防止转基因作物释放引发“超级杂草”产生的若干对策

转基因作物释放可能导致潜在的生态风险性,其中的一个重要方面是通过花粉的传播将某些转基因(主要是抗除草剂基因)漂入野生近缘种或近缘杂草而引发难以控制的“超级杂草”的产生。本文讨论了防止“超级杂草”产生的若干对策,包括物理隔离、转基因遗传调控、雄性不育性与无融合生殖机制的利用、将转基因定位于同当地杂草不亲和的基因组和叶绿体或线粒体基因组等。     

转基因植物对农业生物多样性的影响

论述了近年来转基因植物对农业生态系统生物多样性影响的研究进展．主要在遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性3个层次上予以评述．包括转基因植物对作物遗传多样性的影响;转基因植物的外源基因向杂草和近缘野生种转移;转基因抗虫植物对目标害虫的影响。抗除草剂转基因植物对作物和杂草的影响,抗病毒转基因植物对病毒的影响;转基因植物对非目标生物的影响,对土壤生态系统的影响等．     

农杆菌介导法与基因枪轰击法结合在植物遗传转化上的应用

根癌农杆菌介导法(Agrohacterium mediated transformation)和基因枪轰击法( particle bombardment transformation)是植物遗传转化的主要方法。两种方法各有优缺点．农杆菌介导法是一种天然的植物遗传转化系统,外源基因在转基因植物中的拷贝数低,遗传稳定性好;基因枪转化法不受材料基因型的限制。通过结合两种方法的优点,发展了3种农杆菌介导和基因枪轰击法相结合的遗传转化方法,分别为农杆枪法、基因枪轰击／农杆菌感染法、金粉或钨粉包裹菌体细胞作为微弹轰击法。对3种结合转化方法的技术途径、原理、转化受体及研究进展等方面进行了综述。     

防止转基因作物释放引发“超级杂草”产生的若干对策

转基因作物释放可能导致潜在的生态风险性,其中的一个重要方面是通过花粉的传播将某些转基因（主要是抗除草剂基因）漂入野生近缘种或近缘杂草而引发难以控制的“超级杂草”的产生。本文讨论了防止“超级杂草”产生的若干对策,包括物理隔离、转基因遗传调控、雄性不育性与无融合生殖机制的利用、将转基因定位于同当地杂草不亲和的基因组和叶绿体或线粒体基因组等。     

抗虫基因转化优良籼型保持系D297B的研究

本文报道了用基因枪法将雪花莲外源凝集素基因(gna)转移到优良籼型杂交稻保持系D297B中。通过PCR、Southern blotting和Western blotting等分子检测方法证明,外源基因已整合到受体材料的基因组中并得到表达。蛋白活性测定结果显示转基因在受体中表达的蛋白具有生物活性。潮霉素抗性分析表明外源基因多数是以单位点形式整合并以3：1方式遗传。另外,PCR证据也说明抗虫基因与选择标记基因基本上是共整合和共遗传的。     

转基因栽培稻基因漂移是否会带来环境生物安全影响?

转基因通过基因漂移可以渐渗到作物的野生近缘种,由此而导致的环境风险是全球广泛关注的生物安全问题.有3个关键因素可以决定环境风险的程度:特定空间距离的转基因漂移频率,转基因在野生近缘种中的表达水平,以及转基因为野生近缘种群体带来的适合度效应.本文将根据现有研究结果,从上述3方面对转基因漂移到非转基因栽培稻、杂草稻和野生稻造成的潜在环境影响进行回顾.栽培稻品种之间的基因漂移频率很低,可以通过空间隔离或其他方法使其降低到可忽略的水平.在共同分布的环境中,栽培稻基因(包括转基因)向杂草稻和野生稻的漂移不可避免.尽管抗虫转基因(Bt或Bt/CpTI)在栽培稻和野生近缘种杂交后代中可以正常表达,但由于在低虫压环境中,抗虫转基因不会明显改变野生近缘种的适合度,抗虫转基因漂移所造成的环境影响十分有限.因此对基因漂移而言,抗虫转基因栽培稻的商品化种植应该比较安全.然而,抗除草剂转基因渐渗到杂草稻或野生稻会改变群体的适合度,可能会引起不可预测的环境后果.     

