基因编辑——擎起“人定胜天”的先进技术

人类,作为地球的主人,利用其聪明才智,推动着科学在不断的进步。在远古时代,我们的祖先茹毛饮血,获得食物的方法主要包括渔猎和采摘自然果蔬。但是在特殊的季节,如酷热的夏天和寒冷的冬天以及阴雨连绵的雨季,获取食物将会成为十分棘手的问题。我们祖先在思考,是否可以将果实种子播种作为作物(今天以水稻、小麦、玉米为代表的粮食作物),这样栽培后可以获得更多的粮食,是否可以将野生的动物驯化为家畜和家禽(今天以猪/马/牛/羊、鸡/鸭/鹅为代表的食品动物)。     

珍稀植物连香树在其中国分布区北缘的种子性状及幼苗更新限制

连香树(Cercidiphyllum japonicum)是第三纪孑遗植物, 存在严重的幼苗更新限制。为验证生活史早期(种子萌发)限制中国分布区北缘连香树种群幼苗更新, 并探讨其主要成因, 本研究在秦岭和太行山脉采集不同种源地的种子, 测定其形态性状、营养元素含量和质量、不同贮存时间的活力及不同温度条件下的萌发性状, 通过方差分析、相关分析等方法对不同种源地的种子性状进行分析。结果表明: 在中国分布区北缘, 其种子长度(P < 0.001)、萌发率(P < 0.001)、平均萌发时间(P < 0.001)、氮(P < 0.05)和磷含量(P < 0.001)在不同种源间存在显著差异; 而在区域尺度上(秦岭与太行山), 仅种子碳含量存在显著差异(P < 0.01)。天水种群的种子萌发率最高(21.77%), 平均萌发时间最长(11.12 d); 栾川的萌发率最低(1.38%), 平均萌发时间最短(3.47 d)。在25℃条件下, 济源种群的种子萌发率显著高于10℃、15℃和20℃条件下(P < 0.05), 而其他种源地的萌发率在不同温度条件下无显著差异。在4个温度条件下, 栾川种群种子的初始萌发时间无显著差异, 而其他4个种源地的初始萌发时间都随温度升高而缩短。相关分析结果表明, 种子萌发率与种子活力密切相关, 而种子活力与种子质量、种子的氮和磷含量显著相关。在中国分布区北缘, 连香树种子的自身属性(质量、氮和磷含量)通过影响种子活力间接影响萌发率; 且种子萌发对温度的响应主要表现在萌发时间上。本研究证实种子萌发是限制连香树种群幼苗更新的关键阶段, 主要原因如下: (1)连香树种子在9月成熟后, 10月的温度仍适宜种子萌发, 但较短生长期的幼苗在冬季低温下不能存活; (2)连香树种子萌发率低(14.4%); (3)第二年春天种子活力骤降。     

油菜对3种作物种子萌发和幼苗生长的化感作用

油菜是我国重要的绿肥作物,除增加土壤肥力外,对后茬作物也有一定的化感作用。本文研究了不同浓度油菜浸提液(0.025、0.05和0.1 g·mL^-1)对3种作物(燕麦、玉米和向日葵)种子萌发、幼苗生长及生理生化的影响。结果表明: 油菜浸提液对3种作物种子发芽率的影响不显著,但对燕麦有“低促高抑”的趋势,对向日葵有抑制的趋势。油菜浸提液高浓度处理对燕麦幼苗根和茎长、玉米幼苗茎长以及向日葵幼苗根长起抑制作用,低浓度处理对玉米幼苗根茎长起促进作用。燕麦和向日葵幼苗在浸提液浓度为0.05 g·mL^-1时蛋白质含量最大,玉米在0.025 g·mL^-1时蛋白质含量最大,显著高于对照。3个浓度下,向日葵脯氨酸含量均显著降低,玉米脯氨酸含量在浓度为0.05 g·mL^-1时显著高于对照。玉米过氧化物酶(POD)活性在浸提液浓度为0.05 g·mL^-1时最大,向日葵POD活性在浓度为0.025 g·mL^-1时最大,与对照有显著差异,其余浓度处理与对照无显著差异。油菜浸提液浓度为0.025 g·mL^-1时显著降低了燕麦超氧化物歧化酶(SOD)活性,3种作物幼苗过氧化氢酶(CAT)活性与对照均无显著差异。加入油菜浸提液后,向日葵幼苗丙二醛(MDA)含量在浓度为0.1 g·mL^-1时显著增加,玉米幼苗MDA含量在不同浓度处理下均显著低于对照。综合分析,油菜浸提液对向日葵的化感抑制作用最强,其次为玉米、燕麦。     

