芍药乙烯受体PlETR1基因过表达载体的构建及烟草转化

芍药是乙烯敏感型花卉,乙烯受体感知并传导乙烯信号,在乙烯信号转导途径中发挥重要作用。芍药PlETR1基因cDNA全长序列已分离,为了鉴定芍药PlETR1基因的功能,本研究基于PlETR1基因和表达载体序列,应用Primer Premier 5.0软件设计了一对特异性PCR引物,采用RT-PCR技术扩增出了PlETR1编码区片段,进一步构建了芍药PlETR1基因过表达载体。基于优化的模式植物烟草的组培体系和筛选出的潮霉素抗性浓度,应用农杆菌介导的叶盘法开展了芍药PlETR1基因转化烟草的研究,对转基因抗性烟草植株进行了PCR检测,结果表明HPT基因和芍药PlETR1基因已导入到烟草基因组中,且芍药PlETR1基因转录表达成功,为下一步鉴定芍药PlETR1基因的功能提供科学依据。     

‘741杨’D2类细胞周期蛋白基因的克隆及功能鉴定

D类细胞周期蛋白(D-type cyclin,CYCD)调控细胞周期G1/S期转变。CYCD与细胞周期蛋白依赖性激酶(cyclin-dependent kinase,CDK)结合形成CYCD/CDK复合物,被激活的CYCD/CDK复合物通过磷酸化下游细胞周期响应因子调控细胞周期有序进行,进而影响植物的生长发育。该研究以‘741杨’为实验材料,成功鉴定得到1个D2类细胞周期蛋白基因(PtoCYCD2;1)。研究表明:(1)实时定量PCR(qRT-PCR)显示,PtoCYCD2;1基因在根、茎、叶、叶柄、树皮和木质部中均有表达,在叶中的相对表达水平最高。(2)亚细胞定位表明PtoCYCD2;1蛋白定位于细胞核。(3)与野生型(Wild-Type poplar,WT)相比,过表达PtoCYCD2;1基因的‘741杨’出现株高降低,茎直径减小,叶片明显下卷的表型。(4)扫描电镜分析(SEM)显示,转基因杨树叶片的上表皮细胞平均面积变小,细胞数量增多;树脂切片结果显示与WT相比,转基因杨树叶片的栅栏组织和海绵组织的细胞间隙疏松。(5)qRT-PCR结果显示,转基因杨树中细胞周期调控基因CDKA;1、CDKB1;1和CDKB2;1的表达水平显著上调,植物成视网膜细胞瘤相关蛋白1(retinoblastoma-related protein1,RBR1)基因、细胞周期蛋白依赖性激酶抑制因子(kip-related protein,KRP)基因的表达水平显著下调。该研究结果为进一步研究木本植物CYCD2基因的功能奠定了基础。     

莫莫格自然保护区白鹤秋季迁徙停歇期觅食生境选择

2008年秋季(10月8日—20日)及2009年秋季(9月20日—10月16日),通过样方法对觅食生境11个生态因子进行调查,利用卡方检验、资源选择指数和资源选择函数在莫莫格保护区对秋季迁徙停歇期白鹤觅食生境选择进行研究。结果表明,白鹤对距人为干扰源距离、植被密度、盖度、高度、植物性食物密度以及水深均具有选择性,但对宏观尺度干扰因子的选择性较低。其偏好觅食生境的特点为:距一级路>5000m,>二级路1500m以上,>三级路1000m以上,>居民点1000m以上,农田>1000m;植被密度20~50株/m2,盖度<10%,高度<20cm,扁杆藨草密度1~50株/m2,藨草密度1~10株/m2,水深40~60cm。白鹤秋季觅食生境资源选择函数为Logistic(P)=0.663+0.565×与一级道路距离+0.042×与二级道路距离+0.519×与三级道路距离+0.353×与居民点距离+0.169×与农田距离–0.455×植被密度–0.618×植被盖度–0.548×植被高度–0.158×扁杆藨草密度–0.404×藨草密度+0.920×水深,T(x)=eLogistic(p)/[1+eLogistic(p)],模型正确预测率为82.9%。     

