我国植物学的优先发展领域与重大交叉研究领域
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植物学简述植物学是研究植物的形态、结构、分类、生理、生态、遗传、进化和分布等的一门科学。
它不仅在科学体系中占有重要地位,而且在农业、林业、医药、食品、环保等领域具有广泛的应用价值。
本文将从植物学的定义与重要性、分类与系统发育、组织与结构、生长与发育、生理功能与代谢、生态学特性与环境适应性以及未来发展趋势与挑战等方面进行详细阐述。
一、植物学的定义与重要性植物学是研究植物的科学,其研究对象包括种子植物、蕨类植物、苔藓植物等。
植物学的发展历程可以追溯到古希腊时期,当时人们就开始对植物进行观察和描述。
随着科学技术的不断进步,植物学的研究领域也不断扩展,包括分子生物学、生物化学、遗传学等多个领域。
植物学在科学体系中占有重要地位,它是生物学的一个重要分支。
植物学的研究不仅有助于了解植物的生长发育规律,还可以为农业、林业、医药等领域提供重要的理论依据和技术支持。
此外,植物学在生态学和环境科学中也具有重要意义,可以帮助人们了解生态系统的结构和功能,以及如何保护环境。
二、植物的分类与系统发育1.分类的原则与方法植物的分类是根据植物的形态、结构、生理和生态等特征进行分类和命名的一种方法。
分类的原则包括形态学原则、遗传学原则和生态学原则等。
形态学原则是根据植物的形态特征进行分类,遗传学原则是根据植物的遗传关系进行分类,生态学原则是根据植物的生态环境进行分类。
2.植物系统发育的理论基础植物系统发育是指植物从祖先到现在演化过程中的历史和规律。
系统发育的理论基础包括进化论、遗传变异理论和分子进化理论等。
进化论认为物种是不断进化的,遗传变异理论认为遗传变异是物种演化的基础,分子进化理论则认为分子进化的速度和方向可以反映物种的演化历程。
3.分类与系统发育的研究意义分类与系统发育的研究对于了解植物的演化历程和多样性具有重要意义。
通过对不同物种的分类和系统发育研究,可以揭示它们之间的亲缘关系和演化历程,为保护物种多样性和生态系统稳定性提供理论依据。
国家自然科学基金学科分类国家自然科学基金(以下简称“国家基金”)是国家为促进科学研究和技术发展而设立的专项资金,旨在支持基础研究、应用基础研究和高技术发展。
作为重要的科研资助评台,国家基金每年都吸引着大量科研人员的目光,学科分类则是国家基金申请中的一个重要环节。
本文将通过对国家基金和学科分类的深入探讨,帮助您更好地了解这一重要主题。
一、国家自然科学基金国家自然科学基金是我国科学界规模最大、资金最多、覆盖领域最广、支持最广泛的基础科学研究资助机构之一,是我国目前唯一面向基础科学研究的国家级基金。
国家基金的设立旨在加强对基础研究的支持,推动科技创新和发展,具有重要的战略意义和长远意义。
国家基金通过面向全国科技工作者公开征集项目申请,经过科学评审和专家评审,从而向优秀的科研项目提供长期、综合、灵活的支持。
国家基金的设立和发展,不仅推动了我国基础科学研究的进步,也促进了科研机构和人才队伍的建设,有力地推动了我国科学技术的发展和创新能力的提升。
二、学科分类学科分类是国家基金申请中不可避免的环节。
国家基金按照《我国科学院学科分类法》进行学科分类,以便更好地对不同学科领域的科研项目进行管理和资助。
学科分类的目的在于根据学科特点和科研需求,科学合理地划分和管理学科领域,确保国家基金的资助更加精准和有效。
在学科分类中,国家基金依据不同学科的基础理论、研究方法、发展现状和未来趋势,将科研项目划分到不同的学科领域中。
