三峡水库神农溪2014年春季浮游藻类演替成因分析

摘要：【目的】研究三峡水库神农溪库湾春季水华期间浮游藻类演替及其成因分析。【方法】2014年3–5月在神农溪库湾布置了6个断面(SN01–SN06),在神农溪汇入长江干流河口附近水域设置1个断面CJBD,对浮游藻类、相关环境因子及水动力因子进行了同步监测,据此分析了水体层化结构及水动力特性。【结果】神农溪在监测时段内共检测到浮游藻类6门38种(属);库湾浮游藻类生物量时间上差异显著(ANOVA,P<0.05)。春季浮游藻类群落结构具有明显的演替规律,3月份暴发大面积的硅藻水华（藻密度>100×105 cells/L),小环藻(Cyclotella spp.)为优势藻种;4月在SN02–SN06暴发以小球藻(Chlorella spp.)为主要优势种、衣藻(Chlamydomonas spp.)为次优势种的绿藻水华(藻密度>100×105 cells/L),5月份受水位大幅消落影响,浮游藻类生物量降低且无明显优势藻种。【结论】在具备充足的营养盐的水体中,水体层化结构与水动力特性对浮游藻类演替影响重大。三峡水库水位处于快速消落阶段时,流速成为抑制神农溪库湾藻类生长的主要因素。     

理性设计盐桥构建伯克霍尔德菌脂肪酶热稳定突变体

【目的】借助蛋白质工程技术提高伯克霍尔德菌ZYB002脂肪酶LipA的热稳定性,以期更好地将其应用于工业生产中。【方法】利用YASARA、Fold X、Rosetta、Gromacs等生物信息学软件,构建1个脂肪酶Lip A的热稳定性提高的微型突变体电子文库;通过对突变体的结构信息和自由能变化进行评估,筛选出潜在的有价值的突变体。继而利用基因定点突变技术,构建上述候选突变体的突变基因文库,通过实验筛选出热稳定性提高的脂肪酶LipA突变体。【结果】利用上述方法,从构建的20个脂肪酶LipA突变体中,筛选到热稳定性有显著提高的3个突变体LipA-Asn~(125)Asp、LipA-Asn~(125)Glu和LipA-Gln~(262)Glu。经55°C处理12 min后,上述3个突变体的T1250值较野生型分别提高4.0°C、5.5°C和4.4°C;在55°C下的半衰期较野生型分别提高了2.2倍、3.8倍和2.6倍。【结论】利用生物信息学软件,构建脂肪酶LipA突变体电子文库,结合蛋白质的结构信息,可以快速筛选到热稳定性提高的脂肪酶LipA突变体。     

文昌鱼Hedgehog基因敲除和突变体表型分析

文昌鱼隶属脊索动物门头索动物亚门,是无脊椎动物到脊椎动物的过渡类群,其躯体结构简单,是研究胚胎发育的理想材料。本文以文昌鱼为实验对象,利用TALEN敲除技术对Hedgehog(Hh)基因在胚胎发育中的功能进行了研究。在文昌鱼Hh基因翻译起始位点下游附近选取TALEN目标位点,根据此序列组装相应TALEN重组质粒,体外合成mRNA,向未受精卵注射mRNA后,经体外受精获得F₀代胚胎。效率分析显示,靶向该基因的TALEN mRNA可导致F₀代胚胎在相应基因组区域发生突变的比例为34%。对部分F₀个体所产配子筛查发现,TALEN引起的突变可进入配子,将其中1尾突变类型为8 bp缺失的雄性个体与野生型雌性配对获得F₁群体,对F₁群体逐尾筛查,从中获得多尾携带8 bp缺失的杂合子;这些杂合子相互配对所产的F₂代胚胎,其中约有1/4个体在幼体早期出现躯体前端和尾向下弯曲、脊索前端腹侧的中胚层组织发育不全,不能开口等;随着幼体生长发育,躯体前端和尾部进一步卷曲,口部仍未形成,左右各形成一个口前窝,内柱和鳃裂位于躯体腹侧,最终因无口摄食而死亡。基因型分析发现,上述畸形胚胎均为Hh纯合突变体,其与杂合子及野生型比例分布符合孟德尔遗传定律,表明这些发育畸型的特征与Hh基因功能缺失有关。     

