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[华南热带农业大学]植物学学科专业

   2004-08-06 00:00 【 】【我要纠错

    植物学学科创建于1960年,是我校最早的学科之一。1991年获得硕士授予权,1995年被列为我校重点学科建设点,1999年被列为我校重点学科。

    植物学专业包括如下四个研究方向:植物发育生物学、植物生理生化、植物分子生物学与植物基因工程、植物资源与利用。

    植物发育生物学

    本方向侧重研究热带植物形态结构、细胞化学及发育分子生物学,其研究涉及以下几个方面:

    1.植物解剖学研究橡胶树树皮结构和产胶关系研究:研究橡胶树树皮的结构及采胶对它的影响,通过本项目的研究发现:①橡胶树树皮中有一种专门贮藏蛋白质的细胞;②乙烯利刺激采胶对橡胶树皮超微结构的一个重要影响是在树皮薄壁组织细胞中形成髓鞘状结构;③合理采胶的一个重要原则是适当地控制橡胶树对伤害的反应,其中包括合理地施用采胶刺激剂,其研究达到了国际先进水平。巴西橡胶树抗风品系的木材结构特征的研究:对巴西橡胶树的抗风品系木材结构的特征进行深入全面的研究,找出与橡胶树抗风性能紧密相关的各种显微结构指标,并探索橡胶树抗风性早期(苗期)进行预测的可能性。巴西橡胶树人工多倍体嵌合体的解剖学研究。找出嵌合体形成的原因以及分离提纯的可能性和方法,这一研究对多倍体育种有重要的参考价值,达到国内同类研究先进水平。

    2.橡胶树花药培养及花药胚发生用巴西橡胶树花药诱导愈伤组织和胚状体,获得完整植株,移栽成活率由30 % (1973)提高到69%(1979)。通过花药植株的微体扦插和微体嫁接,一个叶蓬的节段和一个芽眼可发育成一棵植株。这些研究一直处于世界领先水平。研究了橡胶树花药胚的发生和花药植株起源,经细胞学和组织学证实了花药植株起源于花药体细胞。目前,热带植物体外形态发生的分子机制已被列为本学科的研究重点。

    3.热带植物发育分子生物学研究营养器官中的贮藏蛋白质在树木生长发育和树木对病虫害和不良环境的反应中起重要作用。我们的研究发现树木中有橡胶树型和杨树型两种类型贮藏蛋白质细胞。此外,温带落叶树木和热带树木大叶桃花心木开始积累蛋白质的季节不同。对营养贮藏蛋白质的生物化学性质和生物学功能进行了分析鉴定。其研究达到了国际同类研究先进水平。

    4.热带植物生殖生物学研究1)橡胶树胚胎学研究:研究了重要的热带经济作物巴西橡胶的大小孢子发生,雌雄配子体超微结构、双受精过程,胚及胚乳、种皮、果皮发生和发育等过程进行系统深入的研究,论述了极核受精的三种类型,在理论上填补了橡胶树胚胎学的空白,为被子植物胚胎学理论增添了新的内容,为橡胶树常规育种和辐射育种提供科学依据,其研究达到国际同类研究先进水平。2)热带牧草胚胎学研究:研究了南方重要的热带饲用植物柱花草传粉受精过程的花朵形态变化指标,揭示了双受精作用发生的准确时间及胚和胚乳发育过程,对与胚胎发育相关结构的程序性死亡过程进行了描述,为热带牧草的栽培和育种实践提供了科学依据,其研究达到了国际同类研究先进水平。至目前,该研究方向已完成“六五”、“七五”、“八五”和“九五”及在研“十五”国家攻关项目,已完成11个国家自然自然科学基金项目。

    植物生理生化

    1.橡胶树产胶采胶生理生化研究在我国热带地区,橡胶树种植业为我国提供了约一半的天然橡胶资源,而且也是热带地区农业的重要支柱产业。针对橡胶树产胶→排胶→胶乳再生→在排胶的连续循环系统,30多年来,本方向将如下课题作为重点研究内容,取得了瞩目的成果,处于世界同类研究的领先水平。1)胶乳代谢过程的研究,揭示了橡胶树乳管细胞中的橡胶组分是代谢过程中的次生物质,它以胶乳形式存在,而胶乳是一种具有特殊结构的活体,它含有一个典型细胞的所有组成成分,进行活跃的产胶与排胶的代谢活动。2)乳管系统及其跨膜运输特性的研究,表明橡胶树乳管细胞在结构与功能上的独特之处是它与周围细胞之间不存在共质体(symplast)运输,而是通过跨膜运输(transmembrane transport)进行离子交换。3)天然橡胶生物合成的调节。天然橡胶生物合成是研究植物异戊二烯合成的优良模型。在所有的植物中,橡胶树的乳管具有最活跃的异戊二烯代谢途径。在不破坏产胶组织的情况下,一株橡胶树每年可以产15-30 kg胶乳,其中1/3是聚异戊二烯。橡胶树的产胶量受两割次之间胶乳的再生能力和每次割胶后排胶持续时间这两个因素的限制。在割制研究方面,不懈研究,不断突破。曾获1992年国家科技进步二等奖、1996年国家科技进步三等奖、2002年海南省科技进步二等奖。为我国天然橡胶产业发展作出了巨大贡献。4)采胶的激素调节。研究表明,乳管细胞的产胶活动受激素所调控,特别是对外源激素乙烯尤为敏感。为此,我们研制出橡胶刺树产量刺激剂“乙烯灵”。获1993年国家“发明专利证书”、1999年海南省科技进步三等奖。目前,我们正致力于研究乙烯对乳管细胞产生刺激效应的原初位点(激素受体)、刺激排泌的阈值和阈时,以及在短时间内使乳管细胞的产胶机能亢进的机理。我们已分离到乳管细胞乙烯受体基因,正在进行更深入的研究。5)乳管细胞分化的调节。乳管是橡胶树的产胶组织,乳管的多少与产量有直接的联系。我们早期的研究已经证明,排胶促进乳管分化。最新的研究结果表明,茉莉酸可能是调节乳管分化的重要信号分子,有关的研究正在深入中。

