植物寒冻损伤与抗性的细胞化学及生物化学

植物寒冻损伤与抗性的细胞化学及生物化学费云标,舒念红,黄涛,赵淑慧（中国科学院发育生物学研究所）植物的抗寒冻性随季节和发育有明显不同,某些硬木和灌木在冬季－１９６℃深冻仍可存活,而春天－３℃就被冻死。有的苹果树组织也可冷冻到－６０℃还能存活,某些适盐...     

低温锻炼对小麦类囊体膜脂膜蛋白的影响

比较两种不同抗寒性小麦品种在低温锻炼前后类囊体膜脂及其脂肪酸成分、光系统Ⅱ捕光叶绿素ａ／ｂ 蛋白复合体（ＬＨＣⅡ）及类囊体吸收光谱,低温荧光发射光谱,发现经低温锻炼后：（１）抗寒与不抗寒品种小麦类囊体磷脂酰甘油（ＰＧ）的反式十六碳－烯酸含量均明显降低;抗寒品种小麦的单半乳糖基甘油二酯（ＭＧＤＧ）／双半乳糖基甘油二酯（ＤＧＤＧ）比值明显降低,而不抗寒品种变化不明显。（２）抗寒品种小麦类脂／叶绿素比值明显增高。（３）两品种小麦类囊体膜ＬＨＣⅡ寡聚体含量均降低,而单体含量均增加。（４）两品种小麦类囊体膜吸收四阶导数光谱Ａ６８３／Ａ６５２比值均升高。（５）不抗寒品种小麦低温荧光发射光谱Ｆ６８５／Ｆ７３８比值上升,而抗寒品种没有变化。我们认为,在低温锻炼过程中膜流动性增大可能是植物抗寒性增强的重要原因,此外,ＭＧＤＧ 含量降低对低温下膜双层的稳定性可能起重要作用     

植物抗寒冻基因工程研究进展

低温寒害是限制农作物产量和分布的一种全球性的自然灾害,提高农作物的抗寒性具有重要意义。目前随着植物寒害机理、抗寒冻和冷驯化分子机理的深入发展,已研究发现了多种抗寒基因,包括各种抗寒调控基因和各种抗寒功能基因,从而使植物抗寒冻基因工程的研究与应用得到了广泛开展,以期最终有效地提高农作物的抗寒性,增加农业产量。本文综合概述了国内外有关植物抗寒冻基因工程的最新研究方向、进展及成就,并提出了此领域尚存在的一些问题及其前景展望。     

四倍体小麦—粗山羊草双二倍体抗病新种质的创制

通过四倍体小麦与粗山羊草杂交,利用幼胚拯救技术获得了ＰＳ５－Ｙ２８７双二倍体（ＡＡＢＢＤＤ）。该双二倍体ＰＭＣ ＭⅠ染色体构型基本稳定,对小麦白粉病表现免疫,对条锈、叶锈和秆锈病表现良好的田间抗性。并且该种质籽粒外观品质好,是一份有利用价值的小麦种质材料。     

植物抗寒冻基因工程研究进展

低湿寒害是限制农作物产量和分布的一种全球性的自然灾害。提高农作物的抗寒性具有重要意义。目前随着植物寒害机理、抗寒冻和冷驯化分子机理的深入发展,已研究发现了多种抗寒基因,包括各种抗寒调控基因和各种抗寒功能基因,从而使植物抗寒冻基因工程的研究与应用得以了广泛开展,以期最终有效地提高农作物的抗寒性,增加农业产量。本文综合概述了国内外有关植物抗寒冻基因工程的最新研究方向、进展及成就,并提出了此领域尚存在的一些问题及其前景展望。     

