Molecular strategies of plant defense and insect counter-defense

The prediction of human population growth worldwide indicates there will be a need to substantially increase food production in order to meet the demand on food supply.This can be achieved in part by the effective management of insect pests. Since plants have co-evolved with herbivorous insects for millions of years, they have developed an array of defense genes to protect themselves against a wide variety of chewing and sucking insects.Using these naturally-occurring genes via genetic engineering represents an environmentally friendly insect pest-control measure. Insects, however, have been actively evolving adaptive mechanisms to evade natural plant defenses. Such evolved adaptability undoubtedly has helped insects during the last century to rapidly overcome a great many humanimposed management practices and agents, including chemical insecticides and genetically engineered plants. Thus, better understanding of the molecular and genetic basis of plant defense and insect counter-defense mechanisms is imperative, not only from a basic science perspective, but also for biotechnology-based pest control practice. In this review, we emphasize the recent advance and understanding of molecular strategies of attack-counterattack and defense-counter-defense between plants and their herbivores.     

"孟德尔豌豆杂交实验方法(1课时)"教学设计

1 教学背景分析 1.1 内容分析 本节课是<普通高中课程标准实验教科书生物学必修2--遗传与进化>第1章"遗传因子的发现"第1节孟德尔的豌豆杂交实验(一)的起始课,本节课结束至"一对相对性状的杂交实验"的提出问题环节--F2中出现3:1的性状分离比.     

中国的沙蜥

简要概括地介绍了中国沙蜥的种类、生态地理分布、起源与进化以及沙蜥对栖息环境的适应。中国沙蜥据记载有18个种,分为荒漠和高寒两大种组,分别分布在中国广大荒漠地区和青藏高原。约从晚中新世开始,青藏高原迅速抬升促使了中国沙蜥祖先卵生和胎生的早期分化。高原隆升造成的环境演变促使中国沙蜥卵生和胎生物种分别进化出一系列的适应荒漠或高寒环境的个体特征。     

鲫鱼PKR-like Zα与d(GC)13质粒的结合及其适应性进化

Zα是一类能特异性识别与结合左旋DNA(Z-DNA)的蛋白质结构域,分布于不同物种的多种蛋白质中,其结构保守并分化自一个共同的祖先Z-结构域.适应性进化分析显示Zα没有经历正达尔文选择,表明与其结构对应Zα的功能相当保守.凝胶阻滞试验表明原核表达的鲫鱼PKR-like Zα多肽(CaPZα)与pMD18-T质粒结合,而却能与包含d(GC)13的重组质粒pMD18-T/(GC)13结合.同时,与ADARl Zα相比,CaPZα与d(GC)13质粒的结合能力较弱,即CaPZα1和CaPZα2子域单独不能结合d(GC)13质粒.这表明Zα功能虽然没有异化,但有很大的不同.实验结果还表明负超螺旋和d(GC)n可能都是正常生理条件下,DNA形成潜在Z-DNA必不可少的因素.定点突变试验证实38N与60W两个氨基酸位点对于CaPZα结合Z-DNA非常关键.     

横断山区高山姬鼠身体能值的适应性调节

为探讨栖息于横断山地区高山姬鼠(Apodemus cheurieri)身体状况与环境之间的适应关系,对野外和实验室条件下高山姬鼠的身体能值进行了测定.结果表明,高山姬鼠身体能值存在季节性变化,6月最高,9月次之,11月开始下降,到次年3月达到最低.冷驯化条件下,其身体能值显著降低.高山姬鼠的身体能值在不同季节和冷驯化条件下表现出的变化模式,与其低纬度高海拔、年平均温度较低的生存环境有关.反映了横断山区小型哺乳动物在季节性环境中的生存机制和适应对策.     

