Volume11,Issue2,2016,Pages81-110可下载全文

ArticleOutline

Introduction

Materialsandmethods

Taxonsampling

Morphologicaldata

Moleculardata

Alignmentandphylogeicanalysis

Results

Moleculardata

Morphologicaldata

Totalevidencedata

Discussion

MonophylyandsynapomorphiesofRanunculales

FamilialrelationshipswithinRanunculales

Intrafamilialrelationships

Paperaceae

Circaeasteraceae

Lardizabalaceae

Menispermaceae

Berberidaceae

Ranunculaceae

AnupdatedclassificationofRanunculales

Acknowledgements

AppendixA.Morphologicalcharactersandcharacterstatesusedinthisstudy

AppendixB.Appendix

Table1.GenBankaccessionnumbersandvouchers/referenceorthesequencesusedinthisstudy.

TaxonGenBankaccessionnumbers

Vouchers/ReferencesrbcLmatKtrnL-F26SRanunculaceaeAconitumracemulosumFranch.*AY954488FJ626484FJ626533*AY954473Chongqing:WangWei081(PE)ActaeaasiaticaHaraFJ626575FJ626485FJ626436Chongqing:Chenetal.960060(PE)1AJ2229851Comptonetal.(1998)AdonisamurensisRegel&,Radde*AY954487FJ626486FJ626534*AY954472Jilin:ChenZ-D003(PE)Anemoclemaglaucifolium(Franch.)W.T.WangFJ626576FJ626487FJ626535FJ626437Yunnan:WangWeiYN070(PE)AnemonehupehensisLem.FJ626577FJ626488FJ626536FJ626438Guizhou:WangWei002(PE)AnemonopsiacrophyllaSieb.&,Zucc.FJ626578FJ626489providedbyHoot:Reznicek9977(MICH)1AJ2229842AF1312891Comptonetal.(1998),2Roetal.(2003)AquilegiaecalcarataMaxim.*AY954495*EF437127*EF437096*AY954481Chongqing:WangWei117(PE)AquilegiaoxysepalaTrautv.&,Kir.*EF437140*EF437128*EF437097FJ626439Jilin:ChenZ-D001(PE)Asteropyrumcaleriei(Lévl.etVant.)Drumm.&,Hutch.1AF0794531WangandChen,unpubl.FJ626490FJ626537*AY954466Chongqing:WangWei110(PE)Batrachiumbungei(Steud.)L.Liou.FJ626579FJ626491FJ626538FJ626440Yunnan:WangWeiYN092(PE)Beesiacalthifolia(Maxim.)Ulbr.1AF0794522AJ4966121WangandChen,unpubl.,2ComptonandCulham(2002)FJ626492*AY954468Hubei:Chen200010661(PE)CallianthemumtaipaicumW.T.WangFJ626580FJ626493FJ626539FJ626441Shanxi:WangWeiSX004(PE)CalthapalustrisL.1L024312AB0698453AJ4966104U526321Albertetal.(1992),2Adachietal.,unpubl.,3ComptonandCulham(2002),4Roetal.(1997)Calthapalustrisvar.membranaceaTurcz.FJ626581FJ626494FJ626540FJ626442Jilin:Chen2072(PE)CimicifugasimplexWormsk.*AY954483*AY954469Jilin:Chen2079(PE)1AB0447542AJ223008Lietal.,unpubl.,2Comptonetal.(1998)Clematisganpiniana(Lévl.&,Vant.)Tamura*AY954491FJ626495FJ626541*AY954476Chongqing:WangWei119(PE)Consolidaajacis(L.)SchurFJ626582FJ626496FJ626443Xi'an(cult.):WangWeiSeed2(PE)1AY1502591Luoetal.,unpubl.CoptischinensisFranch.*AY954497*DQ478614*EF437110*AY954482Sichuan:Chenetal.960105(PE)DelphiniumbonvalotiiFranch.FJ626583FJ626497FJ626542FJ626444Guizhou:WangWei030(PE)DichocarpumsutchuenenseW.T.Wang&,Hsiao*AY954493*EF437130*EF437099*AY954479Guizhou:WangWei069(PE)EnemionraddeanumRegel*AY954494*EF437131*EF437100*AY954478Jilin:ChenZ-D2090(PE)EranthisstellataMaxim.*AY954484FJ626498FJ626543*AY954467Jilin:ChenZ-D001(PE)GlaucidiumpalmatumSieb.&,Zucc.1AF0937232AB0698503AF3892671Hootetal.(1999),2Adachietal.,unpubl.,3Kimetal.(2004a)*EF437113Japan:ZhouJ001(PE)Halerpestescymbalaria(Pursh)Green*AY954490FJ626499FJ626544*AY954475Guizhou:WangWei003(PE)HelleboruoetidusL.1AJ4143221AJ4132832U526341Sunetal.(2001),2Roetal.(1997)HelleborusthibetanusFranch.*AY954485FJ626500*AY954470Shanxi:WangWeiSX032(PE)1AJ4132961Sunetal.(2001)Hepaticahenryi(Oliv.)StewardFJ626584FJ626501FJ626545FJ626445Hubei:Chen200010660(PE)HydrastiscanadensisL.1AF0937252AB0698493AF3892681Hootetal.(1999),2Adachietal.,unpubl.,3Kimetal.(2004a)*EF437112USA:ChenZ-D2002016(PE)IsopyrummanshuricumKom.*EF437143*EF437133*EF437102FJ626446Liaoning:WangWeiLN004(PE)Leptopyrumfumarioides(L.)Reichb.*EF437145*EF437135*EF437104Xinjiang:ManY-GT101(PE)MegaleranthissaniculifliaOhwi1AY5152432AF1312851LeeandHeo,unpubl.,2Roetal.(2003)MyosuruinimusL.1DQ0994412AJ4133051Andersonetal.(2005),2Sunetal.(2001)FJ626502FJ626447providedbyHoot:Hoot98-2(UWM)Nareliazeylanica(L.)DC.FJ626585FJ626503FJ626546Yunnan:WangWeiYN126(PE)NigelladamascenaL.FJ626586FJ626504FJ626448Yunnan:WangWeiSeed1(PE)1AY1502601Luoetal.,unpubl.Oxygraphisglacialis(Fisch.)Bunge.FJ626587FJ626505FJ626547FJ626449Shanxi:WangWeiSX006(PE)Paraquilegiamicrophylla(Royle)Drumm.&,Hutch.*EF437146*EF437136*EF437105FJ626450Chongqing:LiC-Y001(PE)Paropyrumanemonoides(Kar.&,Kir.)Ulbr.*EF437142*EF437132*EF437101Xinjiang:WundishU.177(PE)Pulsatillacernua(Thunb.)Bercht.&,Opiz.*AY954492FJ626548*AY954477Jilin:Chen2048(PE)1AB110531Miikedaetal.(2006)RanunculuscantoniensisDC.*AY954489FJ626506FJ626549*AY954474Guizhou:WangWei031(PE)Semiaquilegiaadoxoides(DC.)Makino*EF437147*EF437137*EF437106FJ626451Hunan:ShaoQ001(PE)Soulieaginata(Maxim.)Franch.FJ626588FJ626507FJ626452Shanxi:WangWeiSX015(PE)1AJ2229831Comptonetal.(1998)ThalictrumjanicumBl.*AY954496*DQ478615*EF437107*AY954480Guizhou:WangWei067(PE)Trautvetteriacarolinensis(Walt.)Vail.FJ626589FJ626508FJ626550providedbyHoot:Hoot92-18(UWM)1U526301Roetal.(1997)TrolliuslaxusSalisb.*AY954486FJ626509*AY954471USA:CL108(PE)1AH0125781Despresetal.(2003)Urophysahenryi(Oliv.)Ulbr.*EF437149*EF437139*EF437109FJ626453Guizhou:WangWei096(PE)XanthorhizasimplicissimaMarshall1L126692AB0698483AF3892701Qiuetal.(1993),2Adachietal.,unpubl.,3Kimetal.