《现代生物技术导论》的那些事儿

高等教育出版社迎来了她的五十五华诞，金安嘱我写几句话以作纪念。作为一位长期与高等教育出版社有密切合作的高校作者，在此值得纪念的时刻留下几行文字以示庆祝，我感觉既有必要也责无旁贷。     

2004 年中国植物科学若干领域研究进展

随着模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)和水稻(Oryza sativa)基因组测序工作的完成, 国际植物科学的研究在近年来得到了极大的推动。我国植物科学领域也在整体上取得了重大进展, 特别是水稻基因组框架图(Yu et al., 2002)和4 号染色体基因组精细图(Feng et al., 2002)以及水稻控制分蘖的MOC1基因发现(Li et al., 2003)等重大研究成果在Science和Nature等国际顶级科技刊物上的发表, 使国际科学界对中国的科学研究水平刮目相看, 亦使中国科学家为之振奋。据不完全统计, 2004年中国科学家本土取得研究成果在植物科学专业顶级学术刊物The Plant Cell、The Plant Journal 和Plant Physiology 上发表的论文有2 2 篇, 在其他重要综合性期刊Nature、Science、PNAS、Trends in Plant Science、Molecular Biolgy and Evolution、Ecology Letters和Conservation Biology等上也有论文发表, 这反映了我国科研总体水平正在迅速提高。本文基于我国科学家发表在这些著名刊物上的成果对《植物学通报》的读者作一简单介绍, 希望从一些侧面反映我国科学家在本土所做研究的主要进展, 由于篇幅有限, 不能对每个领域各项逐一介绍, 收集文献不尽完善请同行和读者见谅。下面就不同研究领域举例作一介绍。     

生长素对拟南芥叶片发育调控的研究进展

叶片(包括子叶)是茎端分生组织产生的第一类侧生器官, 在植物发育中具有重要地位。早期叶片发育包括三个主要过程: 叶原基的起始, 叶片腹背性的建立和叶片的延展。大量证据表明叶片发育受到体内遗传机制和体外环境因子的双重调节。植物激素, 尤其是生长素在协调体内外调节机制中起着不可或缺的作用。生长素的稳态调控、极性运输和信号转导影响叶片发育的全过程。本文着重介绍生长素在叶片生长发育和形态建成中的调控作用, 试图了解复杂叶片发育调控网络。     

通过原位反转录研究MADS盒基因M79的时空表达模式

通过设计可以引发特定mRNA进行转录的特异引物,采用了一种新的原位反转录的方法检测mRNA,这种原位反转录的方法是把原位杂交和反转录进行有机结合的结果,其实用性能和关键步骤都已进行优化。研究表明,只要设立合适的对照原位反转录方法, 检测mRNA的灵敏度高、假阴性和假阳性率低。用这种方法对一个属于AGL2亚组的水稻(Oryza sativa L.)的MADS-盒基因M79的表达进行了分析,结果表明,在水稻从营养到生殖的各个发育阶段,M79均有表达,与平行进行的传统原位杂交的方法得到的结果类似。相对而言,原位反转录法耗时短、容易操作,可以成为一种可靠的原位定位mRNA的基本技术。     

CHS基因起源初探及其在被子植物中的进化分析

利用PCR与TAIL-PCR方法,从半月苔(Lunulariacruciata(L.)Dum.exLindb.)中获得了一段长约1000bp的基因片段,它与已知的CHS基因在核苷酸水平上的相似性大于56%,在氨基酸水平上的相似性大于60%,所推断的氨基酸序列中酶反应的4个催化位点与已知晶体结构的紫花苜蓿MCHS2A上的催化位点相同,首次证明了苔类植物中可能存在类CHS基因,将CHS基因的起源时间推到苔藓类植物出现之前。以该序列和两种蕨类植物(Psilotumnudum(L.)Griseb.和EquisetumarvenseL.)的CHS序列作为外类群,应用邻接法、最大简约法和最大似然法分别构建了被子植物的CHS的分子系统树。结果表明,大部分科中的CHS分布在不同的分支上,而十字花科、豆科和禾本科各自聚成一个单系类群。以邻接树为依据,对茄科、旋花科和菊科的CHS基因进行了相对碱基替换速率的检测,发现这三个科内或科间序列的替换速率不一致。被子植物的CHS基因在基因拷贝数目、碱基替换速率以及重复/丢失事件的发生上都存在较大的差异,这种差异可能与被子植物的生活史、生活环境、花的特性以及对外界的防御系统等的多样性相关。     