这些学科领域包括自然科学、工程技术、信息科学、生命科学、医药卫生、农业科学、哲学与社会科学等多个大类和细分学科。
学科分类的精细化和多样化,为科研项目的申请和资助提供了更大的灵活性和针对性,也更好地满足了不同学科领域的研究需求。
三、对国家基金和学科分类的个人观点和理解国家基金作为支持基础研究的重要资助评台,对我国科技创新和发展起着重要的推动作用。
而学科分类作为国家基金申请和资助的重要环节,则是基于对学科领域特点和科研需求的科学划分和管理,有助于更精准地支持不同学科领域的科研项目。
国自然交叉学科近年来,随着科学技术的快速发展,交叉学科研究日益受到重视。
国家自然基金委员会(简称“国自然”)也逐渐加大对交叉学科项目的支持力度。
本文旨在介绍国自然交叉学科的定义、特点、发展现状以及如何在国自然项目中开展交叉学科研究。
一、引言在科学技术不断进步的今天,单一学科的研究已经无法满足人们对知识的探索和需求。
交叉学科应运而生,它整合了多个学科的优势,为国家科技创新和发展注入了新的活力。
国自然交叉学科项目正是为了支持这一领域的研究,促进多学科的交融与发展。
二、国自然交叉学科的定义和特点国自然交叉学科是指在两个或多个学科领域之间进行整合、交叉和创新的研究。
它具有以下特点:跨学科、交叉性、创新性、实用性。
国自然交叉学科项目鼓励研究者跳出单一学科的桎梏,发挥跨学科优势,解决实际问题。
三、我国在交叉学科研究的发展现状近年来,我国交叉学科研究取得了显著成果,逐渐形成了以自然科学为基础,涵盖社会科学、人文艺术等多个领域的交叉学科研究体系。
在国家层面,国自然等基金委纷纷设立交叉学科项目,以支持研究者开展跨学科研究。
在各省市,也有相应政策扶持交叉学科的发展。
四、国自然交叉学科项目的申报和评审流程国自然交叉学科项目的申报和评审流程分为以下几个步骤:选题、申报、评审、立项、执行、验收。
申报者需根据国自然的要求,撰写项目申报书,阐述研究背景、目标、内容、方法、预期成果等。
评审阶段,国自然组织专家对申报项目进行评审,按照评审结果给予资助。
立项后,项目执行期间需按照申报书的要求开展研究,最后提交验收报告。
五、如何在国自然项目中开展交叉学科研究在国自然项目中开展交叉学科研究,首先要明确研究目标,充分发挥不同学科的优势。
其次,设计创新性研究方法,充分利用多学科知识解决实际问题。
最后,注重团队建设,强化交流合作,实现资源共享。
六、案例分析:成功获得国自然交叉学科项目的项目以某成功获得国自然交叉学科项目的为例,该项目团队围绕某一实际问题,将生物学、化学、物理学等多个学科相结合,开展创新性研究。
植物科学研究现状及发展趋势年级: 2010学号: 2202040319姓名: 朱家钰专业: 音乐学二零一二年七月摘要植物科学与技术专业是新兴专业,综合了传统的农学、园艺和植保三大内容,在科研和应用上均具有重大意义:在科研上,它属于应用基础学科,可以为国家生态建设、粮食生产安全以及能源结构调整等方面做出重大贡献;在应用上,它主要研究现代生物技术及植物遗传改良、农业信息技术及植物生产管理、生态环境及植物产品质量安全、植物保护和植物产品贮藏与加工等,同时,综合了农业科技示范园区等现代农业设施和推广体系的建设和发展,在未来的国家生态环境建设及新农村发展中,将呈现广阔的发展远景。
关键词:植物科学;现阶段发展;重要性;发展前景第1章绪论1.什么是植物科学随着农业技术高新化、领域扩大化、生产规模化、经营产业化、管理信息化,将传统农业生产技术与现代生物技术有机结合的专业——植物科学与技术专业由此而生。
