不同倍性柳枝稷45S rDNA的染色体定位研究

以3个四倍体和6个八倍体栽培品种的根尖为材料,利用荧光原位杂交技术,在核型分析的基础上,开展了不同倍性柳枝稷45S rDNA的染色体定位研究。研究结果表明,四倍体柳枝稷核型公式为2n=4x=36=32m(SAT)+4sm,且45S rDNA在四倍体柳枝稷染色体上分布稳定,位于3号染色体顶端。八倍体柳枝稷栽培品种以及同一栽培品种不同个体间45S rDNA信号分布位置和数目差异较大,可大致分为四类:第Ⅰ类为较强的45S rDNA信号分别分布于染色体两臂的顶端;第Ⅱ类为较强的45S rDNA信号位于染色体一臂内部,第Ⅲ类为较强的45S rDNA信号位于染色体一臂的顶端,第Ⅳ类为较弱的45S rDNA位于染色体一臂内部。八倍体柳枝稷不同栽培品种以及同一栽培品种不同个体间45S rDNA信号复杂性的成因可能与染色体同源重组以及染色体结构变异密切相关。     

眼斑拟石首鱼重复DNA序列的染色体定位

针对眼斑拟石首鱼Sciaenops ocellatus染色体标记匮乏的问题, 利用荧光原位杂交(FISH)定位了眼斑拟石首鱼的18S rDNA、5S rDNA和端粒序列。结果显示, 眼斑拟石首鱼的核型公式为2n=48t; 仅有1对18S rDNA位点, 位于第1对染色体的次缢痕部位; 有2对5S rDNA位点, FISH信号强度不等, 强信号位于第8对染色体的近着丝粒端, 弱信号位于第3对染色体的臂间。端粒FISH信号出现于所有染色体的两端, 但表现出染色体两端信号不平衡的特点, 着丝粒端FISH信号明显强于远端信号。这一特点为判定染色体的方向提供了便利。结合其他石首鱼的核型数据可以推断, 2n=48t的核型及单对近着丝粒分布的18S rDNA位点是石首鱼的共同祖征; 在石首鱼进化过程中, 曾发生活跃但不影响宏观核型的小规模重排。研究结果丰富了眼斑拟石首鱼染色体的辨识标记, 并为研究石首鱼染色体进化提供了基础数据。     

垂穗披碱草与达乌里披碱草基因组细胞遗传学比较

采用顺序FISH-GISH技术,12个重复序列探针,包括9个三核苷酸简单重复序列、2个卫星DNA重复序列pSc119.2和pAs1以及5S rDNA,通过重复序列的物理定位对达乌里披碱草和垂穗披碱草基因组中部分重复序列的分布特征进行了比较分析,为进一步研究垂穗披碱草和达乌里披碱草的物种形成及演化提供新的分子细胞遗传学证据。结果表明:(1)所有的序列在这2个物种的染色体上都能产生可检测的杂交信号,且在2个物种中(AAC)_(10)、(ACT)_(10)、(CAT)_(10)都表现为共分布,(AAG)_(10)与(AGG)_(10)表现为近似共分布;2个物种的H基因组除5S rDNA序列外,其他序列都产生强烈且丰富的杂交位点,St与Y基因组不同重复序列探针的荧光位点数目有所差别,表现为5S rDNA、pSc119.2、(AAC)_(10)、(CAT)_(10)、(ACT)_(10)、(CAC)_(10)探针的信号位点较少或无信号,其余的探针信号位点稍多。(2)达乌里披碱草的第2对染色体上具有(AAC)_(10)、(CAT)_(10)、(ACT)_(10)的杂交位点、第6对染色体上具有(CAC)_(10)的杂交位点,而在垂穗披碱草的St基因组中未观察到上述序列杂交位点;达乌里披碱草St基因组仅有第4对染色体的端部具有pSc119.2杂交位点,而在垂穗披碱草St基因组中的pSc119.2杂交位点位于第5对染色体长臂的间隔区;相对于达乌里披碱草,垂穗披碱草St和Y基因组染色体含有更多的重复序列杂交位点。(3)达乌里披碱草的H/Y基因组间易位在不同材料间是稳定存在的,达乌里披碱草基因组相对稳定,不同材料间H基因组重复序列杂交信号多态性高于St和Y基因组;垂穗披碱草基因组的变异较大,不同材料间St和Y基因组重复序列杂交信号多态性高于H基因组。研究认为,垂穗披碱草和达乌里披碱草的H基因组均起源于布顿大麦,St基因组可能起源于不同的拟鹅观草属物种;与达乌里披碱草相比垂穗披碱草St与Y基因组可能具有更高的染色体结构变异性,而垂穗披碱草St与Y基因组变异较大的原因可能是与同区域分布的含StY基因组的物种发生了种间渗透杂交。     

