植物基因在转录水平上的调控及其生物学意义

植物发生变异或分化的本质是基因表达模式发生变化的结果, 而基因表达多是在转录水平进行调控的。文章通过分析总结前人在这一领域内的大量研究成果, 系统地从遗传学（genetics）和表观遗传学（epigenetics）两个角度对植物基因在转录水平上的调控方式及其生物学意义进行了总结性阐述, 分析了这一研究领域目前所面临的挑战, 展望了该领域今后的发展及应用前景。     

玉米穗腐病抗性鉴定、遗传分析与分子机制*

玉米是我国主要农作物之一,其产量占全国谷物总产量三分之一左右,在国民生活中发挥了重要作用。玉米生长过程中受多种病害侵扰,其中穗腐病是一种由真菌导致的常见病害,目前已鉴定出40余种可诱发玉米穗腐病的病原菌。穗腐病不仅可造成玉米产量损失也导致籽粒品质严重下降,病原微生物所产生次生毒素更是危及人畜安全。目前穗腐病防治以化学方法为主,但是因此所造成的种植成本增加和环境污染问题日益突出,选育抗性品种成为防控玉米穗腐病最经济和安全有效的方法。玉米穗腐病抗性属于典型数量性状,国内外已有多个研究组通过建立玉米穗腐病抗性研究体系,开展玉米群体大规模穗腐病抗性鉴定工作,并筛选出一批抗病材料,这为玉米穗腐病抗性遗传改良奠定了材料基础。利用数量性状位点(quantitative trait locus, QTL)定位和全基因组关联分析(genome-wide association study, GWAS)等方法在玉米 1~10号染色体均检测到显著相关位点。尽管如此,玉米穗腐病抗性研究成果应用于生产的实例较少,生产上仍然缺乏综合性状优良且高抗穗腐病的玉米品种。这一方面是由于玉米穗腐病抗性遗传机制十分复杂、抗性基因克隆工作进展缓慢;另一方面为缺乏对玉米穗腐病抗性遗传研究进展进行系统总结,未有效开发分子标记用于分子育种所致。通过综述玉米穗腐病抗性遗传研究进展,汇总已定位QTL位点和显著关联SNP,构建一致性图谱和鉴定出定位热点区间,并进一步对比分析定位区间候选基因特征和转录组、代谢组研究进展,对促进玉米穗腐病抗性机制研究和玉米抗性育种均具有重要意义。     

DNA四面体纳米结构及其在生物技术领域的应用进展

DNA四面体纳米结构是一种通过精确巧妙的DNA序列设计,应用碱基互补配对的原则,由4条单链自动杂交结合而成的具有四面体形状的DNA三维纳米结构。其具有良好的生物相容性和优异的细胞膜通透性,同时制备较为简单且产率高、尺寸以及动态性均可调节,因而在微生物鉴定、医学诊断和生物传感器等领域得到了广泛的研究与应用。基于此,介绍了DNA四面体纳米结构及其功能化修饰,综述了DNA四面体纳米结构在生物技术领域的应用进展,以期为推动DNA四面体纳米结构的研究、拓宽其应用领域提供参考。     

金钗石斛生物碱抗糖性白内障作用及蛋白质组学效应的实验研究

为观察金钗石斛生物碱抗糖性自内障作用及其相关蛋白谱.将Wistar大鼠随机分为正常对照组、模型组、样品高、低剂量组和阳性对照组,每组10只,模型组腹腔注射D-半乳糖诱导大鼠白内障模型,样品高、低剂量组和阳性对照组在注射D-半乳糖26 d后形成Ⅱ级白内障后每天分别给予0.36、0.18 g/kg金钗石斛总生物碱灌胃进行实验性治疗,阳性对照组每天以0.22 g/kg石斛夜光丸灌胃,正常对照组每天仅灌胃生理盐水;用裂隙灯观察观察晶状体浑浊度;46 d后处死动物后检测晶状体水溶性蛋白、GSH的含量及T-SOD和MDA的活性;使用双向电泳技术提取分离大鼠晶状体总蛋白及糖基化蛋白,分析比较双向电泳图谱,寻找正常组与模型组、生物碱治疗组大鼠晶状体蛋白质组学差异.结果金钗石斛生物碱高剂量组能明显减轻晶状体混浊度,显著升高晶状体水溶性蛋白、GSH含量及T-SOD活性,降低MDA的活性;2-DE获得了较好的大鼠晶状体总蛋白质及糖基化蛋白质的双向电泳图谱,并观察到模型组有大量蛋白质点表达上调或下调或新蛋白,蛋白质糖基化水平升高,给予高剂量石斛生物碱后,大部分达上调或下调蛋白质恢复到正常的水平,糖基化蛋白降低.表明金钗石斛生物碱具有较好的抗糖性白内障作用,并伴随一系列晶状体蛋白质表达水平的改变,其差异蛋白可能参与了晶状体浑浊过程.     

