化龙山七筋姑种内二倍体与四倍体表型分化分析

七筋姑(Clintonia udensis Trautv. et Mey.)属百合科(Liliaceae)七筋姑属(Clintonia Raf.),多年生草本,具有二倍体(2n=14)和四倍体(4n=28)两种倍性。在陕西化龙山地区,二倍体主要分布在南坡海拔2 450 m处,四倍体主要生长在北坡海拔1 900 m左右,成为研究种内多倍体分化的理想材料。该研究从七筋姑营养和繁殖系统出发,研究其不同倍性的表型分化,揭示不同倍性的生态适应特征,为阐明七筋姑种内多倍体的演化提供线索。研究表明：(1)在根、茎、叶、花、果实、种子的11个性状中,二倍体的果实体积性状最为稳定(CV=0.02),叶长性状遗传多样性最高(CV=0.85);四倍体中果实体积性状也最为稳定(CV=0.06),而花数量性状多样性最高(CV=0.42)。(2)四倍体的果实体积平均值明显高于二倍体,但种子数量平均值显著少于二倍体,果实体积和种子体积性状在不同倍性间的分化占比最高(V_st=0.69)。(3)四倍体营养器官表型性状的遗传变异丰富度低于二倍体,其平均变异系数(CV=0.16)小于二倍体的变异系数(CV=0.44);在繁殖系统表型性状中,四倍体的遗传变异丰富度高于二倍体,平均变异系数(CV=0.30)大于二倍体(CV=0.26)。(4)显著性分析表明,二倍体与四倍体表型性状差异显著(P<0.05),而繁殖系统性状在不同倍性间无显著差异(P>0.05);PCA分析同样显示二倍体与四倍体间存在明显差异。四倍体显著的表型差异是对低海拔环境长期适应的结果。     

基于功能性状的水杉原生母树种群生境适应策略

植物的功能性状变异和表型可塑性是其应对异质生境的主要机制, 对植物的生长和分布有重要贡献。本文以湖北星斗山国家级自然保护区的水杉(Metasequoia glyptostroboides)原生母树为研究对象, 分析了母树种群功能性状对树木形态、地形因子及人为干扰的响应机制。结果表明: 水杉原生母树叶面积、叶干重和比叶面积的变异幅度大, 可塑性较强, 而枝和叶的干物质含量稳定性最高。人为干扰和4个地形因子均对每个功能性状变异方差有5%-20%的解释度, 冠幅对枝、叶干物质含量的变异方差有高达38%和76%的解释度。5个功能性状主要受海拔、坡位和人为干扰影响, 其中, 比叶面积对环境因子和干扰的响应规律不明显, 叶面积和叶干重在强烈人为干扰的环境中普遍增大, 枝和叶的干物质含量对坡向的变化最敏感。总之, 水杉原生母树种群通过功能性状变异对环境能产生一定的可塑性响应, 但人为干扰对母树生长影响较大, 建议人工辅助更新, 并适度减少农业和建筑对现存母树的影响。     

优良单株家系辣木叶的表型性状分析

为挖掘辣木(Moranga oleifera)优良种质资源,对30个优良单株家系的叶片表型性状进行研究。结果表明,除叶形外,辣木不同家系间的叶柄和叶片颜色、复叶数、复叶柄长度和直径、复叶间距、叶长、叶宽均存在不同程度的差异。复叶数与复叶柄长度和直径、复叶间距、叶长、叶宽呈极显著正相关;主成分分析表明,叶长、叶宽、复叶柄长度和直径、复叶间距、叶柄和叶片颜色是区分辣木不同家系最主要的叶片性状指标。聚类分析结果表明,30个辣木家系可分为3大类,叶片表型性状存在显著差异的家系的遗传距离较远。因此,叶柄和叶片颜色、复叶数、复叶柄长度和直径、复叶间距、叶长、叶宽将为直观区分辣木家系提供参考。     

