两个育性相关基因在几类小麦雄性不育材料中的表达研究

以1B/1R类K型不育系K3314A及其保持系3314B,非1B/1R类K型不育系732A及其保持系732B,YS温敏雄性不育小麦A3017为材料,提取不同温度处理下各时期小穗的总RNA进行反转录,对AY914051和AY660990两个目标基因进行半定量PCR和电泳分析,测定其在小麦中的表达变化趋势,以分析其与这几种不育系的育性相关关系,探讨这几种不育小麦败育的关键发育时期。结果表明,除AY914051基因在2种保持系3314B和732B中表达量变化不大之外,其它均有明显差异;2个目标基因与这几种雄性不育系的败育有关,但与育性相关程度不同,不育系两个目的基因的表达受温度变化影响程度明显大于保持系。由实验结果推测,1B/1R类K型不育系、非1B/1R类K型不育系和YS温敏雄性不育系的败育关键时期为单核期或单核期至二核期之间;温度差异可能会导致YS温敏雄性不育系的育性相关基因表达时期错位,错位后的表达差异积累可能最终导致其败育。     

K型温敏雄性不育系KTP116A育性转换规律的研究

基于两系杂交小麦系统的K型（Aegilops kotshyi）细胞质小麦温敏雄性不育系,在中国北方小麦正常生长季节表现完全雄性不育,可用于杂交小麦种子生产,在反季节播种表现育性部分恢复,是一类非常有利用价值的小麦温敏雄性不育系。本研究以小麦温敏雄性不育系KTP116A为材料,采用人工气候箱控温和涂抹法压片的方法对其育性转换的关键时期及败育的花粉发育过程进行更为精细的研究。研究发现,KTP116A可育环境下能正常进行减数分裂并发育为成熟花粉粒;不育环境下只有少数能经过第二次有丝分裂产生两个精细胞,大部分为二核期花粉粒、异常花粉粒和没有原生质体的空壳花药不开裂,自然条件下不散粉;KTP116A育性敏感期为两个时期,减数分裂期至单核早期和二核晚期至三核期,在自然条件下温度感应历期为10d左右;从小麦外部发育进程来看,抽穗前的2-8d和扬花前的3-5d为其敏感时期。这对于进一步研究败育的机理,分析败育的原因和更好的利用温敏不育系奠定基础。     

两个籼型水稻核不育系育性温光反应的研究

在杭州男单通过分期播种,比较了两个籼稻光温敏核不育系的育性及其转换特性。结果表明,光照长度对浙大247S和培矮64S两不育系育性表达的影响小,温度起主导作用,均属温敏型不育系,且日最低温度对不育系育性效应显著高于日平均温度和日最高温度。不育系浙大247S和培矮64S的温度敏感期分析是抽穗前3-18和6-21d,育性转换的临界日期为9月19日和9月25日,转换临界温度为25.28和25.66℃,与培矮64S相比,浙大247S不育期败育较彻底,可育期较长且自交结实率高,在杭州田间可以繁种。     

温敏不育系A3314在中国不同生态地点的育性表现

利用作者参与发明的ZL00105488．0专利方法选育的小麦温度敏感不育系A3314在中国元谋、杨陵、石家庄、互助、依安、贵阳、武威7个不同纬度地点种植的自交结实率,结合各点光温条件的分析表明：A3314在黄淮冬麦区、云贵冬麦区、西北春麦区、东北春麦区各点,按当地小麦生产正季播种均表现稳定雄性不育;而在黄淮和云贵冬麦区春播(夏播)则自交结实,适宜条件下自交结实率可达60％以上。说明该温敏不育系的雄性育性受温度的制约,而与日长无明显相关。根据A3314的育性表现,推测它在中国大部分小麦产区均可安全用于杂交小麦制种。     