玉米籽粒淀粉含量遗传基础与调控机制*

玉米是世界上种植面积最大、总产量最高的粮食作物,其籽粒重量的70%来自于淀粉。淀粉不仅是人类及其他动物的主要能量来源,同时也是化工等行业的重要原料。利用拟南芥、水稻等模式植物,淀粉合成相关基因克隆与功能研究已取得较多进展。近年来,随着玉米淀粉含量相关遗传学研究的深入开展,通过数量性状位点(quantitative trait locus mapping,QTL)定位、全基因组关联分析(genome-wide association study, GWAS)及各种组学分析方法,发现了较多新的与淀粉含量相关的遗传位点及候选基因,但是尚缺乏归纳总结。综述了玉米籽粒淀粉合成与调控研究进展,对玉米籽粒淀粉含量相关的QTL和基因进行汇总和分析,通过构建一致性物理图谱,提炼玉米籽粒淀粉含量遗传定位热点区间,这为进一步解析玉米籽粒淀粉合成与代谢相关基因的功能提供参考,并为分子标记辅助育种提供遗传资源。     

玉米叶夹角形成的遗传基础与分子机制解析*

玉米产量取决于植株捕获光能和固定CO₂合成有机化合物的效率。叶夹角是株型重要性状之一,较小叶夹角有利于提高玉米植株光合作用效率和种植密度,因而有利于提高玉米产量。研究表明玉米叶夹角为多基因控制的复杂数量性状,其遗传力较高,主要受基因的加性效应调控。目前,利用数量性状位点(quantitative trait loci, QTL)定位和全基因组关联分析(genome-wide association study, GWAS)等方法已鉴定数百个玉米叶夹角相关QTL;结合突变体分析等方法,已克隆数十个调控叶夹角关键基因,这为了解玉米叶夹角遗传机制提供了重要参考。由于前人研究所采用群体、分析方法及参考基因组版本不同,各研究之间所鉴定QTL差异较大,因此无法客观揭示叶夹角性状的遗传规律。为此,通过总结前人所定位叶夹角相关QTL和单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)位点并构建一致性图谱,鉴定出叶夹角性状定位热点区间,并对调控叶夹角的已知基因进行功能分类。这不仅为了解玉米叶夹角的遗传结构、推动叶夹角相关重要基因克隆提供数据支撑,也对进一步开发叶夹角相关分子标记,指导玉米分子育种和提高玉米产量提供有益指导。     

六种作物内标准基因开发与检测研究进展

内标准基因（internal reference gene）是指能够区分物种的特异性、具有单一或恒定的低拷贝数、低变异的保守DNA序列。指定作物种类的内标准基因在转基因成分检测、物种及其产品判别等众多领域内作为鉴别其他物种的主要遗传标志,尤其是在转基因产品定量定性检测中,可用于检测样品中的物种来源以及转基因含量,对转基因产品定量定性检测具有重要意义。目前,已有多种作物的内标准基因被开发,其中玉米、油菜和水稻开发的内标准基因数量较多,但仍缺乏更为透彻的比较研究,导致选择与应用较为困难。基于此,根据国内外已有的研究成果,综述了6种检测或鉴定需求较大的作物（包括玉米、大豆、油菜、棉花、水稻和小麦）的内标准基因的研究进展,并对常见作物的内标准基因进行了系统的比较和研究,以期为植物源性、转基因成分及相关检测鉴定提供技术支撑。     

玉米株高和穗位高的遗传基础与分子机制*

株高和穗位高是玉米重要育种性状,直接影响植株的养分利用效率及抗倒伏性,进而影响玉米产量。玉米株高和穗位高属于典型数量性状,目前通过数量性状位点(quantitative trait loci mapping,QTL)定位和全基因组关联分析(genome-wide association study, GWAS)等方法已挖掘到较多相关遗传位点,通过QTL精细定位及利用突变体克隆了一些调控株高和穗位高关键基因。但是由于各研究组所利用的群体类型和大小、标记类型和密度以及统计方法不同,所鉴定QTL差异较大,单个研究难以揭示玉米株高和穗位高遗传结构。早期QTL定位的结果多以遗传距离来展示,不同时期GWAS研究所使用参考基因组版本不同,这进一步增加了借鉴和利用前人研究结果的难度。首次将目前已鉴定株高和穗位高遗传定位信息统一锚定至玉米自交系B73参考基因组V4版本,构建了株高和穗位高性状定位的一致性图谱,并鉴定出可被多个独立研究定位的热点区间。进一步对已克隆玉米株高和穗位高调控基因进行总结与分类,揭示株高和穗位高性状调控机制,对深度解析株高和穗位高遗传结构、指导基因克隆和利用分子标记辅助选择优化玉米株高和穗位高性状均具有重要意义。     

普通野生稻根特异启动子的克隆与鉴定

通过普通野生稻转录组文库筛选到一个普通野生稻(Oryza rufipogon Griff.)根特异表达基因,并克隆启动子序列,命名为Or RSGp,长度为896 bp,含有CAAT-box、TATA-box等主要功能元件,还有参与茉莉酸甲酯反应的响应元件,以及抗旱、抗逆等响应元件。将其与gus报告基因融合转化拟南芥,GUS组织化学染色与定量分析结果表明,Or RSGp调控gus基因在根部特异表达。