小型哺乳动物生理生态学研究与进化思想

动物生理生态学是一门利用生理学的手段和方法研究与动物的生存和繁殖相关的生态学问题的交叉学科,
旨在阐明动物对环境适应和进化的生理机制。在近70 年的发展历程中,进化生物学的思想和理论越来越紧密地
融入到生理生态学的研究中,同时生理生态学的研究结果也在充实着进化生物学理论的发展。本文根据作者多
年的研究经历,从动物的体型和代谢特征、消化生理、生态免疫和冬眠等几个侧面,简述了小型哺乳动物生理
生态学的某些研究进展和进化思想对该领域的影响。     

核糖核酸酶基因超家族分子进化

核糖核酸酶基因(Ribonuclease A, RNASE A)超家族是进化生物学中研究新基因起源及新功能演变的重要模式系统之一。RNASE A超家族中的很多成员表现出基因复制的进化模式, 而且在适应性(正)选择的驱动下, 发生了功能分化。文章综述了RNASE A超家族成员在不同动物类群中进化模式的研究进展, 包括近年来越来越多在基因组水平上开展的相关研究, 显示该基因超家族可能具有比人们以往认识的更为复杂的基因进化模式。随着越来越多动物基因组数据的产生, 对更多动物代表类群进行RNASE A超家族研究, 将有望揭示新的进化机制和功能分化, 为系统认识动物适应进化的遗传机制奠定基础。     

植物NBS类抗病基因的进化

NBS(Nucleotide-binding site)类抗病基因是植物中最重要的一类抗病基因, 其进化模式、结构特点和功能调控一直是抗病基因研究领域的热点。这类基因具有保守的结构域, 广泛存在于植物基因组中, 在不同植物基因组中数目差异较大且具有较低的表达量。此外, 同源NBS类抗病基因之间通过频繁的序列交换产生广泛的序列多样性, 且抗病基因位点具有较差的线性。依据基因之间序列交换的频率, 抗病基因可分为TypeⅠ和TypeⅡ两类。文章从抗病基因的结构、数量、分布、序列多样性、进化模式以及表达调控等方面进行了综述, 旨在为后续NBS类抗病基因的相关研究提供参考。     

蒺藜苜蓿全基因组中WRKY转录因子的鉴定与分析

WRKY基因家族是植物基因组内一类重要的转录因子, 参与植物许多生理生化过程, 如植物发育、代谢以及生物和非生物胁迫。目前, 已在多种植物中鉴定出WRKY基因家族, 但是关于蒺藜苜蓿(Medicago truncatula L.) WRKY基因家族的系统分析鲜有报道。文章利用生物信息学方法, 从蒺藜苜蓿全基因组中共鉴定出93个WRKY基因, 包括81个标准的WRKY基因(19个Ⅰ型基因, 49个Ⅱ型基因以及13个Ⅲ型基因)和12个非标准类型的WRKY基因。对这些WRKY基因进行了基因重复、染色体定位、基因结构、保守基序和系统进化等方面的分析。蒺藜苜蓿WRKY基因家族中最近共发生了11次基因重复事件, 共涉及24个基因, 占全部WRKY基因的26%。染色体物理定位分析表明, 蒺藜苜蓿WRKY基因在染色体上呈不均匀分布, 存在6个基因簇。对WRKY Ⅲ型基因的进化分析表明, 它们在长期的进化过程中受纯化选择压力。     

稻属植物的基因组进化

水稻所在的稻属(Oryza)共有24个左右的物种。由于野生稻含有大量的优良农艺性状基因, 在水稻遗传学研究中日益受到重视。随着国际稻属基因组计划的开展, 越来越多的稻属基因组序列被测定, 稻属成为进行比较、功能和进化基因组学研究的模式系统。近期开展的一系列研究对稻属不同基因组区段以及全基因组序列的比较分析, 揭示了稻属在基因组大小、基因移动、多倍体进化、常染色质到异染色质的转化以及着丝粒区域的进化等方面的分子机制。转座子的活性以及转座子因非均等重组或非法重组而造成的删除, 对稻属基因组的扩增和收缩具有重要作用。DNA双链断裂修复介导的基因移动, 特别是非同源末端连接, 是稻属基因组非共线性基因形成的主要来源。稻属基因组从常染色质到异染色质的转换过程, 伴随着转座子的大量扩增、基因片段的区段性和串联重复以及从基因组其他位置不断捕获异染色质基因。对稻属不同物种间基因拷贝数、特异基因和重要农艺性状基因的进化等研究, 可揭示稻属不同物种间表型和适应性差异的分子基础, 将加速水稻的育种和改良。