利用实时荧光定量比较Ct法检测转基因小鼠外源基因拷贝数

目的：在建立转基因小鼠模型时,外源基因拷贝数是影响其表达水平和遗传稳定性的重要因素之一。外源基因拷贝数的精确测定,是建立转基因动物模型的重要环节。方法：合成cagA基因和内参基因GAPDH的引物,用标准曲线法测得cagA和GAPDH基因的扩增效率分别为97．6％和98．6％;将128拷贝阴性小鼠基因组和128拷贝c0鲥打靶质粒的混合物作为参照样品,取6只来自同一母本的F2阳性小鼠的128拷贝基因组作为待测样品;选取GAPDH作为内源参照基因,用比较Ct法对待测样品进行定量。结果：经计算,6只待测小鼠的cagA基因拷贝数平均值为8。结论：利用实时荧光定量PCR仪,呆用改良后的比较Ct法对转基因小鼠的外源基因拷贝数进行了精确测定。     

抗虫基因转化优良籼型保持系D297B的研究

本文报道了用基因枪法将雪花莲外源凝集素基因(gna)转移到优良籼型杂交稻保持系D297B中。通过PCR、Southern blotting和Western blotting等分子检测方法证明,外源基因已整合到受体材料的基因组中并得到表达。蛋白活性测定结果显示转基因在受体中表达的蛋白具有生物活性。潮霉素抗性分析表明外源基因多数是以单位点形式整合并以3∶1方式遗传。另外,PCR证据也说明抗虫基因与选择标记基因基本上是共整合和共遗传的     

基于SSR标记分析小豆及其近缘植物的遗传关系

本研究利用87对SSR引物分析了80份栽培小豆(Vigna angularis)、22份野生小豆(V.angularis var.nipponensis)以及10份豇豆属(共7个种)近缘植物,旨在比较豇豆属不同种的遗传多样性,并分析种间的遗传关系.结果显示87对SSR引物在112份小豆及其近缘植物资源中共检测到667个等位变异.其中有75个、71个和82个SSR位点分别在栽培小豆、野生小豆和近缘植物中表现为多态.随机抽样分析发现,平均每SSR位点检测到的等位变异数目为近缘植物>野生小豆>栽培小豆,与多态信息含量(PIC)值一致,说明近缘植物及野生小豆中蕴含着丰富的遗传变异,是栽培小豆育种的重要基因来源.聚类分析显示,栽培小豆、野生小豆和近缘植物间的遗传分化比较明显,分别聚为三大类,其中栽培小豆的遗传背景与其生态环境相对应;近缘植物又可以分为三个亚类,亚类间的遗传距离与其亲缘关系相对应.本研究结果也说明利用SSR标记辅助豇豆属的种间分类是可行的.     

近缘物种的遗传多样性及其亲缘关系的取样策略研究

取样策略的问题目前大多停留于对单一物种的种质资源研究.然而,对野生近缘植物取样策略的研究,不仅有利于准确快捷地阐明物种间的系统发育关系,而且对于了解遗传多样性分布状况,制定野外考察、材料收集取样及保护策略均有重要的理论指导意义.以巴山松及其近缘种为例,利用cpSSR(叶绿体微卫星)和AFLP2种分子标记对其取样策略和统计方法进行分析,揭示居群取样个体数和基因位点数与遗传多样性的关系以及基因(引物)和系统树构建方法对亲缘关系确定的影响.研究表明:(1)居群取样个体数和基因位点数差异对遗传多样性影响并不显著,但当居群取样个体数为30个左右,单引物基因位点数为60个以上,总位点数为480个以上时,所得遗传多样性及亲缘关系较为准确可靠.(2)较多数目的基因(引物)对于得到较为准确可靠的亲缘关系分析是十分必要的.(3)系统树构建方法对近缘种亲缘关系的确定有一定的影响.     

