亚洲栽培稻主要驯化性状研究进展

水稻是研究谷类作物驯化的良好材料, 其中种子落粒性消失、休眠性减弱和株型上的变化是水稻驯化过程中的3个关键事件, 造就了高产、发芽整齐及可密植的现代水稻。落粒性丧失一直被认为是野生稻驯化形态学上的最直接证据, 而控制落粒的主要基因Sh4和qSH1分别暗示不同的水稻驯化历史。种子休眠性的减弱适应了现代农业生产上同步发芽的需求, Sdr4、qSD7-1和qSD12基因是目前已知的调控种子休眠性的3个关键位点。野生稻匍匐生长等特点与其长期所在的易变生境有关, 而栽培稻的直立生长形态则适应了农业上密植生产的需要, 受PROG1等基因控制。野生稻的异交特性促进了驯化基因在群体间传播, 而自花授粉则使驯化基因得以稳定遗传, 从而加快人工选择的累积。目前的水稻驯化研究侧重于单基因或一些中性标记, 而对控制驯化性状的网络化通路的进化研究却相对缺乏。随着功能基因组研究的深入, 驯化性状的分子机理将会被全面揭示, 而基于此的网络化通路研究必将更加真实地反应水稻驯化过程。文章综述了水稻关键驯化性状分子机理的研究进展, 为驯化基因网络的研究提供参考, 也为水稻分子设计改良提供新的思路。     

2012年第1期《遗传》封面说明

株高是水稻重要的株型组成因子,水稻矮秆基因是株型改良的重要遗传基础,其大多参与植物内源激素赤霉素和油菜素内酯的合成或信号传导途径,一般具有"一因多效"的遗传性状表现,造成植株矮化的同时也会改变其他性状。通过对所构建的水稻突变体库进行大规模筛选,我们获得一个稳定遗传的矮秆突变体dtl1。与野生型相比,dtl1表现为     

2012年第10期《遗传》封面说明

近年来,随着牛全基因组高密度SNP芯片的出现,基于牛全基因组信息的研究迅速成为了热点。2008年,中国农业科学院北京畜牧兽医研究所牛遗传育种研究室在内蒙古锡林郭勒盟乌拉盖管理区建立资源群体,截止2012年已收集     

2012年第5期《遗传》封面说明

植物雄性不育是指植物不能产生具有正常生殖功能的雄配子,而雌性生殖器官正常可育的现象。雄性核不育在植物界中普遍存在,但基本上都是隐性的,显性核不育非常少见,迄今仅在10余种作物中发现了24例显性核不育材料。水稻中已发现5份显性核不育材料,其中只有"三明"显性核不育材料遗传稳定,基本不受环境影响。本研究利用一个     

2012年第8期《遗传》封面说明

水稻的开花时间、花序和花器官的形态结构对它们的产量和品质构成重要的影响。多少年来,水稻颖花发育的过程和机理,一直是人们很想揭开的奥秘。这不仅是因为水稻颖花在生长发育中处于中心位置,而且其花器官发育过程也为研究基因的表达调控与器官形态特征之间关系,提供了一个极其独特的思路。因此,阐明水稻颖花发育的遗传机制不     

2011年第12期《遗传》封面说明

多效基因指同时控制多个性状的基因,当其突变后会引起多个性状的表型改变。研究表明,植物中存在许多多效基因,它们在植物营养生长和生殖发育的调控中起着关键作用。本研究分析了一个新的水稻多效基因DDF1,它同时控制     

2011年第11期《遗传》封面说明

从孤雌胚胎建立的孤雌胚胎干细胞具有与从正常受精胚胎获得的胚胎干细胞相同的性质,同时不受伦理及法律的制约,可应用于组织修复、疾病治疗等医学领域。运动神经元病是指病变选择性侵犯脊髓前角细胞、脑干颅神经运动     

2012年《遗传》第12期封面说明

蝗虫材料易得,染色体大,染色体数目相对较少,双线期和终变期交叉明显,可以用于分析染色体交叉的结构、分布和频率,是观察减数分裂过程中染色体动态变化的理想材料。在蝗虫的曲细精管中同时存在精子发生的3个过程,即精原细胞有丝分裂,初/次级精母细胞减数分裂及精子形成。     

