世界黑莓产业发展和研究现状及前景

在查阅大量文献资料的基础上,结合作者的研究成果,对国内外黑莓(Rubus spp.)产业发展及研究现状进行了综述,并分析了存在的问题,阐述了中国黑莓产业的发展优势和产业化前景.目前黑莓在全世界的种植面积约为20 035 hm2,年产量1.5×105 ～2.0×105 t,栽培区域遍及各大洲,其中塞尔维亚的黑莓种植面积位居世界第一,美国的黑莓年产量居世界第一,亚洲仅中国种植黑莓;近几年来,罗马尼亚、波兰、墨西哥、智利、匈牙利、中国以及美国的黑莓种植面积增长较快;因黑莓极不易贮存,绝大多数鲜果用于加工.国外以常规育种技术为主、分子技术为辅培育出许多黑莓品种,栽培技术已经非常成熟,成功实现了机械化采收,并逐步推广黑莓的有机生产体系和大棚栽培技术.国外黑莓生产中面临的主要问题是经济、冻害和病虫害等.黑莓于1986年引入中国,从1994年开始推广,至2010年种植面积约4 500 hm2,主要集中在江苏省的溧水县、赣榆县和溧阳市,90％以上鲜果加工成速冻果出口.在国外引种和国内野生种质资源收集的基础上,中国的研究者开展了黑莓的选种和育种研究,并培育和筛选出适宜于本地种植的黑莓优良品种;黑莓的栽培、加工技术研究也取得了显著的成果,并研制出一些加工产品.当前中国黑莓产业主要面临主栽品种单一、农药残留量超标、栽培条件差等方面的问题,制约了黑莓产业的发展.由于黑莓适于低山丘陵栽培,具有结果早、见效快、营养价值高等优势,在中国具有广阔的发展前景.     

半干旱雨养农业区马铃薯干物质和钾素积累与分配特性

2010年在甘肃省定西市通过大田试验,研究了半干旱雨养农业区马铃薯的干物质(DM)和钾素(K)积累与分配规律.结果表明： 马铃薯根、茎、叶的DM积累量在全生育期内呈单峰曲线,大小顺序为叶＞茎＞根;全株和块茎DM积累量在全生育期内持续增加,均呈“S”型增长曲线.全株的DM积累最大速率大于块茎,且出现时间比块茎早17 d. DM在各器官中的分配以块茎形成末期和块茎增大末期为转折点;在块茎形成末期之前,DM分配比例以叶片最大,其后以块茎最大;干质量平衡期出现在块茎增大末期(出苗后90 d左右),此期之前块茎的DM积累量小于根茎叶,二者的积累量呈正相关,其后块茎大于根茎叶,二者呈负相关.全株干物质积累主要来源于块茎.植株干物质积累量在苗期、块茎形成期、块茎增长期、淀粉积累期和成熟期的分配比例分别为5%、30%、60%、4%和1%,块茎干物质积累量的分配比例分别为0、18%、62%、18%和2%.全生育期内,马铃薯50%以上的干物质在块茎增长期形成. 马铃薯品种“新大坪”各器官中钾浓度以茎最高,块茎最低,在干质量平衡期之前根中的钾浓度高于叶,之后低于叶;各器官中钾的积累量在干质量平衡期之前集中分配在根茎叶中,表现为茎＞叶＞根,之后主要向块茎中分配和积累,至成熟期,60%以上的钾贮藏在块茎中.     

马铃薯根系分泌物成分鉴别及其对立枯丝核菌的影响

采用自制根盒收集了苗期和现蕾期连作5年和轮作马铃薯的根系分泌物,并用GCMS进行了鉴定.结果表明:在苗期和现蕾期,马铃薯根系分泌物中糖类物质含量最高,其次为有机酸类,且有连作马铃薯根系分泌物中糖含量下降、有机酸含量升高的趋势.连作马铃薯苗期和现蕾期根系分泌物中棕榈酸相对含量分别为0.94%和1.4%,邻苯二甲酸二丁酯相对含量均为0.15%;轮作马铃薯苗期和现蕾期根系分泌物中棕榈酸相对含量仅为0.15%和0.2%,邻苯二甲酸二丁酯未检出.轮作和连作马铃薯根系分泌物都可促进立枯丝核菌的生长,连作马铃薯根系分泌物的作用更显著.模拟试验表明:棕榈酸和邻苯二甲酸二丁酯均可明显促进立枯丝核菌生长,说明马铃薯根系分泌物对立枯丝核菌的促进作用与分泌物中含有棕榈酸和邻苯二甲酸二丁酯有关.     

