Genetic variants and underlying mechanisms influencing variance heterogeneity in maize

Traditional genetic studies focus on identifying genetic variants associated with the mean difference in a quantitative trait. Because genetic variants also influence phenotypic variation via heterogeneity, we conducted a variance‐heterogeneity genome‐wide association study to examine the contribution of variance heterogeneity to oil‐related quantitative traits. We identified 79 unique variance‐controlling single nucleotide polymorphisms (vSNPs) from the sequences of 77 candidate variance‐heterogeneity genes for 21 oil‐related traits using the Levene test (P < 1.0 × 10^?5). About 30% of the candidate genes encode enzymes that work in lipid metabolic pathways, most of which define clear expression variance quantitative trait loci. Of the vSNPs specifically associated with the genetic variance heterogeneity of oil concentration, 89% can be explained by additional linked mean‐effects genetic variants. Furthermore, we demonstrated that gene × gene interactions play important roles in the formation of variance heterogeneity for fatty acid compositional traits. The interaction pattern was validated for one gene pair (GRMZM2G035341 and GRMZM2G152328) using yeast two‐hybrid and bimolecular fluorescent complementation analyses. Our findings have implications for uncovering the genetic basis of hidden additive genetic effects and epistatic interaction effects, and we indicate opportunities to stabilize efficient breeding and selection of high‐oil maize (Zea mays L.).     

基于机会成本法的海洋保护区生态保护补偿标准

建立海洋保护区已被公认为维持海洋生物多样性和防止海洋生态环境恶化的重要途径,而合理实施生态保护补偿是确保海洋保护区建设和管理成效、促进区域经济发展机会公平的关键手段。以土地、海域为载体,从机会成本补偿的角度出发,分别设置了机会成本补偿基数、区域调整系数、分区补偿系数和开发限度补偿系数,构建了海洋保护区生态保护补偿标准测算方法,并选取全国8个省(市)14个国家级海洋自然保护区开展了实证分析。结果表明:2015年案例区的机会成本补偿测算结果介于0.66×10~4—10.69×10~4元/km~2之间,河北昌黎黄金海岸国家级自然保护区和天津古海岸与湿地国家级自然保护区的补偿金额显著高于其他保护区,分别为10.69×10~4元/km~2和10.47×10~4元/km~2,相比之下,其余12个保护区的平均补偿金额为1.70×10~4元/km~2。     

人乳铁蛋白 (hLF) 转基因山羊的遗传背景分析

以随机整合方式获得的转基因动物外源基因的拷贝数、整合位点及染色体核型等遗传背景并不清楚,可能会存在外源基因的沉默整合、无效整合、毒性整合以及其表达水平不可预测等问题。文中选取了6只原代(F0)及其相对应的子一代(F1)的人乳铁蛋白(hLF)转基因山羊作为研究对象,分别颈静脉采血、提取DNA,通过染色体核型分析、实时荧光定量PCR(qPCR)、ELISA和Westernblotting等检测技术,研究其外源基因的遗传背景与表达水平。结果显示,6只F0代转基因山羊的染色体没有明显的形态变异、数量改变等异常情况。相对拷贝数高低不同(2–16),且能够稳定地遗传给下一代,F0和F1代hLF基因拷贝数一致。F1代转基因山羊表达hLF水平最高可达1.12 g/L(L3-1,拷贝数8)。结果表明,整合的外源基因能够稳定地遗传下一代,也没有对转基因山羊个体的生长发育造成障碍,而且拷贝数高低与hLF表达水平无明显的相关性,这为转基因山羊及其他转基因动物的新品种培育奠定了基础,解析了遗传背景。     

