氨基酸序列分析揭示苯丙氨酸/酪氨酸解氨酶在陆生植物中的演化

苯丙烷途径在陆生植物木质素和黄酮类等次生代谢产物的生物合成中至关重要，其中一步必需的反应为苯丙氨酸解氨酶(PAL)将底物苯丙氨酸脱氨催化为下游产物。最新研究发现了能够同时催化苯丙氨酸和酪氨酸脱氨的双功能酶—苯丙氨酸/酪氨酸解氨酶(PTAL),但是对诸多问题，例如怎样精准鉴定PAL和PTAL、植物PAL演化为PTAL其氨基酸序列发生了什么变异、哪些植物类群包含PTAL等，仍属未知。为了探索PAL基因家族在陆生植物中的演化及关键变异，本研究利用PAL氨基酸全长序列构建了陆生植物不同类群系统发育树，比较和分析了PAL和PTAL氨基酸序列并模拟了其蛋白质三维构象。结果表明，以PAL氨基酸序列构建的系统发育树，能够反映已知陆生植物的系统关系，PAL和PTAL的氨基酸序列中存在着8个差异位点，其中121和123这两个关键位点非常稳定，可以联合用于准确鉴定包含PAL和PTAL的植物，并且I121L和F123H的关键变异，导致只能与苯丙氨酸结合的PAL演化为也能同时结合酪氨酸的PTAL。     

籼稻93-11和粳稻日本晴DNA插入缺失差异片段揭示的水稻籼-粳分化

碱基的插入/缺失(InDel)引起DNA序列变化并形成了DNA片段长度多态,可以用作遗传标记.为了评价基于籼稻93-11和粳稻日本晴全基因组序列比对获得的差异片段而设计的InDel引物在鉴定籼稻和粳稻两种生态型以及研究稻属不同物种之间亲缘关系的意义,采用45对InDel引物,对来自亚洲10个国家的49份籼稻、43份粳稻品种和24份野生稻进行了检验.结果表明,其中41对InDel引物鉴定籼稻或粳稻品种的准确率高于80%.主成分分析散点图显示:籼稻与粳稻存在明显的遗传分化;含AA基因组的野生稻物种与籼稻品种存在较近的亲缘关系;非AA基因组的野生稻物种不存在明显的籼-粳分化.并且证明了基于籼稻93-11和粳稻日本晴全基因组序列比对获得的InDel差异片段设计的引物可以用于栽培稻籼稻和粳稻品种的鉴定以及籼-粳分化问题的研究,及探索稻属不同物种间的亲缘关系.     

种植密度对抗虫转基因杂草稻分离后代适合度的影响

杂草稻是栽培稻田中的同种杂草,栽培稻基因通过天然杂交逃逸到杂草稻群体难以避免,但转基因的适合度效应决定其逃逸后能否在杂草稻群体中扩散.为了评估抗虫转基因(Bt/CpTI)的适合度效应,本实验以一个转基因栽培稻品系和两个杂草稻群体的杂交F2代为材料,对含有转基因和不含转基因的F2代群体田间表现进行了分析.结果表明,在自然高虫压环境中,含有抗虫转基因F2代群体的田间表现显著好于不含转基因F2代群体的表现.此外,含有转基因的和不含转基因的F2群体在田间混种时,在15cm×15cm混种密度下群体的表现明显差于20cm×20cm混种密度下的表现,表明存在竞争效应.含有转基因的F2群体在竞争条件下比不含转基因的F2群体有更多性状表现出优势.上述发现对转基因逃逸所带来的生态影响评估提供有价值的参考.     

杂交-渐渗的遗传进化效应与栽培作物野生近缘种多样性保护

野生近缘种的遗传多样性是栽培作物遗传改良的重要基因资源,对其进行合理保护和可持续利用对保障全球粮食安全具有十分重要的意义.由于生境遭到严重破坏,野生近缘种的生存状况受到严峻挑战,许多野生近缘种群体在诸多因素影响下已经濒危甚至灭绝.然而,最容易被忽略的影响是栽培作物与野生近缘种的天然杂交和基因渐渗及其所带来的遗传和进化效应.作物的杂交-渐渗可以改变野生近缘种群体的遗传结构和完整性,导致已保护野生群体遗传多样性丧失.杂交-渐渗对野生近缘种遗传多样性保护能造成怎样的影响,目前仍知之甚少.如何制定合理的策略来降低栽培作物基因渐渗对野生近缘种保护带所来的负面影响非常重要,而且具有极大的挑战性.     

