中国作物种质资源学科的奠基者——记中国农业科学院董玉琛院士

董玉琛院士是我国作物种质资源学科的奠基人之一。将个人的成长置于学科发展和社会大背景下,从时代变迁与个人选择、学科发展与个人贡献、学术特点、科学精神与人格魅力4个方面系统梳理了董玉琛院士学术成长历程,探究其取得成功的影响因素,以启发和激励青年学者,传承和弘扬老科学家的科学精神。     

植物蛋白激酶介导的非生物胁迫和激素信号转导途径的研究进展

干旱、盐渍、低温和高温等非生物胁迫严重影响植物的生长发育和作物的产量。在长期的进化过程中,植物逐渐形成了对外部刺激快速感知和主动适应的能力,其中植物体内逆境信号的传递在植物快速感知外部刺激和主动适应非生物胁迫过程中起着非常重要的作用。蛋白激酶和蛋白磷酸酶催化的蛋白质磷酸化和去磷酸化是植物体内存在的最普遍且最重要的信号转导调节方式。其中,蛋白激酶的主要作用是将ATP或GTP上的γ磷酸基团转移到特定的底物蛋白上,使蛋白磷酸化,被磷酸化的蛋白发挥相应的生理功能。近年来,利用生物技术和基因工程等手段从细胞、分子水平上研究有关蛋白激酶的抗逆机理,通过基因沉默、基因过表达等策略提高植物的抗逆性成为国内外抗逆分子生物学与分子育种学研究的热点。本文主要对植物蛋白激酶在介导非生物胁迫和激素信号通路中的作用进行综述,为进一步研究植物蛋白激酶功能提供有价值的信息。     

基于rbcL序列试论鸢尾属部分物种间的系统发育关系

选用叶绿体rbcL基因对鸢尾属植物的分类和系统发育进行了分析。以雄黄兰为外类群,对21份鸢尾属材料和GenBank下载的共49条序列采用最大简约法构建系统进化树,探讨了鸢尾属的分类系统。针对有争议的物种,聚类结果表明：马蔺与白花马蔺关系较远;扁竹兰和蝴蝶花亲缘关系较扇形鸢尾近;细锐果鸢尾和锐果鸢尾亲缘关系近,大锐果鸢尾较之远;四川鸢尾和薄叶鸢尾聚类近;西伯利亚鸢尾系内物种间聚类复杂,亲缘关系不清楚。     

蒸汽爆破对油菜秸秆降解产物的影响

采用DNS法、离子色谱法和气质联用(GC-MS)技术对油菜秸秆蒸汽爆破降解产物进行了分析。结果表明,经蒸汽爆破处理后的油菜秸秆酶解产糖量有明显的提高,为未处理样品直接酶解含量的3.4倍,各种水溶性糖化合物的含量也大大提高,其中葡萄糖和木糖含量分别为未处理样品直接酶解含量的3.5倍和4.7倍之多。水提液乙酸乙酯萃取物中分别检测到脂肪酸类、芳香类和呋喃类物质40、12和1种。通过扫描电镜观察处理后油菜秸秆的表面形貌结构,发现处理后的秸秆表面结构松散,比表面积增大,酶对纤维素的可及性增加。     

云南西双版纳蝙蝠咬合力及生态位分化

咬合力与动物咀嚼系统的形态特征以及食物硬度有关,是评价动物取食行为的重要指标之一。本文于2012年4月在云南西双版纳对食果、食蜜和食虫3种食性的12种蝙蝠咬合力进行研究,使用咬合力探测仪测量蝙蝠手持状态下的咬合力,分析不同食性蝙蝠咬合力的差异,并与其体型（体重、前臂长、头长）进行相关分析。结果表明,3种食性蝙蝠的咬合力存在显著差异,食果蝙蝠咬合力最大,其次为食蜜蝙蝠,食虫蝙蝠咬合力最小;但是去除体重因素的影响之后,不同食性蝙蝠的咬合力则差异不显著。蝙蝠咬合力与体重、前臂长、头长均呈显著正相关。本文研究结果表明,体重是影响蝙蝠咬合力的主要因素,食性在一定程度上也对咬合力产生影响,食蜜蝙蝠吻部延长,头长上的特化导致其咬合力的减弱。     

半干旱草原土壤呼吸组分区分与菌根呼吸的贡献

土壤呼吸组分的区分对于理解地下碳循环过程非常重要。而菌根真菌在地下碳循环过程中扮演着重要的角色, 但是有关菌根呼吸在草原生态系统中的研究相对较少。该研究在内蒙古半干旱草原应用深浅环网孔法, 结合浅环、深环(排除根系)和一个带有40 μm孔径窗口的土壤环(排除根系但是有菌根菌丝体)将根和菌丝物理分离, 来区分不同的呼吸组分。结果表明: 异养呼吸对总呼吸的贡献比例为51%, 根呼吸的贡献比例为26%, 菌根呼吸的贡献比例为23%, 菌根呼吸的比例3年变化范围为21%-26%。与国内外研究相比, 此方法提供了一个相对稳定的菌根呼吸测量精度范围, 在草原生态系统中切实可行。对菌根呼吸的准确定量将有助于预测草原生态系统土壤碳释放过程对未来气候变化的响应。     

