大鹅观草与蛇河披碱草属间杂种的细胞遗传学研究

为探讨大鹅观草(Roegneria grandis,2n=4x=28)的染色体组组成,为其正确的分类处理提供细胞学依据。该研究通过人工远缘杂交,成功获得3株大鹅观草与蛇河披碱草(Elymus wawawaiensis,2n=4x=28)属间杂种F1植株。杂种植株形态介于两亲本之间,不育。亲本及杂种经I2-IK溶液染色后进行花粉育性检测,结果显示Roegneria grandis和Elymus wawawaiensis的花粉可育,育性高达94.6%和90.5%;杂种F1不育。花粉母细胞减数分裂中期I染色体配对结果显示,亲本花粉母细胞配对正常,均形成14个二价体,以环状二价体为主,Roegneria grandis有频率很低(0.04/细胞)的单价体出现;杂种F1平均每个花粉母细胞形成6.46个二价体,变化范围为5~8;在观察的83个花粉母细胞中,有35.2%的花粉母细胞形成了7个二价体,形成6个二价体的细胞占42.59%,较少细胞形成8个二价体;平均每个细胞形成14.66个单价体,变化范围为10~18;平均每细胞观察到0.14个三价体;杂种花粉母细胞染色体构型为14.66 I+6.46 II+0.14 III;平均每细胞交叉数为9.83,C值为0.35。结果表明:(1)R.grandis与Elymus wawawaiensis有一组染色体组同源的St染色体组,另外一组染色体组不是St或者H染色体组,Roegneria grandis的染色体组组成不是St Stg;(2)较低频率的三价体(平均0.14个/细胞),可能是由于R.grandis的St和Y染色体组间具有一定的同源性,也可能是染色体易位等原因导致,对于Y染色体组的起源还需深入地研究;(3)在不同地理来源的披碱草属和鹅观草属物种中St染色体组同源性不同,R.grandis与来自于北美的Elymus lanceolatus与E.wawawaiensis的St染色体组较与分布于亚洲的E.sibiricus和E.caninus的St染色体组同源性反而更高,其原因还需要进一步地研究。     

海州常山花粉低温贮藏及其生理生化特征研究

以海州常山花粉为研究材料,探究了贮藏方式、贮藏时间、贮藏温度及预冻方式、低温解冻方式对花粉萌发率的影响,以及-80 ℃及4 ℃低温贮藏过程中海州常山花粉保护酶活性和渗透调节物质含量的变化,以筛选海州常山花粉的培养方法及贮藏条件,为其杂交育种奠定基础。结果表明：（1）进行低温贮藏时,花药和散粉两种贮藏效果差异不显著;不同的预冷方式对花粉低温贮藏影响并不显著;-80 ℃贮藏条件下,37 ℃水浴解冻效果显著优于室温解冻。（2）海州常山花粉在-80 ℃低温下贮藏90 d后仍具有7.99%的萌发率,更有效的保持了花粉萌发率。（3）随着低温胁迫时间的延续,4 ℃及-80 ℃两种低温条件下贮藏的海州常山花粉超氧化物歧化酶（SOD）活性、过氧化物酶（POD）活性均呈现出先升后降的趋势。（4）4 ℃及-80 ℃两种低温贮藏的海州常山花粉可溶性糖含量及-80 ℃低温贮藏的海州常山花粉可溶性蛋白含量,随着低温胁迫时间的延续,呈现出先升后降的趋势;4 ℃低温贮藏条件下的海州常山花粉可溶性蛋白含量呈现逐渐下降的趋势。研究认为,海州常山花粉更适宜于在-80 ℃低温下长期贮藏,它可以通过提高自身的SOD、POD活性,增加可溶性糖和可溶性蛋白累积来增强抗寒性,维持自身活力。     

小立碗藓GPX家族的功能分化与催化特性研究

谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)在植物抵抗氧化胁迫中发挥重要作用。该研究从小立碗藓(Physcomitrella patens)基因组中挖掘到3个GPX基因,分别命名为PpGPX1、PpGPX2和PpGPX3。其中PpGPX1和PpGPX3只含有1个外显子,而PpGPX2含有6个外显子。表达模式分析发现PpGPX1和PpGPX2在检测的所有条件下均表达,而PpGPX3在检测的所有条件下均不表达。蛋白亚细胞定位分析发现,PpGPX1蛋白定位在细胞质,而PpGPX2蛋白定位在叶绿体。在大肠杆菌中表达并纯化了PpGPX1和PpGPX2蛋白,酶学性质分析发现,PpGPX1和PpGPX2蛋白均只能利用Trx电子供体系统,而不能利用GSH电子供体系统;PpGPX2蛋白对过氧化物底物的催化活性和催化效率均高于PpGPX1。基因结构、表达模式、亚细胞定位和蛋白酶学性质的差异预示小立碗藓GPX基因家族成员发生了功能分化,将PpGPX2蛋白的Pro158、Phe167和Phe172氨基酸残基均突变为Ala,发现突变体蛋白对底物催化活性降低,说明这3个氨基酸位点对PpGPX2蛋白具有重要催化活性。     