(2004a)*EF437111ProvidedbyQiu:QiuY-L91030(UCN)BerberidaceaeAchlystriphyllaDC.1L758682AB0698251KimandJansen(1996),2Adachietal.,unpubl.BerberisthunbergiiDC.1AF1398782AB0698271Fengetal.,unpubl.,2Adachietal.,unpubl.FJ626551FJ626454Beijing(cult.):HongY-PH464(PE)BongardiachrysogonumSpach.1L758702AB0698403X838301KimandJansen(1996),2Adachietal.,unpubl.,3OxelmanandLidén(1995)CaulophyllumrobustumMaxim.1AF1904412AB0698323AF3259111Xiangetal.(2000),2Adachietal.,unpubl.,3Liuetal.(2002)FJ626455Chongqing:Chenetal.960601(PE)Caulophyllumthalictroides(L.)Michx.1AF1904422AB0698313AF3892401Xiangetal.(2000),2Adachietal.,unpubl.,3Kimetal.(2004a)FJ626552providedbyQiu:QiuY-L05023(PE)DiphylleiacymosaMichx.1L758661KimandJansen(1996)*DQ478620FJ626553FJ626456USA:ChenZ-D2002019(PE)DiphylleiasinensisH.L.Li*DQ478618*DQ478618FJ626554FJ626457Shanxi:WangWeiSX034(PE)Dysoersipellis(Hance)M.ChengexYing*EF173669*DQ478619FJ626458Sichuan:Chenetal.960583(PE)1AF3259081Liuetal.(2002)EpimediumkoreanumNakai1L758692AB0698371KimandJansen(1996),2Adachietal.,unpubl.,FJ626555FJ626459Jilin:ZhouY(PE)GymnospermiummicrorrhynchumTakht.*EF173671FJ626556FJ626460Jilin:ChenZ-D2047(PE)1AB0698331Adachietal.,unpubl.Jeffersoniadiphylla(L.)Pers.1L758672AB0698363U526041KimandJansen(1996),2Adachietal.,unpubl.,3Roetal.(1997)FJ626557USA:Chen2002016(PE)Mahoniabealei(Fort.)Carr.1L126571Qiuetal.(1993)*DQ478617FJ626558FJ626461Sichuan:Chenetal.960046(PE)NandinadomesticaThunb.1L758432AB0698303AF3259124AF3892411KimandJansen(1996),2Adachietal.,unpubl.,3Liuetal.(2002),4Kimetal.(2004a)PlagiorhegmadubiaMaxim.*EF173673FJ626559FJ626462Jilin:FengM.(PE)1AB0698361Adachietal.,unpubl.PodophyllumpeltatumL.1AF0937162AB0698433AF3259044DQ0086141Hootetal.(1999),2Adachietal.,unpubl.,3Liuetal.(2004),4Qiuetal.(2005)RanzaniajaponicaIto1L758532AB0698291KimandJansen(1996),2Adachietal.,unpubl.,Sinopodophyllumhexandrum(Royle)Ying1AF0794552AF3259051FengandWang,unpubl.,2Liuetal.(2002)*DQ478616FJ626463Qinghai(PE)VancouveriahexandraC.Morren&,Dee.*EF173674FJ626560Germany(cult.):ZhangM-L1AB0698392U526021Adachietal.,unpubl.,2Roetal.(1997)MenispermaceaeAlbertisialaurifoliaYamamotoFJ626590*EF143849EF143880Hainan:HongY-P99371(PE)Anamirtacocculus(L.)Wight&,Arn.FJ626591*EF143856EF143887Thailand:WangH-C103(HIB)ArcangelisiagusanlungLoFJ626592*EF143852EF143883FJ626464Hainan:HongY-P99406(PE)AspidocaryauviferaHook.f.&,Thoms.FJ626593*EF143853EF143884FJ626465Yunnan:HongY-P99190(PE)CissampelosparairaLinn.1AF197590*2DQ0086161Qiuetal.(1999),2Qiuetal.(2005)*EF143858EF143889Yunnan:WangH-CBN-001(HIB)Cocculustrilobus(Thunb.)DC.1L12642*1Qiuetal.(1993)*DQ478611EF143892FJ626466Guizhou:HongY-PH310(PE)Cycleahypoglauca(Schauer)DielsFJ626594*EF143862EF143894FJ626467Guangdong:Chenetal.9812108(PE)Diploclisiaglaucescens(Bl.)DielsFJ626595*EF143867EF143899FJ626468SouthChinaBotGard(cult.):HongY-P99403HypserpanitidaMiersFJ626596*EF143868EF143900Hainan:HongY-P99378(PE)MenispermumdauricumDC.1AF1904362AF3352931Xiangetal.(2000),2Wangetal.(2002)*DQ478613FJ626469Beijing(cult.):HongY-P99095(PE)ParabaenasagittataMiersFJ626597*EF143854EF143885FJ626470Guizhou:HongY-PH346(PE)Pericampylusglaucus(Lam.)Merr.FJ626598*EF143869EF143901FJ626471Guangdong:Chenetal.9812095(PE)Pyarrhenalucida(Teij.&,Binn.)Miq.FJ626599*EF143851EF143882Hainan:HongY-PHN167(PE)Sinomeniumacutum(Thunb.)Redd.&,Wils.FJ626600*EF143870EF143902FJ626472Henan:HongY-PH006(PE)StephanialongaLour.FJ626601*EF143875EF143907FJ626473Guangxi:HongY-PH101(PE)TinomisciumpetiolareHook.f.&,Thoms.*EF173675*DQ478612EF143888FJ626474Yunnan:HongY-PH142(PE)Tinosporasinensis(Lour.)Merr.FJ626602*EF143855EF143886FJ626475Thailand:WangH-C109(HIB)LardizabalaceaeAkebiaquinata(Houtt.)Dee.1L126272AF5425873AM3971524AF3892531Qiuetal.(1993),2Hiluetal.(2003),3Worbergetal.(2007),4Kimetal.(2004a)Archakebiaapetala(Xiaetal.)Wu,Chen&,Qin1AF3353061AF3352881Wangetal.(2002)FJ626510Gansu:HongY-P99109(PE)Boquilatrifoliata(DC.)DecaisneFJ626603FJ626511Chile:QinH-N643(PE)1AF3352911Wangetal.(2002)Decaisneainsignis(Griff.)Hook.f.etThoms.FJ626604FJ626512Hubei:ChenZ-D961051(PE)1AF3353032AF3892541Wangetal.(2002),2Kimetal.(2004a)HolboelliagrandifloraReaub.1AF3981811AF3352901Wangetal.(2002)FJ626513FJ626476Guizhou:WangWei011(PE)Lardizabalabiternata(Molina)Looser1L379192AY4378093AF3352822DQ0086181Hootetal.(1995),2Qiuetal.(2005),3Wangetal.(2002)Parvatiabrunonianaspp.ellipticaGriffith1AF3353071AF3352831Wangetal.(2002)FJ626514Guangxi:WangWeiGH0425-3(PE)Sargentodoxacuneata(Oliv.)Rehd.&,Wils.FJ626605FJ626515Yunnan:HongY-P99238(PE)1AF3353012DQ0086201Wangetal.(2002),2Qiuetal.(2005)Sinofranchetiachinensis(Franch.)Hemsl.*EF173676FJ626516Shanxi:WangWeiSX040(PE)1AF3352842AF3892551Wangetal.(2002),2Kimetal.(2004a)Stauntoniahexaphylla(Thunb.)Dee.FJ626606FJ626517Guangdong:ChenZ-DH29905(PE)1AF3352861Wangetal.(2002)CircaeasteraceaeCircaeasteragrestisMaxim.FJ626607FJ626518Shanxi:RenY001(PE)1AF3352982AF3892461Wangetal.(2002),Kimetal.(2004a)KingdoniaunifloraBalf.f.&,W.W.Sm.FJ626608FJ626519Shanxi:RenY002(PE)1DQ1855982AF3892451ZhaandSun,unpubl.,2Kimetal.(2004a)PaperaceaeCorydalissp.FJ626609FJ626520FJ626561FJ626477Gansu:HongY-P99105(PE)Dicentraeximia(Ker)Torrey1L379172DQ1823453AY1453614AF3892621Hootetal.(1995),2Mülleretal.(2006),3Borschetal.(2003),4Kimetal.