2.植物科学的意义本专业学生主要学习农业生物科学、农业生态科学、农业经济和管理科学、植物生产学、植物育种学和植物保护学等基本理论和基本知识,受到植物生产、植物育种和植物保护工作需要的科研、管理等方面的基本训练,具有组织管理种植业生产、进行植物生产技术开发和推广、经营管理农业企业等方面的基本能力。
3.植物科学的研究方向1.植物生理学研究农作物植物激素代谢及其调控、植物激素作用机制、植物激素测定技术、新型植物生长调节剂的研制;植物对矿质离子的吸收与运转及其机制,新型肥料和营养剂的研制;逆境对植物伤害的机制以及农业防灾与减灾。
2.植物生物化学与分子生物学研究植物初生及次生物质代谢规律及其应用;植物生长发育过程中重要大分子的分离纯化、性质、结构及功能;基因工程技术及应用;植物细胞信号转导的分子生物学。
3.环境植物学研究环境因子对植物生长过程的影响、环境污染物对主要农作物的毒性及作用机制、污染土壤及水体植物修复技术及应用、植物生理生化指标对环境污染水平的指示。
生命科学部(面上项目)生命科学部资助范围包括生物学、农业科学和基础医学,涉及资源、环境与生态、人口与健康等领域。
近年来,经过国家自然科学基金等的资助和科学家的不懈努力,我国生命科学领域的基础研究得到了快速发展,在国际权威学术期刊上发表的研究论文逐渐增多,研究水平有了明显提升。
生命科学部面上项目近两年资助情况一览表金额单位:万元* 为小额探索项目** 为不含小额探索项目的面上项目平均资助强度++ 为包括小额探索项目在内的资助率2014年生命科学部面上项目共申请8 699项,受理8 487项,包括小额探索项目在内共资助2 313项,平均资助率为27.84%(按受理数计算,以下数据均按受理数计算),平均资助强度为82.11万元/项。
其中四年期的面上项目共计资助2 193项,资助率为25.84%,平均资助强度为84.96万元/项。
今后,生命科学部将在面上项目的资助中更加强调根据项目的研究水平和实际需求拉开资助档次,在资助强度上不平均分配。
同时也希望各依托单位能够关注申请项目的研究水平,提高申请项目的质量。
2015年面上项目资助强度范围在50万~120万元/项,平均资助强度为80万元,请申请人根据研究工作的实际需要,客观、实事求是地申请研究经费。
申请书经费预算表要尽可能详细地列出各项费用,必要时可单列一页补充说明预算以供专家评审和确定资助经费时使用。
对于研究基础尚薄弱、探索性较强的申请项目,建议申请较低强度的经费资助。
对于工作基础较好,在以往的研究中有突出进展,确实需要高强度资助来进行深入研究的,可根据需要申请较高强度的经费资助。
特别需要说明的是,申请书中所列经费预算也要经过评审专家审定,一旦项目获得资助,不允许在提交计划书时无故变更申请书中的经费预算,请申请人认真填写经费预算表。
生命科学部一直坚持积极鼓励开展具有创新性学术思想和新技术、新方法的研究,尤其是对原创性的、对学科发展有重要推动作用的申请项目,或是在长期研究基础上提出的新理论、新假说和学科交叉的申请项目给予特别的重视。
当代科学技术前沿知识(共50题,共100分)一、单项选择题(共20题,共40分)1、我国得载人飞船被命名为:( )。
[2分]A“水星”B“猎户座”C“东方”D“神舟”2、下列不属于纳米材料得就就是( )。
[2分]A纳米线B纳米球C石墨烯D金刚石3、分布式可再生能源技术不包括以下哪项:()。
[2分]A太阳能光伏发电B地热能利用C太阳能热发电D核电技术4、据估算,真菌病害已使主要粮食作物得产量在全球范围内每年减少()亿吨,损失得粮食每年可多养活6亿人。
[2分]A0、5B0、75C1、0D1、255、()就就是以基因组学、分子生物学知识与分子生物学技术为基础,融入工程学思想,将“自下而上”得“设计合成”得研究理念与系统生物学在“组学”基础上建立得“自上而下”得“综合分析”得研究理念相结合,具有巨大科学创新与应用潜力得新兴交叉学科。
