BnGID1基因过量表达对甘蓝型油菜矮化突变体NDF-1株高的恢复

在正常株高油菜中克隆了与拟南芥矮化突变相关基因AtGID1同源的BnGID1基因全长cDNA目的片段,将其正向插入表达载体pFGC5941上的CaMV35S启动子下游,构成该基因过量表达载体pFGC5941-BnGID1.经根癌农杆菌介导,导入甘蓝型油菜矮化突变体NDF-1基因组,通过PCR及半定量RT-PCR检测,确定得到抗性转基因植株23株.移至大田生长,观察结果显示,转基因植株明显高于对照矮化突变体NDF-1,平均高出49.05cm.结果表明,BnGID1基因过量表达能够使甘蓝型油菜矮化突变体NDF-1株高得到较大程度的恢复.图7表2参16     

采用RNA-seq比较甘蓝型油菜矮化突变体与其高秆亲本的可变剪切

为了研究甘蓝型油菜的矮化机制以及植物激素与矮化的关系,用Illumina Hiseq 4000平台对苗期甘蓝型油菜矮化突变体NDF-1及其高秆亲本3529的根进行RNA-seq测序.测序数据以甘蓝型油菜基因组作为参考基因组进行比对,用TopHat软件鉴定可变剪切,其中以3S和5S类型的可变剪切为主.对鉴定出的可变剪切基因做差异基因(DEGs)表达分析,共有913个DEGs,其中矮化突变体NDF-1相对于野生型3529上调的基因数有457个,显著下调的基因有456个.GO富集表明,发生可变剪切的差异基因主要功能是参与代谢过程和生物合成、细胞组分以及酶活性等过程.通过对代谢通路的富集,选取植物激素信号转导通路进行分析.该通路中的Bna Cnng57860D基因中存在两个仅发生在野生高秆3529油菜中的稳定性可变剪切,而基因BnaA05g32040D和BnaA03g50910D中发生的稳定性可变剪切仅在矮化突变体NDF-1中发现.本研究筛选出可能与油菜矮化相关的可变剪切,可为油菜矮化新品种培育研究奠定基础.     

甘蓝型油菜半胱氨酸蛋白酶cDNA的克隆及组织特异性表达分析

采用SSH (Suppression subtractive hybridization)和Race-PCR (Rapid-amplification of cDNA ends)技术克隆得到来自甘蓝型油菜(Brassica napus L.)矮化突变体'NDF-1'的一个差异表达基因编码区的全长cDNA序列,命名为Bncp5.该基因全长1 224 bp,含有1 080 bp的完整开放阅读框,编码359个氨基酸.该基因编码区与甘蓝中一个与衰老相关的半胱氨酸蛋白酶基因(登录号AF454960)同源性达97%,氨基酸序列同源性达到100%. Bncp5编码的蛋白相对分子质量为39.5×103,等电点为5.57.对其活性位点的分析表明其具备真核生物半胱氨酸蛋白酶的活性中心,且有很高的功能区段保守性,推测为一跨膜蛋白.相对定量PCR的检测结果表明, Bncp5在野生型和矮化突变体的根、茎、子叶和真叶中都有表达,但是表达量存在显著性差异.在野生型高秆油菜中,根的表达量最低,在真叶的表达量最高;在矮化突变体中,根、茎中的表达明显高于野生型,而在子叶和真叶中的表达量与野生型油菜的表达量基本一致.     

