石松类和蕨类植物质体基因组结构演化研究进展

近年来, 随着测序技术的发展, 石松类和蕨类植物的核基因组、质体基因组以及线粒体基因组研究发展迅速, 质体基因组研究工作更是呈爆发式增长。截至2019年3月1日, GenBank公布的石松类和蕨类植物的175个质体基因组中, 约3/4为最近两年新增。研究内容从早期对个别质体基因组结构和序列特征的简单报道, 逐渐发展到综合性的比较基因组学和系统发育基因组学研究。目前已发表的质体基因组覆盖了石松类和蕨类植物的所有目和大部分科, 这两大类群的质体基因组结构变异和系统发育的基本框架已逐渐清晰。这些研究为我们理解维管植物的早期演化提供了重要参考。本文对石松类和蕨类植物的质体基因组结构特征进行了系统梳理, 发现其结构变异主要包括大片段倒位、IR区边界变动、基因或内含子丢失等, 其中一些结构变异可作为较高分类阶元的共衍征。RNA编辑和长片段非编码序列插入普遍存在于石松类和蕨类植物的质体基因组中, 但其起源、演化机制和功能等仍不清楚。我们对质体基因组的应用、系统发育研究中质体和核基因组的优劣性, 以及系统发育基因组学的前景进行了评述。     

植物的质体转基因及其应用

文章就植物质体转基因的发展历程、技术原理、最新的研究进展和技术突破进行介绍,并对这一技术的应用前景作了展望。     

Molecular Characterization of the Calvin Cycle Enzyme Phosphoribulokinase in the Stramenopile Alga Vaucheria litorea and the Plastid Hosting Mollusc Elysia chlorotica

Phosphoribulokinase （PRK）, a nuclear-encoded plastid-localized enzyme unique to the photosynthetic carbon reduction （Calvin） cycle, was cloned and characterized from the stramenopile alga Vaucheria litorea. This alga is the source of plastids for the mollusc （sea slug） Elysia chlorotica which enable the animal to survive for months solely by photoautotrophic CO2 fixation. The 1633-bp V. litorea prk gene was cloned and the coding region, found to be interrupted by four introns, encodes a 405-amino acid protein. This protein contains the typical bipartite target sequence expected of nuclearencoded proteins that are directed to complex （i.e. four membrane-bound） algal plastids. De novo synthesis of PRK and enzyme activity were detected in E. chlorotica in spite of having been starved of V. litorea for several months. Unlike the algal enzyme, PRK in the sea slug did not exhibit redox regulation. Two copies of partial PRK-encoding genes were isolated from both sea slug and aposymbiotic sea slug egg DNA using PCR. Each copy contains the nucleotide region spanning exon 1 and part of exon 2 of V litorea prk, including the bipartite targeting peptide. However, the larger prk fragment also includes intron 1. The exon and intron sequences of prk in E. chlorotica and V/itorea are nearly identical. These data suggest that PRK is differentially regulated in V. litorea and E. chlorotica and at least a portion of the V. litorea nuclear PRK gene is present in sea slugs that have been starved for several months.     

Characterization of Nocardia plasmid pXT107

Nocardia,Rhodococcus and Streptomyces,all members of the actinomycetes family,areGram-positive eubacteria with high G C content and able to form mycelium.We report here a newlyidentified plasmid pXT107 of Nocardia sp.107,one of the smallest circular plasmids found in Nocardia.The complete nucleotide sequence of pXT107 consisted of 4335 bp with 65% G C content,and encodedone replication extragenic palindromic (Rep) and six hypothetical proteins.The Rep,double-strand originand single-strand origin of pXT 107 resembled those of typical rolling-circle-replication plasmids,such aspNI100 of Nocardia,pRE8424 of Rhodococcus and pIJ101 of Streptomyces.The Escherichia coli-Nocardiashuttle plasmid pHAQ22,containing the rep gene of pXT107,is able to propagate in Nocardia but not inStreptomyces.     

江苏下扬子区胞石反射率研究

通过对江苏下扬子地区胞石反射率的研究,发现随埋深增加胞石反射率增高。在相同成熟度的情况下,胞石反射率高于笔石反射率,并以笔石反射率与镜质体反射率相互关系为“桥梁”,建立了胞石反射率与镜质体反射率的对应关系,为下古生界含胞石地层的有机质成熟度评价提供一项新的指标。     

盐胁迫预处理对大麦根尖分生区细胞超微结构的影响

盐胁迫吸胀后的大麦种子转入正常条件下萌发,其发芽势严重降低,发芽率则和对照差异不大。电镜观察表明,萌发３天的大麦根尖分生区细胞膜系统已修复完善,内质网和高尔基体丰富,变形质体和变形线粒体大量出现,表明短时盐胁迫对种萌发的抑制作用是可逆的,而且一旦抑制作用被解除,植物细胞内的大生代谢活动会更加活跃,这一现象称为“抑制效应的补偿作用”。由于盐胁迫吸胀后代谢加强总伴随着变形质体和变形线粒体的大量出现。因     

激光诱变家蚕突变及其遗传育种的研究

本文报道了激光诱导家蚕单性生殖五年（１９８９—１９９３）来的研究结果。由于家蚕雌雄核受刺激的敏感性存在着差异,激光刺激不仅能使未受精的处女蛾卵发育产生孤雌生殖;而且能够破坏交配蛾卵的雌核发育产生孤雄生殖。试验结果说明激光诱发家蚕单性生殖具有明显效果,现已选育成“单性１号”和“单性２号”两个新突变体及其优良杂交组合“单性１号×皖５”和“单性１号×中８”,由于“单性１号”是斑纹限性品种,用它作母本的杂交种可为蚕业生产带来很大的经济效益。     

质体

质体是植物细胞特有的一类细胞器,藻类的质体类型比较单一,一般只有叶绿体一种,到了被子植物质体的类型才增多,而且被子植物细胞的发育,很大程度表现在质体的分化上。自从本世纪60年代确证质体含有自己的DNA以来,有人将质体看作是细胞内的细胞,这对理解质体有一定意义。在分生组织中质体呈未分化状态,叫做原质体。随着细胞的分化,原质体的结构和功能都发生深刻的变化,并形成各种质体。按照惠特利(Whatley 1978)的意见,质体大体可分     

罗汉果疱叶丛枝病的病原鉴定

在罗汉果Momordica grosvenori Swingle植株上发生一种黄化型病害,病株严重地抑制生长和降低产量。病叶起疱、丛枝,最终叶片黄化。 电镜的超薄切片观察;在病叶叶脉维管束中的薄壁细胞中,有多种形态的类菌质体,直径约为200～800毫微米,可以看到二分裂和生芽的菌体。 在病株中可找到MLO_s,而在健株中的上述组织中未发现。 四环素在特定条件下,可以抑制症状。     

同质化叶绿体转基因植株的获得

构建了含有外源目的基因表达盒（ｐｓｂＡ５’－ｍｉｆＨ－ｐｓｂＡ３’）和选择标记基因表达盒（Ｐｒｒｎ－ａａｄＡ－ＴｐｓｂＡ）以及两段质体基因组同源片段的烟草叶绿体转化载体ｐＴＲＣＨ２０５。基因枪聂击受试外植体后,经抗生素筛选获得转化再生植株。为探索提高转基因植株同质化程度的可能途径,对再生植株再高浓度的壮观霉素选择压下进行了３轮次分化再生,并结合腋芽繁殖方式继代６￣１０次。ＰＣＲ扩增和以同源片段为探