水生所確認(rèn)水生異形葉發(fā)育機(jī)制研究的模式植物

　　一些水生植物的沉水葉與陸生葉存在明顯差異，被稱(chēng)為異形葉。異形葉的發(fā)育受到諸多環(huán)境因子的影響和植物激素的調(diào)控，其分子機(jī)制有待闡明。

　　中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所水生植物生理學(xué)科組將以往報(bào)道的異形葉植物做了收集和篩查，試種了前人報(bào)道的水毛茛、水馬齒、狐尾藻和水生蔊菜等，發(fā)現(xiàn)水毛茛體積過(guò)大，水馬齒和狐尾藻異形葉性不夠明顯，水生蔊菜難于轉(zhuǎn)化且對(duì)植物激素的反應(yīng)不夠典型，它們作為模式植物均存在問(wèn)題。對(duì)一種叫異葉水蓑衣的植物進(jìn)行細(xì)致的研究，發(fā)現(xiàn)其異形葉性表型明顯，植株大小適中（株高10-30cm）、擴(kuò)繁方便、容易轉(zhuǎn)化，其葉形對(duì)水陸生境、溫度、濕度、CO2濃度、光照等環(huán)境因子十分敏感，對(duì)激素和抑制劑的處理具有代表性，加上基因組相對(duì)較小（800M），具有作為異形葉研究模式植物的條件。目前，該學(xué)科組已建立了標(biāo)準(zhǔn)化的擴(kuò)繁、培養(yǎng)、葉形分析、愈傷誘導(dǎo)和農(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)化等實(shí)驗(yàn)方法，并在此基礎(chǔ)上通過(guò)對(duì)環(huán)境因素、激素和抑制劑以及關(guān)鍵基因表達(dá)等對(duì)應(yīng)關(guān)系的分析，初步建立了異形葉葉形調(diào)控的框架。

　　該研究從分子水平闡述了異葉水蓑衣異形葉的發(fā)育機(jī)制，為深入揭示異形葉調(diào)控的機(jī)制奠定了基礎(chǔ)。相關(guān)研究成果已發(fā)表于《植物細(xì)胞報(bào)告》（Plant Cell Reports）。

　　背景知識(shí)：異葉水蓑衣（Hygrophila difformis）又名水羅蘭，是爵床科水蓑衣屬多年生濕生或挺水草本植物，高10-35cm，全株密生腺毛，尤以莖部最密。葉兩型，挺水葉橢圓形，粗鋸齒，沉水葉呈青黃色，深裂狀；花單生、腋生，花冠蒼紫色，花期春秋季。原產(chǎn)東南亞及印度的溪流、河溝、池塘等水域，水陸兩生。我國(guó)近年作為水族植物有引入和栽培，但由于用途不廣，長(zhǎng)期未受關(guān)注；對(duì)該植物的研究目前能夠檢索到的僅有一篇關(guān)于其挺水部分乙醇提取物對(duì)中樞神經(jīng)的鎮(zhèn)靜作用的文章，能強(qiáng)化安眠藥的安眠效果。

　　A：陸生植株。B：沉水植株。C：陸生葉（左）和沉水葉（右）。Bars = 1cm。D-F：葉形復(fù)雜程度不同的3片葉子，每片葉右下角的紅色數(shù)字表示的是葉的復(fù)雜程度（DI），葉復(fù)雜程度（DI）=葉周長(zhǎng)/√葉面積。

　　G-I：異葉水蓑衣的營(yíng)養(yǎng)繁殖。G：用陸生莖扦插。H：沉水葉在潮濕處生根。I：陸生葉在潮濕處生根。J-L：轉(zhuǎn)入細(xì)胞分裂素報(bào)告基因TCS:GUS構(gòu)建的GUS染色。Bars = 1mm。M：異葉水蓑衣根尖細(xì)胞的染色體(2n = 32)。Bar = 25μm