(2004a)EomeconchionanthaHanceFJ626610FJ626521FJ626562FJ626478Guizhou:WangWei059(PE)Hylomeconjaponica(Thunb.)Prantl.&,Kundig.FJ626611FJ626522FJ626563FJ626479Jilin:Chen2046(PE)HypecoumimberbeSm.1U866282AF3892631Hootetal.(1997),2Kimetal.(2004a)Macleayamicrocarpa(Maxim.)FeddeFJ626612FJ626523FJ626564Beijing(cult.):HongY-PH542(PE)MeconopsisquintuplinerviaRegel.FJ626613FJ626524FJ626565FJ626480Shanxi:WangWeiSX009(PE)PaperrhoeasL.FJ626614FJ626525FJ626566FJ626481Kunming(cult.):WangWeiYN100(PE)PteridophyllumracemosumSieb.&,Zucc.1U866312AF3892641Hootetal.(1997),2Kimetal.(2004a)FJ626526FJ626567providedbyHoot:Chase531(K)SanguinariacanadensisL.1L01951*2DQ4013503DQ0086211Albertetal.(1992),2Qiuetal.(2006),3Qiuetal.(2005)EupteleaceaeEupteleapleiospermumHook.f.&,Thoms.1AY0481742AM397151Wangetal.(2002),2Worbergetal.(2007)FJ626527FJ626482Yunnan:FengM.967011(PE)EupteleapolyandraSieb.&,Zucc.1L12645*2AF389249Qiuetal.(1993),2Kimetal.(2004a)FJ626528FJ626568Japan:RenB-Q(PE)OtherbasaleudicotsBuxussempervirensL.1AF0937172AF5437283AY1453574AF3892431Hootetal.(1999),2Mülleretal.(2006),3Borschetal.(2003),4Kimetal.(2004a)GrevillearobustaCunn.&,R.Br.1AF1975892DQ0086121Qiuetal.(1999),2Qiuetal.(2005)FJ626529FJ626569Hainan:HongY-P99354(PE)MelioeitchiorumHemsl.View.1AF2067932AF3892711Soltisetal.(1999),2Kimetal.(2004a)FJ626530FJ626570Henan:HongY-P99061(PE)Nelumbolutea(Willd.)Pers.1DQ1823371AF5437401AY1453592AF3892591Mülleretal.(2006),2Kimetal.(2004a)NelumbonuciferaGaertn.FJ626615FJ626531FJ626571FJ626483Beijing(cult.):WangW08010(PE)PlatanusoccidentalisL.1L019432AF5437473AY1453584AF2746621Albertetal.(1992),2Mülleretal.(2006),3Borschetal.(2003),4Fishbeinetal.(2001)SabiaswinhoeiHemsl.FJ626616FJ626532FJ626572novoucher1AF3892721Kimetal.(2004a)TetracentronsinenseOliv.1L126682AM3965042AM3971653AF2746701Qiuetal.(1993),2Worbergetal.(2007),3Fishbeinetal.(2001)TrochodendronaralioidesSieb.&,Zucc.1L019582AF5437513AY1453604AF2746711Albertetal.(1992),2Mülleretal.(2006),3Borschetal.(2003),4Fishbeinetal.(2001)CoreeudicotsAltingiaexcelsaNoron.1DQ3523742AF0130371DQ3522263AF4792081Ickert-BondandWen(2006),2Lietal.(1997),3Soltisetal.(2003)PaeoniasuffruticosaAndr.1AJ4029822AF0335933AF2746591(Solainenetal.,2000b)and(Solainenetal.,2000a),2Sangetal.(1997),3Fishbeinetal.(2001)FJ626573Beijing(cult.):WangW08012(PE)HamamelisvirginianaL.1DQ3523682AF0130461DQ3521963AF0364951Ickert-BondandWen(2006),2Lietal.(1997),3Kuzoffetal.(1998)CoriariamyrtifoliaL.1L018972AB0164593AY0918244AY9684061Albertetal.(1992),2Yokoyamaetal.(2000),3Yang,unpubl.,4Zhangetal.(2006)CornuasL.1L112162AJ4292752AJ4308663AF2975351Xiangetal.(1993),2Bremeretal.(2002),3FanandXiang(2001)AextoxiconpunctatumRuiz&,P.1X839862AF5437203AY1453624AF3892391Solainenetal.(1997),2Mülleretal.(2006),3Borschetal.(2003),4Kimetal.(2004a)VitisaestivalisMichx.1L019602AF2746353AB2350734AF4792071Albertetal.(1992),2Fishbeinetal.(2001),3SoejimaandWen(2006),4Soltisetal.(2003)Tetraceraasiatica(Lour.)Hoogl.1AJ2357962AY0426653AF4790971(Solainenetal.,2000b)and(Solainenetal.,2000a),2Cuenoudetal.(2002),3Soltisetal.(2003)FJ626574Guangdong:XuK-X012(PE)BasalangiospermsAcorusgramineusL.1D288662DQ1823413AY1453364AF0364901Kawano,unpubl.,2Mülleretal.(2006),3Borschetal.(2003),4Kuzoffetal.(2003)AmborellatrichopodaBaill.1L126282AF5437213AY1453244AF4792381Qiuetal.(1993),2Mülleretal.(2006),3Borschetal.(2003),4Soltisetal.(2003)AnnonamuricataL.1L126292AF5437223AY1453524DQ0086341Qiuetal.(1993),2Mülleretal.(2006),3Borschetal.(2003),4Qiuetal.(2005)AustrobaileyascandensC.T.White1L126322DQ1823443AY1453264AY0954521Qiuetal.(1993),2Mülleretal.(2006),3Borschetal.(2003),4Zanisetal.(2003)BraseniaschreberiJ.Gmelin1M770312AF0929733AY1453294DQ0086611Lesetal.(1991),2Lesetal.(1999),3Borschetal.(2003),4Qiuetal.(2005)CalycanthuloridusL.(occidentalisHook.&,Arn.for26S)1L142912AF5437303AY1453494AY0954541Olmsteadetal.(1993),2Mülleretal.(2006),3Borschetal.(2003),4Zanisetal.(2003)Canellawinterana(L.)Gaertn.1AJ1319282AF5437313AY0041524AY0954551Qiuetal.(1993),2Mülleretal.(2006),3Karoletal.(2000),4Zanisetal.(2003)CeratophyllumdemersumL.1D894732AF5437323AY1453354AY0954561Uedaetal.(1997),2Mülleretal.(2006),3Borschetal.(2003),4Zanisetal.(2003)HedyoumarborescensSw.1L126492DQ4013393AY2367504AF4792261Qiuetal.(1993),2Mülleretal.(2006),3ZhangandRenner(2003),4Soltisetal.(2003)IlliciumfloridanumEllis1DQ1823341AF5437382AY1453253DQ0086591Mülleretal.(2006),2Borschetal.(2003),3Qiuetal.(20050MagnoliadenudataDesr.1AY0089132AF1234653AY0090524AF4792441Kimetal.,unpubl.,2Jinetal.(1999),3Suetal.,unpubl.,4Soltisetal.(2003)OrontiumaquaticumL.1AJ0056322AF5437443AY1453384DQ0086521ChoandPalmer(1999),2Mülleretal.(2006),3Borschetal.(2003),4Qiuetal.(2005)SarumahenryiOliv.1L126642AF5437483AY1453404DQ0086441Qiuetal.(1993),2Mülleretal.(2006),3Borschetal.(2003),4Qiuetal.(2005)SaururuscernuusL.1L142942AF5437493AF3329704AY0954681Olmsteadetal.(1993),2Mülleretal.(2006),3Mengetal.,unpubl.,4Zanisetal.(2003)TakhtajaniaperrieriM.Baranova&,J.Leroy1AF2068242DQ4013713AY0041464DQ0086451Soltisetal.(1999),2Qiuetal.(2006),3Karoletal.(2000),4Qiuetal.(2005)Theaccessionnumberspublishedinourpreviousstudies([Wangetal.,2007a],[Wangetal.,2005]and[Wangetal.,2007b],WangandChen,2007)aremarkedwithanasterisk.


