天然“转基因”使小麦获得赤霉病抗性

小麦赤霉病被称作小麦"癌症",不仅严重危害小麦的产量和品质,而且会导致脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)等真菌毒素的严重污染,而挖掘应用抗赤霉病基因培育抗病小麦品种是抵御病原菌侵害最有效的方法之一。本研究基于组装的二倍体长穗偃麦草参考基因组、BAC文库等,利用图位克隆技术克隆了一个主效抗小麦赤霉病基因Fhb7。该基因编码一个具有广谱催化作用的谷胱甘肽S-转移酶,通过去环氧化机制对单端孢霉烯族毒素起到解毒作用。令人惊奇的是,在植物界没有发现Fhb7的同源基因,但多个证据表明二倍体长穗偃麦草早期可能与Epichlo?属的内生真菌形成共生体,通过水平基因转移将Epichlo?Fhb7的DNA序列整合到长穗偃麦草基因组中,从而进化出抗镰刀菌属病原菌侵染的功能。Fhb7基因导入小麦后,在不同的遗传背景下,不会造成产量的明显损失,同时对小麦赤霉病和茎基腐病具有广谱抗性,因此在小麦抗病育种中具有广阔的应用前景。     

天然“转基因”使小麦获得赤霉病抗性

小麦赤霉病被称作小麦“癌症”，不仅严重危害小麦的产量和品质，而且会导致脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)等真菌毒素的严重污染，而挖掘应用抗赤霉病基因培育抗病小麦品种是抵御病原菌侵害最有效的方法之一。本研究基于组装的二倍体长穗偃麦草参考基因组、BAC文库等，利用图位克隆技术克隆了一个主效抗小麦赤霉病基因Fhb7。该基因编码一个具有广谱催化作用的谷胱甘肽S-转移酶，通过去环氧化机制对单端孢霉烯族毒素起到解毒作用。令人惊奇的是，在植物界没有发现Fhb7的同源基因，但多个证据表明二倍体长穗偃麦草早期可能与Epichlo?属的内生真菌形成共生体，通过水平基因转移将Epichlo? Fhb7的DNA序列整合到长穗偃麦草基因组中，从而进化出抗镰刀菌属病原菌侵染的功能。Fhb7基因导入小麦后，在不同的遗传背景下，不会造成产量的明显损失，同时对小麦赤霉病和茎基腐病具有广谱抗性，因此在小麦抗病育种中具有广阔的应用前景。     

1736年以来长江中下游梅雨变化

利用清代雨雪分寸资料, 复原了1736~1911年长江中下游地区的梅雨入出日期、雨期长度, 重建了1736年以来长江中下游地区梅雨雨量变化序列, 分析了梅雨的变化特征; 并根据梅雨期长度与东亚夏季风指数之间的关系, 分析了1736年以来东亚夏季风的强弱及与之对应的雨带位置阶段性变化特征. 结果表明: 长江中下游地区入、出梅日期及雨期长度均存在明显的年-年代际变化, 雨期长度除具有2, 7~8, 20~30及40 a的年际与年代际周期外, 还具有百年波动的信号. 1736年以来, 雨期长短、中国东部季风雨带位置移动与东亚夏季风强弱变化有较好的对应关系, 1736~1770, 1821~1870及1921~1970年等时段东亚夏季风偏强, 中国东部夏季风雨带多位于华北和华南, 梅雨期偏短; 1771~1820, 1871~1920及1971~2000年等时段东亚夏季风偏弱, 雨带多位于长江中下游地区, 梅雨期偏长.     

中国月平均气温可预报性的时空特征及其年代际变化

利用中国1960~2011年资料比较完整的518站逐日气温观测资料,采用非线性局部Lyapunov指数(NLLE)和非线性误差增长理论,定量分析了中国区域月时间尺度平均气温可预报性期限(MTPL)的时空分布和年代际变化特征.分析发现:多年平均的MTPL空间分布存在明显的地域差异,总体来看,东北大部、云南西南部和西北地区东部为可预报性高值区,长江中下游地区及黄淮流域为可预报性低值区;MTPL在各月份的空间分布存在明显的季节变化,总体上表现为冬半年可预报性较低,而夏半年较高;MTPL还具有明显的年代际变化特征,就全国而言,从1970年以来,MTPL具有上升的趋势,在2000年前后出现下降的趋势,尤其是东北地区在1986年之后可预报性显著提高.西北、黄淮、东北MTPL的年代际变化可能与气温的持续性有关.进入21世纪,除南方地区外,大部分地区的MTPL有降低趋势.上述结果为进一步认识我国月尺度气温异常的机理奠定科学基础,并为提高月尺度气温预测能力提供参考.     