应用基因工程技术创造植物雄性不育系

基因工程开辟了创造植物雄性不育系的一个新的途径 ,综述了利用基因工程技术创造植物雄性不育的机制及相关启动子和基因 ;创造雄性核不育和质不育的途径 ;探讨了存在的问题和应用前景。     

Molecular Control of Male Reproductive Development and Pollen Fertility in Rice

Anther development and male fertility are essential biological processes for flowering plants and are important for crop seed production. Genetic manipulation of male fertility/sterility is critical for crop hybrid breeding. Rice (Oryza sativa L.) male sterility phenotypes, including genic male sterility, hybrid male sterility, and cytoplasmic male sterility, are generally caused by mutations of fertility‐related genes, by incompatible interactions between divergent allelic or non‐allelic genes, or by genetic incompatibilities between cytoplasmic and nuclear genomes. Here, we review the recent advances in the molecular basis of anther development and male fertility‐sterility conversion in specific genetic backgrounds, and the interactions with certain environmental factors. The highlighted findings in this review have significant implications in both basic studies and rice genetic improvement. [ Yao‐Guang Liu (Corresponding author)]     

水稻的杂种不育研究进展

水稻亚种间杂种优势利用曾使水稻单产有了很大的提高,但水稻种间与亚种间的杂种不育性仍然普遍存在,从而影响了杂种优势的进一步利用。本研究对水稻产生杂种不育的细胞学水平原因进行了分类分析,对产生杂种不育的遗传学机理进行了探讨,对各种杂种不育基因座位的定位以及已克隆获得的基因进行了全面总结,并对如何克服杂交不育与利用杂种优势提出了自己的观点。     

小麦雄性不育遗传及基因定位研究进展

雄性不育的研究对于杂种优势的利用具有重要意义。本文综述了小麦雄性不育遗传及基因定位研究进展,介绍了小麦雄性不育的基因工程,对小麦雄性不育的应用进行了讨论。 Abstract:The study of plant male sterility plays an important role on utilization of heterosis.This paper reviews the current status of the studies of the heredity and mapping of the male sterile genes in wheat and the gene engineering of wheat male sterility.The application of male sterility in wheat breeding is discussed.     

Association of Misexpression with Sterility in Hybrids of <Emphasis Type="Italic">Drosophila simulans</Emphasis>and <Emphasis Type="Italic">D. mauritiana</Emphasis>

Recent studies have identified genes associated with hybrid sterility and other hybrid dysfunctions, but the consequences of introgressions of these speciation genes are often poorly understood. Previously, we identified a panel of genes that are underexpressed in sterile male hybrids of Drosophila simulans and D. mauritiana relative to pure species. Here, we build on this reverse-genetics approach to demonstrate that the underexpression of at least five of these genes in hybrids is associated with hybrid sterility and that these five genes are coordinately regulated. We map one upstream regulator of these genes to a region previously shown to harbor one or more factors causing hybrid sterility. Finally, we show that the genes underexpressed in hybrids are often highly conserved, as might be predicted for downstream targets of the genetic changes that cause hybrid sterility. This approach integrates forward genetics with reverse genetics to show a proximate consequence of the introgression of particular hybrid sterility-conferring regions between species: underexpression of genes necessary for normal spermatogenesis.[Reviewing Editor: Martin Kreitman]     

