东乡野生稻BILs群体耐低氮性表型性状指标筛选及其综合评价

为了鉴定东乡野生稻及其后代群体的耐低氮性,研究低氮和正常氮2种处理下“协青早B//东乡野生稻/协青早B”BC₁-F₁₂回交重组自交系株高、抽穗期、穗长、有效穗数、穗实粒数、穗总粒数、着粒密度、结实率、千粒重和单株产量等10个表型性状,利用主成分分析和模糊隶属函数对BILs群体的耐低氮性进行综合评价.结果表明： 株系116、143和157的耐低氮性强,可作为东乡野生稻耐低氮性遗传研究和水稻耐低氮性育种的中间材料.采用逐步回归分析法建立了耐低氮性最优回归方程,筛选到株高、穗总粒数、结实率、千粒重和单株产量等5个性状相对值可作为水稻全生育期耐低氮性的综合评价指标.因此,在水稻耐低氮性遗传改良中,应注重对这5个性状,尤其是穗总粒数和单株产量相对值的选择.
     

广义可加模型在R中的快捷实现及蓝藻水华预测分析中的应用

广义可加模型(generalized additive models,GAM)适用于响应变量与解释变量之间的关系是非线性或非单调的数据分析,近年来在生态学中受到越来越多的关注。本文利用太湖湖泊生态系统研究站的监测数据,在RStudio集成编程环境下通过R对数据进行预处理、确定连接函数、对模型进行筛选以及评估等步骤,运用GAM分析了环境因子对微囊藻生物量的影响。结果表明,水温、总磷、化学需氧量以及电导率是影响太湖微囊藻生物量的4个关键环境因子。分析过程中,通过自编函数能有效地减少编程过程中的代码输入工作;R+RStudio是高效、快捷的编程环境。     

高原兔夏季卧栖地生境利用关键因子分析

研究阿尔金山国家级自然保护区高山草甸和高山荒漠区高原兔Lepus oiostolus夏季生境卧息地利用的主要影响因子,为高原兔的科学管理提供依据。2011—2013年夏季,累计调查高原兔卧息地5 m×5 m样方32个,另外在附近相同生境类型中设置对照样方33个。记录样方所在地的植物种数、植被盖度、植被高度、土壤硬度以及距道路的距离等指标。结果表明,卧息地和对照样方在植物种数、土壤硬度等方面差异有统计学意义(P<0.05),而在隐蔽级、植被高度、植被密度等方面差异有高度统计学意义(P<0.01)。Vanderloeg和Scavia选择指数Ei、选择系数Wi分析显示高原兔卧栖地偏好选择高度在30 cm以上、植被盖度大于30%且密度小于80株/m2,隐蔽级在10 cm以上,土质较软(6~9 kg/cm2)的小生境。主成分分析表明影响高原兔卧息地利用的主要因子依次是:植被密度(-0.898),植被盖度(-0.812)和隐蔽级(0.764)。高原兔偏爱植被高度更高、植物密度更低、隐蔽级更高、土壤较软的小生境。我们的结果为高原兔的科学管理提供了重要依据。     

思茅松HDR基因全长cDNA克隆与序列分析

1-羟基-2-甲基-2-E-丁烯基-4-焦磷酸还原酶(HDR)是甲基-D-赤藓醇-4-磷酸(MEP)途径中的最后一个酶,在植物萜类生物合成中起主控作用。该研究根据思茅松(Pinus kesiya var.langbianensis)树皮转录组数据分析结果,首先获得了思茅松HDR基因片段,然后根据所获得的基因片段设计特异引物,提取受伤后的思茅松树皮的RNA,并运用RT-PCR和RACE技术从思茅松树皮中克隆得到完整的HDR基因(Pk HDR)。生物信息学分析表明:克隆获得的Pk HDR1基因c DNA全长序列为1 876 bp,含有1个1 464 bp的开放阅读框(ORF),编码487个氨基酸。同源性分析结果表明:思茅松HDR蛋白与赤松(Pinus densiflora)HDR蛋白的相似性高达99%。亚细胞定位及结构域分析结果表明:思茅松Pk HDR氨基酸序列中包含转运肽序列(A1-A61)及植物HDR蛋白多个保守的功能位点(A143,A234,A288,A371)。系统进化分析结果表明:Pk HDR蛋白与赤松HDR蛋白的亲缘关系最为接近。半定量PCR检测结果表明:树皮的创伤促进思茅松HDR基因的表达。该研究成功克隆获得HDR基因,并确定其与松脂代谢密切相关,为阐明思茅松松脂生物合成机制和分子育种提供了参考。     