[2分]A合成生物学B精准医学C再生医学D预防医学6、当前,()已成为全球新一轮科技革命与产业变革得着力点,成为新一代信息技术得聚焦点,推动经济社会各领域从数字化、网络化向智能化加速跃升。
[2分]A新材料技术B新一代人工智能C新生物技术D新能源技术7、( )年11月24日,设施通过国家验收,标志着我国唯一得国家级野生生物种质资源库项目建设全面完成。
[2分]A1949B1979C2009D20198、以下哪个国家或地区不面临严重得水资源压力:( )。
[2分]A巴西B中国东部C北非D阿拉伯地区9、()就就是世界第一台速度超过每秒10亿亿次得超级计算机。
[2分]A天河二号B神威•太湖之光C顶点D山脊10、机器学习就就是指通过( )在机器上训练模型,并利用模型进行分析决策与行为预测得过程。
[2分]A数据B算法C算力D数据与算法11、以下哪点不就就是我国水资源分布情况得特点:( )。
[2分]A人均占有量高B南方水多C北方水少D西部水少12、生物医药材料被许多国家列入关键高技术新材料发展计划,下列不属于生物医药材料研发重点方向得有( )。
国家自然基金学科代码g0305涉及植物学科研究,为了更好地了解这一学科代码的相关内容,我们可以从以下几个方面展开论述:1. 植物学科的意义和研究范围2. 国家自然基金对植物学科的支持和重点项目3. g0305学科代码的相关研究领域和热点问题4. g0305学科代码的研究成果和学术价值下面我们来逐一进行阐述:1. 植物学科的意义和研究范围植物学是生物学的重要分支之一,研究对象是植物的形态、生理、生态和分类等方面的内容。
植物是地球上最基本的生物资源,对于维持生态平衡、保护生物多样性、解决食品和能源安全等方面具有非常重要的意义。
植物学的研究范围非常广泛,涉及植物的生长发育、适应环境的机制、抗逆性的调控等多个方面。
2. 国家自然基金对植物学科的支持和重点项目国家自然基金一直对植物学科的研究给予了充分的支持,每年都会拨专项经费用于植物学科的相关研究项目。
国家自然基金对植物学科的支持包括基础研究和应用研究两个方面,重点项目涵盖植物资源保护、植物生理生态学、植物分类学、植物遗传学等多个领域。
3. g0305学科代码的相关研究领域和热点问题国家自然基金学科代码g0305所涉及的研究领域包括植物分类与系统学、植物生理学、植物生态学、植物学及植物保护学等。
该学科代码的研究热点问题包括植物多样性及其保护、植物适应性与进化机制、植物功能与生态系统服务、新技术在植物学研究中的应用等。
4. g0305学科代码的研究成果和学术价值通过国家自然基金的支持,g0305学科代码的研究成果在植物学科研究领域取得了长足的进步。
许多研究成果在国际上产生了重要的影响,极大地促进了我国植物学科的发展和创新。
这些成果不仅为植物资源利用提供了科学依据,也为保护生物多样性、维护生态平衡、推动农业可持续发展等方面提供了重要的理论和技术支持。
总结来说,国家自然基金学科代码g0305涉及的植物学科研究具有深远的意义和广阔的发展空间,希望通过国家自然基金的持续支持,能够进一步推动我国植物学科研究的发展,为生物多样性保护、气候变化适应等重大环境问题的解决提供更多的科学支持。
植物学与其他生命科学学科的交叉研究植物学是研究植物的结构、生长、功能和分布等各个方面的学科。
它涉及到很多领域,包括植物生理学、植物分类学、植物生态学等。
然而,植物学并不是一个孤立的学科,它与其他生命科学学科有着密切的联系和交叉研究。
本文将着重探讨植物学与其他三个生命科学学科——动物学、微生物学和生态学的交叉研究。
