大豆小区产量及其相关性状QTL间的上位性和环境互作效应

以晋豆23栽培大豆(Glycine max)为母本、灰布支黑豆(ZDD2315,半野生大豆)为父本衍生出447个RIL群体,通过构建SSR遗传图谱及利用混合线性模型分析方法,对2年大豆小区产量及主要植物学性状进行QTL定位,并作加性效应、加性×加性上位互作效应及环境互作效应分析。结果显示,共检测到12个与小区产量、单株粒重、单株茎重、单株粒茎比、有效分枝、主茎节数、株高和结荚高度相关的QTL,分别位于A1、A2、H_1、I、J_2和M连锁群上。其中小区产量、株高、单株粒重、有效分枝和主茎节数均表现为遗传正效应,即增加其性状的等位基因来源于母本晋豆23。同时,检测到11对影响小区产量、单株粒重、单株茎重、株高和结荚高度的加性×加性上位互作效应及环境互作效应的QTL,发现22个QTL与环境存在互作。实验结果表明,上位效应和QE互作效应对大豆小区产量及主要农艺性状的遗传影响很大。进行大豆分子标记辅助育种时,既要考虑效应起主要作用的QTL,又要注重上位性QTL,这样有利于性状的稳定表达和遗传。     

甘蔗条纹花叶病毒P3蛋白与甘蔗Rubisco大亚基互作的研究

该研究以甘蔗条纹花叶病毒(Sugarcane streak mosaic virus,SCSMV)的P3蛋白(SCSMV-P3)为诱饵,采用酵母双杂交技术(yeast two-hybrid system,Y2HS)从甘蔗酵母文库中筛选到1个编码核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase,Rubisco)大亚基的基因,命名为ScRbcL。序列分析表明,该基因开放读码框(open reading frame,ORF)长度为1 337bp,编码478个氨基酸残基。Y2HS和双分子荧光互补(bimolecular flourescence complementation,BiFC)实验表明,ScRbcL与SCSMV-P3存在互作关系。研究认为SCSMV-P3与ScRbcL的互作可能是SCSMV侵染甘蔗导致花叶症状发生的分子基础。     

间作紫云英下油菜根际土壤微生物群落功能特征

在我国西南紫色土地区,绿肥应用面临严峻问题.为探索绿肥新的应用途径,本文通过绿肥紫云英与油菜间作,探讨了紫云英对油菜根际土壤微生物功能特征的影响,其创新性在于将绿肥紫云英应用于西南旱地,并为建立新的可持续种植模式提供试验数据.结果表明:间作紫云英降低了油菜根际土壤微生物的碳源利用率,主要表现为降低了对糖类的利用强度;同时,间作紫云英使油菜根际土壤微生物群落的Shannon指数、Simpson指数和丰富度指数分别降低了5.9%、1.8%和19.9%,均匀度指数增加了1.4%.聚类分析和主成分分析表明,单作与间作之间的微生物群落功能特征存在明显差异,导致微生物群落功能差异的特征碳源为糖类、氨基酸类和羧酸类,其中D-葡糖胺酸和1-磷酸葡萄糖是间作紫云英下影响油菜根际微生物群落结构的特征碳源.表明间作紫云英降低了油菜根际土壤微生物群落的功能代谢活性,改变了油菜根际土壤微生物群落结构特征,从而降低了油菜根际微生物多样性.     