抗赤霉病普通小麦-大赖草端二体代换系7Lr#1S(7A)的选育及减数分裂行为分析

大赖草对赤霉病具有较好的抗性,将大赖草赤霉病抗性基因转入普通小麦,对拓宽小麦赤霉病抗性基础有重要意义.本研究在获得抗赤霉病普通小麦-大赖草异附加系基础上,采用1200R60Co-γ射线处理小麦-大赖草单体附加系MA7Lr花粉,授予已去雄的绵阳85-45.经分子细胞学鉴定,从M1中得到了大赖草7Lr#1S端体植株,从其自交后代中选育出一对7Lr#1S端着丝粒染色体代换了1对7A染色体的端二体代换系.筛选出共显性EST-SSR分子标记-CINAU31.对该代换系花粉母细胞减数分裂期染色体进行分子原位杂交和染色体配对分析,MⅠ的染色体构型为17.50IIW 2.19IIW 0.42II7Lr#1S 1.08Ⅰ7Lr#1S 0.69ⅠW,2条端着丝粒染色体在MⅠ配成二价体的花粉母细胞PMC占观察总数的59.7%.在后期Ⅰ和末期Ⅰ端着丝粒染色体7Lr#1S常出现特殊的染色体行为,可观察到2条端着丝粒染色体移向一极、端着丝粒染色体落后、端着丝粒染色体的姊妹染色单体提前分离等方式,从而产生了3种不同类型的四分体,且在一些四分体中有数目不等的微核出现.但由于端二体代换系产生的7Lr#1S雌雄配子有较高的传递率,保证了该端二体代换系较好的遗传稳定性,其自交后代中84%的植株为端二体代换.两年大田、温室赤霉病接种鉴定,对赤霉病表现出较高的抗性,表明该端着丝粒染色体携有赤霉病抗性的主效基因.因此,端二体代换系可作为外源基因定位、功能分析、端体细胞学行为研究的良好材料,同时也可作为进一步创造小片段易位的重要资源.     

初夏西太平洋副热带高压脊线北跳的逐步迥归分析

初夏时期,长江中下游地区都有一段或长或短的梅雨期,准确作好梅雨期以及这段时间内的暴雨过程的预报,这是台站业务预报中的一个重要内容,本文作为探讨梅雨期和暴雨过程的中、短期预报方法的第一步,先对初夏副热带高压短期变动作一统计推断。同时,从这种客观预报副热带高压变动的尝试中,也期望能揭示出一些影响它变动的因子。     

异源细胞质对小麦赤霉病抗性的效应

以异源细胞质小麦为材料,采用外植体愈伤组织赤霉菌毒素抗性鉴定,麦穗单花定位注射接种鉴定和田间抗病鉴定３种方法,研究细胞质对小麦赤霉病抗性的遗传效应。结果表明：某些同核异质之间愈伤组织赤霉菌毒素抗性不同;不同核质组合细胞质铲尖差异,表现出特定的核质互作关系。     

用灰色动态模型试作全国温度气候预测

本文应用灰色系统理论,根据全国气温等级资料建立了一套灰色动态模型(Grey Model),并通过预测值分析研究了未来15年(1986—2000年)全国冷暖变化。     

1985年汛期降水预报与实况的对比分析

用冬季地温分布预报汛期降水的工作,我们已经进行了十年,取得了一定的成效.今年我们开始同中央气象台长期科协作,于3月份共同收集了各气象台站的地温资料,绘出了1984年11月～1985年2月1.6米地温距平图.将这些资料连同历史资料,输入汛期降水预报模式,于1985年3月底做出了1985年汛期(4～9月)降水量距平百分率预报图(图     

植物叶片局部电位与气孔行为的灰色关联分析

应用灰色理论对环境因子 (光 )、玉米和小麦叶片表面局部电位 (LEP)和气孔行为间的灰色关联系数和灰色关联度进行了分析 ,结果表明 :光照与LEP、叶室内CO2 浓度和相对湿度 (RH)变化只在光 暗转换的时刻关联 ,而在暗期和照光持续期灰色关联系数和灰色关联度较小 .LEP与叶室CO2 浓度和RH变化的灰色关联系数在光 暗转换之后一段时间内仍保持确定性关联 ,灰色关联度也较高 ;反之 ,叶室内的CO2 浓度和RH变化与LEP的灰色关联系数和灰色关联度始终较小 .说明在光暗转换之后LEP是调控气孔行为的主导因素     

弱条件独立及其在统计天气预报中的应用

目前,国内外的长期天气预报,基本上依赖于概率统计预报的方法(这里,包括相关分析在天气学上的应用)。气象学中的概率统计预报的一个特点是可供选择的原始因子(资料)非常之多。如何从这些丰富的资料中选取客观的、相互独立的因子,一直是使气象学工作者感到困     

