植物多倍性在作物育种中的展望

植物多倍性是高等植物细胞内染色体进化的一种显著特征，在多倍性植物的细胞内存在着3个或3个以上染色体组。根据这类植物细胞内染色体组的起源，一般将其划分为同源多倍体和异源多倍体。在同源多倍体细胞内所包含的染色体组是某一物种染色体组倍增的结果，而在异源多倍体细胞内所包含的染色体组是两个或两个以上物种的染色体组通过重组在一起之后再形成遗传上稳定结构的结果。     

多倍体化在高等生物体上产生的短期效应和长期效应

多倍体化在高等生物进化中发挥重要的作用。作为一种基因组压力,它在生物体上产生短期效应和长期效应,表现为基因组结构的不稳定性和基因表达变化以及和适应性有关的新表型,促进了多倍体物种形成和进化成功。高等生物进化的历史经历着从二倍体到多倍体的突然变化和从多倍体到二倍体的缓慢转变,多倍体化诱导的短期效应和长期效应给予生物体基因组的以及功能的可塑性,因而具有重要的意义。     

多倍体小麦物种形成可诱发稳定遗传的胞嘧啶甲基化变异

多倍体小麦及其二倍体祖先物种的基因组DNA经一对同位酶(HpaⅡ/Msp工)消化后,与21个不同类型的低拷贝DNA序列进行Southern杂交.结果发现,多倍体小麦实现物种形成后产生了广泛的胞嘧啶甲基化变异.用同样的21种DNA序列为探针与1个人工合成的六倍体小麦及其亲本的Southern杂交结果表明,甲基化变异已存在于该人工小麦的较早期自交世代(S5,S6和S7).而且,在3个自交世代每代随机选取的3个单株之间的限制性酶切片段长度多态(RFLP)谱带均表现为高度一致;这暗示甲基化变异可能发生得更早,或者,甲基化变异具有非随机性.变化后的RFLP谱带在3个自交世代间表现为稳定遗传.甲基化变异虽在整个基因组范围内发生,但可能具有序列特异性.对这种迅速发生的甲基化变异与异源多倍体基因组进化的两个重要属性即遗传二倍化和基因分化之间的可能关系进行了讨论.     

基于细胞色素b基因研究两种石鸡的渐渗杂交

大石鸡是我国特有种,分布区狭窄;石鸡为广布种;两者都是我国北方干旱、半干旱荒漠环境的指示鸟类。利用线粒体DNA细胞色素b基因标记分析了大石鸡106个、石鸡48个样品,获得大石鸡单倍型9个,石鸡单倍型13个;在大石鸡种群中发现8个个体呈现石鸡基因模式（Hap-1和Hap-2）,但是在石鸡种群中没有发现大石鸡的基因模式,确认为石鸡和大石鸡之间的渐渗杂交;确认杂交带从六盘山脉向南到陇南地区的礼县一带,杂交带长度为400km,宽度为130km。结果表明目前渐渗杂交对大石鸡种群遗传多样性影响不大,在不长的进化时期内,对增加物种多样性是有好处的。建议进行长期野外监测,以便弄清发生渐渗杂交的野外生态学数据,为物种进化研究提供参考依据。     

异源多倍化引起的小麦微卫星序列变异

利用80对小麦微卫星引物调查了小麦黑麦双二倍体形成过程中微卫星序列的变异情况.结果显示: 8对引物能从杂交F1植株及亲本小麦植株的基因组中扩增出相同的带型,而在新合成的双二倍体中条带缺失;4对引物从杂交F1植株及亲本小麦植株的基因组中扩增出相同的带型,而在新合成的双二倍体中扩增的条带变短;其余引物从亲本小麦、F1植株及双二倍体中扩增的带型相同.将有长度变化的条带回收测序,发现双二倍体中的条带变短现象是由二核苷酸重复单位减少所致.这些结果表明:常发生在二倍体生物中的微卫星序列变异现象在植物异源多倍化过程中也会发生,异源多倍化可能是促进微卫星进化的又一个不可忽视的动力.和二倍体生物一样,异源多倍化诱导的微卫星序列进化也表现为长的重复序列趋向缩短.     