    2.热带作物胁迫与衰老的生理生化以活性氧代谢理论、信息传递理论为基础,研究热带作物(橡胶、咖啡等)、热带果树(香蕉、芒果等)在低温和干旱胁迫下,热带园艺产品(果实和切花)在采后成熟衰老过程中的物质代谢、能量代谢、活性氧代谢、激素代谢、信息传递等变化。比较不同热带作物对逆境反应的生理生化特征和园艺产品成熟衰老特征,寻找缓解逆境对热带作物伤害、提高热带作物抗逆性和耐贮性的技术方法。在理论上充实了热带作物生理生化和热带园艺产品采后生理生化研究领域,同时,为热带作物和热带果树栽培、热带园艺产品采后保鲜提供了理论依据和技术方法,具有重要的理论与实际意义。

    植物分子生物学与基因工程

    1.植物基因的克隆、表达和调控研究是揭示植物生长发育、植物代谢分子机制和植物物种进化奥秘及研究植物细胞生物大分子的先决条件,是植物分子生物学的核心研究内容,因此,一直都是国内外的热点研究领域。新功能基因的克隆、表达和调控研究既是占领制高点的源头创新研究,又是争夺知识产权的应用基础研究。从1991年起,本学科就相当重视这一研究领域,相继开展了一系列的研究。橡胶树死皮相关基因的分离及表达调控的研究、乙烯利刺激橡胶树后的信号转导及产胶相关基因应答的研究、香蕉跃变型成熟的分子机制及其调控的研究,草菇冷冻胁迫诱导相关基因表达的研究和水稻、玉米温敏核雄性不育分子机制的研究等工作,取得了较好的阶段性成果,并在国内外较为知名的刊物上发表了多篇水平高的学术论文。迄今为止,国内有关植物新功能基因的克隆报道还很少,但我们已经克隆到一些新的关键的植物新基因,例如橡胶树死皮相关基因,同时,做了相关的表达研究。因此,我们有些工作处于国内先进水平。又因为我们主要着眼于热带生物资源中具有重要经济性状或主要生物学功能的基因的克隆及表达研究,所以地域优势和资源优势又使本学科点的研究方向在国内处于不可替代的位置。

    2.植物基因工程是植物分子生物学又一主要研究方向,它是一种改良和创造植物新品种以及利用植物生物反应器生产医用、农业用、工业用产品的高新技术,是对人类经济和社会进步有着变革性影响的一个研究领域。从1991年起,相继开展了高效植物遗传转化新方法的研究,如番木瓜抗病毒基因工程的研究、香蕉延熟保鲜基因工程研究、广藿香抗细菌病基因工程研究、甘蔗抗旱基因工程研究和利用番木瓜、甘蔗、香蕉、橡胶作为生物反应器关键技术的研究等。迄今,适合热带农作物遗传转化的技术不断地得到提高,有些作物已经得到转基因植株(例如甘蔗),有些转基因作物已进入了小试阶段(如番木瓜和广藿香)。但比起医药学基因工程或某些模式作物(如烟草、番茄)和粮棉油作物(如马铃薯、水稻、棉花、油菜等)来说,热带作物的基因工程研究相对落后,这和热带作物基因工程研究起步较晚及热带作物本身遗传转化相对困难等诸因素有关。但是,与那些和我们拥有相同或类似资源条件、进行同一作物的基因工程研究的国家或地区的研究进展相比,我们并不滞后。例如美国夏威夷大学转基因木瓜的抗病水平和我们相当;新加坡大学甘蔗转化体系的建立不如我们的完善。因此,只要我们加强针对热带作物基因工程的基础研究,例如改造和创建新的转化方法,克隆更有效的启动子特别是特异表达启动子,改造和构建更有效的表达载体等,极有希望进入热带国家和地区第一流研究水平的行列,因此,本研究方向确立对推动热带植物的基础理论与应用研究具有重要意义。近4年,本方向每年平均有5个项目得到国家自然科学基金资助,已完成1个“863”项目,1个在研“863”项目和一个国家转基因植物研究与产业化专项项目。

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