植物45S rDNA的染色体位置的CPD染色和FISH分析

采用PI和DAPI组合(CPD)染色结合45SrDNA探针的荧光原位杂交(FISH)对分属6个科的16种植物的45S rDNA的染色体位置进行了分析。在所有供试植物中,共检测到53个45S rDNA位点。大多数45S rDNA位点分布在染色体的短臂;位于染色体臂内和染色体末端的位点的比例大体相当;多数位于染色体臂内的45S rDNA位点有次缢痕形成,但rDNA重复单位簇所处的位置存在差异。根据45S rDNA所处的染色体臂的不同、距着丝粒远近的差异、形成次缢痕与否以及rDNA重复单位簇相对于次缢痕的位置等特征,将植物的45S rDNA位点划分为12种染色体分布类型。基于我们的结果和其他的报道对45S rDNA位点、核仁组织区(NOR)、次缢痕和随体相互之间的关系进行了分析。     

中国17种蔷薇属植物45S和5S的rDNA分布研究

为了探寻蔷薇属植物亲缘关系及系统发育研究的分子细胞遗传学证据,该研究采用双色FISH(荧光原位杂交)技术,对原产中国7个组的17种蔷薇属植物的45S和5S rDNA进行了定位分析。结果表明:(1)多数蔷薇属植物1组染色体对应1个45S rDNA位点和1个或2个5S rDNA位点,偶尔出现1~2个rDNA位点的丢失,但复伞房蔷薇(Rosa brunonii)的1组染色体对应了2个45S rDNA位点。(2)二倍体的蔷薇属植物至少有1对5S rDNA位点与45S rDNA位点共定位,而四倍体材料的5S rDNA位点与45S rDNA位点没有共定位,但所有四倍体材料均至少有1种rDNA信号纯合,表明它们应为二倍体直接加倍产生的同源四倍体。(3)绝大多数材料45S rDNA位于染色体短臂、5S rDNA位于染色体长臂,但缫丝花(R. roxburghii f. roxburghii)有1个5S rDNA信号位于染色体的短臂上,表明它与蔷薇属其他种的亲缘关系较远。(4)阿克苏地区和伊犁地区的疏花蔷薇的核型不同,且45S和5S rDNA的数量和位置不同,分子细胞遗传学证据也支持阿克苏地区的疏花蔷薇应为疏花蔷薇的新变种。(5)该研究中共有8个二倍体和6个四倍体蔷薇属植物的双色FISH为首次报道。研究认为,无论二倍体还是四倍体蔷薇属植物中出现的异形同源染色体、rDNA信号位置在同源染色体上的差异以及rDNA信号的增加和丢失,可能都与染色体结构变异和染色体重组有关,在分子细胞遗传学水平上证明染色体结构变异和染色体重组在蔷薇属植物演化过程中具有重要的作用。     

