yb体育-直接观察内部构造!专家发明能使植物“透明化”的药剂

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日本名古屋大学的研究小组于2015年10月28日宣布,他们成功开发出可以使植物“透明化”的药剂。在今后的研究中,人们可以不破坏植物的构造直接从外部观察其内部状态了。相关研究论文已刊载在英国知名科学杂志《Development》上。

日本名古屋大学的研究小组于2015年10月28日宣布,他们成功开发出可以使植物“透明化”的药剂。

在今后的研究中,人们可以不破坏植物的构造直接从外部观察其内部状态了。相关研究论文已刊载在英国知名科学杂志《Development》上。

研究小组的栗原大辅等人发明的这种新型药剂,可以将植物内叶绿素等会妨碍阳光透过的物质排除到细胞外。只需要将花朵或是叶子等植物放入试剂中浸泡3至4天,再用荧光色素进行渲染,这些植物在光线下看就是通透的了。有了这种新药剂,即使不进行解剖也可以观察到花朵雌蕊内花粉管成长的状况,植物研究会变得更为直观。

研究人员表示,尽管欧美已发明可让植物透明化的技术,但是由于操作非常复杂且耗时很长,所以存在严重弊端。而此次的这种新型药剂让相关实验变得人人都可操作,对未来的植物研究以及在教育领域的应用都有着重要意义。

在查尔斯·达尔文描述的所有地球生命中,让他永远感到困惑的便是开花植物,并将其爆发性演化称为一个“难解之谜”。如今,对化石标本进行的一项新分析有望阐明这些所谓的被子植物到底是从哪里起家的。这个令人惊讶的答案便是淡水。

植物学家长期以来一直认为被子植物——大约在距今1.6亿年前开始统治陆地景观——出现于旱地,而且是由当时存在的陆生植物进化而来的。支持这一假说的是1999年发现的名为互叶梅属的且位于被子植物系谱图基部的一种小型陆生灌木。

美国耶鲁大学进化生物学家Michael Donoghue表示:“大家的共识是开花植物起源于陆地,随后向水中迁徙。”

然而布卢明顿市印第安纳大学古植物学家David Dilcher却对上述共识产生了怀疑。

在对名为Montsechia vidalii的一种古植物的1000多块化石进行了紧张的分析后,Dilcher和一个研究团队断定,这种1.25亿年前的水生植物是狐尾草(一种现代被子植物)的近亲。这种化石与狐尾草之间的联系以及来自其他古代水生植物的证据表明早期——也许就是其开端——被子植物曾在淡水湖泊与池塘中茁壮成长。

自从150年前在西班牙的岩石矿床中被发现以来,植物学家在最终把Montsechia vidalii确定为一种开花植物之前,曾将其分类为一种马尾草、一种针叶树、一种热带常青树以及一种地钱。

为了更好地了解这些化石,Dilcher与同事用6年的时间煞费苦心地溶解了包裹在Montsechia vidalii周围的石灰岩,从而揭示其复杂的内部结构。

Dilcher指出,这一化石物种与现今的狐尾草似乎拥有许多类似的特征。例如,分析表明它们都是在水下授粉。一旦被释放,它们的花粉便会下沉并生长出一些管子,其中一根最终会连接到雌株结种子结构的一个孔洞中,而该结构恰好是发生授精和种子及果实形成的地方。

Dilcher表示,Montsechia vidalii与狐尾草的这种亲缘关系非常有趣,因为在上世纪90年代,后者被广泛认为处于开花植物系谱图的基部。后来,分子研究让它与睡莲——被子植物根基的另一竞争者——向互叶梅属放弃了它们的头衔。Dilcher认为,是时候使用新的形态学和分子数据重新对关于互叶梅属的假设进行评估了。

有两件事尤其促使他这样想。Dilcher指出,如果与Montsechia vidalii的紧密联系确实存在,则狐尾草要比之前的预想古老1000万年,从而将其置于同被子植物起源的年代更近的时间段中。此外,其他古代水生被子植物也像Montsechia vidalii一样独立出现。例如睡莲最早在距今1.25亿年前出现在葡萄牙。并且就像Dilcher及其同事在1998年描述的那样,另一种“最早的花”的竞争者——同样是一种水生被子植物——于1.25亿年前出现在中国。

