空间分辨代谢组学进展和挑战

空间分辨代谢组学即整合质谱成像和代谢组学技术,对动/植物组织和细胞中内/外源性代谢物的种类、含量和差异性空间分布进行精准测定。质谱成像技术因其具有无标记、非特异、高灵敏度、高化学覆盖、元素/分子同时检测等优势,被广泛应用于动/植物组织中各类代谢物、多肽和蛋白的时空分布研究。首先介绍了代谢组学和质谱成像技术的研究现状,然后重点综述了空间分辨代谢组学在动物组织、植物组织和单细胞水平上的前沿应用。最后展望了空间分辨代谢组学技术的现有瓶颈和未来发展方向。空间分辨代谢组学是继代谢组学之后又一门新兴的分子成像组学技术,能够无标记、可视化检测动物组织中外源性药物的吸收、分布、代谢和排泄,以及植物组织中多种代谢产物的生物合成、转运途径和积累规律。该技术将推动靶向药物发现、病理机制解析和动植物生长发育密切关联的空间代谢网络调控等前沿应用研究。     

RXLR效应分子抑制植物免疫机制研究进展

植物病原卵菌是一类农业生产上为害巨大的病原物,其分泌大量的RXLR效应分子进入寄主植物细胞并干扰植物免疫系统,以协助病原菌成功侵染。尽管有一小部分RXLR效应分子会被植物识别成为无毒蛋白,但大部分RXLR效应分子则会逃避识别和抑制植物免疫。随着高通量测序和蛋白互作技术的广泛应用,大量RXLR效应分子干扰植物免疫的分子机制已经被揭示。本文综述了RXLR效应分子操纵植物免疫系统的分子策略,探讨了RXLR效应分子与植物免疫互作的研究方向和应用前景。     

植物根系向地性感应的分子机理与养分吸收

植物根系向地性是决定根系空间生长趋势的主要因素之一, 对于养分吸收具有重要影响。认识根系向地性感应和根系生长变化的分子机理及其与养分吸收的关系, 可为遗传改良根系性状、提高植物养分吸收效率提供理论依据。本文从重力感应、信号转导和生长素非对称分布等方面总结了植物根系向地性感应的分子机理, 探讨了根系在养分胁迫下(特别是磷胁迫下)向地性变化的生理基础及其与养分吸收(特别是磷吸收)的关系, 最后对根系向地性研究的若干问题进行了展望。     

植物根系向地性感应的分子机理与养分吸收

植物根系向地性是决定根系空间生长趋势的主要因素之一,对于养分吸收具有重要影响.认识根系向地性感应和根系生长变化的分子机理及其与养分吸收的关系,可为遗传改良根系性状、提高植物养分吸收效率提供理论依据.本文从重力感应、信号转导和生长素非对称分布等方面总结了植物根系向地性感应的分子机理,探讨了根系在养分胁迫下(特别是磷胁迫下)向地性变化的生理基础及其与养分吸收(特别是磷吸收)的关系,最后对根系向地性研究的若干问题进行了展望.     

植物干旱胁迫响应机制研究进展——从表型到分子

干旱胁迫是抑制植物生长发育的主要限制因子之一,植物为适应干旱的外界环境,会依据自身的习性启动响应机制。从植物外部形态、生理代谢、生化过程、细胞及分子水平的变化阐述了植物对干旱胁迫的响应机制,详细阐述了生理及分子水平的响应机制,并对分子和遗传水平的响应机制和植物抗旱性关系的未来研究方向提出了展望,以期为植物抗逆性及遗传育种研究提供参考。     

植物对铅的吸收、转运、累积和解毒机制研究进展

揭示植物对铅的吸收、转运、累积和解毒的分子机制,可以明晰农作物吸收铅的关键过程,阻控铅在粮食、蔬菜中的积累,降低重金属的食用风险;也可以阐明某些铅超积累植物的耐性与解毒机制,分离并克隆铅超积累的功能基因,培育高效的铅污染土壤修复植物.本文从铅进入植物的两个重要途径(叶片的吸附与吸收以及根系的吸收与转运)出发,系统总结讨论了植物对铅的吸收、转运、累积和分布的研究进展;采用胞外至胞内的空间顺序,分别从植物根系分泌物的解毒、细胞壁的固定和动态响应、细胞质膜的选择透过性作用、液泡的区隔化作用以及金属有机配体的螯合等方面论述植物铅耐性和解毒的分子机理,并在此基础上提出存在的问题和今后研究的重点.     