1. 植物学与动物学的交叉研究植物学研究的一个重要方面是植物的传粉和种子传播。
而这些过程往往依赖于昆虫或其他动物的参与。
因此,植物学与动物学之间的交叉研究非常重要。
例如,植物学家可能会研究如何吸引昆虫传粉,以增加植物的繁殖成功率。
此外,植物中存在着许多有毒植物,它们对动物有不同的影响。
动物学家可能研究动物如何适应并抵御这些毒素的影响,以及它们如何与有毒植物共存。
2. 植物学与微生物学的交叉研究植物与微生物之间存在着密切的相互作用。
植物的根际区域存在着大量的微生物,它们可以与植物根际共生,帮助植物吸收养分,并保护植物免受病原微生物的侵害。
因此,研究植物与微生物之间的相互作用对于提高农作物产量、增加养分利用效率等方面具有重要意义。
植物学家和微生物学家可以共同研究如何优化植物与微生物之间的相互作用,以提高农作物的抗病性和适应性。
3. 植物学与生态学的交叉研究植物学和生态学之间的研究关系密不可分。
生态学研究的对象包括植物在其自然环境中的相互关系、植物与其他生物之间的相互作用以及植物对环境变化的响应。
植物学为生态学提供了丰富的研究对象和数据基础,而生态学的研究成果也有助于植物学的发展。
例如,生态学家可能会研究植物种群在不同环境中的适应能力,植物学家则可以借鉴这些研究结果,深入了解植物的适应机制和进化过程。
总结起来,植物学与其他生命科学学科的交叉研究在许多领域都具有重要意义。
通过与动物学、微生物学和生态学的交叉研究,我们可以更好地理解植物的生态位、进化适应以及与其他生物的相互作用。
这些研究为我们提供了指导农作物种植、保护生态环境和维持生物多样性的科学依据。
有机化学孔祥文答案【篇一:有机化学高等学校教材孔祥文化学工业出版社第6章习题和解答】于乙醇,所得溶液为100 ml溶液中含该化合物14g。
(1)取部分该溶液放在5 cm长的盛液管中,在20℃用钠光作光源测得其旋光度为+2.1o,试计算该物质的比旋光度。
(2)把同样的溶液放在10 cm长的盛液管中,预测其旋光度。
解得出:)2(3.用系统命名法命名下列化合物或写出结构式brh3c4、5、hhh36 、(r)-3-甲基己烷(透视式) 7、(s)-ch3chdc6h5 (fischer投影式)解:1、s-2-丁醇 2、r-乳酸(r-2-羟基丙酸) 3、(2s,3s)-2-氯-3-溴丁烷 4、s-2-异丙基戊烷 5、r-2-溴丁烷c33ch3d7、c6h5h6、4.完成下列反应式:(请注意产物的构型,1→5题产物的构型用fischer投影式表示)ch31、hch32、h33hh[ ]+ [ ][ ]ch33、hch34、h3h322[ ]+ [ ][ ]+ [ ]ch35、h3h6、chkmno43oh ,稀,冷(注意产物的构型)7、+br2(注意产物的构型)+8、31、bh22(注意产物的构型)h2h3cch3br2h3cch3hoh2h5是5. ⑴指出r还是s构型⑵在下列各构型式中那些是与上述化合物的构型相同?那些是它的对映体?c2h5hohch3h3chc2h5oh(a) (b)3hch (c)(d)3ohh3chhh3hhhch3(e)(f)解:(1)s (2) b,c,d,e, 相同;a, f 对映体6.写出下列化合物的fisher投影式,并标出每个手性碳的r/s 构型,并判断每个化合物是否具有旋光性。