导入小麦的外源染色体片段的准确鉴定及外源抗性基因的稳定性分析

用抗白粉病的普通小麦一簇毛麦６ＶＳ／６ＡＬ易位系与普通小麦品种扬麦５号、普通小麦一簇毛麦６Ｖ代换系和中国春６Ａ双端二体以及６Ｖ代换系和６Ａ双端二体配制了４个测交组合,分析了这４个杂交组合Ｆ１ＰＭＣ’ｓＭＩＣ－分带的减数分裂构型。在（６ＶＳ／６ＡＬ易位系×扬麦５号）和（６ＶＳ／６ＡＬ易位系×６Ｖ代换系）的Ｆ１ＰＭＣ’ｓＭＩ,分别观察到由易位染色体与６Ａ染色体和６Ｖ染色体配对形成的具有特定Ｃ－分带带型的棒状二价体,杂种中的棒状二价体数目高于各自亲本中的棒状二价体数。在（易位系×Ｃ．Ｓ．ｄ．ｄ．ｔ６Ａ）Ｆ１中,在８７．９％的ＰＭＣ中观察到由易位染色体长臂与６ＡＬ端体配对形成的异形二价体（ｔｌ”）。而在（６Ｖ代换系×Ｃ．Ｓ．ｄ．ｄ．ｔ６Ａ）Ｆ１中,９６．６８％的ＰＭＣ具有两个单价端体（ｔ’,ｔ’）。该结果进一步证实易位涉及簇毛麦染色体６ＶＳ和小麦染色体６ＡＬ,易位断点靠近着丝粒。在减数分裂中,易位染色体的正常配对和分离,保证了６ＶＳ上白粉病抗性基因Ｐｍ２１的正常传递,为这一新抗源在小麦育种中的应用奠定了细胞学基础。     

黑麦1R染色体特异性PCR引物的分子证据

根据黑麦（ＳｅｃａｌｅｃｅｒａｌｅＬ．）与小麦（ＴｒｉｔｉｃｕｍａｅｓｔｗｕｍＬ．）ｒＲＮＡ基因间隔区序列差异,按Ｋｏｅｂｎｅｒ设计的引物序列,合成了黑麦特异引物ＮＯＲ－Ｒ１。运用该引物对不同植物材料进行ＰＣＲ扩增,观察表明,含有黑麦１Ｒ染色体的植物均扩增出黑麦的特异带,但含有其他黑麦染色体的小麦种质,普通小麦品种及其近缘物种长穗偃麦草（Ａｇｒｏｐｙｒｏｎｅｌｏｎｇａｔｕｍ（Ｈｏｓｔ）Ｂｅａｕｖ）     

植物的低温蛋白

综述了与植物耐冻性有关的一些植物内源蛋白质或多肽 ,包括低温防护蛋白、抗冻蛋白、植物脱水素、膜关联耐冻性多肽蛋白质。结果表明 ,植物的耐冻性与其低温蛋白 (cold induced proteins)有着密切的关系 ,并指出了抗冻蛋白行使功能的两种可能的作用方式。同时 ,耐冻性与除低温外的其它环境胁迫因子的植物抗性如抗干旱、抗病虫、高盐耐性、乙烯耐性等密切相关     

应用分子原位杂交技术解析小麦-天兰冰草部分双二倍体──远中2号的染色体构成

为分析普通小麦（Ｔｒｉｔｉｃｕｍａｅｓｔｉｖｕｍ）－天兰冰草（Ａｇｒｏｐｙｒｏｎｉｎｔｅｒｍｅｄｉｕｍ）部分双二倍体──远中２号（２ｎ＝５４）的染色体构成,用生物素（ｂｉｏｔｉｎ－１６－ｄＵＴＰ）标记天兰冰草染色体组ＤＮＡ作为探针,以普通小麦品种中国春染色体组ＤＮＡ为封闭ＤＮＡ（ｂｌｏｃｋｉｎｇＤＮＡ）,与远中２号的有丝分裂中期染色体ＤＮＡ进行了分子原位杂交。证明远中２号除具有普通小麦的２１对染色体外,附加了１对小麦－天兰冰草易位染色体（即天兰冰草染色体片段易位到小麦染色体的两臂端部）、５对天兰冰草染色体。说明小麦－天兰冰草部分双二倍体在形成过程中染色体行为是比较复杂的,不仅可能产生小麦－天兰冰草染色体间易位,而且小麦染色体也可能与天兰冰草染色体的３种染色休组染色体共同参与组建新的染色体组附加到小麦中去。     