金色链霉菌DM-1全基因组序列测定及去甲金霉素合成基因簇分析

金色链霉菌Streptomyces aureofaciens DM-1是去甲基金霉素的高产菌株。通过Genome Sequencer FLX系统进行测序,得到一条完整的线性基因组序列,长度为6 824 334 bp,GC含量为72.6%。结合软件glimmer 3.02、Genemark和Z-Curve program进行基因预测,最终在其基因组中鉴定出6 431个基因。应用AntiSMASH软件预测其基因组中存在28个次级代谢生物合成基因簇,其中包含了去甲基金霉素生物合成基因簇。其中甲基转移酶CtcK因移码突变提前终止翻译,很可能是去甲基金霉素相对金霉素 (CTC) 缺失一个甲基的根本原因。研究结果为S. aureofaciens DM-1的功能基因组学和去甲基金霉素高产菌株育种提供了研究基础。     

葡萄Alfin like转录因子家族的鉴定和表达分析

Alfin like (AL) 转录因子家族对高盐、低温、干旱等非生物胁迫反应具有重要的调控作用。该研究采用同源比对的方法检索鉴定葡萄AL转录因子家族基因、分析其生物信息学特性,并采用qRT PCR方法分析非生物胁迫下AL基因的表达特征,以探究葡萄AL基因在非生物逆境胁迫中的功能。 结果表明：(1)在葡萄中共鉴定出6个AL基因家族成员,分别命名为VvAL1~VvAL6,且6个成员分别分布在6条染色体上。(2)葡萄中AL转录因子具有高度保守的DUF3594结构域和PHD结构域,各家族成员均含有5个外显子和4个内含子;上游启动子区域分析发现大量植物激素与非生物胁迫响应相关的顺式作用元件。(3)基因芯片表达模式分析显示,盐、干旱、ABA胁迫以及低温(5 ℃)处理均显著影响葡萄AL家族基因(VvAL1~VvAL6)的表达。(4)qRT PCR检测显示,不同胁迫处理下AL基因在葡萄叶片中的表达水平不同;ABA处理下葡萄AL转录因子家族基因表达量较对照均显著下调,但在PEG处理下差异不显著;在盐胁迫处理下,VvAL2、VvAL4、VvAL5基因的表达量均显著上调,分别是对照的23倍、8.5倍和10.5倍,而VvAL1和VvAL6基因的表达量均显著下调,分别是对照的33倍和25倍。研究发现,葡萄AL转录因子家族与植物激素和非生物胁迫密切相关,尤其是该家族基因强烈响应高盐胁迫。     

两种价态铬(Ⅲ,Ⅵ)对真核酵母细胞谷胱甘肽水平影响

工业的迅猛发展使得重金属污染加剧,得到了人们的广泛关注。铬(Cr)在化工业中的广泛应用,使其成为一种主要的环境污染重金属离子。酿酒酵母是研究金属毒性最常用的生物之一。本文比较了三种铬盐(三氯化铬、三氧化铬、重铬酸钾)对酿酒酵母生长的影响,半抑制浓度的两种价态铬(Cr^3+,Cr^6+)处理酵母细胞,Cr^6+引起细胞的致死率更高。已有研究表明谷胱甘肽是胞内重要的还原剂,常用于细胞的重金属解毒,因此探究了两种价态的铬对酵母胞内谷胱甘肽水平的影响。结果显示重铬酸钾和三氧化铬浓度的升高都会引起胞内含量显著降低,而三氯化铬基本不变,过表达GSH1基因有利于提高酵母细胞对Cr^6+的抗性,但对Cr^3+没有明显效果,这说明两种价态铬在胞内生化作用方式不同,细胞应对的解毒机制也不一样。该研究对工业含铬废弃物处理和微生物治理环境污染提供了理论依据。     