两个育性相关基因在BNS和YS小麦温敏雄性不育系中的表达差异分析

为研究雄性不育相关基因TA1和TA2在BNS和YS小麦温敏雄性不育系732A花粉发育时期的表达特点,探讨这2个育性相关基因与温敏雄性不育小麦育性转换的联系,本研究利用荧光实时定量PCR方法,在BNS和YS型不育系732A花药发育四分体期、单核期、二核期和三核期定量检测基因TA1和TA2的mRNA表达水平。结果表明:(1)在732A和BNS花粉发育四分体时期至二核期,基因TA1相对表达量上调,在三核期相对表达量下降;(2)基因TA2相对表达量在BNS花粉发育的四分体时期至二核期逐渐下降,三核期上升;在732A花粉发育4个时期中的相对表达量变化刚好相反;(3)在BNS和732A花粉发育二核期,基因TA1和TA2均表现极值,推测二核期可能为BNS和YS型小麦温敏雄性不育系花粉发育最敏感时期;(4)在不育系BNS和732A花粉发育过程中,基因TA1的相对表达量变化幅度比TA2的高。推测TA1对不育系BNS和732A花粉败育影响程度强于TA2;(5)基因TA1和TA2相对表达量在BNS的花粉发育时期表达趋势相反,推测其对BNS花粉败育影响表现为拮抗作用,且2个基因不连锁;在732A花粉发育时期表达趋势相同,推测其对不育系732A花粉败育影响表现为协同作用。     

YS型小麦温敏不育系育性转换基因的cDNA-AFLP分析

对YS型小麦温敏雄性不育系A3017不育与可育条件下不同发育时期的幼穗提取mRNA,进行cDNA- AFLP表达差异分析,64对引物组合获得差异片段1160个。统计分析表明,单核期表达的差异片段数最多,认为这一时期是育性转换的关键时期。对其中12个在不育或可育条件下表达的差异片段进行同收、克隆、测序,经 BLAST序列比对分析表明,可育条件下的4个EST与物质转运和能量代谢过程的铁转运蛋白1和ATP合酶α亚基,基因表达调控的反转录转座子跳跃多聚蛋白和转座子相似序列同源。不育条件下有5个EST与细胞内信号传导的ZCCT转录因子和光敏色素蛋白,基因表达调控的转座酶、染色体浓缩因子和亮氨酸富集蛋白的编码基因同源。结果表明YS型小麦温敏雄性不育系A3017的育性转换与细胞内基因表达调控、物质和能量代谢及信号传导过程有关。     

小麦温敏雄性不育系YM3314育性转换相关基因分析

采用抑制消减杂交技术,构建了小麦温敏不育系YM3314在陕西杨陵秋播(不育环境)和春播(可育环境)幼穗单核期正反交cDNA文库,对获得的136条高质量EST序列采用BLASTx序列比对进行同源性分析,并利用AmiGo和QuickGo浏览器根据GO(gene ontology)数据库对基因表达产物进行功能分类,比较两种育性条件下幼穗cDNA文库的表达谱,以探讨YM3314的育性转换机理.结果显示:不育文库(B库)中初级代谢(13.51%)、转运(13.51%)、抗病与防御(8.11%)以及功能未分类(18.92%)的EST序列所占比例均高于可育文库(K库)中对应的EST序列比例,且分别是K库的2.30倍、1.53倍、2.76倍、1.29倍;K库中与信号传递(14.71%)相关的EST序列所占比例明显高于B库,是B库的2.72倍;两个库中与能量代谢、蛋白质合成、蛋白质修饰/加工/储藏相关的EST序列所占比例相差不大.分析表明,两个文库中与初级代谢、信号传递等有关的基因表达差异可能是导致其育性转换的重要基础.     