盐胁迫对低温预处理石榴种子萌发及幼苗生理生化的影响

以催芽‘峄城大青皮甜’石榴种子为材料,经2~4℃低温预处理5、10和15d,置于不同盐分梯度下进行种子萌发试验,并测定分析幼苗生长、细胞保护酶活性、可溶性糖和脯氨酸含量及电导率变化,以阐明盐胁迫下低温预处理对石榴种子萌发和幼苗生长及生理生化的影响。结果显示:(1)适当的低温预处理和低盐胁迫能提高石榴种子的发芽率和发芽势,低温处理5d和0.1%低盐环境下有利于壮苗生长。(2)适当时间的低温预处理(5d)可显著提高石榴幼苗的保护酶(SOD、POD、CAT)活性,长时间的低温预处理(15d)却降低了幼苗的保护酶活性;随着盐浓度的升高石榴幼苗的保护酶活性也逐渐升高,并在盐浓度为0.3%时均达到最大值,说明当盐浓度高于0.3%时超出了石榴幼苗保护酶系统的调节范围,从而发生盐害。(3)低温预处理5d和10d降低了幼苗可溶性蛋白和脯氨酸的含量;随着盐浓度的升高幼苗可溶性蛋白和脯氨酸的含量也逐渐升高。(4)5d和10d的低温预处理可以提高石榴幼苗细胞膜透性,随着盐浓度的升高相对电导率也显著升高。研究表明,在低盐环境下,适当时间的低温预处理能显著促进石榴种子萌发生长,其幼苗能通过调整自身渗透调节物质可溶性蛋白和脯氨酸含量以及体内保护酶活性,降低细胞膜脂过氧化程度,保证细胞膜的完整性,维持正常的细胞代谢活性,从而有效减轻盐胁迫对植株的伤害,表现出较强的抗盐性。     

杨树胞外蛋白的提取分离及2-D电泳体系的建立

该研究以美洲黑杨杂种优良无性系NL895杨(Populus deltoides×Populus euramericana cv.)组培苗叶片和茎段为研究对象,对NL895杨叶片细胞壁蛋白(cell wall proteins,CWPs)和茎段质外体蛋白(apoplastic proteins,APPs)的提取、分离和双向电泳等技术进行了系统研究。结果表明:10g以上叶片、超声波破碎10min、CaCl2法提取的细胞壁蛋白效果较好,经G-6-PDH酶活性检测,提取的细胞壁蛋白胞质污染率较低;真空渗透法提取的茎段质外体蛋白胞质污染率较前者高,但在允许范围之内。TCA/丙酮沉淀法纯化提取的细胞壁蛋白、pH 4~7的24cm胶条、上样量为500μg的双向电泳体系,其蛋白电泳图谱中的斑点多而清晰,斑点数达550多个,是叶片细胞壁蛋白电泳分析较适合的体系;pH 3~10胶条对茎段质外体蛋白的电泳分离效果较好。该研究初步建立了杨树胞外蛋白的提取、分离及2-DE电泳体系,为木本植物胞外蛋白的研究奠定了基础。     

海拔对白肋烟质体色素含量及相关基因表达的影响

以‘鄂烟1号’为供试品种,于湖北恩施选取高、中、低3个海拔(海拔高度分别为1 560m、1 200m、800m)种植区,研究不同海拔白肋烟主要生育期(旺长期、成熟期)内烟叶质体色素含量及其合成代谢过程中相关基因表达的差异,探讨白肋烟质体色素代谢对海拔高度的生理响应机制。结果表明:烟叶叶绿素a、叶绿素b和叶绿素总量及旺长期类胡萝卜素总量均以中海拔地区最高,且显著或极显著高于其他海拔梯度;成熟期高海拔烟叶类胡萝卜素总量最高,且较旺长期明显增加。叶绿素及旺长期类胡萝卜素合成有关的基因均为中海拔表达最强,成熟期类胡萝卜素合成基因在高海拔表达最强。结果说明‘鄂烟1号’更适宜种植在中海拔地区。     

甜瓜果实糖含量相关性状QTL分析

以高糖栽培亲本自交系‘0246’为母本,低糖野生亲本自交系‘Y101’为父本,通过杂交得到了含135个单株的甜瓜远缘F2群体,分别测定甜瓜果实果糖、葡萄糖和蔗糖含量,将三者之和作为总糖含量,进行遗传连锁图谱构建及QTL分析。结果表明:(1)构建的甜瓜果实遗传图谱包含14个连锁群,覆盖基因组长度726.30cM,标记间平均距离为12.74cM。(2)检测到与总糖含量和果糖含量相关的QTL位点各1个,分别命名为Ts3.1和Fru4.1,贡献率分别为14.89%和13.02%,分布于第3、4连锁群,LOD值分别为3.60和3.10。2个QTL位点均为正向加性遗传,分别对增加总糖和果糖含量表现为增效累加效应。研究结果为开展甜瓜糖含量相关基因精细定位和克隆研究奠定了基础。     