坡向和坡位对四川夹金山灌丛群落结构与物种多样性特征的影响

研究不同坡向、坡位夹金山灌丛群落结构和物种多样性特征。结果表明: 在 24 个样地中,共有维管植物 186 种,隶属于 50 科 127 属。其中,灌木层有 32 种,隶属于 14 科 22 属,阴坡下坡位物种数最多;草本层有 154 种,隶属于 43 科 109 属,阴坡物种数最少。灌木层的平均高度表现为阳坡>半阳坡>阴坡,平均密度则相反;草本层平均高度表现为阴坡>半阳坡>阳坡,平均密度无显著变化。坡位仅对阳坡草本层平均高度有显著影响,灌木层物种多样性在阴坡较高,草本层物种多样性在阳坡下坡位和阴坡中坡位较高。坡向对灌木层和草本层 Shannon多样性指数、Simpson优势度指数、物种丰富度指数、Pielou均匀度指数影响显著(除草本层 Simpson 指数),坡位对灌木层和草本层物种多样性指数均无显著影响,坡向和坡位的交互作用对草本层物种多样性的影响大于灌木层。冗余分析(RDA)表明,物种多样性不仅与坡向正弦值、坡向余弦值相关,也与群落结构特征相关性较大。     

钨酸钠对苹果幼苗15N吸收利用、13C积累及果实品质的影响

分别以1年生苹果砧木M9T337幼苗和5年生烟富3/SH6/平邑甜茶为试材,开展盆栽和田间试验,并结合¹⁵N、¹³C同位素示踪技术,研究不同浓度(0、0.5、1、1.5 mmol·L^-1,分别用CK、T₁、T₂和T₃表示)硝酸还原酶(NR)抑制剂钨酸钠对苹果幼苗¹⁵N吸收利用、¹³C积累和成熟期果实品质的影响。结果表明: 盆栽试验中,喷施0.5~1.0 mmol·L^-1钨酸钠可显著抑制幼苗地上部生长,但对根系生长影响不显著;当钨酸钠浓度达到1.5 mmol·L^-1时可显著抑制根系生长。同一时期各处理叶片NR活性与钨酸钠浓度呈负相关,均表现为CK>T₁>T₂>T₃。随处理时间的延长,叶片硝态氮含量总体表现为先升高后降低的趋势,同一时期各处理硝态氮含量与钨酸钠浓度呈正相关,均表现为T₃>T₂>T₁>CK。喷施钨酸钠可不同程度地降低幼苗各器官¹⁵N吸收量和¹⁵N利用率,且钨酸钠浓度越高,抑制幼苗氮素吸收和利用的效果越显著。随钨酸钠浓度的提高,地上部¹³C积累量呈先升高后降低的趋势,在T₂处理时达到最高;幼苗整株¹³C积累量呈相似的规律。田间试验结果表明,喷施钨酸钠可降低成熟期叶片和果实的氮含量,果皮花青苷含量、果实可溶性固形物、可溶性糖含量和糖酸比均不同程度提高,其中T₂处理的效果最好。综上,T₂处理(1.0 mmol·L^-1钨酸钠)可有效抑制幼苗地上部生长,降低¹⁵N吸收利用,提高¹³C积累,有利于果实品质的提高。     

色季拉山不同腐解等级华山松倒木上的苔藓植物组合

倒木是森林生态系统维持健康和更新的重要组成部分, 在倒木不同腐解阶段, 倒木上定植的苔藓植物组合的差异尚不清楚。为深入探讨倒木上苔藓植物组合变化规律及其影响因素, 该文对西藏色季拉山同一地点不同腐解程度的4株华山松(Pinus armandii)倒木上的苔藓植物进行了样方调查和数据分析。结果表明: 4株倒木上40个样方共有苔藓植物22科52种, 其中藓类13科38种, 苔类9科14种; 以恒有优势种为特征进行划分, 共得到14个物种组合。随着倒木腐解程度加大以及周围环境的不断改变, 生长其上的苔藓植物物种多样性逐渐增加, 但组合数量和苔藓总盖度却呈现先增大后减小的趋势。苔藓物种由耐旱性强的丛生型藓类, 如木灵藓科、白发藓科, 逐渐演替为喜阴湿环境、快速生长的垫状或毯状藓类, 如提灯藓科、羽藓科和青藓科。倒木苔藓植物组合空间结构复杂程度逐渐增大。倒木是多种苔藓植物选择的重要生长基质, 其上苔藓植物受倒木的腐解程度、水分和光照等条件的影响而发生相应的物种组合变化。