Table2.Statisticromanalysesofthemoleculardatasets.Treelength,consistencyindex(CI),retentionindex(RI),andrescaledconsistencyindex(RC)werecalculatedbasedonparsimony-informativecharactersonly.

DatasetNo.taxaTotallengthNo.variablecharacterNo.informativecharacterNo.oftreesLengthoftreesCIRIRCModelrbcL135139563345810530990.310.660.20GTR+I+ΓmatK1361440102084310561110.320.680.22TVM+I+ΓtrnL-F13127777185571118534260.400.720.29TVM+I+Γ26SrDNA12113456133491529930.300.580.18GTR+I+ΓCombinedmoleculardata1376957298422078157990.330.660.22Full-sizetable

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Fig.1.PhylogramobtainedfromBayesianinferencebasedonthebinedmoleculardataset.NumbersabovethebranchesareBayesianposteriorprobabilities(>,0.50)andbootstrappercentages(>,50%),respectively."–"indicatesthenodesnotfoundinMPtrees.FamilialclassificationisbasedonAPGII(2003),subfamilialclassificationsbasedonTamura(1993)forRanunculaceaeandLoconte(1993)forBerberidaceae.CIR等于Circaeasteraceae,EUP等于Eupteleaceae.

Fig.2.Strictconsensustreeof15MPTsofRanunculalesbasedonthemorphologicaldataset.NumbersabovethebranchesareBayesianposteriorprobabilities(>,0.50)andbootstrappercentages(>,50%),respectively.

Fig.3.StrictconsensustreeofeightMPTsofRanunculalesbasedonthetotalevidencedataset.NumbersaboveandbelowbranchesareBayesianposteriorprobabilities(>,0.50)andbootstrappercentages(>,50%),respectively."*"indicatesthenodesnotfoundinBayesiantrees.MorphologicalcharacterstatechangeswithinRanunculalesareindicatedbyboxesonthebranches,withcharacternumbersandstates.Theacceleratedtranormation(ACCTRAN)optimizationisshown.Filledboxesrepresentnon-homoplasticsynapomorphiesandemptyboxesindicatehomoplasticchanges.Crossesindicatereversalsandparallellinesindicateparallelis.

Table3.Comparativebootstrap/jackknifevalueormajorcladesinRanunculalestreesbasedonthisstudyandseveralpreviousstudies.

Clade3-gene(Hootetal.,1999)3-gene(Soltisetal.,2000)(jackknife)3-gene(Worbergetal.,2007)4-gene(Soltisetal.,2003)4-gene(Kimetal.,2004a)4-gene(thisstudy)4-gene+morphology(thisstudy)Ranunculales979810010099100100Berberidaceae100100100100100100100Circaeasteraceae100100–100100100100Lardizabalaceae100100*100100100100Menispermaceae100100100100100100100Paperaceae100100100100100100100Ranunculaceae9990*10087100100GlaucidiumsistertootherRanunculaceaenrnr–67<,508276Ranunculaceae+Berberidaceae98921008779100100Ranunculaceae+Menispermaceae+Berberidaceae8870nr96818176Circaeasteraceae+Lardizabalaceae71nr–71539087CoreRanunculales99991009778100100EupteleaceaesistertootherRanunculalesnrnr8078706887Full-sizetable

"nr"(notrecovered)indicatesnotrecoveredclade,"*"indicatesonlyonetaxonsampled,"–"indicatestaxa/cladesthatwerenotsampled.

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Fig.4.SummaryofaproposedupdatedsubfamilialandtribalclassificationofRanunculalesbasedonthetotalevidencedataset.

OrderRANUNCULALESJuss.exBercht.&,J.Presl.(1820)

FamilyEupteleaceaeK.Wilh.(1910)

FamilyPaperaceaeJuss.(1789)

SubfamilyFumarioideaeEaton(1836)

SubfamilyPaperoideaeEaton(1836)

FamilyCircaeasteraceaeHutch.(1926)

FamilyLardizabalaceaeR.Br.(1821)

SubfamilySargentodoxoideaeThorneandReveal(2007)

SubfamilyLardizabaloideaeKostel.(1833)

TribeDecaisneeaeReaub.(1906)

TribeSinofranchetieaeH.N.QinandY.C.Tang(1989)

TribeLardizabaleaeDC.(1824)

FamilyMenispermaceaeJuss.(1789)

SubfamilyMenispermoideaeW.WangandZ.D.Chen,Subfam.nov.:

Cotyledonesappressae,subcarnosae,stylicicatricibusbasibuspraediti.Typus:MenispermumLinn.,Sp.Pl.1:340.1753.

SubfamilyTinosporoideaeW.WangandZ.D.Chen,Subfam.nov.:

Cotyledoneoliaceae,stylicicatricibuslaterallibusvelterminalibuspraediti.Typus:TinosporaMiers,Ann.Mag.Nat.Hist.ser.2,7:35.1851.

FamilyBerberidaceaeJuss.(1789)

SubfamilyNandinoideaeHeintze(1927)

SubfamilyBerberidoideaeKostel.(1836)

SubfamilyPodophylloideaeEaton(1836)

FamilyRanunculaceaeJuss.(1789)

SubfamilyGlaucidioideae(Tamura)Loconte(1995)

SubfamilyHydrastidoideaeEngler(1903)

SubfamilyCoptidoideaeTamura(1968)

SubfamilyThalictroideaeRaf.(1868)

SubfamilyRanunculoideaeArn.(1832)

TribeAdonideaeKunth(1838)

TribeDelphinieaeSchrd.(1909)

TribeNigelleaeSchrd.(1909)

TribeHelleboreaeDC.(1817)

TribeCimicifugeaeTorr.andA.Gray(1838)

TribeCaltheaeBercht.andJ.Presl(1823)

TribeAsteropyreaeW.T.WangandC.Y.Chang(1982)

TribeCallianthemeaeW.WangandZ.D.Chen,Trib.nov.:

Plantaeherbaceaeperennes,haudranunculiniferae,Ovula2,bitegminata,achenisglobosis.

Typus:CallianthemumC.A.Mey.,Ledeb.Fl.Alt.2:336.1830.

TribeAnemoneaeDC.(1817)

TribeRanunculeaeDC.(1817)

以色列沙漠发现奇特植物可自我浇灌

给自己浇水的植物给自己浇水的植物的叶子

5月20日消息,据英国媒体报道,以色列科学家日前在该国沙漠地区发现了一种可以自行浇灌的植物,这种植物是一种大黄,其独特的叶子结构可以令雨水直接流到根部.

这是世界上已知唯一一种可以自行浇灌的植物.由于积聚的水量是该地区其他植物的16倍,所以,它可以在极为干旱的自然条件下茁壮生长.研究结果刊登在最新一期《自然科学》(Naturwissenschaften)杂志上.以色列海法大学科学家斯姆查·勒夫-亚丹(SimchaLev-Yadun),加蒂·卡齐尔(GadiKatzir)和吉蒂·尼尔曼(GidiNe'eman)在以色列多山沙漠地区从事植物研究时,最早注意到这种沙漠大黄.

沙漠大黄数量十分稀少,叶子尤其大,能在自然条件恶劣的环境生长.三位科学家不由得对这种植物叶子的潜在好处产生了好奇.它的叶子与大多数沙漠的小叶子存在着明显差异,外形看上去类似于它们生长的多山地区,这些地区可以将山坡的水吸收到河谷.勒夫-亚丹教授说:"这激发了我们的想象力."

于是,他们对内盖夫沙漠的沙漠大黄(学名Rheumpalaestinum)进行了研究,研究结果发现它们每年一般可以积聚4.2升水,而最大的可以积聚43.8升水.沙漠大黄的叶子通过错综复杂的纹理将水导入根部.叶子表面则是像蜡一样的表皮,令水在叶子表面流动,最终渗入根部.