具野稻细胞质的胞质型雄性不育系的体细胞克隆变异II.体细胞克隆温敏核不育突变

在胞质型水稻雄性不育系IR66707A和IR69700A经离体培养而获得的136个体细胞克隆中,发现了温敏核不育突变5例。这类突变体在广州地区的自然气候下,早季至晚季前期表现为不育,晚季后期表现为可育。盛夏,在幼穗发育至花粉形成阶段对部分突变材料进行短日照处理,发现对短日照敏感的不育系农垦58S转换为可育,而供试的5例突变及另一对照培矮64S却与未经处理的材料一样仍表现为不育,表明它们的育性与日照长度的变化无关。在同一发育时期进行低温处理的结果显示,低温处理10d及10d以上者可发生育性转换,自交结实率在17.23%-42.19%之间,而未经处理的材料仍然表现不育,表明它们的育性转换与温度有关。以正常品种为父本与突变体杂交,F1全部为可育;F2可育与不育个体的分离比为3:1;以F1为父本与之测交,TF1代中可育与不育个体的分离比为1:1。遗传分析表明,这种温敏核不育突变为一对隐性核基因所控制。获得了由胞质型雄性不育变为胞核型雄性不育的突变体,这在体细胞克隆变异领域中是一种典型的突变。     

具野稻细胞质的胞质型雄性不育系的体细胞克隆变异Ⅱ.体细胞克隆温敏核不育突变

在胞质型水稻雄性不育系IR66707A和IR69700A经离体培养而获得的136个体细胞克隆中,发现了温敏核不育突变5例。这类突变体在广州地区的自然气候下,早季至晚季前期表现为不育,晚季后期表现为可育。盛夏,在幼穗发育至花粉形成阶段对部分突变材料进行短日照处理。发现对短日照敏感的不育系农垦58S转换为可育,而供试的5例突变及另一对照培矮64S却与未经处理的材料一样仍表现为不育,表明它们的育性与日照长度的变化无关,在同一发育时期进行低温处理的结果显示,低温处理10d及10d以上者可发生育性转换。自交结实率在17.23%-42.19%之间,而未经处理的材料仍然表现不育,表明它们的育性转换与温度有关,以正常品种为父本与突变体杂交,F1全部为可育;F2可育与不育个体的分离比为3：1,以F1为父本与之测交,TF1代中可育与不育具体的分离比为1：1。遗传分析表明,这种温敏核不育突变为一对隐性核基因所控制,获得了由胞质型雄性不育变为胞核型雄性不育的突变体。这在体细胞克隆变异领域中是一种典型的突变。     

应用水稻基因芯片分析小麦光温敏核雄性不育系的基因差异表达

小麦光温敏雄性不育系是二系法杂交小麦应用技术体系的核心与基础,其育性严格受光周期和温度控制.了解光温敏雄性不育机理将促进二系法杂交小麦育种技术的应用和发展,而筛选控制不育的关键基因是揭示光温敏雄性不育分子机理的前提.由于小麦基因组信息有限,根据小麦与水稻有较高同源性,尝试利用水稻基因组芯片筛选小麦光温敏雄性不育系BS366冷胁迫响应基因.得到9个差异表达基因,这些基因参与基因表达调控、胁迫应答、信号转导、代谢等重要生命过程,为解析小麦光温敏雄性不育机理提供了有益信息.利用雄蕊cDNA半定量PCR法验证表明,NADH（nicotinamide adenine dinucleotide hydrate）脱氢酶亚基4L、锌指富含DHHC（deaf/hard of hearing connection）结构、线粒体物质运输蛋白、外被体蛋白COPⅠδ（coat proteinⅠδ）亚基和ABC（ATP-binding cassette）转运蛋白5个基因,在低温和对照温度下表达存在明显差异,可作为育性相关候选基因开展下一步研究.     