早春低温开花植物花芽趋同进化特征研究

在开展泛喜马拉雅地区植物调查中发现,早春低温时期,大多数高海拔植物的花芽苞片具有浓密柔毛形态特征。该研究以柳属植物为实验材料,运用红外线测温仪与红外热成像仪,在太阳光照射与遮荫两种情况下,对温带地区自然环境生长的白玉兰花芽进行测温,观测花芽内外温度的变化过程和规律,并采用Li-6400光合仪测定不同光照强度下柳属花芽与木兰属花芽内外温度变化,分析花芽温度与光强的关系,探讨花芽苞片被毛与海拔之间的关系。结果表明:(1)柳属植物花芽苞片被毛与海拔、光照强度有关,花芽苞片上的柔毛能够吸收太阳光中的热量,海拔越高,苞片具有更浓密的柔毛。(2)柔毛能防止花芽内部热量散失,使幼嫩的花芽在冬季或早春低温环境下免受低温影响。因此将花芽或花序苞片上具有浓密柔毛的植物称为"花芽被毛植物",其被毛特征是植物对早春低温环境适应性趋同进化的结果。     

小钻‘白城杨2号’小孢子发生及花粉大小变异

利用醋酸洋红染色压片技术,以温室水培小钻‘白城杨2号’(Populus×xiaozhuanica W.Y.Hsu et Liangcv.‘Baicheng-2’)为材料,对其小孢子发生过程中染色体行为及花粉大小变异进行研究。结果表明:(1)‘白城杨2号’小孢子母细胞减数分裂过程中染色体行为存在一定比例的异常现象,包括终变期单价体、中期Ⅰ染色体提前分离、后期Ⅰ和Ⅱ落后染色体和染色体桥、末期Ⅰ和Ⅱ微核、中期Ⅱ纺锤体定位异常以及胞质分裂异常等,这些异常现象的发生与‘白城杨2号’杂种起源有密切关系。(2)‘白城杨2号’小孢子母细胞减数分裂过程中核仁数目存在动态变化,末期Ⅰ和Ⅱ的子核中最多可看到8个小核仁,可能与杨属树种的多倍体起源有关,其染色体组中可能包含8对具核仁组织者区的染色体。(3)‘白城杨2号’产生空瘪花粉率为3.67%,饱满花粉直径在21.3～52.2μm之间,频率分布总体呈近似高斯分布,0.69%的花粉直径超过37μm,表明其可能产生少量未减数的2n花粉。     

His-234是毛白杨对香豆酸 ∶ CoA连接酶的重要酶催化活性残基

对香豆酸∶CoA连接酶(4-coumarate: coenzyme A ligase,4CL)是植物苯丙烷类代谢途径中的一个重要的酶．4CL以肉桂酸衍生物(香豆酸、咖啡酸、阿魏酸等)、ATP和CoA为底物合成相应的酰基-CoA酯,这些酰基-CoA酯是一系列重要化合物(如木质素)的前体．4CL的酶催化反应分两步进行：第一步以肉桂酸衍生物和Mg² -ATP为底物合成酰基-AMP,第二步用CoA取代AMP,产生酰基-CoA酯,催化过程中酶的构象产生明显的变化．因为4CL在木质素的合成中所起的作用,这个酶是通过蛋白质工程方法改进林产品质量的重要靶标．我们通过X射线衍射技术,解析了毛白杨对香豆酸∶CoA连接酶1(Pt4CL1)与其中间产物对香豆酰-AMP的复合物晶体结构,与同家族成员结构比对,确定所获得的蛋白质结构为Pt4CL1催化第二步反应,即酰基-CoA酯合成的构象．结构分析表明：His-234残基在Pt4CL1的酶催化机理中起着多重作用,即通过侧链与AMP磷酸基团形成氢键,降低磷酸基团的负电荷,催化CoA的亲核取代反应;侧链可以采取两种不同的构象以调节CoA进入Pt4CL1的催化中心;His-234的侧链还可能夺取CoA巯基的质子,从而增强CoA的亲核反应活性．突变体酶活数据结果也显示His-234对Pt4CL1的活性非常重要,是Pt4CL1催化中心的活性残基．     

