类受体激酶(RLKs)是一类数量庞大的跨膜蛋白激酶家族, 在植物细胞之间以及细胞与环境的信号交流中发挥重要作用。RLKs的胞外区能特异识别并结合胞外信号和环境刺激因子, 并通过与共受体互作将信号传递至细胞内, 从而参与调控植物生长发育及环境适应性。目前已发现水稻(Oryza sativa)基因组至少含有1 131个RLKs成员, 接近于拟南芥(Arabidopsis thaliana)中RLKs数目的2倍。根据胞外区的基序和结构域特征, 水稻RLKs被划分为20多个亚家族。近年来, 虽然有一些RLKs胞外区的配体和激酶区的作用蛋白被相继报道, 但大多数水稻RLKs的生物学功能仍不明确。该文详细总结了近年来有关水稻RLKs结构和功能的重要研究进展, 并展望了RLKs未来的研究方向, 旨在为深入揭示RLKs的功能以及绿色高产水稻分子设计育种奠定理论基础。
时空异质性是造成不同组织功能差异的关键因素, 在细胞命运调控过程中发挥重要作用。时空转录组(stRNA-seq)是一项将定量转录组与高分辨率组织成像相结合的新兴组学技术。它将表达数据锚定到目标器官或组织的物理图上, 并以无偏见的生物信息学方式对组织切片和细胞层进行分子表征, 反映特定细胞内基因的时空异质性表达丰度。受益于高通量测序技术的快速发展, 时空转录组为探究各类细胞基因表达的时空异质性提供了新的实验思路和方法。该文介绍了时空转录组的原理和发展进程, 以及不同时空转录组的技术特点和优劣, 总结了时空转录组在动物、植物和微生物中的应用, 可为今后系统开展时空转录组研究提供理论参考。
木聚糖是广泛存在于各类植物细胞壁中的半纤维素, 对植物生长发育至关重要。许多研究表明, 细胞壁中木聚糖的含量和结构对生物质的加工特性有显著影响。因此, 理解木聚糖的生物合成机制有助于利用基因工程手段对细胞壁进行改良。近10年来, 在模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)以及重要粮食和经济作物中鉴定出许多参与木聚糖生物合成的基因。该文综述了相关研究进展, 并探讨了木聚糖生物合成基因在生物质能及相关领域的潜在应用价值。
Tropical forests are among the most productive and vulnerable ecosystems in the planet. Several global forestation programs are aiming to plant millions of trees in tropical regions in the future decade. Mycorrhizal associations are known to largely influence forest soil carbon (C) stocks. However, to date, little is known on whether and how different tree mycorrhizal types affect soil respiration (Rs) and C stocks in tropical forests. In this study, we used a three-decade tropical common garden experiment, with three arbuscular mycorrhizal (AM) and three ectomycorrhizal (EM) monocultures, to investigate the impacts of tree mycorrhizal type on Rs and soil C stocks. Associating biotic (e.g. root biomass, litter dynamic, soil microbes) and abiotic factors (e.g. microclimate) were also measured. Our results showed that AM stands supported significantly higher Rs and soil C stock, litter turnover rate and fine root biomass than EM stands. Further statistical analysis displayed that tree mycorrhizal type was the most important factor in regulating Rs and soil C stock compared with other biotic or abiotic factors. Moreover, we found that mycorrhizal type directly and indirectly affected Rs and soil C stocks via fine root biomass and litter dynamic, i.e. litter production, litter standing crop and litter turnover rate. Our findings highlight important effects of tree mycorrhizal type on forest C cycle, suggesting that planting AM tree species could contribute to promotion of soil C stock in tropical ecosystems.