太阳活动长期变化规律的初步探讨

对未来几年的太阳活动年平均水平(以黑子相对数年平均值表示)和未来几十年太阳活动的一般趋势进行长期预报,有着明显的实际意义。宇航研究部门往往需要太阳质子事件年平均水平的预报,而质子事件出现的频数与黑子相对数曲线有着大体平行的关系。对近地卫星寿命的估计,也需要太阳活动的长期预报资料。太阳活动长期预报对无线电通讯条件以     

大尺度大气环流异常与长江中下游夏季长周期旱涝急转

利用国家气象信息中心提供的1957~2003年中国720站夏季(5~8月)逐日降水资料, 对长江中下游地区夏季长周期旱涝急转现象(分旱转涝和涝转旱两种类型)进行研究, 定义了一个长周期旱涝急转指数(LDFAI), 再结合ERA-40再分析资料及1957~2003年南半球和北半球环状模(SAM和NAM)指数时间序列, 分析了异常年的同期和前期的大尺度大气环流异常特征, 结果表明: 旱转涝年旱期西太平洋副高主体偏南, 长江流域低层负涡度中心发展伴随着辐散、下沉的加强和水汽输送减弱, 同时南亚高压和高空西风急流位置偏南, 长江中下游地区干旱少雨; 涝期西太平洋副高北抬, 该地区低层有正涡度发展并伴随辐合、上升运动和水汽输送较强, 南亚高压和高空西风急流北抬, 导致该地区降水增多. 涝转旱年涝期北方冷空气活跃, 冷暖空气交汇于长江中下游地区, 低层正涡度发展同时辐合、上升运动和水汽输送较强, 南亚高压位于高原南侧上空, 长江中下游地区偏涝; 旱期低层有负涡度中心发展伴随着辐散、下沉的加强和水汽输送减弱, 副高异常显著的北跳, 南亚高压向东向北扩展至华北地区, 长江中下游转为东风急流所控制, 干旱少雨. 另外, 长江中下游夏季LDFAI与其前期2月份的SAM和NAM存在显著的负相关, 这为长江中下游夏季长周期旱涝急转现象的预测提供了有参考意义的前兆信号.     

植物叶片局部电位与气孔行为的灰色关联分析

应用灰色理论对环境因子 (光 )、玉米和小麦叶片表面局部电位 (LEP)和气孔行为间的灰色关联系数和灰色关联度进行了分析 ,结果表明 :光照与LEP、叶室内CO₂ 浓度和相对湿度 (RH)变化只在光 暗转换的时刻关联 ,而在暗期和照光持续期灰色关联系数和灰色关联度较小 .LEP与叶室CO₂ 浓度和RH变化的灰色关联系数在光 暗转换之后一段时间内仍保持确定性关联 ,灰色关联度也较高 ;反之 ,叶室内的CO2 浓度和RH变化与LEP的灰色关联系数和灰色关联度始终较小 .说明在光暗转换之后LEP是调控气孔行为的主导因素     

T-2毒素对小麦叶片原生质体活力影响

自Cooking 60年代初以酶法制备原生质体获得成功后,原生质体已成为植物生理、植物病理、植物遗传及膜生理等研究中的重要手段。在病原菌致病毒素对原生质体的研究中,曾报道过专化性毒素Victorin对燕麦原生质体膜的影响,HMT毒素对玉米T细胞原生质体的致死作用等。寄主专化性毒素仅具对个别敏感的基因组或细胞质的专性致死作用,结果往往缺少普遍意义。本文首次用小麦赤霉病致病菌(Fusarium spp。)所产生的经纯化的T-2毒素对小麦原生质体的影响,取得了一些有意义的成果。     

中国国家级新一代业务数值预报系统GRAPES的发展

数值预报是世界各国业务天气预报最重要的手段, 是一个国家气象综合能力的集中体现. 2000年, 中国气象局在中国气象科学研究院组建了国家气象数值预报创新基地, 建立和发展具有自主知识产权、面向21世纪的“新一代全球/区域多尺度通用同化与数值预报系统(GRAPES)”. 近年来, GRAPES取得了快速发展, 自主研究建立了从模式到同化、有限区/全球一体化的研究与业务通用的数值预报系统. 对GRAPES数值预报系统进行了简要评述, 从模式系统整体设计方面说明GRAPES数值预报系统的先进性; 从已经实现的多领域应用方面说明GRAPES数值预报系统的多种应用性; 通过区域和全球GRAPES模式的回报试验结果, 说明GRAPES数值预报系统在业务应用中的有效性.     