内盖夫沙漠地区降雨稀少,年平均降雨量只有75毫米.然而,即便在这种恶劣的自然条件下,水仍能从沙漠大黄的叶子流到根部.进一步研究表明,这些水会渗透至地表以下10厘米处,帮助浇灌植物.这要比落在沙漠土壤表面的水渗透幅度深10倍.

勒夫-亚丹说:"平均而言,沙漠大黄的叶子可以令其积聚到比该地区其他沙漠植物多16倍的水."研究报告称,这意味着沙漠大黄积聚的水量相当于地中海气候的植物.勒夫-亚丹说:"我们相信,这是中东地区沙漠中一种独特的植物.我们在世界其他沙漠地区尚未发现类似的植物."(来源:新浪科技孝文)

论文作者:GadiKatzir期刊:《自然科学》发布时间:2016-5-25

南美奇特植物装病躲避虫害进攻

左边是遭受虫害的叶子,右边是"装病"的叶子

据国外媒体报道,科学家们新近在南美洲的厄瓜多尔发现了一种会检测装生病的植物,这种植物以此来躲避一种名为矿蛾的虫害,因为矿蛾只吃健康的树叶.这是人类首次发现能够模仿生病的植物,同时也解释了为什么植物叶上会出现色斑的常见现象.

这一发现被刊登在《进化生态学》杂志上.色斑是园艺工人经常面对的问题,曾出现在许多种植物身上.杂斑植物的叶子表面会出现不同颜色的斑块,成因则各不相同.其中最为常见的一大原因是由于叶细胞中缺乏叶绿素,同时丧失了光合作用的能力,叶子会变成白色.

从理论上讲,植物叶子一旦生有斑块就会处于不利的局面,因为这说明其光合作用能力削弱了.然而,一组植物学家却在偶然中发现事实不尽如此,与此相反,一些长有色斑块的植物是在检测装生病以避免被虫子吃掉,反而变劣势为优势了.

德国拜罗伊特大学的一组科学家在对厄瓜多尔南部丛林中的林下叶层植物进行研究时注意到,一种名为贝母Caladiumsteudneriifolium的植物身上,绿叶要比斑叶遭受虫子啃咬的多得多,矿蛾会将卵直接产在树叶上,新出生的毛虫会大肆吞噬树叶,并在身后留下一条长长的破坏过的白色痕迹.

对此,科学家不禁怀疑它们是借此阻止矿蛾在其叶子上产卵,为了证实上述想法,科研人员在数百片健康树叶上用白色修改液模仿斑叶的外观.三个月过去后,他们再次评估被矿蛾毛虫咬噬的绿叶情况,绿叶,斑叶和涂有白色修改液的绿叶三种情况下,后两者的情况相似,看上去长斑的树叶和斑叶一样,遭受矿蛾侵害的程度和频率要轻得多,少得多,其中出现在绿叶上的频率为8%,出现在斑叶上是1.6%,出现在用涂改液伪装的绿叶上为0.4%.

科学家们对这一结果表示相当惊讶,她们认为正是植物本身出于需要检测装生病,并长出斑叶以模仿那些真已被矿蛾毛虫咬过的样子.这一招可以有效地阻止矿蛾在叶子上产卵或继续产卵,因为害虫会认为之前的幼虫早已吞掉了这些叶子的大部分营养.在植物株上绿叶与斑叶共存的事实说明,两者在它的演化的长期过程中都发挥了重要作用.斑叶上光合作用的缺失可能正好与其不易被害虫攻击相抵消,研究人员相信,斑叶能在野生植物环境中生存下来,表明它具备一定的选择有利性.(来源:新浪科技孝文)可下载全文

EvolutionaryEcology,Volume23,Number4/2016年7月10.1007/s10682-008-9248-2

Fig.1LeesofCaladiumsteudneriifolium.(a)Plainleaf.(b)Plainleafwithinfestationofleaf-miningmothlarvae.(c)Variegatedleaf.(d)Plainleafpaintedwithwhitecorrectionfluidinapatternmimickingthenaturalvariegation

Fig.2Theminingmoth.(a)wholeanimal,(a,d)head,(c)legoffirstsegment(graduationmarksin(a)represent100°μm,barsrepresent200°μmin(b),50°μmin(a)and120°μmin(d))

Fig.3Distributionofmorphsalongalightgradient(givenaspercentagecover)inthefield

植物激素大全

20世纪上半叶发现的"经典"植物激素有茁长素,脱落酸,细胞分裂素,赤霉素和乙烯.后来,更多化合物被发现是激素,其中包括油菜素内酯,茉莉酮酸酯,水杨酸,一氧化氮和strigolactone.有关新老植物激素分子机制的研究进展迅速,AaronSantner和MarkEstelle在本期Nature上对此进行了综述.泛素/蛋白酶体系统的蛋白泛素化和降解被发现是大多数这些化合物的信号通道中的一个关键成分,联系各种激素控制系统的一个复杂调控网络的详细情况正在开始出现.在本期的其他相关文章中,研究人员报告了茁长素活性的一个以前人们未曾怀疑到的调控模式——该模式的调控是在细胞内,而不是在细胞间.

6月25日《自然》杂志精选

Nature459,1071-1078(25June2016)|doi:10.1038/nature08122

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Table1.Planthormonereceptors.

HormoneReceptortypeReceptorsReferencesAuxinF-boxproteinTIR1,AFBs9–11AbscisicacidG-protein,ChelataseGTG1,GTG2,GCR2*,CHLH*16,55,58CytokininTwo-ponentregulatorsCRE1,AHK2,AHK3Reviewedinref.17GibberellinsHormone-sensitivelipaselikeGID112EthyleneTwo-ponentregulatorsETR1,ERS1,ETR2,EIN4,ERS2Reviewedinref.17BrassinosteroidsLeucine-richrepeatreceptor-likekinasesBRI1Reviewedinref.17JaonicacidF-boxproteinCOI113–15SalicylicacidUnknownNitricoxideUnknownStrigolactonesUnknown

FIGURE1.Sitesofplanthormoneperception.

BRI1isamembrane-associatedreceptorthatcyclesbetweentheplaamembraneandendosomalpartments.Theextracellularleucine-richrepeatdomainbindsbrassinosteroidsandtransducesthesignalthroughanintracellularkinasedomain.GTG1andGTG2areGPCR-typeGproteinsthatbindabscisicacid.TheyheinherentGTPaseactivitybutalsointeractwiththeonlycanonicalGsubunitinArabidopsis.PYR1/RCAR1isasolubleABAreceptorthatrepressesPP2CphosphatasesinthepresenceofABA.ThecytokininreceptorsCRE1,AHK2andAHK3areplaa-membrane-associatedandperceivecytokininthroughtheirextracellulardomains.Cytokininbindingtriggersaphosphorylationcascadethatisultimatelytranittedtoresponseregulatorsinthenucleus.Likethecytokininreceptors,theknownethylenereceptorsaretwo-ponentregulators.AllfivereceptorsareactiveintheendoplaicreticulumandtranittheirsignalthroughamondownstreamponentcalledCTR1.TIR1andCOI1areF-boxproteinsthatareintegralponentsofSCF-typeE3ligasesandrecognizetheplanthormonesauxinandjaonicacidrespectively.GID1isanuclear-localizedreceptorforgibberellins.GibberellinbindingtoGID1resultsintheenhanceddegradationofDELLAproteins.

FIGURE2.SCFsarerequiredforauxin,jaonateandgibberellinsignalling.

a,TheTIR1/AFBfamilyofF-boxproteinsareauxinreceptors.TIR1isaponentoftheSCFplexthatalsoconsistsofASK,CULandRBX.AuxinbindingstabilizestheTIR1-AUX/IAAplex,resultingindegradationoftheAUX/IAAs,whichinturnreleasesTPLandpermitsARF-dependenttranscription.b,BindingofJA-IletoCOI1promotesJAZbindingandubiquitination.Thisresultsinde-repressionofMYC2-dependenttranscriptionofjaonate-responsivegenes.c,GibberellinbindingtotheGID1receptorpromotesGID1–DELLAplexformation.GID1–DELLAbindingpromotestheinteractionbetweentheCterminusoftheDELLAproteinandSCFSLY1/GID2.DegradationoftheDELLAspromotesthereleaseofPIFs,thuspermittingDNA-bindinggibberellinresponses.Ineachpanel,thehormonereceptoriscolouredred,thesubstrateproteinislightblue,symbolsrepresentinghormonesareyellowandponentsoftheubiquitingproteasomepathwayareingrey.Blackcirclesrepresentubiquitin.

