小立碗藓-灰霉菌互作过程中活性氧代谢及病程相关蛋白1转录表达的变化

为了解苔藓植物小立碗藓与病原真菌灰霉菌的互作关系,观察了灰霉菌在小立碗藓配子体中的感染行为和小立碗藓受感染后的组织病理学变化.另外,还测定了接种灰霉菌后小立碗藓配子体的过氧化氢量、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)的活性以及病程相关蛋白1(PR1)基因转录表达变化.结果表明:(i)在灰霉菌接种早期小立碗藓出现类似维管束植物的过敏性反应;(ii)接种早期PR1基因表达上调和POD活性增高,说明PR1和POD可能与小立碗藓对灰霉菌的早期防御反应有关;(iii)病原菌侵染引起小立碗藓配子体内CAT、SOD活性下降和过氧化氢量升高,说明小立碗藓与灰霉菌互作中出现了氧化还原态的变化.     

小立碗藓CAS基因的克隆及与拟南芥CAS基因的比较

钙信号在动植物的生长、发育过程中具有不可替代的作用.胞外钙受体(Extracellular Calcium-sensing receptor,CAS)是动植物质膜上一种跨膜离子通道蛋白,可以感受胞外Ca2 水平,充当第一信使将胞外的信号传递到细胞内.但迄今为止,仅2003年从植物拟南芥中克隆了胞外钙受体CAS基因,其起源进化我们知之甚少.本实验成功克隆了小立碗藓CAS基因,其cDNA全序列共1 574 bp,5′-非翻译区80个核苷酸,3′-非翻译区234个核苷酸,开放阅读框(ORF)1 257 bp,编码419个氨基酸,共有6个内含子.虽然藓类植物与被子植物进化距离较远,但小立碗藓CAS基因前五个内含子的插入位置以及相位与拟南芥完全相同,这说明植物中CAS基因在漫长的进化过程中非常保守,暗示被子植物胞外钙离子信号感受、传递机制起源于藓类植物.     

金发藓目系统学研究概况

结合经典分类学和同工酶、等位酶分析技术、随机扩增多态性DNA、限制性片段长度多态性、简单重复序列和DNA序列测序等分子生物学技术对金发藓目植物的系统学研究概况进行了介绍．并指出了在金发藓目植物系统学研究中存在的一些问题。     

小立碗藓的中国新分布区报道

报道了葫芦藓科内蒙古新纪录属小立碗藓属和新纪录种小立碗藓,标本采集于内蒙古自治区呼和浩特市清水河县和鄂尔多斯市准格尔旗黄河岸边冲刷地。对小立碗藓的形态学特征、分布和生境进行了描述,提供了植物体显微照片,并更新了内蒙古葫芦藓科分属检索表,凭证标本存于内蒙古师范大学苔藓植物标本室。     

3种蓑藓属(Macromitrium)植物DNA C-值测定——兼论苔藓DNA C-值研究的生物学意义

分别以小立碗藓(Physcomitrella patens)和水稻(日本晴亚种)(Oryza sativa spp.japonica)为标样,用流式细胞术分别测定了中华蓑藓(Macromirium cavaleriei)、钝叶蓑藓(M.japonicum)和缺齿蓑藓(M.gymnostomum)3种藓类植物的DNA C-值,由此建立了应用流式细胞术测定蓑藓属植物DNA C-值的方法,讨论了影响藓类植物DNA C-值测定结果的因素.最后讨论了苔藓植物DNA C-值变异式样、系统发育和分类学意义,以及今后有关藓类植物DNA C-值研究中值得关注的几个方向.     

小立碗藓ACL1的晶体制备

乙烯是一种重要的植物激素,1-氨基环丙烷-1-羧酸合成酶(ACS)是高等植物乙烯合成途径中的限速酶和主要调节位点.然而低等陆生植物小立碗藓基因组编码的ACS同源蛋白PpACL1却被发现不具有ACS活性,而是具有β-C-S裂解酶活性.为了探究PpACL1与高等植物ACS酶活性差异的成因,采用结构生物学方法来进行研究.对小立碗藓PpACL1蛋白进行了表达、纯化和结晶,得到了大且棱角分明的块状PpACL1晶体,然而该晶体的X射线衍射分辨率却仅有0.7 nm左右.为得到可用于结构解析的PpACL1晶体,进行了添加剂的筛选以及PpACL1晶体的防冻处理等优化工作,使晶体衍射质量得到了显著提高,最终收集得到了最高分辨率达0.32 nm的PpACL1晶体衍射数据,初步具备了结构解析的条件.     

