粗山羊草CCT基因家族进化及节律表达分析

CCT家族基因广泛参与植物花期的调控过程,粗山羊草(Aegilops tauschii Coss.)作为小麦D基因组供体,给小麦带来新的花期及适应性相关基因。研究粗山羊草CCT家族基因不仅可为小麦进化、驯化和演变规律提供参考,还有助于认识粗山羊草作为杂草的生态适应性。粗山羊草基因组中26个CCT基因进化分析后发现Group A、Group C、GroupH和Group G中的13个Aet CCT成员出现了快速进化;Group A中有42.1%的位点存在正选择效应,表明快速进化提高了粗山羊草的适应性。基因结构分析表明CCT结构域在Aet CCT家族中保守性很高,但不同基因内含子和外显子的排布差异较大,特异Motif可能是不同亚家族基因间功能差异的重要原因。Aet CCT4、Aet CCT7、Aet CCT8、Aet CCT11、Aet CCT12、Aet CCT16、Aet CCT17、Aet CCT19、Aet CCT21和Aet CCT22的表达具有明显的"生物钟效应",呈现出24 h的节律性表达,且基本都处于快速进化的Group A、Group C、GroupH和Group I。研究结果表明,这些成员可能参与花期调控等生长发育过程,在粗山羊草的适应性形成过程中发挥了作用。     

山西省小麦育成品种遗传多样性分析

采用102对SSR标记,对山西省1949年以来162个小麦育成品种进行遗传分析。研究结果表明,标记的平均等位变异丰富度为3.94,多态信息含量(PIC)的变幅为0~0.810,平均多态信息含量为0.446,说明山西省小麦育成品种的遗传多样性较丰富,其中2000-2005年审定品种的遗传多样性最高。根据Nei's遗传距离进行聚类分析,将山西省小麦品种分为8个类群,分类主要与育成年代和生态地理分布有关,其中第Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ和Ⅷ类群的遗传距离较大、遗传差异较明显。通过分析品种间穗粒数、千粒重和叶绿素含量相关的位点后发现,不同年代的品种中优异等位变异频率随着年代逐渐增长,但部分位点的优异等位变异频率仍然偏低,表明重要农艺性状仍有较大的改良潜力。     

粗山羊草CCT家族基因序列分析及激素响应

开花是植物生长发育的重要过程。CCT家族基因在植物中广泛存在, 参与植物花期的调控过程。该文从粗山羊草(Aegilops tauschii)全基因组中分离出26个CCT基因, 它们分布于7对染色体上, 按照排列顺序将其命名为AetCCT1-26。AetCCT蛋白分子量介于14.9 kDa (AetCCT3)-83.2 kDa (AetCCT12)之间, 其中有25个蛋白包含完整的CCT保守结构域。系统发育分析显示, 12对粗山羊草/乌拉尔图小麦(Triticum urartu) CCT蛋白和9对粗山羊草/水稻(Oryza sativa) CCT蛋白为直系同源蛋白。通过公共数据的数字表达分析表明, AetCCT具有组织特异性和组成型2种表达形式, 其中AetCCT3、AetCCT4、AetCCT7及AetCCT9等9个基因在大部分组织中都有表达, 而AetCCT15、AetCCT21和AetCCT25等基因分别在种子、叶和根等少数组织中特异表达。AetCCT家族可以响应不同外源激素, 施用激素24小时和72小时后各成员对激素响应整体表现一致, 但不同成员对于不同激素的响应存在差异, 表明该家族成员在功能和行使方式等方面具有一定的多样性, 可能参与不同生长发育过程。光照条件影响AetCCT的表达, 说明光照和春化作用是影响与调控该家族基因表达的重要因素。研究结果有助于探索小麦(T. aestivum)进化、驯化和演变的规律, 以及认识重要农艺性状的形成与互作网络。     

麦红吸浆虫3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶基因SmHMGR的克隆及在滞育与发育变态过程中的表达动态

【目的】3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶(HMGR)是保幼激素(JH)合成途径的限速酶。麦红吸浆虫Sitodiplosis mosellana是一种典型的专性幼虫滞育昆虫。本研究旨在探讨HMGR基因在麦红吸浆虫滞育和发育变态过程中的作用。【方法】通过RT-PCR和RACE技术克隆麦红吸浆虫滞育前幼虫HMGR基因全长cDNA序列;利用生物信息学软件分析HMGR基因核苷酸和其编码的蛋白氨基酸序列特性;采用qPCR技术测定其在麦红吸浆虫滞育不同时期3龄幼虫及不同发育阶段(1-2龄幼虫、预蛹、初蛹、中蛹和后蛹以及雌雄成虫)中的mRNA表达水平。【结果】克隆获得一条麦红吸浆虫HMGR基因全长cDNA序列,命名为SmHMGR(GenBank登录号: MG876766)。该基因全长2 548 bp,其中开放阅读框长2 328 bp,编码775个氨基酸,预测的蛋白分子量为84.16 kD,理论等电点为8.29。序列分析发现该基因编码的蛋白具有HMGR蛋白家族典型的HMG-CoA-reductase-classⅠ催化功能域及其他保守功能基序;序列比对和系统发育分析表明,SmHMGR与达氏按蚊Anopheles darling等长角亚目(Nematocera)昆虫HMGR的相似性最高、亲缘关系最近。SmHMGR在麦红吸浆虫滞育前的3龄早期幼虫中表达量显著升高,进入滞育后一直维持较高水平,并在滞育后静息阶段的当年12月至翌年1月达到最高。SmHMGR在蛹期表达量低于幼虫期,预蛹期表达量最低;在雌成虫中表达量显著高于在蛹和雄成虫中的表达量。【结论】SmHMGR的表达与麦红吸浆虫发育密切相关,可能在滞育诱导、维持及滞育后静息状态的维持及生殖中发挥作用,其表达量的降低可能参与了幼虫到蛹的变态。     

