植物质体基因工程调控元件研究进展

随着植物合成生物学的发展,质体逐渐成为许多具有商业价值的次生代谢产物和治疗性蛋白异源生产的理想平台。与核基因工程相比,质体基因工程在外源基因高效表达和生物安全性等方面具有其独特优势。然而,外源基因在质体系统中的组成型表达或对植物生长不利,因此需进一步挖掘、设计调控元件实现对外源基因的精准调控。本文概述了质体基因工程调控元件的研究进展,内容包括操纵子设计与优化思路、多基因共表达调控策略及新型表达调控元件的挖掘等,为植物合成生物学的发展提供参考。     

牦牛放牧强度对青藏高原典型高寒草地节肢动物多样性的影响

【目的】气候变化与过度放牧正在不同程度地威胁着青藏高原高寒草地生态系统功能。大型食草动物放牧活动与地上节肢动物多样性在理论上存在着紧密联系,然而目前对其关联仍不清楚。【方法】本研究选用青藏高原极具代表性的本土大型食草动物——牦牛Bos grunniens作为放牧牲畜,利用metabarcoding技术结合传统植物样方调查手段,在青藏高原典型高寒草地调查了重度放牧(3头/hm²)、中度放牧(2头/hm²)、轻度放牧(1头/hm²)和禁牧4种放牧强度下草地地上节肢动物α多样性(Simpson, Chao1, ACE和Shannon-Wiener)、相对丰度、β多样性、植物群落α多样性(Shannon-Wiener多样性指数、物种丰富度和Pielou均匀度指数)以及地上节肢动物α多样性与植物群落α多样性的关系。【结果】结果表明,不同放牧强度下典型高寒草地地上节肢动物α多样性均无显著差异,但中度放牧有增加节肢动物多样性的趋势;各放牧强度下地上节肢动物的优势目均为直翅目(Orthoptera),禁牧、轻度放牧、中度放牧和重度放牧下...     

从头驯化：作物品种设计与培育的新方向

全球气候变化对农业生产带来了巨大挑战。在农业投入减少的前提下如何保障粮食生产持续稳步增长,满足人们吃饱、吃好的需求是亟需考虑的问题。培育高产、稳产、绿色、营养的新型作物品种仍然是解决该挑战的有效措施之一。作物新品种的培育高度依赖育种材料遗传多样性的拓宽和育种技术的创新。从头驯化是一种作物品种创新的全新育种策略,以具有某些优异性状的未驯化、半驯化植物作为底盘物种,通过农艺性状重新设计和驯化基因导入实现野生植物快速驯化,从而满足人类多样化需求。本文回顾了作物驯化、遗传改良历程,阐明了丰富作物多样性的必要性,强调野生植物丰富的遗传多样性对于拓展作物重新设计空间的重要价值,提出育种策略革新是加速作物育种的关键,探讨了通过从头驯化快速培育新型作物品种的可行性和发展前景。     

光枝勾儿茶内生真菌多样性及抑菌活性研究

为探索贵州苗药光枝勾儿茶内生真菌类群特征、分布部位及其抑菌活性,该研究采用传统方法对贵州省贵阳市和黔西市光枝勾儿茶内生真菌进行分离,并基于分子生物学及统计学对其分类地位进行鉴定及多样性评价,最后通过微量肉汤倍比稀释法筛选具有抑菌活性的菌株。结果表明:(1)从光枝勾儿茶中分离到191 株内生真菌,隶属于3 个门5 个纲10 个目15 个科19 个属,优势属为叶点霉属(Phyllosticta)、间座壳属(Diaporthe)、葡萄座腔菌属(Botryosphaeria)和刺盘孢属(Colletotrichum)。(2)黔西光枝勾儿茶内生真菌香农-维纳多样性指数(H''_Q=2.112)较贵阳(H''_G=1.801)高,索伦森相似性指数Cs_G-Q为0.923,不同组织香农-维纳多样性指数为茎(H''_S=2.004)>根(H''_R=1.764)>叶(H''_L=1.654)>果实(H''_F=1.473),茎和叶内生真菌的索伦森相似性最高(Cs_S-L=0.667)。(3)筛选出的21株内生真菌对供试菌大肠杆菌(Escherichia coli)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)和沙门氏菌(Salmonella enterica)具有抑菌效果,其中Diaporthe sp. QX4G6对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和沙门氏菌的最小抑菌浓度分别为12.5、6.25、12.5 mg·mL^-1,最小杀菌浓度分别为12.5、6.25、12.5 mg·mL^-1。以上研究结果揭示了光枝勾儿茶蕴藏丰富的内生真菌资源,不同地区及组织内生真菌类群组成有差异,多个分离菌株具有抗菌活性,为光枝勾儿茶内生真菌天然抗菌药物或药源研发奠定了基础。     