Bt/CpTI抗虫转基因水稻及其非转基因亲本与普通野生稻杂种F2群体的等位基因偏态分离

了解水稻转基因是否影响野生稻基因传递的频率,对于评价转基因逃逸及其生态影响有重要意义.本研究构建了不含转基因和含转基因的栽培稻与普通野生稻杂种F2群体,利用分子标记检测了F2群体各位点的基因型和基因频率.以连续卡方分析了F2群体相关位点的基因型和基因频率观察值是否符合理论分离比,同时对各位点进行了连锁不平衡分析,并对实验群体所需的最小样本量进行理论探索.结果表明两个F2群体分别有25.93%与33.33%的位点出现了显著的非随机分离,非转基因与转基因F2群体分别在偏态分离位点数与偏离亲本方向上出现一定差异,并观察到连锁不平衡位点.实验个体数应不少于280个才能保证实验结果准确.外源转基因在杂种后代群体中会因为选择而影响基因分离,进而影响杂种群体的进化潜力.     

基因库：种子的挪亚方舟

<正>种子是基因资源的载体、是植物生命繁衍的基础、也是人类生存的基本粮食保障。由于世界人口迅速增长,人类活动的强烈干预,全球气候变化以及环境遭受破坏等因素,造成大量物种的灭绝和基因资源丧失。在如此严峻的形势下,维持基因多样性,建造维护种子生命的挪亚方舟,是人类面临的艰巨使命。一则乌克兰国家基因库在俄乌军事冲突中被炸、导致约16万份植物种子样本被毁的消息,犹如一石激起千层浪,迅速在全球的网络上传开。     

转基因稻是否会通过基因逃逸导致生态风险?

外源基因从转基因稻逃逸到非转基因稻品种或其野生近缘种有可能导致生态风险.通常转基因逃逸必须满足如下3个条件:(1)转基因稻和非转基因稻或野生近缘种在空间上分布重叠,相邻生长;(2)转基因稻和非转基因稻或野生近缘种在时间上花期相遇;(3)栽培稻与相关近缘野生种在生物学上有一定的杂交亲和性,且杂种后代能正常繁殖.总结分析了栽培稻及含AA基因组近缘种的地理分布、开花习性、种间杂交亲和性以及栽培稻与多年生普通野生稻之间基因流的研究结果,探讨转基因稻的外源基因是否可能逃逸到环境中而导致生态风险.     

基于遗传多样性和空间遗传结构的野生大豆居群采样策略

筛选了17对SSR引物对山东省垦利黄河口自然保护区野生大豆(G.sojaSieb.etZucc.)居群892份材料的遗传多样性及其随样本量变化而变化的规律进行了分析,同时以SSR的多态性为参照对该居群内的小尺度空间遗传结构进行了研究.发现该种群的平均每位点的等位基因数(A)为2.88,预期杂合度(He)为0.431,Shannon多样性指数(I)为0.699,多态位点比率(P)为100%.以计算机模拟方法随机抽取该居群不同个体组成的抽样样本,并计算各样本的多样性指数与样本量变化的回归关系,发现27~52个样本即可达到居群总体多样性水平的95%.通过空间自相关分析,得出该居群遗传结构的斑块大小约为18 m.该研究为野生大豆居群的合理取样提供了科学依据.     

基于分子标记的野生大豆居群遗传多样性估算与取样策略

遗传多样性是生物多样性的基础和最重要组成部分, 正确评价物种及其居群的遗传多样性是有效保护和利用生物种质资源的必要条件. 以一个野生大豆自然居群(面积约为10000 m²)为研究材料, 从中随机选取了100棵植株, 分别用3种分子标记AFLP, ISSR和SSR对其遗传多样性进行分析, 并采用计算机模拟方法, 从这100棵植株中随机抽取不同大小(5~90个个体)的样本(抽样群体)各50次, 对其主要遗传多样性参数进行了计算, 旨在探讨利用不同分子标记检测该野生大豆居群的主要遗传多样性参数, 即位点的预期杂合度(H_e)、Shannon多样性指数(I)和多态位点百分率(P)的差异和变化趋势以及随抽样群体样本量的不断增加这些参数的变化规律. 结果表明, 不同分子标记检测到同一野生大豆居群的各种遗传多样性参数值不同; 同一居群中的不同样本量对遗传多样性参数的估算值有较大影响; 用不同分子标记进行遗传多样性参数的估算时, 多态位点百分率相对具有可比性; 选用不同的遗传多样性参数来反映居群90%以上的总体遗传变异时需要不同的样本量, 当选用多态位点百分率(P)时, 30~45个植株才能代表总体90%以上的遗传变异. 本研究为评价植物居群遗传多样性和采用合理的保护取样策略提供了科学依据.     

油藏储层非均质特征的水淹状况反应

储层非均质性研究是油藏描述中的突出重点,其最佳研究方法是利用岩心分析资料及测井资料探讨层内、层间及平面非均质性,进而指导油田开发生产。本文以B断块为研究对象,选择测井多井评价中所获得的各项参数,尤其是渗透率参数,结合岩心分析统计参数综合评价各项非均质特征,并以生产动态资料描述储层的非均质性与水淹状况的特征规律。