桂林岩溶石山青冈群落主要木本植物功能性状变异与关联

研究植物功能性状变异以及不同性状之间的关系, 有助于了解植物对环境的适应策略, 对揭示群落构建和生物多样性维持机制具有重要意义。本研究以桂林岩溶石山青冈群落18种主要木本植物为研究对象, 采用单因素方差分析、混合线性模型以及Pearson相关分析和主成分分析等方法探讨了不同生长型和生活型物种的9个枝、叶功能性状(叶绿素含量、叶片厚度、叶面积、叶干质量、比叶面积、叶干物质含量、叶组织密度、小枝干物质含量和小枝组织密度)的变异与关联。结果表明: (1) 9个功能性状的变异程度不同, 叶面积和叶干质量的种内和种间变异系数最大, 小枝干物质含量和小枝组织密度的种内和种间变异系数最小。(2)在生长型水平上, 乔木、灌木和木质藤本的绝大部分功能性状差异显著。(3)对于不同生活型植物, 除叶面积和比叶面积为落叶植物显著大于常绿植物外, 其余7个功能性状皆为常绿植物显著大于落叶植物。(4)不同生长型和生活型植物功能性状的种内和种间变异大小存在差异, 除部分植物功能性状在一些功能型上表现为种内变异高于种间变异, 其余功能性状的种间变异皆高于种内变异。(5)各功能性状之间关系在个体水平和物种水平大致相同, 但是个体水平上的显著相关比例高于物种水平。研究发现, 植物功能性状的种间变异基本高于种内变异, 但种内变异不容忽略。此外, 不同生长型和生活型物种采取不同的生态策略来适应喀斯特生境。今后的研究应基于个体水平采样并结合环境因子从生长型和生活型等不同功能型角度上深入探究植物功能性状在种内和种间等不同尺度上的变异与关联。     

桂林岩溶石山密花树群落主要物种的种间关联及群落稳定性

研究群落内主要物种的种间关联及群落稳定性,有助于正确地认识种间关系和物种共存机制,进而能为植被的恢复与重建以及生物多样性保护等提供理论依据。然而桂林岩溶石山密花树群落主要物种的种间关联及群落稳定性仍不明确。基于群落调查数据,采用方差比率法(VR)、χ²检验、Pearson相关检验、Spearman秩相关检验和M.Godron稳定性等方法,对该群落主要物种的种间关联及群落稳定性进行研究。结果表明:(1)该群落乔木层、灌木层和草本层主要物种间的总体关联性均呈显著负关联;(2)χ²检验结果显示,各层次绝大部分种对均无显著关联,种间关联较松散,各物种间呈独立分布格局;(3) Pearson相关检验和Spearman秩相关检验发现,各层次绝大部分种对均呈不显著相关,种间相关性较弱;(4) M.Godron稳定性结果表明,整个群落及其各垂直层次的稳定性测定结果均远离20/80,皆处于不稳定状态。研究显示桂林岩溶石山密花树群落种间关联较松散,各物种呈相对独立分布格局,群落处于不稳定的演替早期阶段。因此,在岩溶地区植被恢复与重建过程中,应将资源利用方式、生物学特征和生态学习性相近,对生境要求相似的优势乡土物种搭配在一起。此外,可采取适当的抚育措施,调节种间关系,提高群落稳定性。     

小麦紫色素的提取工艺、抗氧化活性及其在毛发染色中的应用

以紫粒小麦麦麸为原料,通过碱水裂解初提、大孔吸附树脂纯化、钠滤膜浓缩和蒸发浓缩等技术手段从中提取天然紫色素。采用单因素实验对其提取条件进行优化,在室温条件(25~30℃)下,确定最佳提取条件为:提取时间60 min,料液比1∶4(g/m L),提取3次。经体外抗氧化实验证明,提取的小麦紫色素具有较高的抗氧化活性。此外,小麦紫色素与不同金属离子作用后可将羊毛染成不同的颜色。上述实验结果表明,利用优化后的工艺提取的小麦紫色素纯度高、抗氧化活性高,具有较大的开发潜力和实用价值。     

磁性Fe3O4微粒对葵花籽壳酶水解的影响研究

将磁化后的Fe3O4微粒添加于葵花籽壳酶水解过程中, 分析在不同的Fe3O4添加量和不同的添加方法下, 葵花籽壳酶水解过程中纤维素酶酶活﹑纤维素转化率及还原糖浓度的变化特征, 研究磁性Fe3O4微粒对纤维素酶水解葵花籽壳的影响。并通过考察酶水解反应前后水解液的表面张力值和pH值的变化, 探讨和分析磁性Fe3O4微粒作用下纤维素酶的磁效应机制。结果表明, 磁性Fe3O4添加量为0.5 g/L~2.0 g/L时, 对纤维素酶酶活的提高﹑还原糖浓度的增加和纤维素的转化在48 h后表现出较明显的促进作用。磁性Fe