2012年第9期《遗传》封面说明

microRNA(又称miRNA)作为细胞内源表达的一类小分子非编码RNA,主要通过降解mRNA或抑制翻译调控靶基因表达。miRNA在个体发育中具有特异的时空表达模式,其功能跟它的表达位置和时间密切相关。但是目前缺乏在活体与个体水平稳定、持续地实时观察miRNA动态表达的方法。斑马鱼体外发育且胚胎透明,非常适于观察荧光蛋白的表达。本研究建立了一个称为"miRNA Tracer"的双荧光报告系统,用于在斑马鱼活体胚胎中追踪miRNA的表达及动     

2012年第4期《遗传》封面说明

七鳃鳗(Lampetra japonica)属无颌类脊椎动物,是现存脊椎动物中最古老、最原始的物种之一。其化石记录可以追溯到志留纪及寒武纪,有现存的"活化石"之称,它印记了从无脊椎动物到脊椎动物的进化历史,同时作为脊椎动物的祖     

Device for the standard measurement of shoot flammability in the field

Fire ecology has been hindered by the lack of comparable, affordable protocols to quantify the flammability of whole plants over large numbers of species. We describe a low‐tech device that can be carried to the field and that allows highly standardized measurement of the flammability of whole individuals or portions up to 70 cm long. We illustrate its potential with results for 34 species belonging to different growth forms from central Argentina. The device consists of an 85 × 60 cm half‐cut metallic barrel placed horizontally and mounted on a removable metallic structure. It contains three parallel burners, a grill with an attached gauging thermometer and a blowtorch. Burners and blowtorch are connected to a propane–butane gas cylinder. Plant samples are placed on the grill and preheated with the burners for 2 min at 150°C. They are then ignited for 10 s with the blowtorch while the burners are kept on. Four parameters are measured for each sample: maximum temperature reached, burning time, burnt length and burnt biomass percentage. These parameters are used to construct a compound index of flammability for each sample that ranges between 0 (no flammability) and around 3 (maximum flammability). We obtained a wide range of values for flammability and all its components. Most of this variability was accounted for by differences between growth forms and species, rather than by differences at the level of replicates. This suggests that the device and protocol are sensitive enough to detect flammability differences among plants with different functional traits, and at the same time robust enough to produce consistent results among samples with similar traits. A major advantage is that plant architecture is kept almost intact, providing a flammability measure much closer to that of whole individuals in the field than those obtained by other standard protocols in use. The device and protocol presented here should facilitate the acquisition of comparable flammability data over large numbers of species from different floras and ecosystems, potentially contributing to several fields of research, such as functional ecology, evolutionary ecology and vegetation‐atmosphere modelling.     

典型草原围封后羊草地上功能性状对枯落物累积的响应

植物功能性状反映植物适应环境变化过程中在不同器官形态与功能间的资源权衡与分配策略。典型草原围封后枯落物累积导致群落光照、热量和水分的重新分配并改变微环境特征。在此过程中植物地上功能性状将通过怎样的变化来适应新的环境,目前尚不清楚。2015—2017年每年8月对内蒙古地区3种典型草原共有物种羊草（Leymus chinensis）的植株、叶片和茎干功能性状进行了测量与分析。结果表明：枯落物累积显著增加了羊草的植株高度、单株重量、茎叶比和总叶面积;枯落物累积显著增加了羊草的叶片长度、叶片重量、单叶面积、节间长度和茎干重量,这些性状属于敏感性状;枯落物累积对羊草的叶片数量和节间数量无显著影响,相对而言,这些性状属于惰性性状;羊草的单株重量与植株高度、叶片重量呈极显著的正相关关系（P<0.0001）;羊草的植株高度与节间数量、节间长度呈极显著的正相关关系（P<0.0001）。本研究结果从植物地上功能性状的角度阐明了典型草原植物对环境变化的适应方式,可为围封草原的合理管理提供基础数据与理论依据。     