改进CASA模型在内蒙古草地生产力估算中的应用

CASA(Carnegie-Ames-Stanford Approach)模型是针对北美地区植被而建立的净第一性生产力(NPP)模型,本文通过修改CASA模型参数(PAR、FPAR),使之成为适合草地NPP估算的模型。采用改进后的CASA模型计算了2003年内蒙古草地生长季的生产力,并利用2003年7和8月的地面实测样方数据对改进后的模型进行验证。结果表明,2003年内蒙古草地生长季总的第一性生产量为28.59×1012gC,利用改进后的CASA模型模拟的NPP值与地面实测值基本一致。除了温性荒漠类草地退化程度大于Ⅱ度时误差较大外,其它草地类型模拟的精度>80%,未退化草甸草原和典型草原的模拟精度达到90%。     

互花米草(Spartina alterniflora)草场土壤微生物生态分布及某些酶活性的研究

种植互花米草的盐沼土中,细菌、放线菌和真菌的数量比对照盐沼土中多。就不同深度来说,15—30厘米土层中,细菌数最多。细菌总数的增减趋势是:夏秋两季最多,冬春两季较少。在各生理类群中,氨化细菌占优势;固氮细菌、硝化细菌次之;反硝化细菌和硫酸盆还原细菌最少。内源呼吸作用强度、添加葡萄糖后的呼吸作用强度、氧化丙酮酸的能力和氧化多酚化合物的能力皆显示出同样的趋势,即三年生草场土壤中生物活性最强,光滩土壤中生物活性最弱。在光滩土壤中,脲酶和过氧化氢酶活性很低,而种植互花米草的土壤中这两种酶活性较强,但与种植年限和季节变化无显著相关性。     

喜旱莲子草对同基因型邻体根系的表型可塑性: 入侵地和原产地的比较

植物对邻体根系的表型可塑性是指与无邻体对照相比, 即使个体平均可获取土壤资源相同, 在有邻体根系存在时植物也会改变根系生物量分配, 并影响其他功能性状和适合度。表型可塑性进化假说(evolution of plasticity hypothesis)认为外来植物在入侵地进化出了更强的表型可塑性。对该假说的验证多集中于外来植物对光照、水分、养分以及天敌等的可塑性进化, 但对邻体根系的可塑性在入侵植物中是否发生进化尚未见报道。我们采用同质园实验比较了喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)入侵地(美国)和原产地(阿根廷)各5个基因型的适合度与功能性状对同基因型邻体根系的可塑性。结果表明: 喜旱莲子草的根冠比(P = 0.088)和比叶面积(P = 0.007)对同基因型邻体根系的可塑性在入侵地和原产地基因型间存在差异: 入侵地基因型在有邻体根系时根冠比和比叶面积增加, 而原产地基因型则相反。但是, 总生物量、贮藏根生物量、比茎长和分枝强度对邻体根系的可塑性在入侵地和原产地间没有显著差异。此外, 与分隔邻体根系相比, 同基因型邻体根系存在时总生物量(+9.9%)和贮藏根生物量(+13.9%)显著增加, 比茎长(-9.5%)显著降低。最后, 与原产地基因型相比, 总体上入侵地基因型的总生物量(+62.0%)和贮藏根生物量(+58.9%)增加, 比茎长(-28.5%)和分枝强度(-42.8%)降低。这些结果表明喜旱莲子草入侵地基因型与资源利用相关功能性状(如根冠比和比叶面积)对邻体根系的可塑性方向与原产地基因型相反; 但适合度和株型相关性状(如比茎长和分枝强度)对同基因型邻体根系的可塑性与原产地没有差异。     

水稻耐储藏特性三年动态鉴定与QTL分析

种子耐储藏特性是粮食作物的特殊农艺性状之一, 耐储藏性能对种子生产和种质资源保存有重要意义。以粳型超级稻龙稻5 (LD5)和高产籼稻中优早8 (ZYZ8)杂交衍生的重组自交系(RILs)群体(共180个株系)为实验材料, 自然高温高湿条件下放置1年、2年和3年后, 对不同储藏时段种子发芽率进行比较, 并利用223个分子标记的遗传图谱进行动态QTL鉴定。结果表明, 不同储藏时段龙稻5的发芽率均显著低于中优早8, 株系间耐储性存在较大差异; 不同储藏时段发芽率显著相关, 相邻存储时段发芽率关系紧密。共检测到17个耐储性相关的QTLs, 3个老化时段分别检测到5、4和3个, 检测到5个动态条件QTLs, 单一QTL解释5.60%-32.76%的表型变异, 加性效应在-16.78%-16.95%范围内。主效QTL簇qSSC2、qSSC6、qSSC7和qSSC8能调控不同储藏时段的发芽率, qSSC6具有明显降低发芽率的效应。共检测到26对上位性互作位点, 主效QTL qSS1和qSS4参与上位性互作, 这表明上位性互作是调控耐储藏性状的重要遗传组成。研究结果为水稻(Oryza sativa)耐储性相关QTL的精细定位奠定基础, 同时丰富了耐储性分子标记辅助选择育种的基因资源。     