植物大年结实及其与动物贮食行为之间的关系

大年结实(mast seeding)是多生年植物种群周期性同步大量繁殖的一种自然现象。大年结实作为植物适应环境条件、提高繁殖能力的一种策略而备受关注, 但其驱动机制和进化意义尚存在较大争议。在依赖动物扩散种子的植物中, 大年结实被认为是一种调控动物贮食行为、提高种子扩散效率, 并最终增加繁殖成功率的一种策略; 动物介导的植物间互作可能是促进植物共存的进化驱动力。本文简要梳理了大年结实现象的各种假说, 提出了一个包括气候、资源、动植物互作的理解大年结实机制的概念框架, 并着重讨论了大年结实和动物贮食行为之间的关系及其进化和生态意义。建议未来研究需要借助长期生态监测和分子生物学方法, 揭示植物大年结实与动物贮食行为之间的生态与进化过程。     

软枣猕猴桃控制授粉对果实和种子的影响

为了研究软枣猕猴桃授粉规律,以11年生软枣猕猴桃紫果3号为试验材料,设置剪留花柱数量为0、2、5、8、11、14、17和23(全留对照组)共8个处理。人工授粉,收获后调查测定其单果重、坐果率、果型指数、果实可溶性固形物含量和果实内含种子数量。结果表明:随着授粉柱头数的增加,单果重等主要指标相应增加;当授粉柱头数增至为8时,其果型指数和果实可溶性固形物含量与对照全留柱头23相比差异不明显;当授粉柱头数增至为11时,其单果重、坐果率和果实内含种子数量与对照全留柱头23相比差异不明显。据此软枣猕猴桃充分授粉的数量级指标为11,当授粉柱头数小于11时,产量降低、品质下降;当授粉柱头大于11时,浪费花粉。生产上可利用猕猴桃精准充分授粉技术,节约使用花粉或减少果园雄株数量,以提高生产效率。     

当归果翅对种子吸水与发芽进程的影响

研究当归果翅对其种子吸水及发芽进程的影响,旨在为当归规范化栽培提供理论和技术依据。以当归的双悬果果实和去翅种子作为试验材料,对其千粒重、含水量、体积、容重和吸水率进行测定,并在自然室温条件下进行种子发芽试验。结果表明:①当归双悬果去除果翅后,其千粒重减少了46.87%(P<0.01),体积减少了90.78%(P<0.01),容重增加了475.92%(P<0.01),含水量增加了20.15%(P<0.05);②当归果翅抑制了种子吸水吸胀的能力,果翅去除后能在2.48 h内进入稳定期,较去翅前提前了3.38 h,且吸水过程符合逻辑斯蒂方程;③当归果翅对种子发芽具有显著影响,果翅去除后发芽势、发芽率和发芽指数较未去翅种子分别提高了256.7%、12.28%和27.77%,均达到了极显著水平(P<0.01)。当归双悬果去除果翅后,减小了种子体积和重量,并促进了种子吸水吸胀能力,同时还有效地提高了种子的发芽质量。建议在生产中以去翅种子作为播种材料进行播种。     