通过原位反转录研究MADS盒基因M79的时空表达模式

通过设计可以引发特定mRNA进行转录的特异引物,采用了一种新的原位反转录的方法检测mRNA,这种原位反转录的方法是把原位杂交和反转录进行有机结合的结果,其实用性能和关键步骤都已进行优化.研究表明,只要设立合适的对照原位反转录方法,检测mRNA的灵敏度高、假阴性和假阳性率低.用这种方法对一个属于AGL2亚组的水稻(Oryza sativa L.)的MADS-盒基因M79的表达进行了分析,结果表明,在水稻从营养到生殖的各个发育阶段,M79均有表达,与平行进行的传统原位杂交的方法得到的结果类似.相对而言,原位反转录法耗时短、容易操作,可以成为一种可靠的原位定位mRNA的基本技术.     

拟南芥 MeIAA 抗性突变体的筛选和初步图位克隆分析

生长素是最重要的植物激素之一, 参与了植物生长发育的各个方面。植物体内游离的IAA是生长素的主要活性形式, 在IAA甲基转移酶1(IAMT1)的作用下, IAA可以转变为IAA甲酯 (MeIAA)。MeIAA本身没有活性, 在植物体内的MeIAA酯解酶作用下可以重新转变为IAA。 MeIAA是非极性分子, 能够在植物体内自由扩散。利用MeIAA的这种特殊性质筛选突变体, 可以分离到MeIAA代谢途径或者IAA途径中新的成分。我们对拟南芥种子进行EMS诱变, 通过观察黑暗下下胚轴的生长情况, 筛选MeIAA的抗性突变体。我们成功分离到了8株可能的抗性突变体, 并对其中的一个Methyl -IAA resistant 1 (mir1) 突变体进行了深入分析。MeIAA抗性突变体的筛选将为进一步了解MeIAA的代谢、IAA稳态调控和响应机理提供新的材料。     

2008年中国植物科学若干领域重要研究进展

在国家各类重大研究计划的持续支持和推动下, 2008年中国植物科学研究继续快速发展, 中国科学家在植物科学各领域中取得了大量的原创性研究成果, 尤其是在水稻株型功能基因组、水稻开花控制和种子发育、生殖隔离机制以及转基因生态安全研究等方面取得了一系列重大进展, 受到了国内外的广泛关注。该文对2008年中国本土科学家在植物生命科学若干领域取得的重要研究进展进行概括性评述, 旨在全面追踪当前中国植物科学领域发展的最新前沿和热点事件, 并展现我国科学家所取得的杰出成就。     

拟南芥MelAA抗性突变体的筛选和初步图位克隆分析

生长素是最重要的植物激素之一,参与了植物生长发育的各个方面。植物体内游离的IAA是生长素的主要活性形式,在IAA甲基转移酶1（IAMT1）的作用下,IAA可以转变为IAA甲酯（MelAA）。MelAA本身没有活性,在植物体内的MelAA酯解酶作用下可以重新转变为IAA。MelAA是非极性分子,能够在植物体内自由扩散。利用MelAA的这种特殊性质筛选突变体,可以分离到MelAA代谢途径或者IAA途径中新的成分。我们对拟南芥种子进行EMS诱变,通过观察黑暗下下胚轴的生长情况,筛选MelAA的抗性突变体。我们成功分离到了8株可能的抗性突变体,并对其中的一个Methyl-JAAresistant1（mir1）突变体进行了深入分析。MelAA抗性突变体的筛选将为进一步了解MelAA的代谢、IAA稳态调控和响应机理提供新的材料。     

2010年中国植物科学若干领域重要研究进展

2010年中国植物科学研究继续快速发展。中国科学家在植物科学各领域中取得了大量的具有原创意义的研究成果, 尤其是在水稻产量决定的遗传机制和作物基因组研究方面获得了一系列突破, 农业生态学研究等方面也取得了重大进展, 获得国内外的高度评价。该文对2010年中国本土植物生命科学若干领域取得的重要研究进展进行概括性评述, 旨在全面追踪当前中国植物科学领域发展的最新前沿和热点事件, 并展现我国科学家所取得的杰出成就。