水稻矮杆多分蘖突变体CA648的光合生理特性分析

本研究分析了水稻矮杆多分蘖突变体丛矮648 (CA648)及对照中花11 (ZH11)在分蘖期叶片的叶绿素含量、光合速率,还原糖、蔗糖含量以及POD酶活力。结果表明,分蘖期ZH11剑叶中叶绿素含量高于CA648。水稻分蘖前期,CA648的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率都低于ZH11,胞间CO2浓度高于ZH11;而在分蘖盛期(分蘖期后20 d)两种材料的净光合速率差异显著,ZH11净光合速率比CA648高17.5%,同时CA648的气孔导度、胞间CO2浓度和蒸腾速率都低于ZH11;而分蘖后期ZH11与CA648净光合速率几乎相同。分蘖盛期CA648叶片还原糖含量明显比对照高;而茎杆还原糖含量与对照无差异。CA648叶片蔗糖含量低于对照,约为ZH11的77.5%;而茎杆的蔗糖含量高于对照,比ZH11高30.7%。两种材料POD酶活力差异明显,其中在分蘖盛期,CA648叶、茎中的POD酶活力分别比ZH11高73.0%、16.8%。     

拟南芥草酸不敏感突变体的筛选与分析

草酸是多种真菌的致病因子。在含1.2 mmol/L 草酸和10 mmol/L 雌二醇的MS缺钙培养基上, 从大约含6000个独立株系的拟南芥化学诱导突变体库中筛选草酸不敏感的突变体。初筛获得的可能的草酸不敏感突变体单株收种后, 进一步复筛获得5株较抗草酸的突变体D33、D74、D154、D282和D630。对它们的TAIL-PCR的第三步产物回收、测序、比对的结果表明：D33的T-DNA插入位点位于At2g39720 (Zinc finger ) and At2g39730 (Rubisco activase) 之间, D74、D154、D282和D630都插在At5g10450 (14-3-3 protein GF14 lambda) 的第一个内含子上。突变体后继的遗传分析与分子分析正在进行中。     

有害疣孢霉Hypomyces perniciosus遗传转化体系的建立及其突变体库的构建

有害疣孢霉Hypomyces perniciosus是引起双孢蘑菇Agaricus bisporus湿泡病的病原真菌,目前其致病分子机理尚不清楚,而高效稳定的遗传转化体系和突变体库构建是挖掘和研究病原菌致病基因的基础和有效手段。因此,本实验以高致病力的有害疣孢霉菌株WH001为研究对象,采用冻融法将双元载体pBHt1转入农杆菌AGL-1中,建立并优化根癌农杆菌介导的遗传转化体系,并利用其构建T-DNA插入突变体库。结果表明有害疣孢霉菌株WH001的潮霉素（Hygromycin,Hyg）耐受浓度为250ng/L,当农杆菌侵染液浓度OD₆₀₀=1,侵染时间为30min,乙酰丁香酮（Acetosyringone,AS）浓度为1.5mg/mL,共培养时间为3d时,转化体系效率最高。然后利用该优化体系构建有害疣孢霉的突变体库,通过PCR检测和形态学鉴定获得若干表型发生改变、稳定遗传的T-DNA插入突变体,与原菌种WH001相比,突变体在菌丝形态、生长速率、色素分泌和致病力等方面发生改变。本研究为进一步挖掘有害疣孢霉未知基因功能、解析生物学性状、探讨致病分子机制奠定基础。     

拟南芥转录共激活子ANGUSTIFOLIA3(AN3)调控花的雄蕊的形成

雄蕊是种子植物产生花粉的重要生殖器官,其是否正常发育关乎到植物的繁殖状况,并且会对农作物的产量造成影响。通过RT-PCR技术鉴定拟南芥转录共激活子ANGUSTIFOLIA3（AN3）的两个敲除突变体an3-1和an3-4;通过形态学检测发现,突变体an3-1和突变体an3-4的雄蕊较野生型雄蕊短,而雌蕊却无明显变化;通过构建AN3启动子GUS表达载体,对Pro-AN3-GUS植株的花组织进行染色,并观察,结果表明,AN3基因在拟南芥的种子胚、成熟的花粉、柱头、花瓣中均有表达。这个结果证明AN3能在拟南芥生殖生长期间在花器官等重要组织中表达,这个结果与an3-1和an3-4的雄蕊变短的结论一致。由此,我们得出结论：拟南芥转录共激活子AN3正向调控花的雄蕊的形成。     