FIGURE3.E3ligasesinethyleneandabscisic-acidsignalling.

a,TwokeyproteinsintheethylenesignallingpathwayareregulatedbySCF-typeE3ligases.Intheabsenceofethylene,EIN2levelsarekeptlowbySCFETP1andSCFETP2.Asethylenelevelsincrease,ETP1/2expressionisreducedandEIN2levelsincrease.Conitantly,EIN3levelsalsoincrease,inpartduetotheeffectsofEIN2onSCFEBF1/2-mediateddegradationofEIN3.b,ABI3andABI5levelsarecontrolledbytheRINGE3ligasesAIP2andKEG,respectively.AbscisicacidpromotestheubiquitinationofABI3andinhibitstheubiquitinationofABI5topromoteabscisic-acidresponses.Blackcirclesdenoteubiquitin.

FIGURE4.Hormoneintegration.

Auxinandethylenemaintainanimportantbalanceincells,inpartbyregulatingsynthesis.Bothhormonesexerttranscriptionalcontrolovercriticalgenesinbiosynthesis.Asecondmechaniofcrosstalkisthroughthecontrolofhormonetransport.Cytokininandauxinareantagonisticduringlateralrootinitiation.Toinhibitlateralrootformation,cytokininrepressesPINexpression,therebyinhibitingformationofanauxingradientrequiredforlateralrootinitiation.Brassinosteroidsandauxincoordinategrowth,inpartbyregulatinganoverlappingsetofgenes.Inaddition,phosphorylationofARF2byabrassinosteroid-regulatedkinasemodulatestheactivityofARF2.Finally,auxin,ethyleneandabscisicacidallconvergeontheDELLAproteins.

曲桂芹小组弄清蕃茄成熟衰老的细胞凋亡机理

热胁迫诱导的番茄果实细胞程序性死亡(45℃,20min热处理).a.番茄果实线粒体和细胞质组分细胞色素c变化情况,b.番茄果实不同caspase类似蛋白酶活性的变化,c.番茄果实果皮细胞TUNEL检测出现DN段化阳性的细胞百分比.

细胞程序性死亡(Programmedcelldeath,PCD)也称为细胞凋亡,在动物的正常生长发育和病害抵御过程中发挥着重要作用.那么,在植物果实中,特别是肉质果实衰老过程中是否存在细胞程序性死亡过程这一过程是如何调控的细胞程序性死亡在番茄果实衰老过程中和乙烯调控的关系是怎样的

在国家自然科学基金支持下,中国农业大学食品科学与营养工程学院副教授曲桂芹的课题组对"番茄果实成熟衰老的程序性死亡机理"进行了深入研究.课题组成功地建立了番茄果实组织发生PCD的检测方法,填补了国内外该领域的研究空白.相关论文发表在《植物学》(Planta)上.

细胞也要有计划地"死亡"在发育过程中,细胞不但要恰当地诞生,而且也要恰当地死亡.这就是细胞程序性死亡所起的作用.

研究证明,人在胚胎阶段是有尾巴的,正因为组成尾巴的细胞恰当地死亡,才使我们在出生后没有尾巴.如果这些细胞没有恰当地死亡,就会出现长尾巴的新生儿.

细胞程序性死亡是受多基因控制选择性地去除不必要细胞的过程,广泛存在于人体,动物,植物及微生物的生长发育,衰老及胁迫反应中.

"正常情况下,这些细胞的死亡有一定规律,似乎在按照编好了的'程序'进行,比如小蝌蚪尾巴在成长中消失,比如植物秋天树叶的凋落,都是程序性死亡在起着作用."曲桂芹说.

人类从胚胎,新生儿,婴儿,儿童到青少年,在这一系列人体发育成熟之前的阶段,总体来说细胞诞生得多,死亡得少,所以身体才能发育.而在发育成熟后,人体内细胞的诞生和死亡处于一个动态平衡阶段,一个成年人体内每天都有上万亿细胞诞生,同时又有上万亿细胞程序性死亡,两者处于一种动态平衡中.使维持合适的细胞数量得以正常运作的,正是细胞程序性死亡机制.

曲桂芹介绍说,细胞程序性死亡有别于细胞的坏死.细胞坏死是由致病因子引发的损伤,引起细胞破裂,胞内溶酶体释放,最终导致炎症反应,对细胞的杀伤没有选择性.通常,凋亡的细胞发生皱缩,染色体被切成片段,细胞核固缩,碎裂,形成凋亡小体,最终为体内的巨噬细胞所吞噬,对临近的细胞不产生影响.在正常情况下,我们身体内细胞的死亡大都是凋亡,这可以让新生的细胞取代衰老的细胞,让我们的身体保持健康.

"程序性死亡不仅在动物的发育过程,比如胚胎的发生,器官的转化过程中起着非常重要的作用."曲桂芹说,"在人体疾病的发生,如癌症,老年痴呆和帕金森综合征等等方面都存在着细胞程序性死亡过程."

细胞的程序性死亡如果不能正常发生,会导致严重的疾病.一些常见的非传染性慢性病,与细胞凋亡关系密切.因遗传物质突变而癌化的细胞,如果不进入凋亡程序,而是继续分裂,则会形成肿瘤.乳腺上皮细胞如果在停止哺乳后没有发生程序性死亡,则有导致乳腺癌的危险.总之,为了机体的健康,细胞不但要有计划地"生",也要有计划地"死".

细胞程序性死亡在植物发育及胁迫反应中起关键作用植物细胞程序性死亡研究起步较晚.20世纪90年代初,国际上才把这一概念引入植物界.众多研究表明,细胞程序性死亡作为一种普遍的生命现象,在植物的正常生长发育和病害的抵御过程中都发挥着重要作用.如花粉囊,雌配子体,维管组织发生以及衰老,授粉,性别决定等过程中都有细胞程序性死亡参与,外界的生物或非生物胁迫如病原微生物的侵染或臭氧的伤害同样可诱导细胞的程序性死亡.

衰老是一种涉及多种代谢途径和信号调控的过程,是细胞程序性死亡作用下植物发育中具有代表性的过程.叶片衰老以核酮糖(Rebisco,一种光呼吸中不可缺少的加氧酶)降解为细胞程序性死亡的典型特征,花瓣衰老过程表现为失水萎蔫,DN段化,花椰菜采后诱导的花组织失水萎蔫衰老,豌豆幼苗去除上胚轴后产生同等大小芽端,其一优势生长导致另一芽端很快衰老死亡等过程则是受caspase类似蛋白酶的调控,细胞程序性死亡发生相关基因在自然衰老和离体衰老拟南芥叶子和花椰菜花中表达方式不同,外界的胁迫因素如活性氧和水杨酸可诱导拟南芥完整叶片的细胞程序性死亡.众多研究表明,植物衰老过程中存在着细胞程序性死亡的发生和调控.

"肉质果实的成熟衰老过程是由一系列分子水平的变化调控的过程,包括乙烯的生物合成和信号转导,细胞壁的解聚作用,光信号的传导和类胡萝卜素的积累,这期间果实品质,硬度,气味及甜度都有很大的改变."曲桂芹说,"番茄作为肉质果实发育和胁迫研究的典型模式材料,具有基因组小,突变体多的优势.以此为对象,研究衰老及胁迫条件下细胞程序性死亡的发生,对于丰富植物衰老细胞程序性死亡理论,完善肉质果实成熟衰老分子调控机制都具有重要的科学意义."