植物性状研究的机遇与挑战:从器官到群落

植物性状(Plant trait)或植物功能性状(Plant functional trait)通常是指植物对外界环境长期适应与进化后所表现出的可量度、且与生产力优化或环境适应等密切相关的属性。近几十年来,植物性状研究在性状-生产力、性状-养分、性状间相互关系、性状-群落结构维持等方面取得了卓越成就。然而,由于大多数性状调查都是以植物群落内优势种或亚优势种为对象,使其在探讨群落尺度的性状-功能关系、性状数据如何用于改进或优化模型、性状数据如何与遥感连接等问题时,存在空间尺度和量纲不匹配的极大挑战。为了破解上述难题,亟需发展新的、基于单位土地面积的群落性状(Community trait)概念体系、数据源和计算方法等,推动植物性状数据与快速发展的宏观生态学新技术(遥感、模型和通量观测等)相结合,既拓展了植物性状研究范畴,又可推动其更好地服务于区域生态环境问题的解决。所定义的群落性状(如叶片氮含量、磷含量、比叶面积、气孔密度、叶绿素含量等),是在充分考虑群落内所有物种的性状实测数据,再结合比叶面积、生物量异速生长方程和群落结构数据等,推导而成的基于单位土地面积的群落性状。受测试方法的影响,传统的直接算术平均法或相对生物量加权平均法所获得的群落水平的植物性状(如叶片氮含量g/kg或%),虽然可以有效地探讨群落结构维持机制,由于无法实现对群落性状在量纲上向单位土地面积转换,使它很难与模型和遥感数据相匹配。基于单位土地面积的群落性状,可在空间尺度匹配(或量纲匹配)的前提下实现个体水平测定的植物性状数据与生态模型和遥感观测相联系,更好地探讨区域尺度下自然生态系统结构和功能的关系及其对全球变化的响应与适应。同时,它也可更好地建立群落水平的性状-功能的定量关系(非物种水平),为更好地探讨自然群落结构维持机制和生产力优化机制提供了新思路。     

植物群落功能多样性计算方法

以性状为基础的功能多样性指数在预测生态系统功能中起到越来越重要的作用.本文对近年来陆续出现的植物群落功能多样性指数进行综述.依据物种多样性指数的组成,功能多样性指数分为功能丰富度、功能均匀度和功能离散度指数.介绍了这3类指数的计算方法,有助于更好、更准确地理解“生物多样性-环境-生态系统功能”的关系.     

RNAi技术及在植物功能基因组研究中的应用

RNAi,即RNA干扰,是通过外源或内源性的双链RNA在细胞内诱导同源序列的基因表达受抑的现象,自RNAi现象在上世纪90年代中期被发现以来,它就被利用到基因组功能的分析研究之中,成为分子生物学研究的热点。本文简要阐述了RNAi的作用机制,并通过将RNAi方法与其他功能基因组研究方法的对比,阐述了RNAi作为高通量植物功能基因组研究方法的优点,同时综述了利用RNAi技术在植物功能基因组研究中的应用进展。     

A functional genomics approach to evaluate candidate genes located in a QTL interval for milk production traits on BTA6

The potential genetic and economic advantage of marker-assisted selection for enhanced production in dairy cattle has provided an impetus to conduct numerous genome scans in order to identify associations between DNA markers and future productive potential. One area of focus has been a quantitative trait locus on bovine chromosome 6 (BTA6) found to be associated with milk yield, milk protein and fat percentage, which has been subsequently fine-mapped to six positional candidate genes. Subsequent investigations have yet to resolve which of the potential positional candidate genes is responsible for the observed associations with productive performance. In this study, we analysed candidate gene expression and the effects of gene knockdown on expression of β- and κ-casein mRNA in a small interfering RNA transfected bovine in vitro mammosphere model. From our expression studies in vivo , we observed that four of the six candidates ( ABCG2 , SPP1 , PKD2 and LAP3 ) exhibited differential expression in bovine mammary tissue over the lactation cycle, but in vitro functional studies indicate that inhibition of only one gene, SPP1 , had a significant impact on milk protein gene expression. These data suggest that the gene product of SPP1 (also known as osteopontin) has a significant role in the modulation of milk protein gene expression. While these findings do not exclude other positional candidates from influencing lactation, they support the hypothesis that the gene product of SPP1 is a significant lactational regulatory molecule.     

The Application of Reverse Genetics to Polyploid Plant Species

Polyploidy events (polyploidization) followed by progressive loss of redundant genome components are a major feature of plant evolution, with new evidence suggesting that all flowering plants possess ancestral genome duplications. Furthermore, many of our most important crop plants have undergone additional, relatively recent, genome duplication events. Recent advances in DNA sequencing have made vast amounts of new genomic data available for many plants, including a range of important crop species with highly duplicated genomes. Along with assisting traditional forward genetics approaches to study gene function, this wealth of new sequence data facilitates extensive reverse genetics-based functional analyses. However, plants featuring high levels of genome duplication as a result of recent polyploidization pose additional challenges for reverse genetic analysis. Here we review reverse genetic analysis in such polyploid plants and highlight key challenges.