拟南芥SHI基因在烟草中的表达和矮化、延迟开花的烟草植株的获得

利用聚合酶链式反应(PCR)从拟南芥基因组DNA中克隆了拟南芥SHOTINTERNODS(SHI)基因,并进行了序列测定.以载体pBI121为基本骨架构建了SHI的植物表达载体,并导入根癌农杆菌EHA105.通过农杆菌介导的叶盘法将拟南芥SHI基因转入烟草.PCR和RT-PCR检测证明,拟南芥SHI基因已整合到烟草基因组中并得以表达,获得了矮化、延迟开花的烟草植株.图5参12     

转bar及NIa基因白菜的田间生物学及经济性状调查

对转入除草剂抗性基因bar及来自病毒TuMV的／VIa基因的不结球白菜纯合株系二代进行了田问生物学性状调查,结果表明，转基因白菜的植物学性状与其未转基因对照材料相比，无明显差别；但在涉及其生存竞争力的一些生物学性状，如发芽势、花粉活力、种子库存力等方面，比对照材料弱，其经济性状也比对照稍差．获得的转基因性状——除草剂抗性，能稳定遗传，并在田间很好表达；NIa基因介导的TuMV抗性在露地开放栽培条件下，不能很好表达，转基因株染病较重．对产生以上现象的原因进行了分析讨论．图3表5参16     

干扰烟草GA 20-氧化酶siRNA植物表达载体的构建及矮化烟草的产生

根据烟草(Nicotiana tabacum)GA 20-氧化酶基因序列,设计2对分别含有特定酶切位点的特异引物,以烟草基因组DNA为模板,扩增目的基因(约250 bp)片段.将正、反向目的片段分别插入中间载体的内含子两侧.再经BamH I和Sac I双酶切回收约700 bp的目的片段,插入到双元载体质粒p2355中,成功构建了含GA 20-氧化酶基因片段的反向重复序列植物表达载体p23700,其转录产物能形成发夹RNA(hpRNA),产生小分子干扰RNA,干扰目的基因的表达.将p23700质粒导入根癌农杆菌EHA105中并转化烟草叶片细胞,经选择分化培养,获得表型矮化的转基因烟草.图4参14     

纳米二氧化钛暴露人胚肺细胞差异表达基因相关通路

为探讨纳米二氧化钛(Nano-TiO2)对人胚肺(HPF)细胞差异表达基因相关通路的影响,采用半致死浓度(0.437mg·mL-1)的10nmTiO2暴露体外培养的人胚肺细胞24h,提取RNA,应用基因芯片技术筛选差异表达基因,分析纳米TiO2对基因通路的影响.结果表明,纳米TiO2暴露人胚肺细胞,导致514条肺中表达的基因发生差异表达,涉及多个KEGG通路和BioCarta通路.纳米TiO2暴露人胚肺细胞可能产生以下生物学效应:1)众多位于细胞外区域和细胞膜上的基因(特别是细胞膜受体基因)差异表达,对外界环境胁迫产生应激反应;2)与炎症相关的细胞因子基因表达大量改变,调控细胞的炎症反应;3)钙离子通路的膜受体基因差异表达,导致大量钙离子内流,调控钙离子信号传导;4)某些基因的差异表达(如OCLN下调),降低了细胞紧密联接力;5)与造血细胞增殖和分化相关的基因差异表达,刺激产生大量白细胞以抵抗感染.     

小麦矮秆基因Rht-B1b、Rht-D1b、Rht8的检测及其对株高的影响

为进一步明确矮秆基因对杂交后代的致矮能力,一方面利用分子标记对26份小麦材料中所含有的矮秆基因(Rht-B1b、Rht-D1b、Rht8)进行了检测,另一方面选取较矮的8份材料作为母本,与两个高秆地方品种(中国春、宜宾白麦子)进行杂交,测量F1代株高并计算致矮力;最后,结合两方面的数据来估计矮秆基因对株高的影响.结果表明,同一母本与不同父本,或同一父本与不同的母本,杂交后F1代株高存在较大差异.因此,各矮秆基因表达可能具有遗传背景效应.在与Rht8紧密连锁的分子标记Xgwm261位点扩增出了3个等位变异,分别为174 bp、192 bp和210 bp,其中210 bp片段所占比例最高,为57.7%.特别值得注意的是,检测到1份同时含Rht-B1b+Rht-D1b+Rht8的材料(川育925矮).由于其株高矮(57.92 cm),平均致矮力高(29.4%),具高抗条锈病,且其它综合农艺性状好,因此推荐作为小麦矮化、半矮化育种的主要亲本之一.     