番茄衰老和热胁迫反应中存在细胞程序性死亡"我们的研究以绿熟期番茄果实的果皮为研究对象,建立番茄果实成熟衰老程序性死亡特征的检测方法.包括DN断化的检测,线粒体细胞色素c释放的检测,在此基础上检测了热激诱导的番茄果实线粒体和细胞质蛋白组分中细胞色素c含量的变化,重要的几种caspase活性的检测及变化情况,对番茄果皮细胞程序性死亡的检测方法进行了优化和比较,建立了番茄果实细胞程序性死亡的TUNEL检测,电导率及台盼兰染色,并对采后诱导的番茄果实衰老过程中的细胞程序性死亡事件进行了系统地分析.最终证明,番茄果实的衰老和热胁迫反应中都存在着细胞程序性死亡过程."曲桂芹说.

番茄果实作为重要的营养载体,采后过程中衰老及各种胁迫导致的品质和营养的下降是非常复杂的生物学过程.课题组将细胞程序性死亡机制引入果实的采后保鲜领域,对于丰富果实采后保鲜理论具有重要科学意义.

细胞程序性死亡过程在植物的发育及胁迫反应中发挥着关键作用,在3年的科学研究中,课题组在借鉴国际同行研究成果的同时,积极将形态学,生物化学及分子生物学多学科结合起来,成功地建立了番茄果实组织发生细胞程序性死亡的检测,为番茄果实PCD发生机制的深入研究奠定基础.同时也为其他果实细胞程序性死亡的研究提供技术和理论依据.

"植物细胞程序性死亡机制的研究作为当今植物科学研究的热点,具有非常广阔的研究前景.如果我们弄清番茄果实成熟衰老的程序性死亡机理,就可以控制番茄果实成熟过程,对改善番茄品种,提高果实品质方面会有帮助."曲桂芹说,"不过目前我们进行的还是基础研究,如何从番茄果实混杂的蛋白质中提纯该蛋白或者根据已有的蛋白酶基因序列体外表达或克隆转化,是揭示植物细胞程序性死亡本质复杂漫长的过程,还需要进一步的实验研究.这也需要国家自然科学基金继续支持相关的研究."

科学时报发布时间:2016-6-29

遗传工程微生物研究获进展

通过重组DNA技术构建的具有特定功能(如:降解农药)的基因工程微生物,即遗传工程微生物(geicallyengineeredmicroani,GEM)具有广阔的应用前景,然而,GEM的应用本身又有可能引发新的生态问题,这种潜在的危险性反过来限制了它的应用.为了研究如何最小化GEM应用的潜在风险,有必要建立用于环境中GEM的安全监测体系和在需要时能减少或消除其存在的主动生物防御(activebiologiccontainment,ABC)体系.

中科院动物研究所伍一军研究组利用双质粒表达系统成功构建了具有荧光特性和农药降解活性及可诱导性能力的GEM.在该双质粒表达系统中有两个功能质粒:一个是用于ABC体系的基因双拷贝质粒,另一个是与质粒相容的带有荧光蛋白基因与农药降解酶基因的功能质粒.前者含有来源于Serratiamarcescens的去除前导肽的核酸酶基因,该基因被构建到T7启动子下游,其表达受阿拉伯糖诱导,后者则是带有有机磷水解酶(anophosphorushydrolase,OPH)基因与绿色荧光蛋白(enhancedgreenfluorescentprotein,EGFP)基因的质粒pL-EGFP-OPH,将其与质粒共转于E.coliBL21AITM中得到GEB.通过荧光检测和酶活性检测以及可诱导性能力的检测,证明该GEB不仅具有可供方便检测的荧光特性,而且还具有可诱导能力,同时还具有较强的农药降解活性.具有控制功能的安全型GEB的研究成功极大地提高了GEM在环境中实际应用的安全性.

以上研究结果发表在《应用微生物学与生物技术》(AppliedMicrobiologyandBiotechnology)杂志上:"QinLi,Yi-JunWu.Afluorescentgeicallyengineeredmicro-anithatdegradesanophosphatesandmitssuicidewhenrequired."AppliedMicrobiologyandBiotechnology.2016,82(4):749-756.

该文第一作者为分子毒理学研究组李琴博士研究生,伍一军研究员为文章的通讯作者.该研究工作得到了国家高技术研究发展计划(863计划)(No.2002AA601160,No.2006AA06Z423)及中国科学院动物研究所知识创新工程(KSCX3-IOZ-0701)课题的资助.(来源:中国科学院动物研究所)

AppliedMicrobiologyandBiotechnology,Volume82,Number4/2016年3月10.1007/s00253-009-1857-3

Fig.1Constructionmapoftherebinantplaid.aConstructionmapofthecontainmentplaidpDS.ThetruncatednucleasegeneofSerratia,thesequenceofthekanamycinresistancegene,theT7promoter,andthefragmentofp15AoriginwereligatedtogethertogeneratetheplaidpSS.Then,asecondcopyofthesequenceofthenucleasegeneandT7promoterwasclonedinpSStoformtheplaidpDS.bTheconstructionmapoftheplaidpL-EGFP-OPH.TheegfpgenewithoutthestopcodonwasinsertedintotheplaidpBV220tomaketheplaidpBV-EGFP.ThewholesequenceofpBV-EGFPexceptthecIts857genewasamplifiedbyPCRandself-circularizedtogeneratetheplaidpL-EGFP.Then,theopdgenewasinsertedtoformtheplaidL-EGFP-OPH.PRlambdaPRpromoter,PLPLpromoter,MCSmultiplecloningsites,oriorigin

Fig.2GrowthcurvesandintensityoffluorescenceofBL21AI-DS,BL21AI-SS,E.coliBL21AI,BL21AI-GOS,andBL21AI-GO.aGrowthcurvesofthebacteria.CulturesofBL21AI-DS,BL21AI-SS,andE.coliBL21AIweredividedintotwopartswhenthevalueofOD600wasbetween0.5and0.8.Thesuicideresponsewasinducedinoneofthesebyadding0.01%arabinose,whiletheotherwasanuninducedcontrol.TheOD600ofallculturesweremeasuredevery2hfor10hafterinduction.b,cGrowthcurves(b)andfluorescenceintensity(c)ofBL21AI-GOS,BL21AI-DS,andBL21AI-GO.CulturesofBL21AI-GOSandBL21AI-DSweredividedintotwopartswhentheiropticaldensity(OD600)wasintherangeof0.5–0.8.Thesuicideresponsewasinducedinonepart,whiletheotherservedasanon-inducedcontrol.Theopticaldensityandintensityoffluorescenceofallculturesweremonitoredevery1.5hwithaspectrophotometerandafluorescencespectrophotometer,respectively.Thearrowindicatesthestartpointofinduction

Fig.hotographsofBL21AI-GOS.a,bColoniesofBL21AI-GOS(a)andE.coliBL21AI(b)onLBagarplatesphotographedthroughafluorescentmicroscope(magnification,10×4).c,dColoniesofBL21AI-GOS(C)andE.coliBL21AI(D)onLBagarplatesphotographeddirectlyindaylight(AllphotosweretakenwithaNikon4500digitalcamera)

Fig.4WesternblottinganalysesofthetotalcellproteinofBL21AI-GOS.EqualamountsofthetotalcellproteinofBL21AI-GOS,BL21AI-GOorcellsharboringpL-EGFPandplaid-freeE.coliBL21AIwereseparatedbySDS-PAGEanddetectedwithanti-GFPantibodyandanti-mouseIgGantibody.Lane1tolane4samplesofBL21AI-GOS,BL21AI-GOorcellsharboringpL-EGFPandplaid-freeE.coliBL21AI,respectively

Fig.5DegradationofparathionbytotalcellproteinandwholecellsofBL21AI-GOS,BL21AI-GO,andplaid-freeE.coliBL21AI.Theassayofbothtotalcellproteinactivity(TCP)andwholecellsuspensionactivity(WCS)wasperformedat30°Cfor2handtheamountofdegradationofparathionwaonitoredcontinuously

格陵兰岛冰层下发现古老微生物

英国学术期刊日前刊登一项研究说,科研人员在格陵兰岛冰层下3000多米深处新发现了一种历史超过12万年的微生物,对其进行研究将有助于探索外星生命可能存在的形式.