利用PCR方法鉴定hiTAIL-PCR扩增产物中的质粒骨架片段

T-DNA突变体是研究基因功能的重要资源。高效热不对称交错PCR (hiTAIL-PCR)是克隆突变体中T-DNA插入位点侧翼序列的常用方法。然而我们发现, 利用hiTAIL-PCR克隆到的一些侧翼序列并不对应于宿主的染色体DNA序列, 而是质粒的骨架DNA片段。通过设置1组RB-S4/AC1或者LB-A4/AC1对照反应, 用PCR方法鉴定了hiTAIL-PCR扩增产物中位于T-DNA侧翼的质粒骨架片段。在后续分析中, 通过排除这些片段, 提高了利用hiTAIL-PCR获得宿主染色体DNA片段的效率。同时, 通过调整反应程序, 使得整个PCR的反应时间也大为缩短。在拟南芥(Arabidopsis thaliana) T-DNA突变体drf1侧翼序列的克隆实例中, 对照反应的引入将hiTAIL-PCR中需鉴定的22条扩增产物降至4条, 效率提高了81.8%。     

香溪河库湾水体异养细菌及无机磷细菌分布特征

2003 年三峡水库蓄水后, 香溪河入库区段形成典型的水库型库湾, 磷污染严重, 导致水华频发。异养细菌是水体物质循环的重要参与者, 其中无机磷细菌释放结合态磷加重了水体富营养化。为了研究异养细菌和无机磷细菌对水体富营养化的影响, 在库湾设置7 个采样点, 2015 年 4 月、6 月、9 月和12 月分别采集水样, 测定样品总氮(TN)、总磷(TP)、磷酸盐(PO₄-P)及表层(水面下方0.5 m)水体叶绿素a(Chl.a)浓度, 实验室培养异养细菌及无机磷细菌。利用SPSS 17.0 对水体可培养异养细菌和无机磷细菌的时空变化进行单因素方差分析, 并用SPSS 软件分析细菌含量与总氮浓度、总磷浓度、磷酸盐浓度和叶绿素 a 浓度的相关性。结果显示: 异养细菌和无机磷细菌含量与叶绿素 a 浓度无显著相关性; 无机磷细菌与氮磷相关性均高于异养细菌, 说明香溪河库湾无机磷细菌与水体氮磷关联性大于异养细菌。     

一个玉米矮秆突变体K123d的遗传鉴定

矮秆已被广泛用于改良作物的抗倒伏性状,培育理想株型,从而提高作物产量。玉米矮秆突变体K123d由自交系K123自然突变产生。本研究比较该突变体与野生型主要农艺性状差异及其对赤霉素的敏感性;用K123d与株高不同的3个自交系分别构建F1、BC和F2群体,分析矮秆性状的遗传模式;以K169/K123d-F2为定位群体,采用集团分离分析法(BSA),运用SSR标记定位矮秆基因d123;参照br-2序列信息分段设计特异引物,同源克隆d123。结果表明,与野生型相比K123d株高降低35.59%,穗位高降低、节间缩短、叶片较直立,但结实率差,对赤霉素敏感;在F2群体和BC1群体中,正常植株与矮秆植株分离比例分别符合3∶1和1∶1,说明矮秆性状受1对隐性基因控制;其矮秆基因d123定位于第一条染色体上SSR标记umc1278和bnlg1564之间,遗传距离分别为12.8 c M和7.3 c M;同源克隆显示d123与br-2存在12个碱基替换,其中第4个外显子编码的一个谷氨酸被替换为赖氨酸。由此可见,矮秆突变体K123d为br-2的一个突变类型,对矮化育种具有进一步研究利用价值。