地震预兆和地震预报

地球科学家或政府官员们是怎样来评定破坏性地震预报的,他们又是怎样决定该采取什么措施来减轻地震的后果?在过去20年期间,已有好几个国家对地震的发生地点、时间和晨级作过预报。有些地震预报得到了证实;有些地震预报取得了部分的成功;有些预报则是一场虚惊。预报的基础在某些情形下是有大量资料证实的,但在另外一些情况下就不是那么清楚了。现在还没有足够的有关虚报与错报的公开记录,而     

汶川8级地震的形成机制与中国大陆近期地震概况

此文概略介绍了四川汶川8级地震的主要特征和形成机制,介绍了余震的情况,讨论了关于地震预报问题。笔者认为,以历史地震资料为依据的中长期预报是比较可信的,临震预报的难度较大,目前尚未获得满意的成果。根据近百年来中国地震活动周期性的变化规律,探讨了未来几十年内我国大陆强震活动的可能分布特点。根据上千年的历史地震资料,讨论了华北地区未来相当于唐山地震的强震活动可能将在240年以后、300年以前的期间发生。     

小麦中一个PDR型ABC转运蛋白基因的克隆和特征分析

脱氧血腐镰刀菌烯醇(deoxynivalenol, DON)在小麦赤霉病发病过程中起重要作用, 是一种毒性因子. 禾谷镰刀菌的侵染能力依赖于其产生DON的能力, 抗病品种能显著降低病穗组织中DON的含量. 本研究利用Affymetrix小麦基因组芯片, 对抗赤霉病小麦品种望水白经DON诱导后的穗组织基因表达特点进行了分析, 结果发现, 一个编码PDR型转运蛋白的EST受DON诱导后上调表达45倍. 根据该EST设计引物筛选小麦基因组TAC文库, 得到一个包含该基因的TAC单克隆. 利用染色体walking对该单克隆测序, 用Softberry软件进行基因预测, 根据预测基因的5′和3′非翻译区设计引物, 从DON诱导的小麦望水白穗组织cDNA中克隆出该转运蛋白基因. 该基因组全长7377 bp, 包含19个外显子, CDS长度为4308 bp, 编码长1435 aa且分子量161 kD的蛋白. 蛋白序列比对表明, 该基因属于PDR蛋白家族, 命名为TaPDR1 (Triticum asetivum Pleiotropic Drug Resistance). 利用一套中国春缺体-四体系将TaPDR1基因定位在小麦5A染色体上. 半定量RT-PCR表明, TaPDR1在望水白穗中受DON和禾谷镰刀菌诱导表达, 表明其参与了植物抗病防御反应. 该基因在望水白感病突变体中低水平表达, 进一步证明TaPDR1与赤霉病抗性有关. TaPDR1的表达不受与生物胁迫相关的激素(JA和SA)和非生物胁迫因子(热、冷、伤害和NaCl)的诱导, 但受到Al³⁺和游离Ca²⁺的诱导表达, 推测[Ca²⁺]i介导了TaPDR1的表达信号.     

普通小麦-大赖草染色体相互易位系T7DS•5LrL/ T5LrS•7DL的分子细胞遗传学研究

利用800R剂量⁶⁰Co-γ射线处理处于减数分裂期的普通小麦-大赖草二体异附加系DA5Lr的大孢子母细胞, 开花前去雄套袋, 授予普通小麦“中国春”的花粉. 对M1种子根尖细胞有丝分裂中期染色体进行GISH分析, 得到1株含有2条分别涉及5Lr长臂和短臂的易位染色体植株. 将其与二体附加系DA5Lr测交, 对测交后代中含有1条5Lr和2条易位染色体植株的花粉母细胞减数分裂行为进行分析, 在双线期观察到2条易位染色体和1条5Lr及1条小麦染色体联会成“十”字形构型, 中期Ⅰ形成“Z”字形或环状四价体, 表明这2条易位染色体为相互易位染色体. 染色体C分带结果显示, 易位涉及的小麦染色体可能为A组或D组染色体, 用pSc119.2和pAs1专化探针分别与其进行染色体荧光原位杂交, 易位染色体中的小麦染色体片段上显现出较强的pAs1(对D染色体组专化)杂交信号, 根据pAs1标准染色体分子核型, 结合C分带结果, 易位涉及的小麦染色体为7D, 相互易位染色体为T7DS•5LrL/ T5LrS•7DL. 该相互易位杂合体的配子传递分析表明, 2条相互易位染色体常常一起传递, 通过雌、雄配子的传递率分别为59.4%和83.9%, 表现出花粉优先传递特征. 在相互易位杂合体自交后代中, 除分离鉴定出相互易位纯合系之外, 还获得纯合易位系T7DS•5LrL, 该易位系对赤霉病有较好抗性, 为小麦赤霉病抗性改良提供了一种新种质.