全国首届植物分子生态学学术研讨会会议纪要

由中国植物学会青年工作委员会与东北林业大学森林植物生态学(国家教委)开放研究实验室共同举办的“全国首届植物分子生态学学术研讨会”于1996年10月21日至23日在哈尔滨市东北林业大学召开。来自北京、上海、云南、山东、辽宁、吉林等地的17个单位,从事分子生态学及其相关领域研究的50余位专家、学者及有关人员参加了会议。 大会的学术报告以中国植物分子生态学的研究现状与进展为主题。中国科学院院士洪德元教授做了题为“关于植物分子生态学若干问题”、中国科学院植物研究所胡志昂研究员做了题为“分子生态学的两种前途”、东北林业大学祖元刚教授做了题为“分子生态学的形成与发展”、中国科学院植物研究所马克平研究员做了题为“生物安全与分子生态学”的学术报告,引起与会者的浓厚兴趣。会议期间结合东北林业大学森林植物生态学开放研究实验室核酸实验室的仪器进行了现场实验技术交流和操作演示。学术论坛以中国植物分子生态学发展战略为主题,与会代表各抒己见     

植物与病原菌互作的分子机制研究进展

植物的先天免疫主要包括模式识别受体对保守的微生物病原相关分子模式的识别和抗病蛋白对效应蛋白的识别。植物与病原体互作过程中存在广泛的信号交流,信号分子在植物与病原体的互作攻防中发挥了重要的调控作用,决定了二者的竞争关系。当前,大量植物与病原体互作中的信号分子被定位和克隆,其作用方式被揭示。本文总结了这些信号分子及其在植物免疫过程中的作用机制,主要包括植物细胞表面的模式识别受体分子对病原相关分子模式的识别与应答,植物抗病蛋白对病原体效应蛋白的识别与应答,以及免疫反应下游相关信号分子及其在植物抗病中的作用。此外,本文对未来相关研究提出了展望。     

植物细胞质雄性不育分子机理研究进展

本文从线粒体基因组、线粒体基因、线粒体转录RNA、线粒体蛋白、转基因植物以及花粉败育机理六个方面详细介绍了植物细胞质雄性不育分子生物学研究的技术和方法。综述了植物细胞质雄性不育分子机理研究的进展 ,并对植物细胞质雄性不育分子机理的前景作了展望。     

植物细胞质雄性不育分子机理研究进展

本文从线粒体基因组、线粒体基因、线粒体转录 RNA、 线粒体蛋白、转基因植物以及花粉败育机理六个方面详细介绍了植物细胞质雄性不育分子生物学研究的技术和方法。综述了植物细胞质雄性不育分子机理研究的进展,并对植物细胞质雄性不育分子机理的前景作了展望。     

空间搭载诱导水稻种子突变的分子标记多态性分析

以卫星空间搭载广东水稻品种特籼占13干种子,返地种植后经5代选择、培育,获得一批形态及育性变异的突变体及品系（种）,如株高变矮,稻穗变大,雄性不育等。为了探索空间诱变的本质,对选出的6个突变体及2个优良品系,选用了130个10－mer随机扩增多态性DNA（RAPD经物和17对扩增片段长度多态性（AFLP）引物组合,分别对其基因组DNA进行多态性位点扫描分析,两种方法的结果均显示：不同的突变体与原种DNA之间存在不同程度的多态性差异,且由两法得到的结果较接近,为6％－12％。此结果从分子水平上进一步证明了空间环境确实对植物种子存在诱变作用。     

首例航天诱变玉米雄性不育突变体的遗传分析

将卫星搭载处理后代所得到的玉米雄性不育材料,在不同地点、不同年份、不同季节进行种植观察;从田间和室内对育性表现的稳定性进行鉴定。通过正交和反交对不育株的所属类型进行分析,结合自交、回交分析其遗传特点。结果表明,该不育材料的雄穗无任何花药外露,花药内无花粉粒,败育彻底,育性表现稳定,是一个由隐性单基因控制的可遗传的“无花粉型”核不育。     

航天与60 Co-γ射线辐射诱变对光温敏核不育水稻M1代农艺性状的影响研究

研究航天搭载、~(60)Co-γ射线及其复合处理光温敏核不育水稻干种子M_1代的发芽率、幼苗生长、植株生长发育及其农艺性状变化.结果表明,对M_1代的生物学效应(抑制或刺激),因不同性状和不同的处理方式而不同;两种光温敏核不育水稻在当代对三种不同诱变处理的辐射敏感性表现一致,而两种光温敏核不育水稻各自对三种不同诱变处理的敏感性不一致.     

空间搭载水稻种子后代基因组多态性及其与空间重离子辐射关系的探讨

神舟三号飞船搭载带核径迹辐射探测器的水稻种子装置,回收后应用随机扩增多态性DNA(randomamplified polymorphic DNA,RAPD)技术,分析了201粒升空种子长出植株的基因组多态性。在检测的189个基因座位范围内,30.2%的植株中发现与地面对照不同的扩增带,单株的多态性座位数为1￣25。特异扩增带的测序及单核苷酸多态性(single-nucleotide polymorphism,SNP)分析进一步证明了空间搭载水稻种子确实可导致当代植株基因组发生变异。同一技术分析个别种子连续世代的基因组多态性,结果显示,当代的部分多态性可遗传至后代。7粒受空间高原子序数、高能粒子轰击的种子,在当代植株均显示不同程度的基因组多态性,从胚受粒子击中的3粒种子后代中,筛选出农艺性状明显变异的突变株系,初步暗示了空间高能重离子辐射对诱导基因组的多态性,乃至遗传性表型变异的有效性。     

COMPARISON OF TETRAPLOID AND SINGLE GENE-INDUCED GIGAS VARIANTS IN CHICKPEA (CICER ARIETINUM). II. MORPHOLOGICAL AND ANATOMICAL LEAF CHARACTERS