被子植物翅果的多样性及演化

翅果能够依靠风力进行传播, 可能是被子植物快速散布和物种分化的一个重要因素。狭义的翅果是指果皮延伸成翅且不开裂的干果; 广义的翅果则包括果皮、花被片或苞片形成果翅的所有果实。根据果翅形态及其生长方式的不同, 广义的翅果可分为单侧翅果、周位翅果(圆翅果与蝶翅果)、棱翅果、披针翅果、翼状萼翅果、叶状苞翅果6种类型, 其空中运动方式有自旋式(单侧翅果、翼状萼翅果)、波浪式(周位翅果、叶状苞翅果)、翻滚自旋式(周位翅果)、直升机式(披针翅果、翼状萼翅果)和滚筒式(棱翅果)。棱翅果与圆翅果在被子植物基部类群樟目就有发生, 并同时出现在单子叶植物和双子叶植物中, 可能是最早出现的翅果类型。翅果的演化过程呈现出果翅数量增加、果翅偏向单侧和果翅负荷(果实质量与果翅面积之比)降低的趋势, 以利于适应较小的风并增加传播距离。果翅除了促进果实与种子的风力传播外, 还具有物理防御、调节种子萌发和促进二次传播等作用。泛热带分布的金虎尾科有着极其丰富的翅果类型, 与其多次跨洋长距离扩散密切相关, 可以作为研究翅果适应与演化的一个模式类群。结合生态和演化-发育生物学方法, 研究不同类型翅果在适应风力传播方面的差异、萼片或苞片发育成翅的分子与遗传机制、翅果不同类型的演化历史及其对被子植物物种多样性的影响等是今后值得探讨的重要问题。     

影像基因组学分析方法研究进展

在生物医学大数据背景下,精准医学的研究重点之一是基因型数据和表型数据的融合及关联分析,通过数据融合及关联分析,认识疾病表型特征与基因多态性及基因活动之间的关系。影像基因组学作为一个新兴研究领域,它将疾病影像数据和基因组数据整合,并挖掘两者之间的联系,从而发现能够反映基因多态或表达的影像特征,在此基础上建立基于影像特征的非侵入式疾病诊断方法,是目前生物医学最有前景的研究领域之一。综述了影像基因组学领域的研究方法,包括基因组数据分析、影像数据分析以及基因组数据-影像数据融合分析方法。在此基础上,介绍了影像基因组学目前在临床上的典型应用,包括疾病的辅助诊断、预后预测和疗效评估。最后,对影像基因组学的未来发展进行了展望。     

东亚小花蝽人工饲料微胶囊剂型的研制及饲养效果评价

通过正交试验对东亚小花蝽Orius sauteri人工饲料微胶囊进行了配方优化研究, 明确了海藻酸钠及壳聚糖的填充比例和芯壁比例在微胶囊产率、包埋率和含水率等方面的影响。各配方因素对产率的影响程度依次为: 芯壁比 > 海藻酸钠填充比 > 壳聚糖填充比; 而各因素对包埋率的影响程度依次为: 壳聚糖填充比 > 海藻酸钠填充比 > 芯壁比; 含水率受海藻酸钠填充比影响最大, 而后依次为壳聚糖填充比和芯壁比; 在海藻酸钠填充比为2.0%、壳聚糖填充比为0.6%及芯壁比为1∶3时, 所得人工饲料微胶囊感官评定得分最高。以包埋率作为基准考量下, 取最佳配比为海藻酸钠填充比为1.0%, 壳聚糖填充比为0.8%, 芯壁比为1∶1的配方, 制作人工饲料微胶囊饲喂东亚小花蝽, 与取食朱砂叶螨Tetranychus cinnabarinus组为对照, 进行了饲喂效果试验。结果表明: 与对照组相比, 取食人工饲料微胶囊后, 东亚小花蝽1、 2龄若虫发育历期显著延长, 雌成虫寿命显著缩短; 羽化率和产卵前期差异不显著, 但产卵期、产卵量和卵孵化率显著降低。此外, 取食人工饲料微胶囊的东亚小花蝽成虫呼吸墒显著低于对照, 运动速率则显著高于对照。     

饲料中添加甘草酸对刺参生长、免疫及抗病力的影响

以初始体重为(6.80±0.00)g左右的刺参(Apostichopus japonicus Selenka)为研究对象,在室内循环水系统中进行8周饲喂实验,研究饲料中添加不同梯度的甘草酸对刺参生长、免疫及其抗病力的影响。以基础饲料为对照组,在基础饲料中分别添加50、100和200mg/kg的甘草酸,共配制4种实验饲料。结果表明:饲料中添加甘草酸对刺参的成活率没有影响,各处理组均为100%。饲料中添加200mg/kg甘草酸可显著提高刺参的特定生长率(SGR)(P0.05)。养殖实验结束后,通过注射刺参腐皮综合症致病菌灿烂弧菌(Vibriosplendidus)进行刺参攻毒实验,攻毒后14d内对照组与50mg/kg添加组的累计发病率(分别为38.3%和36.7%)显著高于100和200mg/kg添加组(分别为30.0%和26.7%)(P<0.05)。实验可得到以下结论:(1)饲料中添加200mg/kg甘草酸可以提高刺参养殖的产量,同时可以提高刺参的非特异性免疫力和抗病力;(2)在研究中,全周期养殖期间投喂甘草酸不会产生免疫疲劳或其他副作用。