播种季节和种植方式对多年生苦荞主要农艺性状的影响

该研究选取六个多年生苦荞新品系,对春季、秋季直播与秋季再生其主要农艺性状进行调查。结果表明:(1)不同播种季节对多年生苦荞新品系主花序的花粉可育率、总结实率、有效结实率、植株株高、主茎粗、主茎分枝数、主茎节数、籽粒百粒重、单株粒数、单株产量的影响均达到显著或极显著水平;秋播主花序花粉可育率、总结实率、有效结实率、植株主茎分枝数、籽粒百粒重、单株粒数、单株产量均极显著高于春播;植株株高、主茎粗、主茎节数均极显著低于春播;主花序花朵大小、籽粒种子长宽比无显著差异。(2)不同种植方式对主花序花粉可育率、有效结实率、植株主茎节数及籽粒百粒重的影响达到显著或极显著水平;秋季再生主花序花粉可育率、籽粒单株粒数显著高于秋季直播;主花序有效结实率、植株主茎粗、主茎节数、籽粒百粒重显著低于秋季直播;主花序花朵大小、总结实率、植株株高、主茎分枝数、籽粒种子长宽比、单株产量无显著差异;相关分析表明,各生长季节下主花序有效结实率及单株粒数与单株产量的相关系数均最高。(3)所有参试品系中,1612-241秋季直播的单株产量显著高于其他品系; 1612-16、1612-33秋季再生单株产量较正季优势显著。该研究结果有助于筛选出适宜一季播种两季收获的优良品系,为今后多年生苦荞的选择育种提供线索基础。     

不同品种小麦与蚕豆间作对蚕豆枯萎病的防治及其机理

通过田间小区试验和水培试验,研究了3个品种小麦（云麦42、云麦47和绵阳29）与蚕豆间作对蚕豆地上部生物量、枯萎病发生、根际微生物代谢功能多样性和枯萎病病原菌尖孢镰刀菌数量的影响,分析了3个不同小麦品种低分子量根系分泌物组分（糖、氨基酸和有机酸）的差异.结果表明： 云麦42与蚕豆间作（YM42/B）和云麦47与蚕豆间作（YM47/B）使蚕豆地上部生物量分别增加16.6%和13.4%,使蚕豆枯萎病病情指数分别降低47.6%和23.3%,绵阳29与蚕豆间作（MY29/B）对蚕豆地上部生物量和枯萎病病情指数均无显著影响.与单作蚕豆相比,YM42/B和YM47/B处理均显著提高了蚕豆根际微生物的平均颜色变化率（AWCD)及对碳源的总利用强度和Biolog ECO板中各种碳源的利用,明显改变了蚕豆根际微生物群落结构,并显著降低了蚕豆根际的尖孢镰刀菌数量;MY29/B处理对AWCD值、碳源总利用强度和Biolog ECO板中各种碳源的利用及蚕豆根际尖孢镰刀菌数量均无显著影响,也未明显改变蚕豆根际的微生物群落结构.3个小麦品种根系分泌物中可溶性糖、游离氨基酸总量和有机酸总量均表现为MY29＞YM47＞YM42.MY29根系分泌物中丝氨酸、谷氨酸、甘氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸的含量均显著高于YM42和YM47;精氨酸为YM42、YM47所特有,而亮氨酸为MY29所特有.MY29和YM47根系分泌物中检出酒石酸、苹果酸、柠檬酸、琥珀酸、延胡索酸和顺乌头酸6种有机酸,而YM42根系分泌物中检出洒石酸、苹果酸、柠檬酸和延胡索酸4种有机酸,且MY29和YM47根系分泌物中苹果酸含量显著高于YM42.小麦与蚕豆间作提高了蚕豆根际微生物的活性和碳源利用强度,改变了根际微生物的群落结构,降低了蚕豆根际尖孢镰刀菌的数量,促进了蚕豆生长,抑制了蚕豆枯萎病的发生,但小麦与蚕豆间作控病效果受小麦品种的影响,表明间作系统中非寄主作物根系分泌物的差异是影响间作对土传病害控制的重要因素.     