位点特异性DNA内切酶在植物基因打靶中的应用

基因打靶是在基因组指定位点插入、删除和替换DNA序列的技术。由于同源重组频率低,在植物中高效的基因打靶技术一直未被建立,制约了植物基因功能和分子育种的研究。近年来,人工设计的锌指蛋白和TAL效应因子DNA结合结构域实现了对全新DNA序列的识别。人工设计的DNA结合结构域连接核酸内切酶能在基因组指定位点创造双链DNA断裂,进而产生定点突变和促进同源重组。笔者重点介绍锌指核酸酶和TAL效应因子核酸酶在植物基因组定点突变和基因打靶中的研究进展,并对目前存在的问题进行分析。     

编码真核启动因子4E的毛尖紫萼藓基因GH425电子克隆及验证分析

GH425基因(genebank EST#:GPE204)来自毛尖紫萼藓干旱胁迫cDNA文库。本实验在小立碗藓核酸数据库中,以GH425基因为基因探针进行电子克隆,最终得到全长序列GH425NO.1。经ORFfinder分析,以最长ORF设计引物,对毛尖紫萼藓进行RT-PCR验证,得到了与之对应的条带,证明了毛尖紫萼藓中含有电子克隆的片段,即电子克隆结果正确。经Blastx分析,确定该序列编码真核启动因子4E。     

植物激素对小立碗藓愈伤组织诱导及分化影响

小立碗藓(Physcomitrella patens(Hewd.)B.S.G.)作为独特的模式植物在分子生物学研究中被广泛应用.本实验以改良的Knop培养基为基本培养基,研究添加不同种类和浓度配比的植物激素对小立碗藓愈伤组织诱导及分化的影响.实验结果表明当糖浓度为2%,添加KT 0.05 mg·L-1或添加6-BA 0.05 mg·L-1,在温度(25±1)℃,光照强度3000～4000lx,光照周期12/12 h/d条件下培养,诱导小立碗藓愈伤组织的效果最为理想.诱导愈伤组织分化的实验结果表明未添加任何植物激素的Knop培养基上分化出正常的配子体且数量最多.添加2,4-D或IAA的培养基上能长出较多的原丝体.     

外阴硬化苔藓基底细胞核DNA含量分析

运用图像分析技术，通过Feulgen染色检测外阴硬化性苔藓组织及正常外阴皮肤组织角朊细胞基底细胞核积分光密度、DNA含量。结果显示，与外阴正常皮肤组织比较，硬化性苔藓组织的角朊细胞基底细胞核和分光密度、DNA含量明显降低，差异有显著性（P＜0．05），硬化性苔藓组织的角朊细胞基底细胞核增生能力较正常皮肤低下。     

Genetic recombination between RNA components of a multipartite plant virus

Genetic recombination of DNA is one of the fundamental mechanisms underlying the evolution of DNA-based organisms and results in their diversity and adaptability. The importance of the role of recombination is far less evident for the RNA-based genomes that occur in most plant viruses and in many animal viruses. RNA recombination has been shown to promote the evolutionary variation of picornaviruses, it is involved in the creation of defective interfering (DI) RNAs of positive- and negative-strand viruses and is implicated in the synthesis of the messenger RNAs of influenza virus and coronavirus. However, RNA recombination has not been found to date in viruses that infect plants. In fact, the lack of DI RNAs and the inability to demonstrate recombination in mixedly infected plants has been regarded as evidence that plants do not support recombination of viral RNAs. Here we provide the first molecular evidence for recombination of plant viral RNA. For brome mosaic virus (BMV), a plus-stranded, tripartite-genome virus of monocots, we show that a deletion in the 3' end region of a single BMV RNA genomic component can be repaired during the development of infection by recombination with the homologous region of either of the two remaining wild-type BMV RNA components. This result clearly shows that plant viruses have available powerful recombinatory mechanisms that previously were thought to exist only in animal hosts, thus they are able to adapt and diversify in a manner comparable to animal viruses. Moreover, our observation suggests an increased versatility of viruses for use as vectors in introducing new genes into plants.     

Sequence and analysis of chromosome 4 of the plant Arabidopsis thaliana

The higher plant Arabidopsis thaliana (Arabidopsis) is an important model for identifying plant genes and determining their function. To assist biological investigations and to define chromosome structure, a coordinated effort to sequence the Arabidopsis genome was initiated in late 1996. Here we report one of the first milestones of this project, the sequence of chromosome 4. Analysis of 17.38 megabases of unique sequence, representing about 17% of the genome, reveals 3,744 protein coding genes, 81 transfer RNAs and numerous repeat elements. Heterochromatic regions surrounding the putative centromere, which has not yet been completely sequenced, are characterized by an increased frequency of a variety of repeats, new repeats, reduced recombination, lowered gene density and lowered gene expression. Roughly 60% of the predicted protein-coding genes have been functionally characterized on the basis of their homology to known genes. Many genes encode predicted proteins that are homologous to human and Caenorhabditis elegans proteins.     