基于荧光原位杂交的藜属植物核型分析

为精确地识别藜属植物染色体组的核型特征,该文研究了4种来自青海高原的野生藜属植物(灰绿藜、藜、菊叶香藜及杂配藜)和1种从美国引进的栽培藜麦品种PI614932-HX(3)基于染色体荧光原位杂交(rDNA FISH)的核型。利用5S rDNA和45S rDNA对5种藜属植物有丝分裂中期的染色体进行FISH研究。藜属植物的核型分析结果表明:(1)藜属植物中存在二倍体(2n=2x=18)和四倍体(2n=4x=36)两种倍性,藜麦和灰绿藜为四倍体,其余3种为二倍体。(2)藜麦、灰绿藜、藜、菊叶香藜及杂配藜的核型公式分别为2n=4x=36=34m(2AST)+2sm,2n=4x=36=32m(4AST)+4sm,2n=2x=18=16m(4AST)+2sm,2n=2x=18=18m及2n=2x=18=16m+2sm。(3)染色体由大部分的中部着丝粒染色体(m)和少部分近中部着丝粒染色体(sm)组成。(4)核型类型除了菊叶香藜为1B以外,其余均属于2B类型。(5)在藜麦、灰绿藜及藜中具有分布位置不同、数量不等的双随体。5S rDNA、45S rDNA FISH结果表明:(1)藜麦和灰绿藜的染色体上存在2对5S rDNA位点和1对45S rDNA位点,藜、杂配藜的染色体上存在1对5S rDNA位点和1对45S rDNA位点,菊叶香藜的染色体上只存在1对5S rDNA位点。(2)5S rDNA和45S rDNA位点均位于染色体的短臂上。该研究首次获得了藜属植物基于5S rDNA和45S rDNA荧光原位杂交核型,为藜属植物亲缘关系研究和细胞生物学研究提供了分子细胞遗传学依据。     

玉米和类玉米种间杂交后代细胞学鉴定

利用组成玉米异染色质钮的180-bp重复序列和TR-1元件以及45S rDNA对玉米自交系F107、GB57、二倍体多年生类玉米及其远缘杂交后代的染色体进行荧光原位杂交,确定了3种重复序列在亲本染色体上的分布;同时对远缘杂交后代进行了细胞学鉴定,通过荧光信号在染色体上的位置,证实远缘杂交后代中异源种质的染色体来源;讨论了异染色质钮重复序列对玉米和其野生种杂交后代外源染色体整合和染色体行为等方面研究的应用。     

中间偃麦草(Thinopyrum intermedium)18S-5.8S-26S rDNA位点在染色体上的分布及对其核ITS序列异质性的分析(英文)

中间偃麦草(Thinopyrum intermedium(Host)Barkworth et Dewey)是禾本科小麦族植物中的一个异源六倍体物种,是重要的牧草植物,在小麦的抗病育种中发挥了重要作用。利用荧光原位杂交(FISH)技术,在体细胞中期染色体上,对18S-5.8S-26S rDNA位点进行了物理定位,发现该物种有3～4对染色体携带18S-5.8S-26S rDNA主位点。结合基因组原位杂交(GISH)分析,证明中间偃麦草的St基因组中有一对同源染色体短臂末端携带一个主位点,其余2～3对主位点位于E基因组染色体上。对不同来源的材料研究表明:18S-5.8S-26S rDNA位点的数目(包括主位点和小位点)、位置、拷贝数在不同收集材料之间的差异较大,甚至在同一个体的不同细胞中也存在差异。讨论了rDNA物理作图数据在分析系统发育问题中的局限性。结合中间偃麦草的三个可能的二倍体基因组供体(Th.bessarabicum、Th. elongatum和Pseudoroegneria stipifolia)rDNA位点分析的结果,对中间偃麦草进化过程中rDNA位点的变化进行了分析,同时,对其中一份材料的核ITS序列进行了克隆、测序和系统发育分析,发现在中间偃麦草中,ITS序列具有很高的异质性。     