藏药提宗龙胆花的化学成分研究

从传统藏药提宗龙胆(Gentiana tizuensisFranch.)花的乙醇提取物中分离得到3个化合物,利用波谱方法鉴定为熊果酸(ursolic acid,1)、异荭草苷(isooreintin,2)、日本獐牙菜素(swertiajaponin,3).其中,化合物2为首次从该植物中发现,化合物3为龙胆属植物中首次发现.     

cDNA-AFLP技术在植物耐盐基因鉴定上的应用

cDNA-AFLP技术是近年来广泛应用于植物基因分离与表达研究的mRNA指纹图谱技术,在分离植物特异性基因等生物技术研究中发挥了巨大作用.在植物耐盐基因鉴定方面,该技术的应用处于新兴初始阶段,但已取得了诸多成效.本文在概述植物耐盐响应机制的基础上,着重对利用cDNA-AFLP技术鉴定的植物耐盐相关基因及其相应作用机制进行了阐述,并对其在植物耐盐分子生物学研究上的应用前景进行了展望.     

CRISPR/Cas系统及其在昆虫基因功能研究中的应用

近年来在众多细菌和古细菌中发现一类成簇的、有规律间隔的短回文重复序列(clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPR)结构家族,通过对其及相关基因(CRISPR-associated genes,Cas gene)的系统研究得知,它是生物体长期进化形成的获得性免疫系统,由RNA介导,降解入侵病毒或者噬菌体DNA。众多研究者将CRISPR/Cas系统改造成第三代人工核酸酶,用于靶向编辑基因组,目前已广泛应用于人类细胞、小鼠、大鼠、斑马鱼、细菌、果蝇、酵母、线虫等。综述了此系统的基本结构、原理及在昆虫上的应用、展望前景,为今后开展昆虫基因功能研究提供一定的技术参考。     

黑莓品种‘Arapaho’离体叶片不定芽诱导影响因素分析及再生体系建立

以黑莓(Rubus spp.)品种‘Arapaho’无菌苗叶片为外植体,通过正交和单因素实验分别研究了基本培养基类型、6-BA和1BA质量浓度以及暗培养时间、外植体的叶位和接种方式对不定芽诱导的影响,并研究了IBA质量浓度对不定芽生根的影响;在此基础上,初步建立了黑莓品种‘Arapaho’离体叶片的再生体系.正交实验结果表明:基本培养基类型对叶片不定芽诱导率及平均不定芽数的影响最大,而IBA质量浓度对叶片不定芽诱导率及6-BA质量浓度对平均不定芽数的影响较小;适宜‘Arapaho’叶片不定芽诱导的最佳培养基为含有2.0mg·L-16-BA和1.0 mg·L-1IBA的MS培养基.单因素实验结果表明:暗培养时间、外植体的叶位及接种方式对不定芽诱导率有显著影响;最适宜的暗培养时间为21 d;植株中、上部叶片的再生能力较强,其中第3和第4位叶的不定芽诱导效果最佳;叶面朝上接种更有利于不定芽的诱导.在含0.2 mg·L-1 IBA的MS培养基中,不定芽生根率达100.0％,且根数多、长势良好.黑莓品种‘Arapaho’离体叶片的再生体系为:以无菌苗的第3和第4位叶为外植体,经过适当修剪后叶面朝上接种于含有2.0 mg·L-16-BA和1.0 mg·L-1IBA的MS培养基上,暗培养21 d后置于光照条件下培养30 d;将不定芽转接到含有0.5 mg·L-16-BA和0.3mg·L-1 NAA的MS培养基上进行继代培养;当不定芽高约2 cm时转接到含有0.2 mg·L-1IBA的MS培养基上进行生根培养,最终获得完整植株.     