香蕉几丁质酶基因ChiI2超表达载体和干涉表达载体的构建

分离克隆栽培香蕉中的几丁质酶基因ChiI2,构建超表达载体和干涉表达载体,可为进一步研究ChiI2基因响应抗逆胁迫的功能提供基础.从栽培香蕉天宝蕉(Musa spp., AAA)中克隆几丁质酶基因ChiI2,利用生物信息软件对该基因进行分析,并用无缝克隆技术分别构建ChiI2的超表达载体和干涉表达载体.从香蕉果皮中克隆到一个几丁质酶基因ChiI2,该基因全长942 bp,蛋白编码313个氨基酸,其编码的蛋白质理论分子量(Mr)为32.96,等电点(pI)为6.77.ChiI2蛋白的α-螺旋结构有6个,β-折叠结构有5个,转角结构有33个.蛋白质疏水性预测分析值为-0.233,属于亲水性蛋白.功能保守域分析表明,该蛋白是糖苷水解酶家族几丁质酶家族的一员.该基因核苷酸序列推导的氨基酸与野生香蕉、玉米、水稻、小麦、莲等植物的同源性都在70%以上.对ChiI2基因进行荧光定量PCR检测,发现4℃处理6 h的表达显著高于对照和38℃处理6 h,表明ChiI2基因可能与低温响应有关,诱导香蕉苗产生抗冷性.利用无缝克隆技术成功构建了pGreenII-ChiI2超表达载体和pGreenII-ChiI2i干涉表达载体,并转化到农杆菌EHA105菌株中.本研究成功地从栽培香蕉天宝蕉中分离克隆到了ChiI2基因,并对其基因特点和蛋白功能进行了预测分析,成功构建了超表达载体和干涉表达载体,可为进一步研究其功能奠定基础,也为采用基因工程方法改良选育香蕉抗寒品种提供了新尝试.(图8表1参24)     

比较转录组研究钛离子对紫花苜蓿基因表达的影响

钛离子可显著促进植物生长,增加作物产量.以紫花苜蓿(Medicago sativa)为材料,用钛离子水溶液(0,8 mg/L)喷施植株叶面,24 h后取样进行Illumina高通量RNA-Seq测序,研究钛离子对紫花苜蓿叶片基因表达的影响,在转录水平上研究钛离子作用的分子机理.以蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)为参考基因组进行比对,结果显示,共获得28437个注释基因.差异表达分析表明,与对照相比,8mg/L钛离子处理引起大量基因表达发生变化,482个差异表达的基因中247个上调表达,235个下调表达. GO和KEGG注释结果显示,大量核糖体(18)、热激蛋白(7)、转录因子WRKY(5)类编码基因上调表达;尽管抗病相关基因上调的个数(11)低于下调的(22),但这些抗病相关基因的总体表达量,FPKM从12 563上升至16 197.下调的基因主要有细胞色素P450家族基因(上调2个,下调7个).推测钛离子作为一种胁迫信号刺激紫花苜蓿产生应答,引起基因表达发生变化,上调了与生长和胁迫适应相关基因的表达,进而促进植物生长和提高对逆境的耐受性.本研究为揭示钛离子调节植物生长的机制打下基础,为进一步钛离子制剂在农业生产中的应用提供指导.     

城市化对生物多样性的影响

城市化正在全球范围内迅速发展，它对生物多样性的不利影响是明显的，但彼此之间的矛盾也不是不能协调解决。现代化与自然共存、经济建设与生物多样性共存，是人类追求的目标。本文从城市化的发展趋势、城市的生境特点、城市化对生物多样性的影响等方面，来探讨实现现代化与自然共存的途径。     