菠菜rDNA及端粒多色荧光原位杂交分析

以拟南芥25S rDNA、5S rDNA以及端粒序列为探针对菠菜的中期染色体进行了多色荧光原位杂交分析, 其中25S rDNA用生物素标记, 端粒序列用地高辛标记, 5S rDNA用生物素和地高辛共同标记。杂交结果显示, 菠菜中期染色体25S rDNA杂交位点为6个, 分别位于3号、5号和6号染色体的随体部位; 5S rDNA杂交位点为4个, 分别位于3号和5号染色体长臂, 端粒序列杂交位点位于6号染色体端部以及其余染色体的端部和着丝粒部位。     

中间偃麦草(Thinopyrum intermedium)18S-5.8S-26S rDNA位点在染色体上的分布及对其核ITS序列异质性的分析

中间偃麦草(Thinopyrum intermedium(Host)Barkworth et Dewey)是禾本科小麦族植物中的一个异源六倍体物种,是重要的牧草植物,在小麦的抗病育种中发挥了重要作用.利用荧光原位杂交(FISH)技术,在体细胞中期染色体上,对18S-5.8S-26S rDNA位点进行了物理定位,发现该物种有3～4对染色体携带18S-5.8S-26S rDNA主位点.结合基因组原位杂交(GISH)分析,证明中间偃麦草的St基因组中有一对同源染色体短臂末端携带一个主位点,其余2～3对主位点位于E基因组染色体上.对不同来源的材料研究表明:18S-5.8S-26S rDNA位点的数目(包括主位点和小位点)、位置、拷贝数在不同收集材料之间的差异较大,甚至在同一个体的不同细胞中也存在差异.讨论了rDNA物理作图数据在分析系统发育问题中的局限性.结合中间偃麦草的三个可能的二倍体基因组供体(Th.bessarabicum、Th.elongatum和Pseudoroegneria stipifolia)rDNA位点分析的结果,对中间偃麦草进化过程中rDNA位点的变化进行了分析,同时,对其中一份材料的核ITS序列进行了克隆、测序和系统发育分析,发现在中间偃麦草中,ITS序列具有很高的异质性.     

Role for dopamine in malonate-induced damage in vivo in striatum and in vitro in mesencephalic cultures

Defects in mitochondrial energy metabolism have been implicated in the pathology of several neurodegenerative disorders. In addition, the reactive metabolites generated from the metabolism and oxidation of the neurotransmitter dopamine (DA) are thought to contribute to the damage to neurons of the basal ganglia. We have previously demonstrated that infusions of the metabolic inhibitor malonate into the striata of mice or rats produce degeneration of DA nerve terminals. In the present studies, we demonstrate that an intrastriatal infusion of malonate induces a substantial increase in DA efflux in awake, behaving mice as measured by in vivo microdialysis. Furthermore, pretreatment of mice with tetrabenazine (TBZ) or the TBZ analogue Ro 4-1284 (Ro-4), compounds that reversibly inhibit the vesicular storage of DA, attenuates the malonate-induced DA efflux as well as the damage to DA nerve terminals. Consistent with these findings, the damage to both DA and GABA neurons in mesencephalic cultures by malonate exposure was attenuated by pretreatment with TBZ or Ro-4. Treatment with these compounds did not affect the formation of free radicals or the inhibition of oxidative phosphorylation resulting from malonate exposure alone. Our data suggest that DA plays an important role in the neurotoxicity produced by malonate. These findings provide direct evidence that inhibition of succinate dehydrogenase causes an increase in extracellular DA levels and indicate that bioenergetic defects may contribute to the pathogenesis of chronic neurodegenerative diseases through a mechanism involving DA.     

2018年中国植物科学若干领域重要研究进展

2018年中国植物科学继续呈现快速发展的态势, 我国科学家在国际植物科学主流学术刊物发表论文数量大幅增加, 取得了多项具有重要影响的成果。调控植物生长-代谢平衡实现可持续农业发展入选2018年度中国科学十大进展; 中国被子植物区系进化历史研究入选2018年度中国生命科学十大进展。以水稻为代表的农作物和果蔬等经济作物研究在国际上已呈现出明显的优势, 若干领域已从“追赶”状态跨越到“领跑”地位。该文对2018年中国科学家在植物科学若干领域取得的重要研究成果进行了概括性评述, 旨在全面追踪和报道当前中国植物科学领域的发展前沿和热点, 展示中国科学家所取得的杰出成就。     