并未参与该项研究的盖恩斯维尔市佛罗里达大学植物生物学家Pamela Soltis表示,Dilcher最近的工作“表明水生被子植物在同一时间出现在地球的不同地区,并且在被子植物进化的早期适应了淡水环境”。

澳大利亚汤斯维尔市詹姆斯库克大学植物学家Taylor Feild对此表示赞同:“这篇论文为早期被子植物遍及淡水环境提供了新鲜的证据。”但他并不认同开花植物的第一个家是淡水的说法。他与一些研究人员指出,尽管陆生植物可能一样古老,但水生植物更有可能被保存在化石记录中,从而形成了一个潜在的偏见。

Soltis也对被子植物起源于淡水表示了怀疑,但她说自己更愿意保持开放的心态。她说,找到更多水生开花植物化石并将这些化石置于系谱图中“将告诉我们第一批被子植物到底是水生还是陆生的”。

被子植物又名绿色开花植物,在分类学上常称为被子植物门。它们是植物界最高级的一类,是地球上最完善、适应能力最强、出现最晚的植物,自新生代以来,它们在地球上占着绝对优势。现知被子植物共1万多属,约20多万种,占植物界的一半。被子植物能有如此众多的种类,有极其广泛的适应性,这和它的结构复杂化、完善化分不开的,特别是繁殖器官的结构和生殖过程的特点,提供了它适应、抵御各种环境的内在条件,使它在生存竞争、自然选择的矛盾斗争过程中,不断产生新的变异,产生新的物种。

2015年08月25日,中国科学院成都生物研究所发布了其在高山林地恢复生态方面的研究成果,该项研究在高山林地下的锦丝藓和塔藓实施养分添加实验,结果表明实验添加的氮元素主要被两种藓类的当年生部分所吸收,且生长速率较高的塔藓具有较高的光合速率,这为进一步研究藓类植物光合作用与养分生理以及预测森林生态系统的演替发展提供了基础。

人类活动显著地改变了陆地生态系统中氮元素的可利用性,并进一步对群落物种组成与生态系统功能产生影响。氮元素沉降的增加可以从间接和直接两个方面对生物群落产生影响。当前,在中国氮元素沉降的增加对苔藓植物光合作用的研究比较少。

藓类植物是生态系统中不可或缺的重要组成部分,在系统的养分循环、二氧化碳固定、能量流动等方面发挥着重要作用。藓类植物植株表面没有角质层,叶片常仅由单层细胞组成,因此藓类植物能高效吸收大气沉降的养分。藓类的各项生理活动也可能更容易受到大气氮元素沉降增加的影响。开展林下藓类植物对氮元素添加响应的研究,可以弥补目前的中国国内的认识空白,为在全球变化的背景下预测森林生态系统的发展和演替动态提供依据。

为了揭示氮元素添加后短期内苔藓植物的光合生理生态响应,中国科学院成都生物研究所恢复生态学学科组的刘鑫、王喆等研究人员在组长包维楷研究员的带领下,在四川阿坝州黑水县达古冰川保护区的冷杉老龄林中开展了养分添加实验,并对林下两种优势藓类,锦丝藓和塔藓,的光合速率等指标进行了测定。

该项研究结果表明,在氮元素添加后8天内,添加的氮主要被两种藓类的当年生部分所吸收;两种藓类的叶绿素a、b的含量均显著增加;光系统II的量子产率也显著增加。然而,净光合速率却并未显著改变。塔藓的光合速率和叶绿素a含量等指标均高于锦丝藓,而比枝重(ShootMassperArea)则低于锦丝藓,这表明生长速率较高的塔藓也具有较高的光合速率,且分配较少的资源到结构组织。实验证实了林下苔藓层对大气氮元素沉降的敏感性和对沉降氮较高的吸收能力以及两种生活型、生长型相似藓类在结构和生理上的差异。