(1)(2)(3)解(1)(2s,3s) (2)(2s,3s)(3)(2r,3s)(1)(2)(3)7. 用r/s法标记下列化合物中手性碳原子的构型:(1)clfh3(2)ch3h3ohoh(3)hhbrbr(6)(4)ch(ch3)2hhclcl2(5)coohhch2cl3h2cl解:(1)2r, 3r (2) 2r, 3s(3) s(4) s(5) r(6) r, r (7) r (8) s8. 下列各对化合物那些属于对映体,非对映体,顺反异构体,构造异构体或同一化合物.【篇二:有机化学高等学校教材孔祥文化学工业出版社第1章习题和解答】说明理由。
我国植物学的优先发展领域与重大交叉研究领域(一)植物多样性的研究、保护和持续利用植物多样性的形成过程和演变及知识植物多样性研究的中心问题。
植物多样性保护研究涉及对植物多样性从宏观到微观的全面认识。
珍稀、濒危、特有以及具有重要经济价值的物种的保护,地球环境演变和气候变化对植物多样性的影响,是宏观植物学科关注的热点。
我国受威胁的植物物种达4700多种,目前仅对其中的189种植物进行了U安眠的资源状况调查和保护现状评估。
要全面评估珍稀、濒危物种以及重要野生植物资源,特别是我国特有的、具有重要经济价值和重要科研价值的物种或类群的分布和保护现状。
要研究者珍惜、濒危、特有植物的生物学特性,并揭示一些物种濒危的原因,为制定更有效的保护政策提供依据。
协同进化在维持植物多样性方面的作用也将得到更多的重视。
地球上不同生物之间复杂的相互作用使得协同进化成为促成和维持生物多样性的一个重要动力。
当生态系统的结构和功能受到威胁或破坏时,将影响种间关系,尤其是物种间的协同进化关系,甚至导致物种灭绝。
特别是地球环境变化、外来物种入侵等问题对我国植物多样性的影响也愈显突出,人类活动对植物多样性的影响也需要受到重视。
重要研究方向:1)我国植物多样性现状以及变化趋势研究;2)植物多样性(特别是物种多样性)形成的遗传、分子和生态基础研究;3)珍稀濒危物种的生态学特性及其致濒原因研究;4)植物多样性保护和持续利用的理论与实践研究;5)全球变化对生物多样性的影响及其分子机制;6)入侵动植物对植物多样性的影响。
(二)重要种植资源的评价、收集与保护研究我国具有丰富的植物资源,但是其复杂性增加了对资源进行系统深入研究的难度。
现代分子生物学和基因组学的快速发展和其他新的实验手段,为高水平利用植物资源创造了良好条件。
植物资源作为重要的自然资源受到国际和国家的关注。
加强对我国植物种质资源的收集保存关系到我国经济可持续发展和国家生物资源的战略安全,尤其是立足中国本土特有战略植物资源的基因资源发掘、认识植物资源的存在及演化规律、功能及服务效应则显得尤为重要。
需要选择一批经济价值高或者应用潜力大的植物资源,利用基因组学新方法发掘控制植物重要性状的基因和机制,深入挖掘存在于野生植物资源中的有用基因和生物活性成分,建立功能基因库和生物活性成分分子资源库,以满足国家在环境、能源、农业和人类健康方面的需求;拓展跨基因组的精细结构和功能比较发掘,推进基于代谢途径的进化以及相关基因功能的演变;将模式生物的遗传和基因功能研究成果大规模应用到经济植物的遗传改良和新型生物产业所需资源发掘、特异基因利用和育种改良,从而解决制约我国经济社会可持续发展的植物资源发掘利用瓶颈和认识局限。
重点发掘速生、抗极境逆境,如抗寒、抗旱、抗盐碱的新物种、新种质、新基因资源和功能成分。
重要研究方向:1)重要地域和特殊环境中生物资源的调查研究;2)中药和疑难植物类群的分类学修订和专著性研究;3)野生种质资源收集、整理和保存的理论与实践;4)粮食、水果和蔬菜等重要经济作物引种驯化和栽培起源的历史研究;5)野生植物中重要基因资源的评价、挖掘和保护;6)植物天然活性产物的发现与作用机制研究。
(三)植物系统发育与进化研究植物的进化造成种类和数量的增加,以及结构和功能的复杂化,包括新性状的产生,关键植物性状,如光合作用、花、双受精和种子等,对相关植物类群在结构复杂性和环境适应性等方面都有积极作用。