2017年中国植物科学若干领域重要研究进展

2017年中国植物科学继续保持高速发展态势, 重大成果频出, 具体表现在中国植物学家在国际顶级学术期刊发表的文章数量平稳上升。中国植物科学领域的研究工作者成果精彩纷呈, 如新型广谱抗病机制的发现、水稻广谱抗病遗传基础及机制和疫霉菌诱发病害成灾机制研究等。2017年中国生命科学领域十大进展评选中, 有两项植物科学领域的研究成果入选。水稻生物学、进化与基因组学和激素生物学等领域学科发展突出。另外, 值得一提的是, 长期从事高等植物与代谢途径调控分子网络研究和水稻品种设计育种的李家洋院士的研究成果“水稻高产优质性状形成的分子机理及品种设计”荣获2017年国家自然科学一等奖。这一具有重大国际影响的开创性贡献标志着中国植物科学在该领域的国际科学前沿居于引领和卓越地位。该文对2017年中国本土科学家在植物科学若干领域取得的重要研究成果进行了系统梳理, 旨在全面追踪和报道当前中国植物科学领域发展的最新前沿动态, 与广大读者共同分享我国科学家所取得的辉煌成就。     

我国葫芦科植物离体培养研究进展

葫芦科植物包括多种瓜类蔬菜,对其进行离体培养研究具有重要的理论和实践意义。综述了国内在葫芦科植物器官培养、体细胞胚胎发生、花药培养、原生质体培养和体细胞杂交及离体遗传转化等方面取得的研究进展,并对葫芦科植物离体培养、遗传转化与育种的前景作了展望。     

SSTR5 ablation in islet results in alterations in glucose homeostasis in mice

Somatostatin (SST) peptide is a potent inhibitor of insulin secretion and its effect is mediated via somatostatin receptor 5 (SSTR5) in the endocrine pancreas. To investigate the consequences of gene ablation of SSTR5 in the mouse pancreas, we have generated a mouse model in which the SSTR5 gene was specifically knocked down in the pancreatic beta cells (betaSSTR5Kd) using the Cre-lox system. Immunohistochemistry analysis showed that SSTR5 gene expression was absent in beta cells at three months of age. At the time of gene ablation, betaSSTR5Kd mice demonstrated glucose intolerance with lack of insulin response and significantly reduced serum insulin levels. Insulin tolerance test demonstrated a significant increase of insulin clearance in vivo at the same age. In vitro studies demonstrated an absence of response to SST-28 stimulation in the betaSSTR5Kd mouse islet, which was associated with a significantly reduced SST expression level in betaSSTR5Kd mice pancreata. In addition, betaSSTR5Kd mice had significantly reduced serum glucose levels and increased serum insulin levels at 12 months of age. Glucose tolerance test at an older age also indicated a persistently higher insulin level in betaSSTR5Kd mice. Further studies of betaSSTR5Kd mice had revealed elevated serum C-peptide levels at both 3 and 12 months of age, suggesting that these mice are capable of producing and releasing insulin to the periphery. These results support the hypothesis that SSTR5 plays a pivotal role in the regulation of insulin secretion in the mouse pancreas.     

2018年中国植物科学若干领域重要研究进展

2018年中国植物科学继续呈现快速发展的态势, 我国科学家在国际植物科学主流学术刊物发表论文数量大幅增加, 取得了多项具有重要影响的成果。调控植物生长-代谢平衡实现可持续农业发展入选2018年度中国科学十大进展; 中国被子植物区系进化历史研究入选2018年度中国生命科学十大进展。以水稻为代表的农作物和果蔬等经济作物研究在国际上已呈现出明显的优势, 若干领域已从“追赶”状态跨越到“领跑”地位。该文对2018年中国科学家在植物科学若干领域取得的重要研究成果进行了概括性评述, 旨在全面追踪和报道当前中国植物科学领域的发展前沿和热点, 展示中国科学家所取得的杰出成就。     

我国葫芦科植物离体培养研究进展

葫芦科植物包括多种瓜类蔬菜,对其进行离体培养研究具有重要的理论和实践意义.综述了国内在葫芦科植物器官培养、体细胞胚胎发生、花药培养、原生质体培养和体细胞杂交及离体遗传转化等方面取得的研究进展,并对葫芦科植物离体培养、遗传转化与育种的前景作了展望.     