种群生存力分析在濒危动物保护与管理中的应用

种群生存力分析(population viability analysis,PVA)是濒危物种保护研究的主要方法之一。自PVA提出之后,主要应用于预测濒危物种的灭绝概率。随着PVA软件的产生,其应用范围进一步扩展,甚至出现滥用和误用之例,使其准确性受到质疑。目前,PVA主要应用于濒危物种的保护与管理。本文从保护管理对策的制定与评估、再引入计划的评估和自然保护区设计与管理有效性评估三个方面进行综述;对PVA使用时的数据收集,以及模型的选择、建立和应用等需要注意的问题加以总结;从遗传数据的使用、基于个体的种群模型的发展、近交衰退和降低入侵物种的威胁等方面对PVA的应用提出展望。     

毛竹茎秆叶绿体超微结构及其发射荧光光谱特征

为了探讨毛竹（Phyllostachys pubescens）茎秆的光合特性,以1龄和3龄毛竹为材料,观察了茎秆和叶中叶绿体的超微结构,测定了光合色素含量以及发射荧光光谱。结果表明：茎秆中叶绿体发育完整,其类囊体垛叠程度高于叶,并含有淀粉粒。茎秆中叶绿素总含量、类胡萝卜素及Chla／b含量显著低于叶（FI〈O．05）。茎秆发射荧光光谱在735nm处没有明显的主峰,1龄和3龄毛竹茎秆光系统lI与光系统I的半峰宽比值分别比叶降低了7．0％和11．3％（P〈0．05）,峰高比值比叶分别增加了6．5％和18．3％（P〈0．05）。四阶导数光谱在650—800nm波长范围内出现了6个极大值,代表LHCII、CP43、CP47、RCI和ILHCI的发射荧光峰以及PSI和PSII的发射荧光副振峰：其中,茎秆中RCI和LHCI特征发射荧光峰与叶相比有不同程度的红移。表明毛竹茎秆叶绿体通过提高Chlb的相对含量和增加类囊体垛叠以及降低LHCI含量,来适应毛竹茎秆以红光为主的光环境。进而协调激发能在2个光系统间的分配。     

水稻谷胱甘肽过氧化物酶基因OsGPX3 和OsGPX4的分子特性研究

植物谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase,GPX)是清除体内活性氧的一种关键酶,在植物抗逆反应中发挥重要作用.本研究从水稻中克隆到2个GPX基因,分别为OsGPX3和OsGPX4.OsGPX3和OsGPX4分别编码238和234个氨基酸组成的蛋白质,预测分子量分别是25.84 kD和25.07 kD.两个基因都包含5个内含子,但是两个基因所对应的内含子长度具有较大变异.组织表达谱分析发现这2个基因在根、茎、叶和叶鞘中均表达,是组成型表达基因.在大肠杆菌中表达并纯化了这2个基因的重组蛋白,酶活性分析显示OsGPX3和OsGPX4蛋白对底物H₂O₂、tBOOH和COOH具有较高活性,但是OsGPX3对3种底物的活性均高于OsGPX4,蛋白质酶活性的差异预示着这2个基因可能存在功能上的分化.     

过表达秋茄C2H2型锌指蛋白基因KcZFP提高烟草耐盐性

基因转录调节是植物对非生物胁迫适应机制的一个重要方面,转录调节因子在胁迫信号转导途径中调节下游基因的表达,在建立植物对胁迫适应性过程中起到重要作用.锌指蛋白是功能多样的转录调节因子蛋白家族,家族成员在植物响应非生物胁迫方面扮演着重要角色.本研究以秋茄C2H2型锌指蛋白编码基因KcZFP为目的基因,在烟草中过表达KcZFP,分析C2H2型锌指蛋白在植物耐盐性中的作用.研究结果显示:转基因株系中,KcZFP表达量显著提高.过表达KcZFP的烟草植株的耐盐性明显提高,在200 mmol/L NaCl处理的条件下,KcZFP过表达烟草中脯氨酸水平远高于野生型植株.对光合作用参数比较分析显示,在KcZFP过表达植株中净光合速率受盐胁迫的影响小于野生型植株,光合系统在一定程度上得到了保护.研究结果说明KcZFP作为转录调节因子参与了植物的渗透调节,对植物的耐盐性具有贡献.