海南潜在世界自然遗产地的突出普遍价值初探

世界自然遗产地是全球最具有保护价值的自然保护地,强调全球突出普遍价值的完整性和在全球的唯一性。世界自然遗产有助于更好地保护生态系统的完整性和原真性,促进人类与自然的可持续发展。该研究在大量文献资料的基础上,以海南潜在世界自然遗产地(海南热带雨林国家公园)原生动植物及植被群落(亚洲北缘热带雨林)为研究对象,从植被类型、物种多样性、区系组成、特有种等生物生态过程方面,评估海南潜在世界自然遗产地的全球突出普遍价值。结果表明:(1)海南潜在世界自然遗产地分布有3 653种野生维管植物,资源植物种类丰富。陆栖脊椎动物有540种,各类野生动物占全国的比例高达10%～30%,生物多样性极高。(2)植物区系独特,海南岛的热带雨林植被区划属于印度-马来雨林群系,属马来区的部分呈现出热带性和与中国华南大陆的共源性显示出明显的热带边缘性质,为中国华南植物区系与亚洲热带雨林的过渡类型。(3)植物区系中的植物物种特有性较低,特有属仅有7个,特有种仅约占岛内植物的1/10,较低的特有性表明了其大陆起源特征,是生物多样性不可替代的元素,具有鲜明的环境指示特色。该研究明确了海南潜在世界自然遗产地在全球背景下的突出普遍价值,为海南未来申遗提供科学依据和技术支撑。     

浙江沿岸水域软体动物群落结构分析

根据2019年全年4个航次浙江沿岸海域单船底拖网调查资料,分析了4个季节浙江沿岸海域软体动物的种类组成、优势种及资源密度分布,采用生态多样性指数、物种相似性指数(J_s)、群落季节更替指数(AI)和迁移指数(MI)、丰度/生物量比较曲线(ABC曲线)分析了群落物种多样性、动态变化及其稳定性。结果表明:浙江沿岸海域全年共捕获软体动物62种,隶属于3纲, 10目, 32科。腹足纲(螺类)出现种类30种,占软体动物总种类数的48.39%;头足纲(头足类)出现种类19种,占软体动物总种类数的32.63%;双壳纲(贝类)出现种类13种,占软体动物总种类数的20.98%。软体动物群落优势种为长蛸(Octopus variabilis)、剑尖枪乌贼(Loligo edulis)、棒锥螺(Turritella bacillum)、多钩钩腕乌贼(Abralia multihamatai)和双喙耳乌贼(Sepiola birostrata),优势种的季节变化差异较大。浙江沿岸海域软体动物年平均资源密度为204.94 kg/km²,其中夏季平均资源密度为全年最高,冬...     

川中丘陵区人工柏木林林下群落谱系结构

探索人工林不同生长发育阶段林下群落的谱系结构,可以为森林群落构建机制的解释和生态修复等提供理论依据。本研究选择川中丘陵区不同林龄(15～24年、25～34年、35年以上)的人工柏木(Cupressus funebris)纯林为对象,基于被子植物分类系统Ⅲ谱系框架,选择净亲缘指数(NRI)和最近类群指数(NTI),研究不同生长发育阶段林下灌草层的谱系结构及其变化规律。结果表明：15～24年人工柏木林的林下灌草层物种的组成均表现出了谱系发散(NRI<0,NTI<0),即共存物种亲缘关系疏远;25～34年林下灌草层的谱系结构趋于谱系随机;35年以上的林下灌草层的谱系结构表现为聚集(NRI>0,NTI>0)。不同生长发育阶段林下灌草的谱系多样性指数均表现出显著正相关;不同生长发育阶段林下灌木层之间的NRI指数均呈显著差异,草本层之间NTI的指数也表现出同样的结果;处在25～34年和35年以上林下草本层之间的NRI以及灌木层之间的NTI均无差异,而与15～24年的相应指数呈显著差异。从同一林龄不同林下层之间的比较看,灌木层的谱系结构指数显著不同于草本层;不同生长发育阶段人...     