由于关键植物性状的产生直接或间接导致了植物的进化和植物多样性的产生,对关键植物性状产生机制的研究是探讨生命进化和生物多样性形成机制的前提和基础。
在植物发育生物学和分子进化生物学发展的基础上,植物进化发育生物学近年来有了很大的进展。
比较基因组学的进一步发展和新的模式生物体系的建立将大幅度地推进植物进化发育生物学的研究。
进化与发育都是在一定的生态环境中发生的,因此,由生态植物学和进化发育生物学交叉而产生的生态进化发育生物学将成为一门大有发展前景的新兴学科。
近几十年来,由于解剖学、胚胎学、细胞学、遗传学、古生物学、生态学和分子生物学等学科的不断交叉和渗透,以及基因组学和生物信息学等新兴学科的出现,系统与进化植物学研究得到了前所未有的发展,研究手段不断丰富,理论体系日益完善。
重要研究方向:1)植物进化历史的重建与“生命之树”的构建;2)植物进化的式样、过程与机制研究;3)植物基因和基因组进化的规律与机制研究;4)植物发育过程和代谢途径的分子进化研究;5)关键形态学和生理、生化性状的起源和演化研究;6)植物的分布格局与普系生物地理学研究。
(四)植物在多种环境中生长与发育的可塑性植物的一个重要特征是它们不能逃避复杂的环境胁迫,只能通过调节自身的生理生化和发育过程以适应环境的变化。
植物在长期的进化过程中,已经形成了对一些环境因子响应的内在规律,如光质、光周期、温度、营养等。
不同植物种类都有其独特的反应规律。
以往的研究对植物在营养期抵御各种逆境(干旱、高温、低温、高湿、盐碱和主要病原菌等)的途径和机制进行了分子遗传学分析,并且对植物很多器官在优越条件下的发育过程也作了阐述,但缺乏对植物在不同环境尤其是逆境胁迫下发育机制的探索。
由于植物抗逆性的改变往往导致其生长发育过程改变,因此在农业生产上,经常遇到植物的抗逆性提高了,但在环境条件好的情况下反而减产的情况。
要解决这样的问题,即如何使植物在不同环境条件下的生长发育具有可塑性和稳定性,只有清楚了解植物在不同环境下的重要发育过程的机制才能成为可能。
这方面的研究包括植物识别和应答各种环境因子,如干旱、极端环境、光周期、CO2和重要营养元素等方面的分子机制,以及它们对生长发育的影响。
而且逆境下的植物生长发育过程,往往通过调控内源因子,尤其是各种植物激素的水平和信号转导过程来实现,因此内源因子和外源因子互作的遗传和分子机制,是具有巨大应用前景的基础研究领域。
植物与微生物之间的相互作用是植物与其环境之间的关系中的一个重要方面,这方面的研究将促进对植物营养的高效利用乃至生长发育的分子机制的理解,是国际上植物学研究的热点领域。
近年来,对病原菌中新效应蛋白的研究,一方面阐明了效应蛋白抑制植物抗性的分子机理,另一方面发现了植物抗病蛋白识别这些新效应蛋白的机理。
植物抗病反应涉及植物与病原菌之间的分子互作,对病原菌的研究可能为植物抗病机理的研究以及抗病育种提出新思路和新方法。
对病原微生物致病机制的深入研究可能会提升对植物抗病机理的认识,获得原创性成果。
通过遗传学的研究,以重要的调控抗病反应的基因为基础,利用分子生物学、遗传学以及基因组学的方法在植物中发掘在抗病反应中起关键作用的新的功能基因,明确这些基因在植物抗病反应中的功能,将有助于阐明植物抗病反应的遗传规律,了解植物抗性调控的复杂网络。
重点研究方向:1)植物对非生物逆境的适应与应答机制;2)植物与共生微生物的相互作用机理;3)植物抗病的分子机制和调控网络;4)植物与昆虫的相互作用以及所诱导的植物信号传递。