据最新一期英国《国际分类进化微生物学杂志》报告,美国科研人员从格陵兰岛深挖出的冰芯中发现了这种处于休眠状态的微生物.科研人员先将其在2摄氏度条件下培养7个月,后又在5摄氏度条件下培养4个多月,终于使它复苏.

这种微生物群呈紫褐色,就个体而言,它非常小,只有大肠杆菌的十分之一到五十分之一.这样的大小使它得以在冰晶表面的液态薄膜等处生存,且营养吸收率高.

研究人员屈尔茨说,这种微生物可以在零下数十摄氏度,缺氧,高压的极端环境中存活,这与外星生命可能存在的环境非常相似,因此相关研究有助于探索外星生命可能存在的形式.

他还说,这种微生物可以穿过直径0.2微米的过滤孔,而这正是许多医院等场所使用的滤菌标准.尽管这种微生物对人完全无害,它也提醒人类要注意防范可能存在的相似大小的致病微生物.(来源:新华网)

来源:《国际分类进化微生物学杂志》发布时间:2016-6-15

科学时报推出生物产业专题

生物技术是我国需求最迫切,技术与国外差距较小的领域之一,我国将把生物技术作为当前科技发展的重点,把生物产业作为新兴产业培育的重点,把生物经济作为引领新经济发展的重点.目前我们发展生物产业有两个重要的发展方向,一个是个体基因组学,体现了预测医学和预防医学的理念,另外一个是干细胞研究的进展.这两个科技成果,将会在生物产业当中,特别是在生物医药产业当中产生市场前景很好的新的增长点.

从前年开始,在国家发改委的支持下,我国每年举办一次生物产业大会,2016年是第三届.科学时报记者采访了第三届中国生物产业大会组委会主任,中国工程院院士杨胜利等多名专家学者,推出生物产业专题.

以下为专题详细内容:

中国生物产业的发展迎来新时期

创新生物技术发展生物产业

积极发展生物产业推动经济社会发展

优化生物产业环境加快生物产业进程

森林能源是重要的可再生能源

膜技术:化学工业的明天

中医药现代化是科学界的责任

自主创新的生物产业才有生命力

精细化工原料生产的制高点

药品质量是重中之重

生物能源的新星:长链醇

低碳经济:工业生物技术的作用

生物产业是制造业的飞跃

银行融资:生物产业发展助推器

生物发酵产业发展现状与趋势

微生物发酵发展前景被看好

国际生物产业聚焦

生物产业基地初现集聚示范效应

生物发酵法使长链二元酸实现绿色生产

解密长链二元酸

来源:科学网science.发布时间:2016-6-15

清华与拜耳联手成立创新药物研究中心

6月19日下午,"清华大学(医研院)—拜耳创新药物联合研究中心"成立仪式在清华大学医学科学楼举行.清华大学副校长康克军,德国拜耳先灵医药股份有限公司高级副总裁Dr.HannoWild,拜耳医药保健有限公司中国区总裁,拜耳先灵医药中国总经理Mr.LiamCondon共同为中心揭牌.

清华大学(医研院)-拜耳创新药物联合研究中心,简称:"拜耳研究中心",英文名称:Bayer-TsinghuaUniversity(InstituteofBiomedicine)JointResearchCenterforInnovativeDrugDiscovery,由清华大学医研院,生物系,医学院及化学系的相关研究人员联合组成.拜耳研究中心旨在整合研究力量,统筹资源条件,加强技术合作.中心将与国际企业接轨,积极探索成果转化道路,提高清华创新药物研发水平和影响力,促进医学学科发展.

来源:清华大学发布时间:2016-6-25

李政道:祖国现在缺少一个成功的榜样

李政道就中国大学教育和科学研究等话题接受《科学新闻》专访

6月11日下午,中国高等科学技术中心四楼会客室,诺贝尔物理学奖得主李政道博士就中国的大学教育和科学研究等话题,接受了《科学新闻》杂志专访.

多年来,李政道一直关注中国的科技事业发展.他积极建议重视科技人才的培养以及基础科学研究,如促成中美高能物理合作,建议和协助建造北京正负电子对撞机,建议成立自然科学基金,设立CUSPEA"中美联合招考研究生计划",建议建立博士后制度,成立中国高等科学技术中心和北京大学及浙江大学的近代物理中心等学术机构,以自己的积蓄设立"秦惠君与李政道中国大学生见习进修基金"等等.

整个采访中,李政道不断使用"祖国"这一时下少见的称谓,使人强烈感受到那种多年来久违的亲切.

不与牛津哈佛攀比

不能只问祖国的大学是不是符合世界一流大学的最好标准和理念,这个问题涉及面很广,无法用几句话简单地回答.(因为)不同类型大学的义务是不一样的.——李政道

科学新闻:上海交大校长张杰前不久请你到上海交大做了报告,我们从他那得知你回国.你一直在关心中国的科学发展,国内科学发展很快,而我们的科学政策也出现很多焦点性的问题.比如国内现在创建一流大学的声音也提得非常响,也作了不少人才性的规划.

李政道:世界上的一流大学有很多,如英国的剑桥,牛津和美国的哈佛,斯坦福,哥伦比亚等.美国的大学实际上有两种不同的制度,一种是私立大学,另一种是州立大学.这两类大学是相辅相成的.最好的私立大学有自己雄厚的基金,有很好的学生,可以按照自己的理念来招生,而州立大学招生是面向大众的,标准比较松.

中国的大学应该与美国的州立大学系统来比较,两者的招生都是有义务的.

科学新闻:那你的意思是,加州大学对我们更加有参考意义,而不是哈佛和麻省理工学院(MIT).

李政道:哈佛和MIT是私立大学,私立大学有大有小,比如加州理工学院是很小的,MIT则是很大的.

所以祖国的大学要跟世界比,我想还是要跟美国的州立大学比,这些大学的重点不是选精英,因为精英在人口基数中占一个很小的比例.

科学新闻:目前北大清华等高校都有意向一流大学看齐.

李政道:世界一流大学有不同类型.比方说,加州大学系统(由若干所相对独立的分校组成)有几所分校是一流的,但并不是所有的加州大学分校都是世界一流的.

我觉得祖国的大学跟牛津哈佛的目的不同,因此不易相比.我想对于祖国国立大学的要求,也许不能只问是不是符合世界一流大学最好的标准和理念,它的义务不一样.牛津哈佛甚至可以决定不收学生,不合格就可以不要.

人往高处走

水为什么流向海洋跟水位有关系,人才为什么外流,跟外面环境有关系.——李政道

科学新闻:中国很多科学政策的制定都跟李先生有关,比如中国的博士后制度.但是目前国内博士后不是特别有吸引力,北大清华很多本科生都出国了,国内做博士的很多都想去美国做博士后.

李政道:水为什么流向海洋跟水位有关系,人才为什么外流,跟外面环境有关系.这是类似的道理,水位弄对了,水流自然顺利了.但是我们不能持久性地把水挡住,永远不让水流到外面去吧.

不能只看一个现象,我们要问这是为什么发生的,然后再决定怎么做.

科学新闻:李先生,不知你知不知道去年中组部专门设立了"千人计划",即要从海外引进一批正教授级别的人才.

李政道:(我了解得)不详细.有风闻.但我认为是很好的(举动).

科学新闻:这里有一个老话题:国家的R&,D投入越来越大,需要找到更多优秀的人才.但海外引进人才和本土人才之间的矛盾怎么来调节,其中有不少的利益冲突,往往产生"请来了女婿气走了儿子"的怪现象.

李政道:这很难讲.(人才从外面)引进来很好,自己(培养)发展出来也很好.

怎么样发展很好的研究院,需要各种因素,人才是一个因素,目标是一个,风气是一个.(因此)人才只不过是其中因素之一.

就像要培养一个很好的花园,去外面引进很好的品种.可是,好品种并不一定在这花园里长得很好,最主要是要跟本土能够适应.这是一个比较关键的点.

我想引进不可能解决所有的问题,最主要的是本土研究的学识和精神是不是能够培养起来.不然的话,(引进的人才)会水土不服.而且,要培养人才就不能太受外面的干扰,外面干扰太厉害可能是没有好处的