Peculiarities of Mutation Process in X Chromosome of <Emphasis Type="Italic">Drosophila melanogaster</Emphasis> Z<Superscript>3314</Superscript> Line from Zvenigorodka (Ukraine) Natural Population

The Drosophila melanogaster Z³³¹⁴ line isolated from a Zvenigorodka (Ukraine) natural population is characterized by the manifestation and emergence of a wide spectrum of molecular aberrations. Among them, two types (the wing venation anomaly and violation of the leg segmentation) were the most represented. It was demonstrated that the frequency of manifestation (penetrance) and the expressiveness of these phenotypic aberrations increase with an increase in the temperature. When the Z³³¹⁴ line is bred in the laboratory, autosomal visible rase (ra: 3–97.3) mutation, which leads to reduction of a part of dorso-central and scutellaria macrochaetae, was detected (isolated and identified). A number of genetic peculiarities that determined the consistency and prospects of the study were found during the mutation process study in the Z³³¹⁴ line. The Z³³¹⁴ line is characterized by a high frequency of the emergence of visible mutations in the X-Z³³¹⁴ chromosome, which persisted for a long time of the breeding under laboratory conditions (from 2003 to 2011). Locus-specific high genetic instability in the singed locus in the X-Z³³¹⁴ chromosome persisted from the moment of emergence of the first mutant alleles in 2006 until the end of the study. The emergence of mutations was observed both during the line breeding “inside” (in the case of brother–sister crossings) and after the crossings of the X-Z³³¹⁴ chromosome carrier males with females of the С(1)DX,ywf/Y laboratory line with linked X chromosomes.     

Effects of catecholamines on isolated systemic and branchial vascular beds of the cod,Gadus morhua

Summary The effects of catecholamines on the vascular resistance of the gills, the gas gland and the tail of the Atlantic cod, were studied in isolated preparations perfused at a constant pressure. Adrenaline caused a biphasic response of the gill vasculature with an initial constriction followed by a dilation. The noradrenaline response was usually dilatory, but constrictory responses at all or some concentrations were occasionally seen in some specimens. The branchial dilation was caused by adrenaline concentrations even lower than those found in normal cod plasma (30 nM). The gas gland and the tail vasculature were constricted by both adrenaline and noradrenaline. A flow reduction in the isolated preparations of about 10% at concentrations of adrenaline equalling that in normal cod plasma (30 nM) was increased to about 30% (tail) or 45% (gas gland) at concentrations of adrenaline similar to that found in cod plasma during stress (300 nM).The constrictory responses to adrenaline and noradrenaline were antagonized in all preparations by the alpha adrenoceptor antagonist, phentolamine (10^–6 M) and the dilatory response of the branchial vasculature to these agonists was reduced or abolished by propranolol (10^–6 M).It is concluded that adrenaline, in the concentrations found in cod plasma at rest and after stress, has pronounced effects on the organs studied, especially the gill vasculature, and may thus contribute to the overall control of the circulatory system. The branchial vasculature will also be affected by changes in noradrenaline concentration which occur in animals at rest and under stress.     

形态对不同小麦基因型氮素吸收的光合作用的影响

利用水培试验,研究了3个小麦基因型对不同形态N素吸收和积累的差异,结果表明,在不同N浓度优势,与次敏感型莱州953和钝感到江东门相比,敏感型扬麦158不仅具有较强的NO3^-和NH4^ 吸收能力,而且具有最强的增铵营养吸收能力,增铵营养促进了扬麦158和莱州953对NO3^-和NH4^ 的吸收,但在一定程度上抑制了江东门对NO3^-的吸收,与NO3^-营养及NH4^ 营养相比,增铵营养显著提高了杨表158和莱州953的全株、地上部N积累量和叶片合速率,而对江东门影响较小,因此,增铵营养促进了植株的N吸收,提高了N积累和光合速率,从而促进了小麦生长。     