连作马铃薯植株库源关系及其对块茎产量的调节机理

甘肃中部沿黄灌区是国内重要的加工型马铃薯生产基地和种薯繁殖基地,但集约化生产带来的连作障碍已严重影响到产业的健康发展.为揭示马铃薯连作障碍机理,本研究通过田间试验,设置马铃薯连作年限为0～5年的处理,研究了马铃薯植株库容量、库活性和源活性对连作的响应特征及其对块茎产量的调节机制.结果表明: 短期连作(1～2年)条件下块茎产量较非连作(0年)无显著变化,长期连作(3～5年)显著下降28.6%～32.8%,单薯质量降低是导致块茎产量下降的直接原因.长期连作马铃薯库容量较非连作显著降低38.4%～53.0%.长期连作导致块茎形成推迟,同时单薯干物质积累量降低.长期连作也显著降低马铃薯源活性,与非连作相比,株高、主茎分枝数、叶绿素含量和叶片干物质量均显著下降,根系形态发育受到抑制,根系活力显著下降28.6%～63.1%,叶片RuBP羧化酶和蔗糖磷酸合成酶活性分别显著下降52.6%～64.6%和26.3%～53.4%.长期连作条件下马铃薯源端生产性能降低导致同化产物减少,花后阶段向块茎的输入不足,降低块茎产量.库源关系失衡是甘肃中部沿黄灌区长期连作马铃薯产量大幅降低的原因.     

过表达白细胞介素10的间充质干细胞对炎症性肠病的治疗作用

炎症性肠病(inflammatory bowel disease,IBD)是一种以T细胞浸润至结肠为特征的难治性炎性自身免疫疾病。间充质干细胞 (mesenchymal stem cells,MSCs) 具有免疫抑制能力,在IBD的治疗中具有一定的潜力。但是由于MSCs在体内的免疫调节能力不稳定,所以其治疗效果会受到影响。本研究构建了过表达白细胞介素10(interleukin 10,IL-10)的工程化MSCs,并对其在IBD小鼠模型中的治疗潜力进行评估。MSCs经编码IL-10的慢病毒(lentivirus,LV)转染后,其表型和细胞增殖率均不发生变化。免疫细胞和 MSCs体外共培养的结果表明,与未修饰的MSCs相比,同过表达IL-10的MSCs共培养的免疫细胞中辅助T细胞1(T helper 1 cells,Th1)和辅助T细胞17(T helper 17 cells,Th17)数量显著性降低(P<0.05),同过表达IL-10的MSCs共培养的巨噬细胞细胞培养上清液,TNF-α含量显著性降低(P<0.0001)。右旋糖酐硫酸钠(dextran sodium sulfate,DSS)诱导IBD小鼠模型中,尾静脉注射过表达IL-10的MSCs与注射未修饰MSCs相比,过表达IL-10的MSCs具有更好的治疗效果,结肠长度、疾病活动指数(disease activity index,DAI)和结肠炎性细胞因子表达共同证明这一差异。实验结果均具有统计学差异(P<0.05)。总体而言,经LV转染过表达IL-10的MSCs可能是IBD的一种有希望的替代治疗选择。     

果蝇衰老的调控机制

衰老是一个复杂的生物学过程,涉及到有害物质的积累导致整体生命功能的下降,生物的生理状况逐渐恶化,最终导致疾病和死亡。黑腹果蝇Drosophila melanogaster作为最重要的遗传学工具之一,近年来常被用于衰老的研究,以阐明衰老的发生与发展机制。本文结合本实验室的研究进展,综述了果蝇寿命调控的生理生化机制,如保幼激素、胰岛素/类胰岛素生长因子、TOR信号网络、腺苷酸活化蛋白激酶信号通路、热量限制和饮食限制、氧化应激、小分子RNA以及鞘脂类代谢都会对果蝇的寿命产生影响。除此之外,基因调控网络研究还能够发现潜在的与长寿相关的基因组区域,将有可能发现更多寿命相关基因。以果蝇为模式生物的研究,对于其他昆虫衰老、存活等种群生物学问题的研究以及天敌、益虫保育和害虫控制,具有十分重要的指导意义。