营林措施对成都绕城高速路域杨树人工林物种多样性和土壤理化性质的影响

随着四川省林权制度的改革,高速路域人工林经营模式变得多样化。本文探讨了不同营林措施(UP:林下种植;PT:翻耕;MO:割除灌草;AC:弃耕;CK:对照)对路域杨树人工林的影响,为其科学经营管理提供理论参考。于2020年7月中旬,采用典型样地法选取样地,对样地内乔木进行每株检尺,并记录林下物种组成,计算α多样性;采集土样并测定土壤含水率、土壤容重、全钾、速效钾、全氮、全磷、速效磷、有机质、土壤pH。结果表明：UP、MO、AC处理均显著减少了灌木层的物种多样性,PT处理提高了草本层物种多样性。不同营林措施下,土壤容重、全钾、全磷的差异性不显著,UP、PT、MO与AC处理均显著减少了速效磷、全氮与速效钾含量;UP与MO处理显著提高了土壤pH值;UP、PT、MO处理显著降低了土壤含水率;MO处理显著减少了土壤有机质含量;速效磷、土壤含水率、土壤pH、全氮、速效钾显著影响草本层多样性;速效磷、速效钾、全氮显著影响灌木层多样性。不同营林措施对路域杨树人工林影响效果有显著差异;除CK外,所有营林措施均显著降低土壤速效磷、全氮、速效钾含量;路域杨树人工林林下物种多样性的变化大部分可由土壤速效磷、全氮、...     

植物多基因干扰载体体系构建与效用分析

多数重要的功能基因属于多基因家族,这些家族成员间存在功能冗余,高效的多基因干扰体系对研究多基因家族成员的生物学功能及其分子调控机制具有重要意义。对pCAMBIA1301载体改造,构建了适用于植物的多基因干扰体系pCAMBIA1301m和pCAMBIA1301s。使用该多基因干扰体系构建了四基因的干扰载体pCAMBIA1301m：35S∷SlPP2C1-2-3-4,4个目标基因为来源于番茄PP2C家族A组的PP2C1、PP2C2、PP2C3和PP2C4,并通过遗传转化导入番茄,用GUS染色和PCR检测转基因阳性植株,再利用RT-qPCR技术检测T₁和T₂代转基因植株中目标基因的干扰效率,用T₂代种子分析转基因番茄对ABA敏感性。结果表明,应用该干扰体系成功获得了四基因干扰的转基因植株35S∷SlPP2C1-2-3-4。在转基因番茄中4个目标基因的表达量显著低于野生型,其干扰效率均高于70%,转基因番茄种子萌发具有强烈的ABA不敏感性。多基因干扰体系能高效地同时沉默多个目标基因。     

转基因玉米HGK60在不同遗传背景下抗虫性鉴定及农艺性状分析

为研究转基因玉米HGK60在不同遗传背景下遗传稳定性和抗虫效果,利用转Bt cry1Ah基因的转基因玉米HGK60为供体,通过回交转育的方式将cry1Ah基因分别导入玉米自交系郑58、昌7-2、lx05-4、lx03-2,获得转基因玉米自交系HGK60-郑58、HGK60-昌7-2、HGK60-lx03-2、HGK60-lx05-4,并杂交获得HGK60-郑单958（HGK60-郑58 × HGK60-昌7-2）和HGK60-鲁单9066（HGK60-lx05-4 × HGK60-lx03-2）,转化体特异性PCR证明cry1Ah基因已转入不同遗传背景玉米中,ELISA检测不同遗传背景转基因玉米叶片中Cry1Ah蛋白表达情况,结果表明在不同遗传背景玉米自交系和杂交种中Cry1Ah蛋白表达没有显著差异;田间人工接虫和室内玉米螟抗虫性鉴定结果表明,不同遗传背景的转基因玉米高抗玉米螟,室内接虫后4 d幼虫死亡率达到100%;对不同遗传背景转基因玉米HGK60进行农艺性状分析,结果显示与受体对照玉米相比,两者之间农艺性状没有显著差异,转基因玉米HGK60可用于抗虫玉米品种的选育。