利用生化及分子标记确定长穗偃麦草(Elytrigia elongatum, EE. 2n=14)染色体与小麦染色体的部分同源性

利用限制性片段长度多态性（ＲＦＬＰ）及等电聚焦（ＩＥＦ）技术确定普通小麦中国春－二倍体长穗僵麦草７个异附加系所附加的外源染色体与小麦染色体的部分同源性,共有８个生化标记,１３个ＲＦＬＰ标记在亲本间揭示了多态性。结果表明：长穗堰麦草的ＩＥ、２Ｅ、３Ｅ、４Ｅ、 ５Ｅ、６Ｅ、７Ｅ ７条染色体分别与小麦染色体的 １、２、３、４、５、６、７ ７个部分同源群具有部分同源关系,堰麦草的ＩＥ与７Ｅ、５Ｅ与７Ｅ染色体间可能发生过重排。同时,研究还分别将Ｅｓｔ－Ｅ５、Ｅｓｔ－Ｅ８位点定位于３ＥＬ,Ｐｅｒ－Ｅ１定位于７Ｅ, Ｐｅｒ－Ｅ４定位于５Ｅ,β－Ａｍｙ－Ｅ１定位于４ＥＬ染色体,并进一步将α－Ａｍｙ－Ｅ１位点定位于６Ｅ染色体长臂上。     

普通小麦-大赖草易位系NAU601和NAU618的选育及双端二体测交分析

利用根尖体细胞有丝分裂中期染色体Giemsa C-分带和荧光原位杂交从普通小麦-大赖草Lr.2、Ir.7异附加系辐射后代中选育出2个纯合易位系：（1）易位系NAU618(MS142-3),2n=44,易位染色体由大赖草Lr.7染色体的大部分（约5/6,包括着丝粒）及小麦染色体1A短臂的一部分（近端1/3）组成,外源染色体片段的长度约占易位染色体总长度的4/5;（2）易位系MAU601（MS101-4）,2n=42,易位染色体由小麦染色体4B的整个短臂和4B长臂近着丝粒部分（1/3）及大赖草Lr.2短臂的绝大部分组成,外源染色体片段占易位染色体长臂的1/2。对易位系进行的双端二体侧交分析证交易位所涉及的小麦染色体分别为1A和4B。连续3年单花滴注法进行的田间赤霉病抗性接种鉴定结果表明,普通小麦-大赖草异源异位系MAU618(MS142-3)对赤霉病的抗性与抗病对照品种苏麦3号相仿,易位系MAU601（MS101-4）对赤霉病抗性低于苏麦3号,但明显高于感病亲本中国春。     

Z6／陕7859胚培养再生植株的细胞遗传学研究与易位系选育

二体附加系Ｚ６携带抗大麦黄矮病毒病基因,为了将其抗性导入小麦,将Ｚ６与普通小麦陕７８５９杂交,杂种Ｆ１经幼胚培养诱导形成再生植株,对再生植株及后代进行抗性鉴定,农艺性状考察及对ＳＣ２部分抗病植株花粉母细胞减数分裂期染色体行为进行了观察。结果表明,（１）ＳＣ２不同单株间存在染色体数目,结构的变异。（２）同一再生植株后代的不同单株,染色体数目可能相同,但染色体组成及减数分裂期行为可心不同,致使后代抗性     

用电镜原位杂交技术对玉米中期染色体中RNA的研究

用生物素标记的玉米１８ＳｒＲＮＡ、小麦５ＳｒＲＮＡ 及ｔＲＮＡ 的ｃＤＮＡ 作为探针,在Ｋ４Ｍ 树脂包埋的玉米（Ｚｅａ ｍ ａｙｓ）根尖超薄切片上进行原位杂交。杂交后,用与１０ ｎｍ 金颗粒相连的亲和素对杂交子在电镜下进行检测。结果发现,在玉米中期染色体中存在有１８ＳｒＲＮＡ、５ＳｒＲＮＡ 和ｔＲＮＡ 分子,这些ＲＮＡ分子在染色体中的分布是随机的,即这些ＲＮＡ 分子在染色体的内部和周边均有分布。５ＳｒＲＮＡ 和ｔＲ－ＮＡ 在染色体中和细胞质中的含量基本相等,而１８ＳｒＲＮＡ 在染色体中的含量则明显高于细胞质。这一结果表明染色体中的ＲＮＡ 一部分来自于核仁,而另一部分则来自于核质     

抗大麦黄矮病毒小麦——中间偃麦草二体异代换系的选育和细胞,生？…

结合花药培养和常规选育,从７７－５４３３＊中５杂交组合后代中选育出６个抗大麦黄矮病毒（ｂａｒｌｅｙ ｙｅｌｌｏｗ ｄｗａｒｒｆ ｖｉｒｕｓ,ＢＹＤＶ）、染色体数目为４２的小麦（Ｔｒｉｔｉｃｕｍ ａｅｓｔｉｖｕｍＬ．）新种质,并用减数分裂配对分析、单体小麦测交法、基因组原位杂交、Ｃ分带、同工酶等电聚焦和ＲＡＰＤ对上述材料进行了综合鉴定;表明这些材料都是小麦－中间偃麦草（Ａｇｒｏｐｙｒｏｎ ｉｎｔｅｒ     