长期淹水对河竹鞭根养分化学计量特征的影响

以长期淹水环境下能生长更新的河竹为材料,调查测定了人工喷灌供水(CK)、淹水6个月(TR)的河竹一年生竹鞭的根生物量和主要养分元素含量,分析长期淹水对河竹鞭根养分化学计量特征的影响,为河竹在水湿地和消落带植被恢复中的应用提供理论依据。结果显示:(1)与CK相比,TR处理下的河竹土中根的N、P、Mg和Ca含量显著降低,Fe含量显著升高,且N、K和Ca含量显著低于TR处理下水中根的含量,而Fe含量显著高于水中根。(2)TR处理的河竹土中根的C/N、C/P、C/K和P/K较CK显著升高,且C/K、N/K和P/K显著高于TR处理的水中根。(3)TR处理的河竹水中根的C-N、C-P、N-P均呈极显著正相关关系,土中根的C-P、C-K、P-K均呈极显著正相关关系;CK河竹土中根的C-P、C-K呈极显著正相关关系,且N-P显著相关;从相关系数看,TR处理下土中根的C-N、N-P和N-K相关性减弱,C-P、C-K和P-K相关性增强,而C-N、C-P、N-P和N-K相关性较水中根减弱,C-K和P-K相关性较水中根增强。(4)TR处理下鞭根生物量和C、N、P、K、Mg、Ca积累量较CK分别显著降低19.46%、42.04%、36.55%、41.39%、60.06%和38.46%,而Fe积累量显著升高,为CK的5.5倍;TR处理下土中根养分积累量显著高于水中根。研究表明,长期淹水虽阻碍了河竹鞭根的养分平衡吸收,但能够提高养分利用效率,并且土中根和水中根具有克隆分工特征,水中根主要起到氧气吸收应对缺氧环境胁迫的功能,是河竹适应长期淹水环境的重要生态对策。     

川西南山区大绒鼠体表寄生虫多样性调查

在四川省西南部山区选取调查点,用鼠笼(夹)加食饵诱捕大绒鼠Eothenomys miletus,采集并鉴定其体表的所有寄生虫。从7个调查地点共捕获大绒鼠127只,采集到恙螨、革螨、蚤和吸虱4大类体表寄生虫共3128只,分类鉴定为131种。大绒鼠体表寄生虫的总感染率为96.06%,总平均多度(平均个体数,虫指数)为24.63只寄生虫/每鼠。恙螨优势种为绒鼠纤恙螨Leptotrombidium eothenomydis(24.26%,450/1855);革螨优势种为金氏厉螨Laelaps chini(70.28%,506/720);蚤类优势种为方叶栉眼蚤Ctenophthalmus quadratus(47.30%,149/315)和绒鼠怪蚤Paradoxopsyllus custodis(13.65%,43/315);吸虱优势种为缺齿甲胁虱Hoplopleura edentula(95.38%,227/238)。U检验结果显示,雌、雄大绒鼠宿主间的全部体表寄生虫、恙螨和蚤的物种数和平均个体数差异有统计学意义(P<0.05)。Spearman相关分析结果显示,体表寄生虫与宿主身体参数(体质量)间无明显的直线相关关系,相关系数较低(r<0.3,P<0.05)。四川西南山区大绒鼠的体表寄生虫种类十分丰富,物种多样性很高,主要寄生虫类群是恙螨和革螨,并有多种传染病媒介种类。     

圈养条件下犬蝠对陌生食物首次取食行为的研究

动物在觅食过程中,尝试取食陌生食物会给其带来潜在的风险或是利益。许多动物在首次遇到陌生食物时,不会立即对其进行取食,甚至感到恐惧而避开,这是动物应对陌生食物和环境的一种恐新行为(neophobia)。2010年10—12月,对广东省四会市圈养条件下的犬蝠Cynopterus sphinx取食行为进行研究。结果发现,在实验中犬蝠首次面对陌生食物(苹果)刺激时表现出2种不同的行为,14只实验个体中,6只在首次面对陌生食物时直接对其进行取食,定义其为探索者(explorer);而另外8只对陌生食物表现出了恐新行为,定义其为恐新者(coward)。在人为施加的环境压力下,恐新者经过反复试探,首次成功取食陌生食物后才接纳陌生食物。雌雄个体间(Mann-Whitney U test:雌性31.3 min±8.5 min,n=6,雄性122.8 min±16.2 min,n=5,U=721.0,P<0.001)及亚成体与成体间(Mann-Whitney U test:亚成体20.9 min±10.9 min,n=3,成体72.9 min±9.7 min,n=11,U=901.0,P<0.001)在首次取食行为上的差异均有统计学意义,雌性和亚成体个体更易于接受陌生食物。本文研究结果表明,犬蝠对陌生食物首次取食的这2种行为差异各自有其生态学意义,探索者的行为利于拓宽取食食物源,以应对野外多变的环境;而恐新者的行为可防止摄入过多有毒或营养过剩的食物。雌性倾向于探索陌生食物,可能与其在种群中的繁殖地位有关;亚成体积极探索陌生食物的行为则体现出其取食经验上的缺乏,同时也利于将陌生食物引入种群食谱中。行为的多样性利于种群繁衍,本文探讨了2种取食策略各自的利弊关系。