中国非点源污染研究评述

提出非点源污染较全面、准确的概念，总结归纳出非点源污染9个方面的来源，综述了国内非点源污染模型及其控制管理的研究情况，并针对目前国内非点源污染模型研究及其控制管理研究存在的问题，指出未来该领域研究的重点和方向。文章认为，在模型方面，应把微观机理模型推广到宏观尺度，与大型流域管理模型相结合，而污染物风险分析功能模型、地理信息系统支持下的专家系统软件等是研究重点；在控制管理方面，污染物排放总量控制规划、人工模拟与野外实验相结合、应用经济手段等是研究的发展方向。     

A note on some mathematical models on the effects of Bt-maize exposure

Some mathematical models for the estimation of the effects of Cry1Ab and Cry1F Bt-maize exposure in the biodiversity are examined. Novel results about these models are obtained and described in this note. The exact formula for the proportion of population that suffers mortality exposed either to Cry1Ab or Cry1AF pollen is derived. Moreover, regarding Cry1F pollen effects, the species sensitivity of Lepidoptera is discussed.     

四湖地区湿地农田土壤养分障碍与养分平衡及合理施肥

在分析湖北江汉平原四湖地区成土条件与特征的基础上．揭示了四湖地区湿地农田土壤主要养分障碍及农田生态系统养分平衡状况，并对水稻施肥的效应及合理施肥技术进行了研究．     

土壤磷素循环及其对土壤磷流失的影响

农业非点源磷的输出是造成地表水富营养化的主要因素之一,弄清土壤磷的流失机理可为进一步控制农田径流磷的流失提供理论依据.文章总结了国内外在土壤磷素循环研究成果,并对其加以评述,在此基础上分析了土壤磷素循环对研究土壤磷的径流流失的重要作用.关健词土壤磷;循环;流失     

环境雌激素对水生动物的影响研究进展

水环境是环境雌激素的最大储存库。环境雌激素通过食物的传递进入动物体内，类似于雌激素的功能。环境雌激素可导致水生动物性别特征丧失和后代不能繁殖；可引起水蚤性别比例失调，蜕皮率下降，导致软体动物性畸形和超雌性化现象；导致鲤鱼等生殖器畸形，引起鱼类种群生存力和资源量下降。壬酚(NP)、双酚A(BPA)和E2在河水、水生附着生物和底栖生物之间的生物积累与放大倍数在18～1200倍之间，环境激素通过食物链的生物放大作用比通过水体的传递对鱼类等水生生物的危害更大，并且在河流等的枯水期对水生动物的影响更大。文章讨论了环境雌激素的降解与研究前景。     

生态工业系统分析方法

生态工业系统分析方法是生态工业理论中的核心内容,是分析生态工业系统在实践过程中成效的重要方法论。对生态工业系统分析方法———生态工业系统性质分析、生态工业系统影响因素分析、生态工业系统网络分析、生态工业系统刚性分析、生态工业系统稳定性初步分析等5个方面进行了较为详细的阐述。     

On the occurrence of a double parasitism (copepod and isopod) on the anchovy fish in India

A double parasitism (isopod and copepod) on anchovy fish, Stolephorus commersonii Lacepede, 1803 was recorded from Parangipettai (India) coastal waters during June, 2004. This is the first report from this region and the infestation is discussed in relation to environmental parameters in this short communication.     

森林生态系统中土壤呼吸研究进展

土壤呼吸是土壤微生物活性和土壤肥力的一个重要指标，是土壤碳流通的一个重要过程，也是陆地生态系统碳循环的一个关键部分，对研究全球变化有非常重要影响。文章综述了森林生态系统土壤呼吸的各种测量方法，比较了静态气室法和动态气室法的优缺点，认为动态红外气体分析法是最可靠的方法之一；探讨了影响土壤呼吸速率的各种因素，指出在各生物和非生物因素中，温度对土壤呼吸的影响最大；最后提出了土壤呼吸研究过程中存在的一些问题及今后的发展方向。     

臭氧对植物新陈代谢的影响

从气孔反应、膜透性变化、光合作用反应、物质代谢变化和酶活性变化等５个方面系统综述了臭氧对植物新陈代谢的影响。