Two genomic variants of a chickpea (Cicer arietinum L.) parental line have been developed which exhibit gigas characters. The two genotypes were the result of a single-gene mutation (gigas) and induced tetraploidy of a single parental line. The two genotypes plus parental strain were investigated to determine the similarity-of-effect of polyploidy and this single-gene mutation on leaf anatomy and morphology. Leaves consisted of two rows of alternatively arranged leaflets. Both the tetraploid and parental lines had the same mean number of leaflets per leaf while the gigas plants had fewer, but mean total leaf surface area was greater in the gigas plants. Quantitative comparison of mesophyll and vascular tissue and air space volume density (V_v) showed that leaves of the tetraploid plants had the greatest mesophyll cell density (V_vm) and least air space density. Mesophyll cell density was equal in the parental and single-gene mutant while parental leaves had the greatest vascular tissue density. The greater mesophyll cell density values of the polyploid were due to larger mean mesophyll cell size, not to greater cell numbers per unit area. Leaf models based on tissue density and leaflet size showed tetraploid plants had the greatest productivity potential per unit of leaflet surface area. However, if models were based on a whole leaf, gigas plants had the greatest productivity potential since they had larger total leaf area. The effectiveness of using structural models to predict physiological potential in plant tissues will be tested in future studies.     

植物空间诱变育种的现状与展望

本文在简要回顾植物空间诱变育种历史的基础上,论述了植物空间诱变育种的机理,植物在高真空、微重力、强辐射、交变磁场及其他因素的综合作用下产生变异和植物空间诱变育种效应以及突变性状的遗传;全面综述了空间诱变育种在中国作物新品种、特异优良种质材料的创新中取得的成就.最后对未来植物空间诱变育种的应用前景进行了展望,并指出空间诱变技术开创了植物育种的又一新途径.     

dw2, a new mutation of beet Beta vulgaris L

Twelve dwarf plants were found in the second hybrid generation of beet. The average height of mutant plants was 21.8 cm, their leaf blades and flowers were significantly smaller than normal, and the plants exhibited male and female sterility. This dwarfism was shown to be caused by a mutation differing from that previously described in beet, which is named dwarf2 (dw2). The experimental evidence suggests that this mutation appeared in one of the first-generation plants. Based on plant phenotype in the first hybrid generation and the number of mutant plants in the second one, this mutation is suggested to be under recessive monogenic control of the dw2 gene. The genotypic class segregation in the second hybrid generation indicates that the dw2 gene is inherited independently of genes m, at, and ap that control choricarpousness, gene male sterility, and pollen grain aggregation into tetrads.     

空间诱变育种的分子标记技术

空间诱变是一种新型的生物育种手段。本文主要根据国内外生物空间诱变的研究报道,整理、总结了应用于空间诱变领域中的RAPD、SCAR、SSR、RFLP等DNA分子标记技术,并比较了其优缺点,讨论了DNA分子标记技术在空间诱变育种研究中存在的问题及其应用前景。     

An optimized mini-preparation method to obtain high-quality genomic DNA from mature leaves of sunflower

In order to investigate the mutation characteristics and to further examine the genetic variation of mutant sunflower (Helianthus annuus) obtained in plants grown from seeds exposed to space conditions, only the mature tissues such as leaf and flower could be used for DNA extraction after mutation characteristics were confirmed. The rich contents of polysaccharides, tannins, secondary metabolites, and polyphenolics made it difficult to isolate high-quality DNA from mature leaves of sunflower according to previous reports. Based on the comparison of the differences in previously reported protocols, a modified method for the extraction of high-quality DNA was developed. Using this protocol, the DNA isolated from sunflower was high in quality and suitable for restriction digestion (EcoRI, HindII, BamHI), random amplified polymorphic DNA study and further molecular research. Therefore, the modified protocol was suitable for investigating the genetic variation of sunflower using mature leaf DNA.     

A molecular description of mutations affecting the pollen component of the Nicotiana alata S locus.

Mutations affecting the self-incompatibility response of Nicotiana alata were generated by irradiation. Mutants in the M1 generation were selected on the basis of pollen tube growth through an otherwise incompatible pistil. Twelve of the 18 M1 plants obtained from the mutagenesis screen were self-compatible. Eleven self-compatible plants had mutations affecting only the pollen function of the S locus (pollen-part mutants). The remaining self-compatible plant had a mutation affecting only the style function of the S locus (style-part mutant). Cytological examination of the pollen-part mutant plants revealed that 8 had an extra chromosome (2n + 1) and 3 did not. The pollen-part mutation in 7 M1 plants was followed in a series of crosses. DNA blot analysis using probes for S-RNase genes (encoding the style function of the S locus) indicated that the pollen-part mutation was associated with an extra S allele in 4 M1 plants. In 3 of these plants, the extra S allele was located on the additional chromosome. There was no evidence of an extra S allele in the 3 remaining M1 plants. The breakdown of self-incompatibility in plants with an extra S allele is discussed with reference to current models of the molecular basis of self-incompatibility.