目前,上述研究成果结果已发表于苔藓植物学主流期刊《生态学报》(Journal of Bryology)。

美国宇航局的科学家称,在火星上栽种农作物是可行的,而且能帮助我们改变火星大气构成。

腾讯太空讯据 国外媒体报道,美国宇航局一位真正的植物学家Bruce Bugbee称,我们是可以在火星上栽种土豆的,而且可以在火星上种植的不单单只有土豆。

在电影《火星救援》中,Watney在火星的地面上挖坑种植土豆。他使用人类粪便为土豆施肥,并且借助火箭燃料获得液态水。Bugbee同时也是犹他州立大学作物生理学实验室的负责人,他声称没有理由不会栽种成功。

但是他也提出了一项关键的问题:“这本科幻小说(或者说电影)中提出,将人类粪便直接排泄到植物上,这种做法会给植物带来微生物威胁。人类的排泄物需要先进行堆肥发酵处理。”

美国宇航局行星科学部门负责人兼电影的科学顾问Jim Green称:“或许有一种比电影中使用的更简单方法。我们现在已经清楚火星拥有冰冻水,而且土壤中含有硝酸盐,这是一种很好的肥料。既然火星上拥有如此多的硝酸盐,Watney就完全不必依靠自制的肥料栽种土豆。”

Green也提出:“Watney也完全能够避开使用火箭燃料制造液态水的危险化学反应。事实上,他完全可以找到一种方法从地表下提取水分,或者就从空气中进行提取。”

事实上,美国宇航局已经在实验室中进行了模拟食物种植,他们所使用的土壤都是模拟真正火星土壤的PH值和化学构成。科学家们已经在模拟土壤中种植了数十种作物。

Bugbee称,值得注意的是地球上的主要食物来自于大约1000种作物,虽然我们现在无法栽种所有的作物,但这是一个良好的开始。而且在火星上栽种作物并非只有作为食物一种用途。

火星稀薄的大气拥有许多二氧化碳,植物可以借助它们从太阳获取能量。植物能够吸收二氧化碳并释放氧气,因此这些作物是非常关键的,能够帮助我们将火星改造成一个更适宜人类居住星球,让火星拥有可以自由呼吸的大气。

想要找到钻石,靠一棵植物就可以?据香港“东网”5月7日报道,美国有科学家在西非利比里亚发现一种叫露兜树属的植物,只生长在钻石指标石、庆伯利岩(Kimberlite)之上,其以岩石中的丰富养分为生。这次发现意味着,只要找到这种植物,找到钻石的机会就能大大提升。

勘探钻石一般以庆伯利岩为指标,想要找到这种罕见的岩石柱,要进行勘探才能实现。据报道,有公司投资大量金钱钻探地表,但取出地层岩柱后,却发现当中没有庆伯利岩,就只能放弃寻找钻石。

佛罗里达国际大学的哈格蒂(Stephen Haggerty)博士在利比里亚发现长500米、宽50米的庆伯利岩柱,在上面找到露兜树属的植物(Pandanus candelabrum)。奇妙的是,这种植物似乎只生长在庆伯利岩柱上面,它是靠岩石中丰富的镁、钾及磷生长。

据报道,找到庆伯利岩也未必一定可以找到钻石。只有约10%的庆伯利岩柱含有钻石,而当中再有10%岩柱的钻石才值得开采,这意味着只有约1%庆伯利岩柱真正值得开采。当然,如果能确认此发现,在西非找到钻石将变得更为轻松。

科学家发现了植物免疫防御的新通路,这个发现或有助于番茄更好地抵御细菌的侵入,研究成果对于部分其它农作物和观赏植物的生长同样具有意义。

春天就要来临,对于无数的美国人来说,春天意味着一个种植蔬菜和水果的好时节,当然也包括番茄。最近,密苏里大学哥伦比亚分校一个研究小组发现了植物免疫防御的新通路,这个发现或有助于美国本土的西红柿更好地抵御细菌的侵入,这对于梨树、玫瑰、大豆和大米的生长同样具有意义。

“每一年,农作物和观赏植物因病原体所致伤害的损失高达数百万美元,这其中包括了一种名为丁香假单胞菌的细菌。”密苏里大学生物化学方向的助理教授Antje Heese说。

这种细菌对番茄的生长有直接的影响,会使其发生叶斑病,且对叶片和果实产生永久性的伤害。患上叶斑病的植物通常有枯萎的叶片和受损的果实。

“在我们的研究中,我们使用了拟南芥来研究植物的免疫反应。”Antje Heese介绍说,拟南芥的免疫反应与番茄相同,但有更快的生长速度。

以前,研究者们认为,植物通过激活特定的几个步骤来保护自己免于细菌的侵害,但是,Heese及其团队的研究却发现,一旦植物暴露于细菌中,实际上是使用三个独立的机制来激活自己的免疫系统。