湛江5种红树林树种光合作用特性及光合固碳能力研究

应用Li-6400便携式光合作用测定系统,对湛江市特呈岛5种红树林树种的净光合速率日变化和光合作用—光响应曲线进行了测定,探讨了各树种的光合作用特性以及主要影响因子并评估其固碳能力大小。结果表明:在自然光照条件下,秋茄和红海榄叶片净光合速率(Pn)的日变化曲线呈单峰型,白骨壤、木榄和桐花树为双峰型,光合"午休"现象明显,而且峰值分别出现在10:00和14:00左右。其中,白骨壤和木榄的光合午休主要由气孔限制因素引起,桐花树主要由非气孔限制因素引起。通径分析表明,光合有效辐射(PAR)是影响白骨壤和桐花树叶片Pn的主要决策因子,而叶面大气蒸汽压亏缺(VPD)是主要限制因子;影响秋茄和红海榄叶片Pn的主要决策因子是气孔导度(Gs),主要限制因子是叶温(Tl);影响木榄叶片Pn的主要决策因子是气孔导度(Gs)。基于叶片净光合作用速率的各树种日净固碳量存在显著性差异(P0.01),秋茄的日净固碳量最大(13.83 g·m-2·d-1),其次为白骨壤和桐花树(9.48和8.24 g·m-2·d-1),木榄和红海榄的较小(6.72和6.30 g·m-2·d-1)。5种红树林树种的光补偿点(LCP)介于28.3~137.0μmol·m-2·s-1之间,显示了阳生植物的特性。光饱和点(LSP)介于169.3~1189.3μmol·m-2·s-1之间,桐花树最大,红海榄最小。5种红树林树种的表观量子效率(AQY)存在极显著差异(P0.01),白骨壤最高为0.064 mol·mol-1,木榄最低,仅为0.005 mol·mol-1。5种红树林植物叶片的光响应参数与日净固碳量的关联度大小顺序为最大净光合速率(Pmax)、LSP-LCP、AQY、LSP、LCP。     

番茄RGA4蛋白与马铃薯Rpi-blb1蛋白的同源比较分析

为获得番茄抗晚疫病广谱性基因信息,采用同源电子克隆法,基于番茄蛋白序列数据库,以马铃薯晚疫病广谱抗性蛋白Rpi-blb1为种子序列,获得番茄疾病抗性蛋白RGA4,并进行基因电子定位和基因结构、模体、二级结构、基因进化及基因电子表达等分析,以证明两者的进化关系。结果表明:番茄RGA4蛋白(XP_004245923.1)序列具有NB-ARC和LRR8两个保守结构域,定位于第8条染色体SL2.40区间,相应基因位于8号染色体序列的57228847-57232935 bp区间,长度为4 089 bp,由2个外显子和1个内含子组成,编码988个氨基酸序列,该蛋白为不稳定分泌球形蛋白;番茄RGA4蛋白和马铃薯Rpi-blb1蛋白在二级结构分布、基因序列组成、基因定位等方面相似性较高,可确定两者为垂直同源关系,但在基因进化和模体组成方面存在差异,可能导致两者功能上的不同。研究结果可为番茄晚疫病广谱抗性基因克隆及其利用提供理论依据。     

十字花科多肽激素类基因RALF的同源基因克隆及进化分析

多肽激素类基因是对植物生长发育起重要作用的一类基因,RALF是其中的重要一员,而十字花科在中国蔬菜作物中是重要的一大类群。为了摸清十字花科多种蔬菜作物的RALF同源基因信息,该文根据前期研究从油菜中扩增到的多肽激素类基因RALFbn的序列设计引物,从提取的十字花科芸薹属、萝卜属、蔊菜属、山芥属的7份重要蔬菜作物的基因组DNA中分别克隆到了RALF的同源序列。结果表明:7种蔬菜作物的RALF同源基因编码区均在300 bp左右,且无内含子,编码的蛋白质由79个氨基酸组成,说明RALF在十字花科4个属内的保守性较强;对RALF同源基因在十字花科4个属中的表达分析表明,该类基因在根、茎、叶、花序轴等营养器官中不表达或弱表达,但主要在生殖器官中表达,其中在总花蕾和开放花中的表达量普遍高于嫩角果中的表达量,表明该类基因在十字花科中的生理活跃期是花发育时期。同时,构建了十字花科4个属中RALF同源基因的系统树,芸薹属的油菜、甘蓝和芥蓝形成一个分支,而茎瘤芥和分蘖芥形成另外一个分支,且与萝卜属、山芥属、蔊菜属的材料聚在一支,该基因的进化途径在一定程度上也反映出这几种作物的遗传背景关系。该研究结果丰富了RALF家族信息,增添了十字花科植物的分子进化数据。     