Changes in aquatic vegetation in Rhine floodplain streams in Alsace in relation to disturbance

Abstract. Changes are described in aquatic vegetation in oligotrophic, groundwater-fed Rhine floodplain streams in Alsace (eastern France), resulting from disturbance. Disturbance factors include changes in nutrients, either permanent ones - effluent from a waste water treatment plant or trout hatcheries - or periodic ones: flooding. Regular inputs of high levels of phosphate and ammonia modified the macrophyte vegetation in these streams. The floristic composition, which was characteristic of oligotrophic waters upstream of the eutrophicated sector, changed to that of a eutrophic situation as originally found downstream. Periodic disturbance by floods which normally occur once a year, irregularly eutrophicates the small streams, causing the development of a mixture of eutrophic and oligotrophic species. Six macrophyte communities are distinguished, indicating different trophic levels. The aquatic vegetation is adapted to the variations of phosphate and ammonia levels. Hence, aquatic macrophytes can be used as bio-indicators of fluctuations in water nutrient levels in relation to the type of disturbance.     

Apoptosis in experimental myocardial infarction in situ and in the perfused heart in vitro

We report the appearance of apoptotic cells in experimental myocardial infarction (rabbit heart) in in situ and in vitro preparations. Apoptosis was recognized by intravital staining with Hoechst 33342 (Ho342), by nick-end labeling (TUNEL) and by DNA laddering. A steady rise in the relative number of apoptotic cardiomyocytes (apoptotic index) was noted in in situ preparations. Apoptosis was first noted 6 h after the onset of ischemia with its highest value occurring after 72 h. Apoptotic nuclei were absent in remote areas of the left and right ventricles. Apoptotic nuclei within the infarcted area showed diminished intensity of Ho342 fluorescence. Three days after ischemia, a border zone adjacent to the infarcted area consisting of apoptotic macrophages was recognized. A novel finding was the appearance of apoptotic cardiomyocytes in the isolated perfused ischemic heart. Occurring as early as 50 min after the onset of ischemia, a high apoptotic index was present adjacent to the ligature placed around the coronary artery. This observation provides the opportunity to selectively examine factors leading to apoptosis in the ischemic heart under controlled experimental conditions.     

节肢动物内共生细菌研究进展

节肢动物门是动物界最大的门,占整个动物种数的80%,全世界约有120万现存种。节肢动物在生长发育过程中会感染多种微生物,这些微生物会与其形成协同进化和互利共生的关系。内共生细菌是一类广泛分布于节肢动物体内的共生微生物,能够进行垂直传播和水平传播,对宿主的生长发育、生殖代谢、适应性、免疫功能和进化等诸多方面均具有重要的作用。目前,随着现代分子生物学理论和技术的发展,节肢动物内共生细菌相关研究主要集中在对其宿主的生殖调控功能、与其宿主、宿主寄主植物以及其宿主体内微生物和宿主天敌间互作关系等方面。因此,利用内共生细菌对昆虫种群动态的生殖调控功能,阻断热带蚊虫带来的疾病或植物病害的传播并对宿主昆虫进行种群压制或种群替换,可达到防控害虫的目的。本文从节肢动物内共生细菌的传播方式、对其宿主生物学效应以及内共生细菌与其宿主、宿主寄主植物、宿主天敌和宿主体内微生物互作关系等多方面进行概述,并对内共生细菌今后研究方向进行展望,以期为生物进化、物种形成和种群压制提供参考。