论生物基因组的起源和进化

通过分析核基因组、线粒体基因组和叶体基因组的大小与结构，发现这三种基因组教师阴“小基因组”和“大基因组”的形式及与之对应的结构特点，认为它们各自的祖先都是通过分别与“小基因组”和“大基因组”相应的两种途径进化成成为现象核（类核）基因组、线粒体基因组和叶绿体基因组，发展了生物基因组起源和进化的统一模式。     

蓝浆果的多倍性与育种

蓝浆果属越橘属的一组植物，具有多倍性，包括二倍体、四倍体和六倍体物种．多数证据表明，四倍体物种是同源四倍体，如果亲本的来源是不同种的同倍体，那么这种杂交通常产生大量的可结实的杂交种．2n配子在蓝浆果的育种中起着重要的作用，通过杂交改变品种质量，但在育种中还存在一些问题有待解决．     

基因组信息、密码进化、折叠动力学和熵产生——理论生物学的几个基本问题

 数千个基因组的测序完成,海量资料数据呼唤着生命科学的理性和实证性更完美地结合。基因组信息学是理论生物学的龙头。本文遵循生命信息运行的密码—序列—结构—功能的主线,论述了生命科学的理性化途径,讨论了若干基因组生物学的基本问题。着重总结了理论生物学领域的部分工作,包括：① 基因组序列识别码的形成和构建,一组描述碱基分布和碱基关联的统计量集合可作为基因组的识别码;② 基因组的进化方向和最大信息原理,提出基因组序列的编码信息量在进化中随时间增长的规律,指出DNA序列局部片段遵循最大信息原理;③ 遗传密码的适应性进化,证明普适标准密码表是突变危险性的适应性极小码,论证了遗传密码既具有稳定性,又具有可进化性;④ 基于量子跃迁的蛋白质折叠动力学,用量子跃迁的观点和理论研究如何处理从序列到结构,导出蛋白质折叠速率公式,解释了现有各种速率实验;⑤ 细胞开关相变和熵产生,研究了最简单生命噬菌体的溶原态/裂解态转变动力学,得到了此类细胞开关中熵产生的特异性规律。     

SRY基因在部分动物类群系统进化中保守性研究

用特异于人 HMG- box区域的一对引物 ,对脊推动物 5个纲 10个物种及 2种无脊推动物的基因组 DNA进行 PCR扩增 ,并以 dig标记的人 SRY基因为探针 ,与扩增产物进行 Southern杂交 ,结果表明 :在这 12个物种中都存在 SRY基因的同源序列 ,无脊推动物克氏螯虾及背角无齿蚌杂交中显色较慢 ,表明 SRY基因在系统进化中具有高度的保守性且同源程度与物种在进化上的地位有关     

基于函数分解的可伸缩宏进算法

基于函数可分解性提出可伸缩的宏进化算法，宏进化算法以子函数的独立进化为竞争式进化内环，而以子函数间的协调进化为合作式进化外环，算法采用多父本杂交算子，从数学上初步分析了该算法收敛性与函数分解粒度数之间的指数级关系，指出宏观进化算法的效率高于传统进化算法，数值仿真与理论分析结果一致，表明宏进化算法的效率主要由函数的分解粒度决定，是一种可伸缩的进化算法，具有实际工程应用价值。     

荠菜属CaCA家族基因拷贝数变异与表达分化的研究

荠菜属植物是十字花科中分布较广泛的植物,其中四倍体荠菜(Capsella bursa-pastoris)是一种由祖先二倍体亲本杂交再经多倍化后形成的多倍体物种,在地域分布及多样化的逆境适应能力方面与其祖先亲本相比具有明显优势,目前四倍体荠菜对于环境适应性的研究报道还不多见.植物钙/阳离子逆转运蛋白超家族(CaCAs)是一类膜定位的离子转运蛋白,在植物抗冷、抗盐等信号通路中起到重要作用.本研究通过生物信息学及表达谱分析手段,发现四倍体荠菜CaCAs的13对亚基因组基因中有4对出现了拷贝数变异,其中3对基因在其编码的氨基酸序列和蛋白质跨膜结构方面与其直系同源基因间存在较大差异,且在冷响应表达上与拟南芥相比出现了明显偏倚.此外,与四倍体荠菜的祖先亲本Capsella rubella相比,四倍体荠菜CaCAs基因的组织表达分化较为普遍.CaCAs基因在四倍体荠菜中的拷贝数变异和表达分化现象提示了CaCAs对植物环境适应性的贡献.     