庙岛群岛南五岛灌木群落结构及其对环境因子的响应

该研究对山东省庙岛群岛南五岛灌木植被及环境因子进行调查,运用TWINSPAN等级划分法和多元分析技术研究调查区域内灌木的植被分布、群落结构及其与环境因子间的关系。结果显示:(1)调查期间庙岛群岛南五岛共发现灌木27种,隶属于15科23属,荆条、扁担木、酸枣为优势种。(2)灌木群丛主要被划分为6个群丛,即桑群丛、刺槐-柘树群丛、酸枣群丛、扁担木群丛、荆条群丛、紫穗槐群丛。(3)应用典范对应分析(CCA)并采用向前引入法对环境因子进行逐步筛选,Monte Carlo置换检验结果显示,乔木层盖度、土壤pH是影响庙岛群岛南五岛灌木空间分布的关键环境因子。研究认为,CCA二维排序结果与TWINSPAN分类结果较为一致,庙岛群岛南五岛森林灌木群落主要分布于乔木层盖度适中、偏酸性土壤的环境下。     

茶树中2个NAC转录因子基因的克隆及温度胁迫的响应

利用茶树转录组数据库,检索得到2个NAC家族转录因子基因CsNAC1和CsNAC2。通过RT-PCR方法,将其从茶树‘迎霜’中分离克隆,利用荧光定量PCR方法,对CsNAC1和CsNAC2基因在‘迎霜’和‘安吉白茶’2个茶树品种不同组织以及温度胁迫处理下的表达进行分析,以探讨NAC家族转录因子在温度胁迫下的响应特征。结果表明:(1)CsNAC1和CsNAC2基因开放阅读框长度分别为1 044和1 047bp,分别编码347个和348个氨基酸;蛋白功能域预测和多重对比显示,CsNAC1和CsNAC2蛋白N端均含有典型NAC家族成员所具有的NAM保守结构域。(2)进化分析表明,CsNAC1和CsNAC2分别属于NAC家族的NAP和AtNAC3亚家族。(3)三维分子模型建模显示,CsNAC1和CsNAC2蛋白分别含有3个和2个α-螺旋,6个和7个β-折叠。(4)荧光定量PCR结果显示,CsNAC1在2个茶树品种中具有较相似的组织特异性,均在茶树成熟叶中表达量最高;CsNAC2则分别在‘安吉白茶’的幼叶中,‘迎霜’的根中表达量最高;高温(38℃)和低温(4℃)处理下,CsNAC1和CsNAC2基因的表达均受不同温度胁迫影响,不同茶树品种、不同时间段的表达存在差异。     

小立碗藓GPX家族的功能分化与催化特性研究

谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)在植物抵抗氧化胁迫中发挥重要作用。该研究从小立碗藓(Physcomitrella patens)基因组中挖掘到3个GPX基因,分别命名为PpGPX1、PpGPX2和PpGPX3。其中PpGPX1和PpGPX3只含有1个外显子,而PpGPX2含有6个外显子。表达模式分析发现PpGPX1和PpGPX2在检测的所有条件下均表达,而PpGPX3在检测的所有条件下均不表达。蛋白亚细胞定位分析发现,PpGPX1蛋白定位在细胞质,而PpGPX2蛋白定位在叶绿体。在大肠杆菌中表达并纯化了PpGPX1和PpGPX2蛋白,酶学性质分析发现,PpGPX1和PpGPX2蛋白均只能利用Trx电子供体系统,而不能利用GSH电子供体系统;PpGPX2蛋白对过氧化物底物的催化活性和催化效率均高于PpGPX1。基因结构、表达模式、亚细胞定位和蛋白酶学性质的差异预示小立碗藓GPX基因家族成员发生了功能分化,将PpGPX2蛋白的Pro158、Phe167和Phe172氨基酸残基均突变为Ala,发现突变体蛋白对底物催化活性降低,说明这3个氨基酸位点对PpGPX2蛋白具有重要催化活性。