Exome sequences and multi‐environment field trials elucidate the genetic basis of adaptation in barley

Broadening the genetic base of crops is crucial for developing varieties to respond to global agricultural challenges such as climate change. Here, we analysed a diverse panel of 371 domesticated lines of the model crop barley to explore the genetics of crop adaptation. We first collected exome sequence data and phenotypes of key life history traits from contrasting multi‐environment common garden trials. Then we applied refined statistical methods, including some based on exomic haplotype states, for genotype‐by‐environment (G×E) modelling. Sub‐populations defined from exomic profiles were coincident with barley's biology, geography and history, and explained a high proportion of trial phenotypic variance. Clear G×E interactions indicated adaptation profiles that varied for landraces and cultivars. Exploration of circadian clock‐related genes, associated with the environmentally adaptive days to heading trait (crucial for the crop's spread from the Fertile Crescent), illustrated complexities in G×E effect directions, and the importance of latitudinally based genic context in the expression of large‐effect alleles. Our analysis supports a gene‐level scientific understanding of crop adaption and leads to practical opportunities for crop improvement, allowing the prioritisation of genomic regions and particular sets of lines for breeding efforts seeking to cope with climate change and other stresses.     

草原沙漠化过程中植物的耐胁迫类型研究

以内蒙古锡林郭勒盟多伦县草原沙漠化过程中不同梯度共有种群为研究对象 ,探讨植物的受损机理 ,综合 2 0 0 1～ 2 0 0 3年的研究结果表明 :随着沙漠化的进展 ,共有种群的 1叶片含水量及叶绿素 a、b和总叶绿素含量均呈降低趋势。叶片含水量高低顺序为扁蓿豆 (Melilotoides ruthenica) >冷蒿 (Artemisia frigida) >羊草 (L eymus chinensis) >糙隐子草 (Cleistogenessquarrosa) ,反映了共有种群水分状况的不同。2质膜相对透性、游离脯氨酸含量均呈上升趋势 ,其中羊草、糙隐子草和冷蒿变化表现出先升后降再升的规律。3MDA含量变化均表现出先升后降再升的规律 ,不同植物不同阶段 MDA积累程度 (积累率大小顺序为沙漠化初期 :冷蒿 2 9.5 9% >羊草 18.14 % >扁蓿豆 13.6 8% >糙隐子草 3.77% ;沙漠化后期 :糙隐子草 80 .11% >冷蒿 77.2 9% >羊草 39.31% >扁蓿豆 8.5 6 % )的不同反映了不同阶段细胞受伤害程度的差异。4 SOD、CAT活性变化总体上均呈上升趋势 ,其中羊草 CAT活性呈降低趋势 ;酶活性均梯度间差异显著 (P<0 .0 0 1)。 5内源激素 ABA含量的变化因不同种群抗逆性强弱而异。糙隐子草、冷蒿和扁蓿豆 ABA增幅小 ,而羊草 ABA增幅大。综合各种生理特征及其对沙漠化环境的响应 ,对共有种群分类 :羊草为敏感型     

基于最大熵模型的不同尺度物种分布概率优化热点分析: 以红色木莲为例

单一空间尺度构建的最大熵(maximum entropy, MaxEnt)模型是否具有代表性, 是MaxEnt模型应用与发展中面临的重要问题。本研究基于有效的地理分布位点数据, 利用最小凸多边形法(the minimum convex polygon method)在三江并流、云南省及全国3个空间尺度下分别识别了红色木莲(Manglietia insignis)的建模区域, 并进一步建立MaxEnt模型: 使用ROC曲线分析法与遗漏率(omission rate, OR)检验评估MaxEnt模型预测精度; 基于ArcGIS分析分布概率及其热点区域的分布趋势, 并通过分区统计工具Zonal识别潜在适宜分布区域的质心位置; 采用刀切法检验环境因子贡献率。结果表明: (1)不同尺度下红色木莲的MaxEnt模型都有良好的预测效果, 三江并流、云南省及全国尺度下的AUC值分别为0.936、0.887和0.930, OR值分别为0.18、0.15和0.20; (2)各尺度红色木莲的适生区格局呈现一致性分布趋势, 集中在独龙江、怒江和澜沧江3个流域; (3) 3个空间尺度下红色木莲的地理分布受不同环境因子影响, 存在着尺度依赖效应。由此可见, 红色木莲在不同空间尺度下的预测模型有着稳定的性能表现与良好的预测效果。此外, 我们建议在野外实地调查与野生生物资源保护中加强对普通物种的关注, 在预测物种地理分布的研究中将MaxEnt模型与热点分析结合使用。     