我国科学家绘制完成水稻全基因组“精细图”

我国科学家日前绘制完成水稻全基因组“精细图”并进行了相关研究，有关成果发表在国际期刊(PLoS Biology(科学公共图书馆-生物学专辑）》2005年第3卷第2期上。专家认为，水稻基因组”精细图”的完成，为科学家研究各个水稻亚种的差异，在新层面上探讨杂交优势的机理，为禾本科植物的比较基因组学和进化研究奠定了基础。     

自然杂交对植物物种生存进化的影响

自然杂交是一个常见现象,人类活动正加速自然杂交的发生,人类干扰导致的非自然的杂交过程对物种的生存、进化产生许多负面影响,本文根据文献对近年来自然杂交方面的研究进行了综述。自然杂交不仅影响着物种的生存、进化,也对物种的保护问题带来许多理论上与实践上的挑战。杂交与遗传渗入有利于提高物种的遗传多样性,为物种的进化提供原材料。遗传渗入有利于增加物种的适应性变异,甚至导致新的生态型、新物种的产生。但另一方面当小种群与大种群发生杂交时,小种群很易受遗传同化的影响而灭绝。自然杂交对生物学物种概念提出了挑战,自然杂交往往模糊种间边界,形成分类学及系统发育研究中的困难类群。自然杂交能通过强化种间生殖隔离机制来促进类群间的进化趋异,也能导致种间生殖隔离机制的崩溃,引起物种的融合而降低生物多样性。文章认为在当前生物入侵、物种灭绝加速的情况下,人们需要关注在什么条件下隔离机制被打破导致杂交的发生、遗传渗入形成机制以及如何采取有效措施防止杂交及遗传渗入对物种遗传多样性的影响。     

法学研究的新范式——进化生物学范式及其展望

进化生物学已对几乎所有社会科学产生影响，并成为经济学、心理学和人类学等学科的主导研究范式之一，但在法学研究中仍未取得与之相称的进展。进化生物学既研究有机体进化也研究文化进化，法律是一种文化现象并有其进化上的根源，因而在法学研究中引入进化生物学范式就成为可能。     

基于基因组学的栎树生物学研究进展

栎树(Quercus spp.)是北半球重要的经济与生态树种。夏栎(Q. robur)、加州白栎(Q. lobata)、麻栎(Q. acutissima)等树种基因组的公布,对栎树生物学研究产生了深刻的影响。近5年来,栎树生物学出现了包括系统进化与物种鉴定、基因渐渗与适应进化、景观基因组学与生态保育、生物共存与互作机制、次生代谢与生长发育、DNA甲基化与表观遗传调控及基因与长寿机制等方面的研究热点。虽然基于基因组学的栎树生物学若干研究前沿已经形成,但尚处于起步阶段,笔者预期未来会向4个方面深入:①强调栎树基因组资源的深度应用。应用景观基因组学途径,探究栎树的杂交渐渗与适应进化;联合基因组、转录组、蛋白组等多组学技术,探究栎树生长发育与胁迫响应过程中的基因调控网络与信号通路;优化体细胞发生和遗传转化体系,攻克栎树遗传改良和基因资源开发技术瓶颈。②促进栎树研究体系的广度拓展。随着壳斗科其他树种全基因组序列的公布,基于从分子到群落的不同生物层次的模式系统,将对欧亚大陆和北美不同区域的栎树,包括白栎组、红栎组、冬青栎组、麻栎组等不同栎树类群,以及壳斗科其他属树种基因组生物学研究产生深远影响。③关注栎树资源利用的遗传与发育主题。用栎树基因组资源对其结构的、代谢的和农艺性状的差异及其优化加以解析,全基因组关联研究(GWAS)也将应用于栎树,从而为阐释木材发育和木栓形成的机制奠定基础。④聚焦栎林保育的生态与进化主题。在全球气候变化背景下,通过增加耐受胁迫的基因型,以缓解气候变化对森林生态系统的影响。同时维持和保护栎树在自然生态系统中的生态与进化过程,阐明栎树多样性、迁移与适应、趋异与趋同生态适应等方面进化成功的机制。     