土壤肥力和物种属性决定亚高寒草甸实验群落的生产力

生物多样性与生态系统功能之间的关系及其形成的内在机制还存在很多争议。为了揭示植物群落生产力形成的生态学机制, 采用盆栽方法探讨了物种多样性、物种属性以及施肥水平与植物群落生产力之间的关系。研究结果显示: 在不施肥和每盆施5.0 g磷酸二铵的条件下, 随着物种多样性的增加, 地上生物量增加不显著; 在每盆施10.0 g磷酸二铵的条件下, 随着物种多样性的增加, 地上生物量显著增加。相对于中华羊茅(Festuca sinensis)而言, 垂穗披碱草(Elymus nutans)和垂穗鹅观草(Roegneria nutans)对群落生产力的贡献较大, 但在不同施肥水平和播种密度下, 其影响不完全相同。这表明物种多样性对群落生产力的影响随着土壤肥力的变化而变化; 并且植物群落生产力受组成群落的物种属性影响较大, 而物种属性又与特定时间和特定生境下资源的利用方式相联系。在高肥力水平下, 物种多样性之所以对群落生产力具有正效应, 可能是因为高肥力水平增加了可利用的生态位空间, 最终仍体现在物种组合上。因此, 植物群落的生产力与物种多样性之间没有必然的联系, 而与土壤肥力和土壤肥力决定的物种属性有关。     

F-RNA噬菌体YM1肠道宿主分析

【背景】F-RNA噬菌体近年来常被作为水环境中诺如病毒污染的指示物。本课题组前期以大肠杆菌ATCC700891^T为宿主,从人便样中筛选出一株F-RNA噬菌体YM1,其与大肠杆菌噬菌体MS2亲缘关系最近,MS2宿主通常为含有性菌毛的雄性大肠杆菌。【目的】探索F-RNA噬菌体与其肠道宿主及诺如病毒之间的互作关系,筛选YM1的肠道宿主。【方法】采用选择性培养基筛选YM1阳性便样中的大肠杆菌并进行YM1侵染验证,结合16S rRNA基因扩增子测序分析YM1接种前后便样中的差异性菌群种类,对YM1阳性便样中潜在的YM1肠道宿主进行分析。【结果】筛选到351个大肠杆菌菌株,YM1侵染结果表明这些大肠杆菌均不是YM1的宿主;16S rRNA基因扩增子测序分析差异性菌种显示,Enterobacter sp. (OTU144)和Enterobacter sp. (OTU11)这2株肠杆菌属细菌的相对丰度在YM1感染后发生显著性的降低,表明该2种细菌可能为YM1的潜在肠道宿主。【结论】YM1具有严格的宿主特异性,便样中大肠杆菌并非YM1的肠道宿主,同时发现了2种YM1的潜在宿主,为进一步筛选分离YM1的肠道宿主提供了方向和依据。     

The potent and selective inhibition of estrogen production by non-steroidal aromatase inhibitor, YM511

YM511 inhibited aromatase activities in microsomes from rat ovary and human placenta competitively (IC₅₀s: 0.4 and 0.12 nM, respectively). YM511 was about 3 times more potent than other aromatase inhibitors, such as CGS 16949A, CGS 20267 and R 76713. YM511 decreased the contents of estradiol stimulated by pregnant mare's serum gonadotropin in rat ovary with an ED₅₀ of 0.002 mg/kg, indicating that YM511 was equipotent to CGS 20267 and 3 times more potent than the other two inhibitors. Serum estradiol levels in female rats were reduced by YM511 at 0.01 mg/kg into the ovariectomized range. YM511 at 1 mg/kg for 2 weeks decreased rat uterine weight to levels comparable to ovariectomy, showing it was 10 times more potent than other inhibitors. But the maximal inhibitory effect of tamoxifen failed to reach ovariectomized level. YM511 slightly inhibited production of other steroid hormones in vitro and in vivo. The IC₅₀s of YM511 for aldosterone and cortisol production from adrenal cells were from 5500 to 9800 times higher than that for rat ovarian aromatase and 130,000 times higher for testosterone production, indicating that YM511 is a highly specific aromatase inhibitor. The data suggest that YM511 may be a potent and selective agent for suppressing estrogen-dependent action without affecting serum levels of other steroid hormones.