小麦过氧化物酶特异表达模式与生化性质研究

通过大量不同类型品种的普通小麦、杂交品系Ｆ１代等,对过氧化物酶的特异表达与遗传转换模式及转录间的关系进行屯研究。有关生化性质研究也显示了其ＡＡ组成、含量特征的生化性关系。     

普通烟草NtODB基因的电子克隆、表达及生物信息学分析

ODB基因在植物同源重组依赖性的DNA双键断裂修复过程中起重要作用,对植物诱变育种具有潜在的应用价值。克隆烟草NtODB基因并分析其表达特征为丰富ODB基因在同源重组DNA修复过程中的作用提供证据。为得到烟草NtODB基因序列,采用电子克隆技术获得该基因cDNA序列并克隆验证。进一步使用生物信息学方法分析该基因表达特征,对预测蛋白的理化性质、信号肽、高级结构等进行预测。生物信息学分析结果表明,NtODB基因开放阅读框包含579个碱基,蛋白含192个氨基酸残基,NtODB蛋白具有碱性和亲水性,主要定位于细胞质内;实时荧光定量PCR检测结果显示NtODB基因在不同组织中呈现组成型表达特征;亚细胞定位检测提示NtODB主要表达于细胞膜和叶绿体。NtODB基因的克隆与表达分析及其蛋白高级结构和理化性质的预测,可为进一步丰富ODB基因在同源重组依赖的DNA修复系统中的作用机制提供证据。     

外来植物入侵的全境性研究进展与展望

由于外来种入侵地一般都远离其自然分布区(原产地), 如果只在其入侵地或者原产地进行研究, 很难真正发现其入侵性形成和成功入侵的根本原因。目前, 许多学者开始关注和倡导对入侵种在原产地和入侵地的表现同时进行研究, 即入侵种的全境性研究(whole-range studies), 为入侵生物现有地理分布格局的形成原因和入侵机制等提供解释。本文结合国内外关于入侵植物全境性研究的进展和成果, 分别针对研究的主要目的、内容、意义等进行了全面的阐述, 探讨了存在的问题与不足, 并对未来相关研究进行了展望。目前已有的全境性研究主要是通过野外直接观测和同质种植园实验来比较入侵种在入侵地和原产地的生长、繁殖和生理生态等表型性状的差异, 以及应用分子标记方法比较入侵地种群和原产地种群遗传多样性的差异, 进行入侵植物的分子系统地理学研究, 从而有效检验生物入侵机制的理论和假说, 深入阐明植物入侵的机制, 为制定入侵植物的防控策略提供指导。值得注意的是, 由于外来植物入侵的全境性研究起步较晚, 现有研究的方法和内容还不够完善, 今后需要在加强国际合作的基础上进一步改善。     

不同动物制备的抗血清对病毒抗原免疫反应的差异

血清学技术是病毒诊断、鉴定、分类及亲缘关系分析的重要手段。一般常用以制备抗病毒血清的动物是家兔,但也有采用其它动物的,如蛙、羊、豚鼠、鸡及小鼠等。本文比较了Balb/c小鼠、昆明种小鼠和新西兰大白兔对长叶车前花叶病毒上海分离株(RMVsh)和烟草花叶病毒普通株(TMVc)的免疫反应特征。