基因组编辑植物的监管与检测技术

 基因组编辑技术是利用人工核酸酶对生物体目标基因序列进行修饰的技术。近年来,以CRISPR/Cas系统为代表的基因组编辑技术由于高效、简单的操作发展迅速,为研究动植物基因功能、疾病治疗、植物分子育种等方面提供重要的方法。同时,由于基因编辑产品的不断出现,为政府监管提出了更高的要求。通过介绍植物基因组编辑技术及其产品的种类,重点说明了主要国家、经济体在植物基因组编辑产品的安全监管的异同,概述了科学界对基因编辑作物的基本原则,并介绍了几种植物基因组编辑产品的检测方法。     

植物抗寒基因工程研究最新进展

低温是限制农作物分布和产量的一种非生物胁迫因素，因此提高植物的抗寒性对农业具有十分重要的意义。许多植物在经过一段时间的非冻低温作用后其抗寒性获得增强，这种现象被称为植物的低温驯化。最近10年来，随着对植物低温驯化的分子机制研究的不断深入，植物抗寒基因工程研究获得了长足的进展。目前应用于植物抗寒基因工程的基因包括两大类：保护基因与调控基因，两者都表现出良好的应用前景。然而，植物抗寒基因工程研究领域也存在着大量的问题急需解决。     

植物抗病基因克隆的研究进展

植物抗病基因的分子生物学研究已成为一个热点，抗病基因克隆研究突飞猛进的发展展示了诱人的应用前景。分别从功能克隆、定位克隆、序列克隆和表型克隆4个方面分析讨论了植物抗病基因克隆的研究进展，指出了存在的问题及今后可能解决的策略。     

林木分子育种研究的基因组学信息资源述评

分子育种是指利用与性状相关的DNA标记进行选育，也称标记辅助选择或标记辅助育种，广义上还包括基因工程育种和基因组学辅助育种。林木分子育种为早期选择和加速育种提供了极具潜力的高效手段。笔者对林木分子育种研究的基因组学信息资源进行了进展综述和前景展望。近30年来，林木分子标记技术从早期的低通量方法发展到目前基于微阵列芯片和新一代测序的高通量技术，如测序分型、转录组测序、重测序、扩增子测序和外显子组测序等，并广泛用于连锁作图、关联分析和基因组选择等林木性状相关的DNA变异检测研究。随着2006年毛果杨基因组序列的发表，已有50余个树种完成了基因组测序。基于连锁作图和关联研究检测了林木10余个属生长、材性和抗逆及非木质产品品质等性状相关的大量基因组位点，主要趋势表现为：① 表型广泛，涵盖经济性状、生理指标和代谢成分等；②标记数量成千上万甚至上百万，覆盖全基因组；③转录组和降解组等多组学的分子变异开始应用；④ 利用大群体以提高位点检测的精度；⑤ 重视环境的影响，大田试验设置多个地点，解析QTL与环境、年份的互作效应；⑥ 结合参考基因组序列和/或转录组差异表达基因进一步挖掘性状相关的候选基因，建立了桉属、松属和云杉属等主要造林树种的基因组选择模型。此外，积累了泛基因组、相关软件和算法、功能基因、基因组编辑技术及网站和数据库等其他信息资源。林木分子育种面临的挑战主要包括：① 如何获得稳定性好的性状相关基因组位点和基因组选择（GS）模型；② 缺乏自动化、无损和高通量的表型测定技术；③对大基因组的针叶树和一些多倍体树种，仍难获得高质量的基因组序列；④ 标记辅助选择增加了常规育种之外的费用，且存在不确定性；⑤多数树种的加速育种仍较困难。后基因组时代的林木分子育种将有效结合到常规育种程序中，显著促进遗传增益的提高。     

鲍幼虫变态分子机制的研究进展

综述了鲍幼虫变态及其分子机制的研究进展.鲍因其幼虫营卵黄营养,且同昆虫和蛙类相比,鲍幼虫变态速度快、存在提早发育(‘anticipatory’developmental program)现象,是研究贝类乃至海洋无脊椎动物变态现象的理想模式.早期研究采用药理学和电生理学方法发现了GABA等能够诱导鲍变态的物质,并且提出了变态过程信号通路,但调节幼虫变态的分子机制仍然所知甚少.研究人员采用差异显示PCR和基因芯片等手段获得了一些变态前后差异表达的基因.但是变态是由众多的基因和信号分子共同决定和影响的.传统获得差异基因的方法效率低、获得基因数量少、受公布的EST(表达序列标签)限制大,所以调控变态的分子网络和机制还尚未建立,缺乏对调控这一细胞过程的整体认识.转录组学分析获得大量变态差异基因,并且有助于建立差异基因相互作用网络,是研究变态分子机制的新方向.此外,变态差异基因的功能验证和注释是鲍变态分子机制研究的另一问题,基因干扰可能是解决方向之一.     

新型的分子标记--SNPs

SNPs(Single nucleotide polymorphisms)是近年来发展起来的最有效的新一代分子标记。本文对SNPs的发展、基本原理、检测，以及在确定疾病相关基因研究中的应用进行了介绍和评述。     

利用F2群体估计远缘杂交中不育基因的位置和效应的最大似然法

提出了利用F2群体估计远缘杂交中不育基因位点的位置和效应的一种统计方法.利用共显性标记位点的异常分离,用最大似然法可以对不育基因与标记位点之间的重组值进行估计,还可以同时估计雌雄配子的存活率.给出了重组值和雌雄配子存活率的最大似然估计方法以及估计值的方差和置信区间.