虽然许多物种的遗传多样性和植物生产力之间的关系已经得到证实，但环境条件和生物群落是否会改变这种关系尚不清楚。针对这一问题，本文研究了基因型多样性、干旱和菌根对植物生产力和植物性状的交互作用。该研究建立在堪萨斯州曼哈顿南部的康扎草原生物研究站。本研究对焦点物种大须芒草(Andropogon gerardii)采用两种水平的基因型丰富度处理：单种栽培和3基因型混合栽培。在试验区的一半以上建立避雨棚进行抗旱处理，并在每个基因型丰富度和抗旱处理的选定盆栽中使用硫菌酯-甲基杀菌剂抑制丛枝菌根真菌的生长。结果表明，基因型丰富度和菌根对大须芒草的地上生物量无显著影响。干旱对大须芒草各基因型地上生物量、成花数和过早结实有不同的影响，而且生物量和功能性状在单独栽培和混合栽培处理中有显著差异。这些研究结果说明，干旱和基因型丰富度对不同基因型的植物有不同的结果。
该文系统综述了我国杂粮种质资源保存、鉴定评价、创新利用、基因资源挖掘研究现状, 以及基础研究存在的问题和挑战, 并提出杂粮研究的重点和发展方向。
现代科技刚刚进入草牧业领域,“投入少、产出低、平台差”制约了我国饲草育种与产业化发展。尽管目前草牧业蓄势待发, 但科技创新不足难以保障我国大粮食安全; 且我国开展饲草育种研究的机构和团队屈指可数。为此, 我们组织了“饲草生物学”专辑, 旨在推动各界关注饲草的科技创新、产业化发展和国家饲草种业安全。
尽管已有大量的研究考察了非生物胁迫因素对植物的影响，但是我们对干旱造成植物死亡的机理尚无定论，而对多种胁迫因子之间的相互作用更是知之甚少。非结构性碳水化合物(NSCs)在防止或延缓因干旱造成死亡方面的作用正日益引人关注。在本研究中，我们探讨了NSCs在缓解新西兰红树林(Avicennia marina subsp. australasica)受干旱和盐度影响时所起的作用。首先，我们对植物体内的NSC 水平进行了实验调控，随后将植株置于不同的干旱和盐度组合环境中培育。研究结果表明，在高盐度且高度干旱的条件下，高NSC水平组(H-NSC)的植物生长速率和存活率分别比低NSC水平组(L-NSC)的高出2和3倍。在高盐度且高度干旱的条件下培育了12周后，H-NSC组植株的茎杆导水率(281 ± 50 mmol cm−1 s−1 MPa−1)高于L-NSC组植株(134 ± 40 mmol cm−1 s−1 MPa−1)。尽管淀粉含量保持相对稳定，但H-NSC组植株茎杆中的可溶性糖含量在高盐度且高度干旱条件下的第8周时比第12周时高出20%。这些研究结果表明：1) NSCs对于缓解因干旱和与之相关的高盐度造成的较低土壤水势的影响具有重要作用；2)旱、盐联合胁迫下的植株生长受到库的限制。
中国桑科植物物种多样性格局及其主导因子
理解物种多样性大尺度格局及其驱动机制是生态学的核心议题之一。以往研究已提出了多种解释 物种多样性格局的假说，其中包括水热动态假说、热带生态位保守假说、Janzen假说以及包含能量、水分、季节性和生境异质性的综合假说，但各假说对不同类别(如不同生活型、不同分布区大小的物种)植 物物种多样性格局的相对贡献仍存在争议，这阻碍了我们理解驱动物种多样性格局形成的一般规律。本 研究以桑科植物为对象，评估了以上假说对不同类别桑科植物物种多样性格局的相对影响。我们收集整 理了中国164种桑科植物的物种分布图(空间分辨率50 km × 50 km)及其生活型(即灌木、小乔木和大乔 木)。在此基础上，估算了整个科、不同生活型以及不同分布区大小物种(广域种和狭域种)的物种多样性 格局，分析了环境变量对物种多样性格局的影响，比较了不同假说对各类别桑科植物物种多样性格局的 相对解释率。不同类别桑科植物的物种多样性格局高度一致，四川省、广州省和海南省的物种多样性较 高，形成了该科物种多样性热点。气候季节性是桑科物种多样性格局的主导因素。在所有假说中，包含 能量、水分、季节性和生境异质性的综合假说对不同生活型和不同分布区大小物种的多样性格局具有最 高的解释率。需要指出的是，对除狭域种外的其他所有物种组的物种多样性格局来说，这些模型均具有 较高的共享解释率，但较低的独立解释率(< 5%)。这些结果说明，与其他物种组相比，狭域种物种多样 性格局及其形成机制可能是不同的。本研究为保护桑科植物、特别是狭域桑科植物提供了理论依据。
尚无证据表明顶端优势强的物种存在广义顶端优势潜在“成本”
破坏或去除植物顶端分生组织可能会弱化(欠补偿)、无影响(等补偿)或强化(超补偿)植物繁 殖力和/或植物生长。后者为顶端优势潜在“成本”。本文选用了19种顶端生长占显著优势的垂 直草本被子植物组成的自然种群为研究对象，去除(修剪)植物顶端分生组织来复制生长季节早期的 植物，进而测试顶端优势潜在成本，又移除了修剪过顶端分生组织的植物与未修剪过顶端分生组织 的植物(实验对照组)的邻近植物，并于开花结果后种子传播前收获所有植物，最后分别测定了地上 植株(顶端)、叶片、种子及果实的干质量，并计算了每株植物的叶片、果实及种子的数量，从而得出以下预测：(i)去除顶端分生组织后，所研究物种(鉴于其生长表现为强顶端优势)的分枝强度增大，从而造 成其繁殖力和/或生物量的超补偿；(ii)超补偿尤其使研究物种长出更多更小的叶片，腋生分生组织的芽 库扩大，有利于分枝和/或果实生产。顶端优势的补偿能力差异很大，且其与叶片尺寸或出叶强度无显 著种间关系，因此并无证据表明广义顶端优势潜在成本。总而言之，本文研究结果表明了物种特异性处 理对分生组织分配模式的影响及其对局部资源可用性变化、种间物候变化、生活史特征与植食易感性的 重大影响。
细根的分解是调控生态系统碳循环，影响养分循环以及土壤肥力的关键过程。然而，在自然生态系统中关于增温和放牧影响细根分解的研究十分匮乏。本研究利用非对称增温(即：昼夜和季节性不对称)和适度放牧(约50%饲草利用率)的两因素野外控制试验，探讨增温和放牧对青藏高原高寒草甸为期两年的细根分解和养分丧失的影响。增温和放牧通过提高细根分解促进了碳的循环，并影响了元素循环，但各元素的循环特征各自不同。增温和放牧对细根分解和养分丧失的影响是叠加的。试验两年期间，增温和放牧显著提高了细根累积生物量和总有机碳的丧失量。仅增温并放牧处理显著降低了氮元素百分率丧失量，而无论放牧与否，增温显著降低了磷元素苞粉率丧失量。与对照比较，仅增温或放牧提高了钾、钠、钙、镁的百分率丧失量。增温和放牧对细根分解和养分丧失未呈现交互影响。降低磷丧失较减低氮丧失对温度更加敏感。在未来变暖情景下，细根分解产生的不同养分百分率丧失对温度的敏感性差异可能调整不同养分在土壤中的有效率，进而影响生态系统的结构和功能。
