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植物科学

2022-05-30

科学中国人·上半月 2022年7期
关键词:团花胚乳枸杞

茶树遥感监测研究

中国科学院武汉植物园系统生态学研究团队联合中国地质大学地理与信息工程学院万波教授团队开展了茶树无人机遥感研究,探究了无人机遥感在监测茶树上的有效性。相关成果发表于《遥感》(Remote Sensing)。科学家们以武汉市花山茶园为研究区,评价了不同点云密度的无人机激光雷达和立体像对点云数据在识别茶树采摘面积上的表现情况。结果显示,减少点云密度,会导致生成的茶园数字地形模型精度降低,这种影响在激光雷达点云上则会更明显。研究同时构建了识别茶树的重要特征层次结构树,用于指示每个选中特征在识别茶树上的具体作用,可为后续茶树遥感研究在准确候选特征时提供参考。

米团花蜂蜜的主要呈色化合物及其形成机制

中国农业科学院蜜蜂研究所薛晓锋等人解析了云南沧源独特黑色米团花蜂蜜的主要呈色化合物及其形成机制,助力米团花蜂蜜的品质鉴别和产品开发。相关成果发表于《农业食品化学》(Journal of Agricultural and Food Chemistry)。米团花为唇形科米团花属植物,主要分布在我国云南、四川和西藏的东南部。米团花的花期长,其花蜜被蜜蜂采集酿造后可得罕见的黑色蜂蜜,具有多种功效,被誉为“蜜中上品”。研究者基于天然产物分离与鉴定的技术,制备出3个呈色化合物单体,利用高分辨质谱结合核磁质谱,鉴定这3个化合物均为氨基酸-对苯醌类化合物,并探究其在蜂蜜酿造过程中的形成机制,即如何赋予蜂蜜独特的黑色。

花的寿命生物地理格局及进化适应研究

中国科学院昆明植物研究所孙航等与合作者搜集了全球818种被子植物的花寿命数据,研究了花寿命的全球生物地理格局,分析了花寿命受控制的因素。相关成果发表于《新植物学家》(New Phytologist)。在所有调查的被子植物中,发现它们的平均花寿命为4.5天,其中最短的仅2小时,最长达33天,相差了近400倍。由于与温度相关的生理成本(如呼吸和蒸腾)是影响花寿命的主要决定因素,在全球气候持续变暖及极端高温事件频繁发生的背景下,植物的花寿命可能呈现出缩短的趋势,进而加剧植物传粉不足,引起植物种群或地理分布的变化。此项研究结果为全球气候变化下植物多样性的保护提供了参考。

象腿蕉染色体级别基因组组装研究

中国科学院华南植物园刘青等人采用新型测序策略,结合染色体构像捕获技术,发表了首个象腿蕉染色体级别的基因组序列。相关成果发表于《Giga科学》(GigaScience)。象腿蕉是芭蕉科中耐寒的蕉类植物,原产于中国云南和东南亚地区,具有重要的观赏、饲用和药用价值。研究人员通过象腿蕉与芭蕉属代表物种的比较基因组学研究,注释获得36 836个编码基因,重复序列约占基因组的55%;同时,他们还发现象腿蕉的长末端重复序列的组成及其插入时间与芭蕉科其他物种均有差异,以及芭蕉科在9和11染色体基数进化过程中复杂多样的染色体重组事件。此项研究结果为蕉类作物保育和改良提供重要的基因组资源。

稻曲菌抑制水稻免疫的新机制

华中农业大学植物科学技术学院黄俊斌课题组从表观遗传水平揭示了稻曲菌效应蛋白操纵水稻组蛋白去乙酰化抑制寄主免疫的新机制。相关成果发表于《新植物學家》(New Phytologist)。我国稻曲病发生十分严重,年均发生面积达4500万亩,总计减产超1.5亿公斤。稻曲病不仅造成稻米产量损失,更为重要的是稻曲球中产生的毒素对动物细胞具有毒性和致畸作用,严重威胁粮食安全。研究发现分泌蛋白UvSec117的基因敲除突变体致病力显著减弱,并通过酵母双杂交库筛选到互作蛋白水稻组蛋白去乙酰化酶OsHDA701。研究证实了植物病原真菌效应蛋白靶向寄主组蛋白去乙酰化酶抑制植物免疫。

一种牡丹花粉、花药壁中植物甾醇的分析方法

中国科学院植物研究所王亮生研究组以油用牡丹主栽品种凤丹花粉和花药壁为研究对象,对其活性成分植物甾醇进行了分析。相关成果发表于《分析化学学报》(Analytica Chimica Acta)。花粉是植物雄性配子体,有“微型营养库”之称,在调节新陈代谢、提高机体免疫力、降脂、抗癌、预防前列腺疾病等方面具有疗效。其中类黄酮、脂肪酸、植物甾醇被认为是其主要的药理活性成分。研究成功建立了一种重现性好、准确度高的植物甾醇分析方法,为“凤丹”花粉、花药壁及其他样品的甾醇测定提供了重要指导,同时为“凤丹”花粉和花药壁的资源利用、相关产品质量标准制定奠定了基础。

枸杞多糖作用功效研究

南京农业大学食品科技学院晓雄团队与曹有龙团队阐明了枸杞多糖重塑肠道菌群紊乱和改善肠上皮屏障功能的潜在降血糖作用机制。相关成果发表于《碳水化合物聚合物》(Carbohydrate Polymers)。枸杞多糖是枸杞中主要的活性成分,具有显著的降血糖功效,但其潜在作用方式和机制尚不明确。研究者通过组织形态学观察和相关生化指标测定发现,枸杞多糖不仅可以调节肠道菌群的组成,而且对肠道屏障功能具有保护作用。研究结果从调控肠道微生物和肠道屏障角度阐明枸杞多糖降血糖的潜在机制,为枸杞多糖作为一种潜在肠道微生态制剂的开发提供了科学依据。

植物分子农场的应用与发展前景

华南农业大学祝钦泷研究员与刘耀光院士组成联合团队,总结了水稻胚乳作为生物反应器的优缺点,对分子农场概念提出了新的见解,并对如何提高目标产物含量及其面临的挑战进行了讨论,展望了利用水稻胚乳为代表的植物分子农场的未来发展方向。相关成果发表于《生物技术发展趋势》(Trends in Biotechnology)。水稻胚乳是重要的生物反应器之一。综述提出了增强水稻胚乳生物合成产量的策略,指出了水稻胚乳作为分子农场面临的挑战,并总结了一些相应的解决方案。研究提出未来可通过调整法律法规和促进多学科合作,完善规模化生产,用水稻胚乳提供更多有价值的生物产品。

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