基于寨卡病毒复制子的抗病毒药物筛选系统

寨卡病毒(Zika virus, ZIKV)是引起成人格林巴利综合征(Guillain-Barre syndrome, GBS)以及胎儿和新生儿小头畸形疾病的重要病原体。有效的抗病毒药物筛选系统是防治ZIKV感染的有效工具。本研究构建了以海肾荧光素酶为检测靶标的寨卡病毒复制子Rluc-ZIKV-Rep,并通过突变NS5蛋白,构建了非复制型寨卡病毒复制子Rluc-ZIKV-Rep NS5△GDD。为了检测复制子的功能,将两种复制子转化至Vero细胞,结果显示随着时间延长, Rluc-ZIKV-Rep荧光素酶活性逐渐增加,寨卡病毒m RNA拷贝数逐渐增多,证明以海肾荧光素酶为检测靶标的寨卡病毒复制子构建成功。为了检测该系统是否能够用于抗病毒药物筛选,用马尼地平和西尼地平两种抗寨卡病毒的药物进行检测,结果显示Rluc-ZIKV-Rep的复制能力随着药物浓度的增加而逐渐降低,呈现一种剂量依赖的方式,说明该系统可以用于抗病毒药物的筛选。综上所述,本研究构建了一种可以用于抗病毒药物筛选的寨卡病毒复制子,为筛选有效的抗病毒药物提供了有力工具。     

基于转录组测序的Cd胁迫下芹菜细胞自噬相关基因的筛选

细胞自噬是植物逆境应答过程中最常见的保护机制之一。动物中,自噬相关基因抵御镉(Cd)毒害的功能研究较清楚,但植物却知之甚少。文中以芹菜品种‘皇后’为试材,采用外源Cd(终浓度为0、2、4、8mg/L)添加营养液水培处理,利用转录组测序(RNA-seq)技术筛选细胞自噬相关差异基因并进行q RT-PCR验证。结果表明Cd胁迫对芹菜植株产生了明显的毒害作用,并与浓度间产生了量效关系。在筛选的8个差异表达的自噬相关基因中,ATG8a、ATG8f、ATG13、AMPK-1、AMPK-2基因随Cd浓度升高表达上调,ATG12、VPS30和VPS34则先上调后下降,说明自噬相关基因可能通过表达上调增加了自噬小体结构以抵御Cd毒性作用;而高浓度Cd(8mg/L)可能超出芹菜的耐受范围,导致多个自噬基因又出现表达下调趋势。以上结果有助于后期自噬相关基因的功能研究,为进一步探讨芹菜对Cd胁迫的耐性机制提供参考依据。     

溶藻细菌筛选及溶藻活性物质对铜绿微囊藻生理活性的影响

从太湖水华水体中分离纯化细菌, 再将细菌的LB液体和固体斜面纯培养物分别收集后感染铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)细胞, 从中筛选出7株具有溶藻活性的细菌, 并对其中一株溶藻细菌THW7的溶藻方式及溶藻活性物质对铜绿微囊藻生理活性的影响进行了初步研究。结果表明: 仅采用细菌的LB液体纯培养物进行溶藻细菌筛选会存在误筛或高估溶藻效率的风险, 而采用细菌的固体斜面纯培养物进行筛选则可避免以上风险; 溶藻细菌THW7通过分泌胞外活性物质的方式间接溶藻; 在THW7无菌滤液胁迫下, 铜绿微囊藻的生长受到显著抑制(P<0.01), 10d溶藻效率可达94.38%, 光合系统活性也显著降低(P<0.01), MDA含量积累, SOD、POD、CAT活性整体呈现先升高后降低的趋势且显著高于对照组(P<0.01)。推测菌株THW7分泌的溶藻活性物质可能作用于铜绿微囊藻细胞的光合系统Ⅱ, 阻碍电子传递, 抑制其光合作用过程, 并对藻细胞产生氧化损伤, 破坏藻细胞细胞膜的完整性, 从而实现溶藻作用。     

土壤中高产蛋白酶菌株产酶条件及酶学性质

【背景】微生物蛋白酶已经成为工业用蛋白酶的主要来源,筛选具有特殊环境适应性的微生物成为生物酶资源的开发热点。【目的】通过对青藏高原土壤微生物产蛋白酶菌株的筛选、优化及相关特性研究,寻找新的蛋白酶资源,为高原菌种资源利用提供科学依据。【方法】采用形态学和分子生物学对筛选菌株进行菌种鉴定,利用单因素试验和正交试验对菌株进行发酵条件优化及酶学性质的探究。【结果】筛选出一株高产蛋白酶菌株XC2,经鉴定菌株XC2为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)。XC2最优产酶条件:可溶性淀粉4.0%,牛肉膏1.0%,K~+0.6%,培养温度34°C、初始pH 7.0、接种量2.0%的条件下200 r/min振荡培养13 h,所产蛋白酶活力最高为638.5 U/mL。XC2所产蛋白酶最适反应温度60°C,最适pH9.0;40-50°C、pH8.0-10.0条件下酶活稳定性较高;Mn~(2+)对酶活力有明显激活作用,而Zn~(2+)、Cu~(2+)、Fe~(2+)、Fe3+对酶活力有明显抑制作用。【结论】枯草芽孢杆菌XC2有较强的产碱性蛋白酶的能力,具有较好的应用前景。     