大豆细胞核雄性不育基因研究进展

雄性不育是指植物雄蕊不能正常生长和产生有活力花粉粒的现象。利用雄性不育突变体开展杂交育种工作,是快速提高作物单产的有效途径。目前,通过杂种制种已大幅度提高了水稻(Oryza sativa L.)、玉米(Zea mays L.)和小麦(Triticum aestivum L.)等作物的产量。大豆(Glycinemax(L.)Merr.)作为自花授粉作物,通过人工去雄生产杂交种子不仅困难而且经济上不可行。由于适用于杂交种生产的不育系资源短缺,目前大豆还没有实现大规模杂种优势利用。因此,快速实现大豆杂种优势利用迫切需要鉴定稳定的大豆雄性不育系统。本文总结了大豆细胞核雄性不育(genic male sterility, GMS)突变体及不育基因研究进展,同时结合拟南芥(Arabidopsis thaliana)、水稻和玉米中已报道的细胞核雄性不育基因,从反向遗传学的角度,为大豆核雄性不育基因的鉴定提供依据。     

感光性的遗传背景对水稻短光诱导雄性不育特性表达的影响研究

通过对双亲及Ｆ１的感光性分析和Ｆ２群体单株的感光性及短光不育特性分析表明,强感光性对弱感光性表现为显性;具短光不育特性的单株其感光性均表现为中度以上感光（短日出穗促进率〉１５％）。对宜ＤＩＳ与宜Ｄ２Ｓ的光敏性、感光性分析和不育基因的等位性测定表明,两者感光性与光敏性符合正相关的结论,它们的不育主基因是等位的。可以认为,对短光低温不育水稻,短光不育基因需要在感光性基因存在时才能得到表达,同一不育基因     

WAITING FOR SPECIATION: THE EFFECT OF POPULATION SUBDIVISION ON THE TIME TO SPECIATION

We study the time required for speciation in a species that is divided into small versus large populations. Following Dobzhansky and Muller, we assume that hybrid sterility or inviability is caused by “complementary genes,” that is, by the accumulation of genes that cause sterility or inviability when brought together in hybrids but that have no deleterious effect on their normal species genetic background. When divergence between populations is caused by genetic drift, we show that the time to speciation is independent of population subdivision: speciation occurs just as quickly in a species split into a few large populations as into many small populations. When divergence is driven by natural selection, however, the time to speciation is very sensitive to population subdivision and speciation occurs most rapidly when a species is split into two large populations. These results contradict several popular intuitions about the effect of population size on speciation.     

水稻亚种间杂种是否存在雌性不育？

水稻亚种间杂种不育性是一种普遍现象,但其遗传基础复杂。目前在亚种间杂种不育遗传上,不同研究的结论不尽一致,即使对亚种间杂种不育性主要表现为雄性不育还是雌性不育也存在争论。本对证明水稻亚种间杂种存在和不存在雌性不育的研究进行了综述与分析。从中可以看出无论是认为水稻亚种间杂种不育性表现为雄性不育还是雌性不育的结论都有一定的片面性,尤其是Sano证明基因座S－5不存在的研究存在较大的缺陷。因此,水稻亚种间杂种雌雄配子败育对小穗育性影响的大小有待进一步研究。     

Misregulation of spermatogenesis genes in Drosophila hybrids is lineage‐specific and driven by the combined effects of sterility and fast male regulatory divergence

Hybrid male sterility is a common outcome of crosses between different species. Gene expression studies have found that a number of spermatogenesis genes are differentially expressed in sterile hybrid males, compared with parental species. Late‐stage sperm development genes are particularly likely to be misexpressed, with fewer early‐stage genes affected. Thus, a link has been posited between misexpression and sterility. A more recent alternative explanation for hybrid gene misexpression has been that it is independent of sterility and driven by divergent evolution of male‐specific regulatory elements between species (faster male hypothesis). The faster male hypothesis predicts that misregulation of spermatogenesis genes should be independent of sterility and approximately the same in both hybrids, whereas sterility should only affect gene expression in sterile hybrids. To test the faster male hypothesis vs. the effect of sterility on gene misexpression, we analyse spermatogenesis gene expression in different species pairs of the Drosophila phylogeny, where hybrid male sterility occurs in only one direction of the interspecies cross (i.e. unidirectional sterility). We find significant differences among genes in misexpression with effects that are lineage‐specific and caused by sterility or fast male regulatory divergence.