三氟苯嘧啶不同种子处理方式对稻飞虱的控制效应

为探明三氟苯嘧啶不同种子处理方式对稻飞虱的田间防治效果、防治时长以及对稻田蜘蛛和水稻的安全性,为该药剂种子处理防治稻飞虱提供科学依据,本研究设置10％三氟苯嘧啶悬浮剂按不同浓度(0.375、0.75、1.125和1.5 g a.i./kg种子)对水稻种子分别以干种子拌种(干拌)、清水浸种后拌种(湿拌)和药剂浸种3种方式,清水处理作为空白对照.结果表明,3种处理方式下的水稻发芽率和出苗率均与空白对照间无显著差异,播种后100 d,各浓度对稻飞虱的防治效果均在90％以上;当药剂浓度相同时,干拌与湿拌防治时长要优于药剂浸种;不同浓度三氟苯嘧啶药剂处理在3种方式下稻田蜘蛛种群数量均略低于空白对照田蜘蛛数量.因此,水稻生产中使用三氟苯嘧啶0.375～1.5 g a.i./kg种子干拌或湿拌处理,可有效降低田间稻飞虱种群数量,对天敌蜘蛛影响较小,对水稻种子发芽、出苗安全,可在水稻生产中推广使用.     

火烧信号对种子萌发影响的研究进展

火作为一个基础的生态因子, 对森林、草地等陆地生态系统的结构和功能有着重要的影响。种子萌发是种子植物的重要生活史阶段, 也是火后植被更新和恢复的主要途径。植被燃烧产生了烟、热以及与烟相关的一系列火烧信号, 在打破种子休眠, 促进种子萌发方面发挥重要作用。该文将火烧信号分为物理信号和化学信号, 物理信号主要是伴随火烧产生的高温, 化学信号主要包括气态烟以及近年来从烟水中提取的影响种子萌发的关键化学物质karrikins和glyceronitrile。该文围绕火烧的基本信息, 火烧信号对种子萌发的影响, 火烧信号在实践中的应用3个方面进行系统综述, 重点探讨了不同类别的火烧信号及其交互作用对种子萌发的影响。在系统总结火烧信号对种子萌发影响的研究进展的基础上, 提出未来的研究应与烟信号作用机理的探究以及全球变化等方面相结合, 旨在充分发挥火的生态服务功能, 为火的科学管理应用和退化生态系统恢复提供理论支撑。     

广东省种子植物分布新资料(二)

报道广东省种子植物分布新记录5种——竹茎兰(Tropidia nipponica Masam.)、二色鸭跖草(Commelina bicolor D. Q. Wang & M. E. Cheng)、猫爪草(Ranunculus ternatus Thunb.)、繁缕景天(Sedum stellariifolium Franch.)和福参(Angelica morii Hayata),均发现于广东丹霞山国家级自然保护区。新记录不仅丰富了广东省的种质资源,对于丹霞山的区系发生研究也具有一定指示意义。     

miRNA-21种子序列反义核酸及抗多发性骨髓瘤应用

成熟microRNA的种子序列通过与其靶mRNA的3'-UTR区完全互补结合,发挥负性调节作用.针对miR-21的种子序列设计并合成8个碱基的微小反义核酸(tiny anti-miR-21,t-antimiR-21),研究t-antimiR-21对多发性骨髓瘤的抑制效应.利用LipofectamineTM2000转染多发性骨髓瘤RPMI-8266细胞系,激光共聚焦显微镜检测荧光标记的反义寡核苷酸的细胞内定位,流式细胞仪检测转染效率;四甲基偶氮唑蓝(MTT)法测细胞增殖抑制率;台盼蓝拒染法测活细胞数;Annexin V/PI双染流式细胞仪检测细胞凋亡率.结果显示:t-antimiR-21主要定位于细胞质,与antimiR-21具有相同的转染效率,但是t-antimiR-21转染后降解较快.t-antimiR-21显著抑制细胞增殖和促进细胞凋亡,最佳作用浓度为0.4μmol/L,最佳作用时间为48 h.结果表明t-antimiR-21可用于血液系统相关肿瘤的实验治疗,miRNA-21可作为多发性骨髓瘤基因治疗的潜在靶点.