近50年北京植被对全球变暖的响应及其时效--基于遥感数据和物候资料的分析

植被对全球变暖的响应方式及其程度问题是全球变化研究的焦点之一。利用1951～2000年的气温、降水等气候资料、1982～2000年的NOAA／AVHRR遥感数据和1951～2002年山桃始花的物候数据,分析了北京各气候参量与生态系统植被在年际和年内时间尺度上的变化规律及其关系。结果表明,北京近20年增温1．2E,增温态势显著;过去50年中,降水的年际变化小于生长季内的波动幅度。年NDVI最大值(VP)、平均值(VM)的年际变化曲线呈波动中缓慢上升的趋势,表明植被的生长状况总体上在变好或生长季在延长。VP出现日期(VPI))提前,20世纪90年代比80年代提前4．5d。山桃始花物候期的分析表明,北京1988年以后春季开始日期提前9．63d。时间尺度不同,各个气候指标对各植被指标的影响程度不同：①年际时间尺度,年均温影响VP、VM的时效为1年;月际水平上,除温度影响VM的时效为2个月外,各气候参量影响VP、VM的时效为1个月。年际尺度上,温度影响山桃始花时效为2年;月际尺度上,2、3、4月份温度影响山桃始花日期。     

单细胞测序技术在传染病及微生物领域的应用研究进展

单细胞测序技术正逐渐成为生物学基础研究的“必备工具”,为我们理解各种生物学现象带来革命性的洞见。很多传染性疾病均涉及免疫细胞的差异化功能,而这些免疫细胞之间具有较大的异质性。与传统的批量高通量测序相比,近年来新兴的单细胞转录组测序使得研究者能够分析感染过程的免疫细胞异质性,充分挖掘珍贵的临床样本的分子信息,还能获取难以培养的病原微生物的遗传信息。本文着重介绍了当前单细胞测序在传染性疾病及病原微生物研究领域中的应用情况,并对其发展前景做了简要展望。     

基于Maxent生态位模型的互花米草在我国沿海的潜在分布

以分布在我国沿海滩涂的96个互花米草分布记录点及覆盖东部沿海区域的海洋环境数据和气候环境数据为材料,利用Maxent生态位模型,研究外来物种互花米草在我国沿海的潜在分布情况.结果表明:互花米草适宜分布区占我国沿海区域的85%,其中高度适宜分布区占18%,中度适宜分布区占34%,低度适宜分布区占33%,不适宜分布区仅为15%.互花米草在我国沿海的地理分布主要受到年均最低海水温度、年均海水温度、年平均气温和1月最低气温4个环境因素的影响,而年均降水量、年均日较差、海水盐度、最高海水温度、7月最高气温及海流速度对互花米草地理分布的影响较小.互花米草高度适宜分布区的最低海水温度为0.62~24.81℃,平均海水温度为10.46~27.29℃,年均气温为9~25℃,1月最低气温为-13.5~16.7℃.互花米草地理分布概率在我国北部沿海区域达到20%以上,互花米草存在向我国北部进一步入侵的趋势,特别是在渤海湾地区,互花米草入侵潜力较大.互花米草在我国不适宜分布区主要集中在海南中部和南部海岸,以及台湾省大部分区域,依据当前我国分布记录及气候数据,这些区域互花米草入侵风险较小,但不排除未来入侵的可能性.