Heese和她的团队确认,每一种机制对细菌感染所做的反应独立于其他两种机制,每一种机制都必须有特定的适量的蛋白质,也即是免疫受体,在正确的地方作出恰当的回应,而正确的组合为植物提供了有效和高效的免疫反应。

该研究发现为科学家在未来创造新的策略抵御植物病害提供了新的思路,以帮助植物更好地成长。

“和所有的生物体一样,植物只拥有有限的资源,它们必须有效地使用这些资源。”Heese说,“如果植物使用过多的蛋白质来负责这些免疫机制的反应,它们就会在其他方面受到减损,比如生产更好质量的果实。”

该成果的研究,能适用于许多其他的农作物,比如大米和大豆,以及包括玫瑰、梨树和苹果树在内的观赏植物。“以更好的农作物和观赏植物为目标,该研究中发现的信息为研究人员的植物研究提供了新的内容。”Heese说。

2015年8月17日,国际顶级学术期刊《自然》(Nature)子刊发表的一篇论文显示,中国科学家发现了一种新的植物抗高温基因。但有违“常理”的是,该基因除了能使作物抗高温,还能使其增产。这一研究论文的研究时间长达10年。

17日晚,标题为《在水稻、番茄中过表达类激酶受体基因ERECTA会提高其抗热性》的论文,在线发表在国际顶级学术期刊《自然·生物技术》(Nature Biotechnology)上。

该论文显示,当高表达ERECTA基因(简称“ER基因”)时,水稻、番茄对高温抗性明显增强。基因高表达指的是经人为操控,该基因在细胞内多次发挥作用,超过原有水平。

何祖华是中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所的研究员,他带领的研究团队与其他合作者完成了这一研究。

18日上午,何祖华告诉澎湃新闻(),ER基因高表达后,植物细胞像是涂了“防晒霜”,高温条件下,细胞的寿命延长了。他们还发现,这些抗逆植物生物量增加,增产潜力提高,而这有违“抗逆植物往往矮小”的“常理”。

“抗逆和产量往往二者不可兼得”,何祖华介绍说,过去,很多实验室的研究经验表明,植物抗性能力的提高,往往以牺牲产量为代价,抗高温能力是植物抗性的一种。

但令人惊喜的是,ER基因是个例外。它除了能增强植物的抗高温能力,“高温不死”,还增强了植物的生长量和抗旱能力,正常气温下,不减产,高温条件下,产量优势明显。

8月17日,国际顶级学术期刊《自然》(Nature)子刊发表的一篇论文显示,中国科学家发现了一种新的植物抗高温基因。但有违“常理”的是,该基因除了能使作物抗高温,还能使其增产。这一研究论文的研究时间长达10年。

17日晚,标题为《在水稻、番茄中过表达类激酶受体基因ERECTA会提高其抗热性》的论文,在线发表在国际顶级学术期刊《自然·生物技术》(Nature Biotechnology)上。

该论文显示,当高表达ERECTA基因(简称“ER基因”)时,水稻、番茄对高温抗性明显增强。基因高表达指的是经人为操控,该基因在细胞内多次发挥作用,超过原有水平。

何祖华是中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所的研究员,他带领的研究团队与其他合作者完成了这一研究。

18日上午,何祖华告诉澎湃新闻(),ER基因高表达后,植物细胞像是涂了“防晒霜”,高温条件下,细胞的寿命延长了。他们还发现,这些抗逆植物生物量增加,增产潜力提高,而这有违“抗逆植物往往矮小”的“常理”。

“抗逆和产量往往二者不可兼得”,何祖华介绍说,过去,很多实验室的研究经验表明,植物抗性能力的提高,往往以牺牲产量为代价,抗高温能力是植物抗性的一种。

但令人惊喜的是,ER基因是个例外。它除了能增强植物的抗高温能力,“高温不死”,还增强了植物的生长量和抗旱能力,正常气温下,不减产,高温条件下,产量优势明显。

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