人工合成六倍体小麦（AABBDD）与亲本种之间基因组与基因区域的序列变异分析

为探讨六倍体小麦进化过程中基因组发生的变异,我们以两套不同世代（早代和高代）的人工合成六倍体及其母本（四倍体小麦,AABB）和父本（粗山羊草,DD）为材料,采用DNA—AFLP和SSCP方法分别对基因组与基因区域的序列变化进行了研究．结果发现,人工合成六倍体小麦基因组中来源于父本的条带发生丢失的数目更多,表明倍性较低的亲本（DD）基因组序列在多倍化过程中发生了更明显的变异,这与前人的研究结果一致．与DNA—AFLP结果相比较,采用SSCP方法检测到的变异比例明显较低,说明六倍体小麦进化过程中基因区域发生变异的频率较低,而DNA—AFLP检测到的丢失条带可能主要为非编码序列,特别是重复序列．分析还发现,有4个基因在杂交F1代就发生了变异,这说明这些基因变异是由于杂交引起的．生物信息学分析结果显示,在上述4个基因中,有3个位于2D染色体长臂上,并且位于相近的同一区域．本研究结果显示,在人工合成六倍体小麦进化过程中,基因区域的序列变异具有选择性,而不是随机的．     

生命进化的优化选择机制

目的 提出并论证生命进化的优化选择机制。方法以达尔文的自然选择学说为基础，吸收非达尔文主义及广义进化综合理论的思想，提出了生命进化的优化选择机制。结果生物系统的混沌性为优化选择创造了条件，适应性为优化选择确定了方向。在适应环境中，满足阈值共振的基因组中的基因处于活动状态，不满足阈值共振的基因组中的基因处于“沉默”状态，闽值共振可使活动基因和“沉默”基因相互转化。适应是生物与环境之间建立的一种动态和谐机制。优化选择是生物与环境相互作用的结果。结论生命进化的机制是优化选择。在不同尺度上，优化选择的模式不同；生命的进化，是不同尺度上优化选择的综合结果。     

鹅掌楸属(Liriodendron)杂交育种回顾与展望

对我国鹅掌楸杂交育种工作进行了回顾与总结。自已故叶培忠教授开创该树种杂交育种工作以来40a的历程，概括地分为3个阶段：杂交可配性与杂种优势探索阶段，杂交后代试种及其生长适应性测定阶段，杂交育种工作全面发展阶段。关于杂交育种工作的主要进展则包括了解和掌握了鹅掌楸属种间杂交可配性、杂交胚胎学、杂交授粉生物学与杂交技术；揭示了杂交种生长优势的形成原因；选出一批优良杂交后代家系与无性系；总结出无性繁殖的技术；初步建立了推广示范点，探索了科研与开发的途径。最后对今后的工作进行了展望性的讨论。     

鸟类起源“新说”

《美国国家科学院院刊》的一篇报道称，传统理论推测鸟类的起源受到飞行功能进化的驱动，而纽约医学院一位进化生物学家纽曼博士（Dr．Newman）提出了另一种假说，认为骨骼肌的扩大是鸟类双腿直立的基础，并为其他适应性的变化，比如飞行或者游泳的形成提供了可能。从分子的层面上看，基因的缺失是这个问题的关键——这种基因最重要的功能是使恒温动物产生热量。     

中立学说和分子进化研究——现代进化学说的前沿动向

进化综合学说曾君临天下在本世纪ZO年代以后，在现代遗传学理论基础上，群体遗传学家、实验进化遗传学家、古生物学家、系统分类学家、生态遗传学家相继携同努力，论证了突变、杂交、隔离，尤其是自然选择在生物进化过程中的重要作用，从而形成了进化的综合学说。由于这个学说格外强调自然选择的作用，故一些学者又称它为新达尔文主义。以果蝇为主要研究材料的实验进化遗传学的代表学者丁．杜布赞斯基于1937年发表了他的著名著作《遗传学与物种起源》，标志着综合学说的成熟（综合学说这个名称是英国进化论大家上赫青黎于1942年提倡的）。…