大麦6H染色体特异性标记的筛选和鉴定

从大麦、小麦和小麦－大麦６Ｈ染色体附加系ＲＡＰＤ分析筛选出对６Ｈ染色体特异的２个ＲＡＰＤ标记,转换为特异性ＰＣＲ标记,利用标记对不同植物材料进行ＰＣＲ扩增鉴定。表明凡含有大麦６Ｈ染色体的材料（Ｂｅｔｚｅｓ、Ｉｇｒｉ、ＣＳ６Ｈ附加系）均能扩增出特异带;而不含６Ｈ染色体的材料,包括小科、黑麦、长穗偃麦草、中间偃麦草、簇毛麦以及含有其他大麦染色体的小麦附加系均不主增出特异带。可见,２对ＰＣＲ引物具有大麦     

植物抗寒基因工程研究进展

本评述了近年来有关植物抗寒生理及分子生物学方面的研究进展,对冷诱导基因的功能,诱导调控以及抗寒转基因策略等做一总结。     

植物四倍体抗性及其机理研究进展

植物四倍体是重要的育种资源,其创制和抗性研究受到越来越多的关注。针对植物四倍体的抗性研究,国内外学者开展了大量的工作。本文对近年来四倍体与二倍体植物的抗性（抗寒、抗旱、抗热、抗盐、抗病等）差异进行了总结,并从植物组织细胞结构、生理、分子应答和表观遗传组修饰等方面对其抗性机理进行了探讨。     

普通小麦×东方旱麦草属间杂种的产生及无性系的建立

本研究以普通小麦（ＴｒｉｔｉｃｕｍａｅｓｔｉｖｕｍＬ．;２ｎ＝６ｘ＝４２,ＡＡＢＢＤＤ）为母本,以东方旱麦草（Ｅｒｅｍｏｐｙｒｕｍｏｒｉｅｎｔａｌｅ（Ｌ．）Ｊａｕｂ．ｅｔＳｐａｃｈ;２ｎ＝４ｘ＝２８）为父本,首次成功地获得了属间远缘杂种Ｆ１,其平均结实率为０．０８％。利用植物细胞工程技术,对杂种幼胚愈伤组织的诱导、胚性无性系的建立、植株再生、壮苗培养等,最终获得了生长正常的杂种Ｆ１植株。同时,通过对杂种幼胚愈伤组织、根尖细胞的细胞学观察,结果表明该杂种为真杂种,即２ｎ＝５ｘ＝３５（预期染色体数）的杂种细胞占主体;另外,因组培过程中发生了染色体数目的变异,故也有少量２ｎ＝２８－３４染色体数的细胞。以上杂种的获得为将旱麦草优异基因向小麦的转移奠定了基础。     

植物抗寒基因工程研究进展

本文评述了近年来有关植物抗寒生理及分子生物学方面的研究进展,对冷诱导基因的功能,诱导调控以及抗寒转基因策略等做了总结。     

小麦-冰草异源附加系的创建 IF_3、F_2BC_1、BC_4和BC_3F_1世代的细胞学

为了进一步研究冰草属的Ｐ染色体组在小麦背景下的遗传效应和试图建立一套小麦－冰草属异源附加系,对来自普通小麦品种Ｆｕｋｕｈｏ×冰草Ｚ５５９杂种的Ｆ３、Ｆ２ＢＣ１、ＢＣ４和ＢＣ３Ｆ１世代的２２２株进行了减数分裂行为观察。结果表明：（１）２ｎ染色体的分布范围为３９～５４;（２）冰草Ｚ５５９的Ｐ染色体组存在抑制小麦Ｐｈ效应的遗传系统,而且该系统可能只涉及不多于３条Ｐ染色体,但其对Ｐｈ基因的抑制效应是微弱的;（３）Ｐ染色体组存在控制染色体在减数分裂后期分离的基因,该基因可能只涉及不多于２条Ｐ染色体;（４）抑制小麦ｐｈ效应的基因和控制染色体在后期分离的基因可能位于不同的Ｐ染色体上;（５）已获得５个可能的小麦－冰草异源附加系。