(五)植物激素的生物合成与作用机制在植物的生长发育过程中,最终起决定作用的主要是各种植物激素,因此植物激素的研究,是通过做物分子设计以改变株型,提高作物产量和抗逆性的重要理论基础。
国家自然科学基金委员会也对激素研究给予高度重视和支持,于2007年启动了“植物激素作用分子机制”的重大研究计划。
在模式植物拟南芥中,基本建立起了各种植物激素的生物合成模型。
也发现了各种植物激素修饰、失活甚至降解的多种途径。
同样的,主要以拟南芥为模式植物,各国科学家已经发现了各种重要小分子植物激素的受体,包括乙烯、生长素、油菜素甾醇、ABA和茉莉酸的受体。
在水稻中,发现了赤霉素的受体。
2009年,国内外的科学家分别解析了生长素和ABA受体的蛋白结构。
目前,已经建立了生长素、脱落酸、茉莉酸和赤霉素的从受体到转录调节因子的最短信号转导过程。
油菜素甾醇和乙烯的信号通路中的很多重要组分已被发现,但是从受体到转录调节因子的全部过程模型还没有完全建立起来。
各种植物激素在调控植物生长发育时,往往通过相互作用来完成。
最近几年,各国科学家对与激素信号途径的相互作用领域开始重视起来,初步将是解析生长素和乙烯、生长素和茉莉酸、生长素和油菜素甾醇、油菜素甾醇和脱落酸信号途径相互作用的一些机制。
虽然在早期研究植物激素的信号转导和分子机制领域,我国与国际同行有较大差距,如除了脱落酸意外,大部分植物激素的受体是由国外的实验室发现的。
但是通过这几年的科研投入和人才培养及引进,在植物激素研究的很多新兴领域,我国与国际高水平实验室的差距明显缩小,甚至在某些方面还处于国际领先水平。
植物在生长发育过程中受到各种生物和非生物逆境的影响了解植物抵御生物和非生物逆境的分子机制,既是重要的理论问题,又是作物分子设计以提高植物抗逆性的理论基础。
通过遗传学、细胞生物学、生物化学和植物生理学等手段的有机结合,各国科学家在抗逆性的分子机制研究方面取得巨大进展。
包括我国科学家在植物营养胁迫、ABA信号转导和抗病分子机制研究方面也取得了突破性的进展。
我国科学家提出了包括植物响应低钾胁迫的钾吸收分子调控理论模型。
ABA是一种重要的植物逆境反应激素,多种逆境因子通过影响植物体内ABA的水平,从而影响植物的生长发育。
2009年,ABA的受体及其信号转导途径领域取得了突破性进展,包括新的ABA受体的发现,受体蛋白结构的解析及其到细胞核的信号通路基本建立起来。
由于多种胁迫因子的复杂性,对于胁迫下植物生长发育的机制研究有待于进一步深化。
在过去十几年中,对很多植物生物合成与信号转导途径的遗传调控网络的研究取得了长足发展,尤其是大部分植物激素的受体机器信号转导途径和决定植物器官或者细胞分化的遗传网络中的很多重要组分已经确定。
但是,对于植物细胞信号转导途径的研究还远远不够,除了进一步建立完全的单一途径,这些信号转导组分在生化和细胞水平是如何被调节的、不同信号途径组分之间是如何交叉的是将来研究的重点。
另外,还要充分理解植物信号转导途径及其相互作用网络必须要在器官、组织以及细胞层面上解决特异性和专一性的问题。
例如,同一个信号转导途径或者遗传途径在不同组织和器官中的工作模式可能是不同的。
并且,对各种单一刺激的基因表达谱分析也产生了大量数据。
植物本身作为一个整体,其最终命运是由多种信号相互作用的结果而决定的。
但是对这些信号途径是如何相互作用,进而共同调控一批基因表达的分子和生化机制,相关研究才刚刚起步。
因此,在未来的研究中,应以研究基础比较好的植物模式系统为材料,采用复合遗传学、蛋白质的翻译后修饰、蛋白质互作网络分析、蛋白质与核酸的相互作用、蛋白质的亚细胞定位、基于高通量测序的基因表达和基因调控等研究手段,最终建立植物基因调控的遗传和蛋白质互作网络。