苏云金芽胞杆菌LM1212菌株和突变株的全基因组序列比较分析

【背景】LM1212菌株是昆虫病原菌苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)中的一员,其芽胞和晶体分别产生于芽胞形成细胞和晶体产生细胞中,具有独特的细胞分化表型。与野生株LM1212相比,突变株LM1212-DB芽胞细胞比例明显降低并产生更高比例的晶体产生细胞,这使得LM1212-DB菌株成为研究晶体产生细胞形成机制和提高菌株杀虫活性的绝佳实验材料。【目的】比较LM1212菌株和LM1212-DB菌株的基因组差异,以便于揭示导致这两个菌株表型差异的原因。【方法】利用单分子测序技术(single molecular real-time,SMRT)和Pacbio RS II测序平台对两个菌株进行全基因组测序,对染色体和质粒、双组分信号系统和插入序列等进行差异分析,并构建表型特性相关基因的系统发育树。【结果】基因组分析发现,LM1212和LM1212-DB菌株均含有丰富的插入序列和双组分信号系统,暗示两个菌株极易发生基因重排且具有较强的环境适应性。与LM1212菌株相比,突变株LM1212-DB中发生了染色体和质粒片段缺失、质粒重排、质粒拷贝数变异。进一步分析缺失基因的功能发现,一些环境胁迫响应基因(如sigB)和芽胞形成相关基因(如abrB)等缺失;通过分析质粒拷贝数变异发现,具有增加晶体细胞比例功能的转录因子CpcR所在质粒的拷贝数增加1个,同时对CpcR的进化分析发现,与其亲缘关系最近的基因的从属菌株也产生与LM1212菌株相似的细胞分化表型。这些重要功能基因的缺失和拷贝数变异可能是导致两个菌株表型差异的原因。此外,突变株LM1212-DB缺失I型限制-修饰系统,这使得突变株LM1212-DB与野生菌株LM1212相比具有更好的外源DNA兼容性。【结论】突变株LM1212-DB染色体和质粒的结构变异可能是导致与野生株LM1212表型差异的潜在原因,这将为研究LM1212菌株的晶体细胞分化机制提供指导方向。     

天山北麓拟南芥表型特征的自然选择

本文研究了天山北麓干旱、湿润2种不同水分条件下拟南芥(Arabidopsis thaliana)光合生理、形态及发育特征的自然适应特点。结果表明：分枝数、株高、相对适合度（角果质量）、莲座叶面积等特征在不同水分下差异极显著;根质量与相对适合度、莲座叶面积、水分利用效率和光合速率之间表现了正相关,胞间二氧化碳浓度与光合速率、水分利用效率之间表现了负相关;选择梯度分析得出,干湿水分条件下分枝数、株高、莲座叶面积均表现定向选择;主成分分析发现,光合生理特征整合在处理间有一定的规律性,表现出拟南芥物种特征整体协调一致性较强,对环境响应具有较大的趋同性;通径分析发现,水分利用效率、枝质量、株高、角果数对相对适合度直接产生较大影响,因而在通径模型中设置为直接路径特征,将莲座叶面积通过分枝数、花期、角果数,花期通过角果数到达相对适合度的过程设置为间接路径,这些特征通过间接路径对相对适合度间接产生较大影响。     

一个水稻OsWNK基因的分离及表达分析

在褐飞虱取食后的水稻cDNA差减文库中筛选到与拟南芥AtWNK1激酶基因高度同源的EST(GenBank登录号:BU572310),以该EST为探针,从褐飞虱取食后的水稻cDNA文库中分离到OsWNK基因的全长cDNA,该基因编码一个含677个氨基酸残基的蛋白激酶,与以前克隆出的一种拟南芥蛋白激酶基因(GenBank登录号:DQ837532)只有3个氨基酸残基的差异。Northern杂交结果显示,在褐飞虱取食后,该基因的表达上升。表明该激酶基因参与褐飞虱取食的应答反应,可能与水稻抗褐飞虱有关.