水稻杂种优势遗传与分子基础

过去40年,我国水稻杂种优势利用取得了举世瞩目的成就.近20年来,水稻杂种优势的遗传基础研究也取得系列进展.无论是杂种优势的显性学说,超显性学说还是上位性学说,都找到了分子遗传学的证据.归结起来看,亚种间或者亚种内杂交组合的各种效应的重要性可能不同,但似乎没有必要排斥各遗传效应在杂种优势遗传基础中的作用.杂种优势的预测经历了借助分子标记、QTL、代谢物和其他组学的不同时期,杂种优势预测的准确性在逐步提高.但是,生态适应性杂种优势遗传基础解析几乎没有开展,亟待加强.重要杂种优势基因的分子机制解析将势必进一步揭示杂种优势的分子基础,提高强优势组合选配效率.     

小麦杂种优势群的创制

随着小麦雄性不育系杂交种生产技术的改进,杂交种生产成本有望在不久的将来大幅度降低,这为杂交小麦产业化提供了可能.异源多倍体特性、品种之间遗传基础狭窄,以及长期的自交选择致使小麦杂种优势相对较弱.构建小麦杂种优势群可以提高杂交种亲本选配效率、扩大亲本间遗传差异、增强杂交种的杂种优势是提高小麦杂种优势利用效率的有效手段.小麦杂种优势群创建的一个重要任务就是要增加亲本群体的一般配合力(general combining ability, GCA),选择具有高特殊配合力(specific combining ability, SCA)的杂优组合.父本优势群选择目标为中高秆、花粉量大、花药易外露、抗病性强等.母本优势群选择目标为矮秆或半矮秆、开颍性好、抗病性强等.小麦种质资源的杂种优势潜力分析与分类是小麦杂种优势群构建的先决条件,其方法主要有系谱分析法、表型分类法、配合力分类法、遗传距离分类法及基因组预测法.利用小麦雄性不育系尤其是矮败不育系的轮回选择(recurrent selection, RS)与基于基因组预测的相互轮回选择(reciprocal recurrent selection, ...     

利用“永久F2”群体定位玉米株高的QTL与杂种优势位点

以我国大面积推广的优良玉米杂交种豫玉22的一套重组近交系为材料, 组配了含441个杂交组合的“永久F₂”群体, 构建了覆盖玉米10条染色体的遗传连锁图谱; 利用复合区间作图法, 在“永久F₂”和RIL群体中分别定位了12个和10个不同的株高QTL, 其中有6个在两个群体中同时检测到. 利用中亲优势值检测到10个玉米株高的杂种优势位点(heterotic loci, HL), 分布于玉米的7条染色体上, 多数HL表现以超显性效应为主, 单个HL可解释株高杂种优势表型变异的1.26%~8.41%. 只有少数QTL和HL具有相同的染色体位点, 说明玉米株高的表型性状和杂种优势可能由两种不同的遗传机理组成.     

一个小麦强优势组合的杂种优势遗传基础解析

北方冬麦区骨干亲本农大3338与京冬6号组配的杂交F1代,在株高和千粒重等方面表现较强的中亲杂种优势.为解析该组合杂种优势形成的遗传基础,利用农大3338和京冬6号构建了双单倍体(doubled haploid, DH)群体,并利用DH群体衍生了一套包含283个杂交组合的小麦永久F₂群体,在两个不同环境下进行杂种优势评价.利用包含单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNP)和简单重复序列(simple sequence repeat, SSR)分子标记的高密度整合遗传连锁图谱,基于完备区间作图法,对永久F₂群体在两个环境下的株高、千粒重、中亲优势值和相应的BLUP值进行全基因组数量性状基因座(quantitative trait locus, QTL)定位和上位性互作分析.共检测到32个株高QTL和25个千粒重QTL,分别解释0.54%～36.05%和0.87%～25.78%的表型变异,包含加性效应、显性效应和超显性效应位点,其中2D、4B、4D和6A染色体上存在稳定主效QTL,主要以加性效应为主....     

嫦娥一号探测器发现月球正面 “玉兔&rdquo|火山

月面白天日照情况下, 高海拔、高反照率地区反射阳光产生的辐射状光线, 会对其周围海拔低、地形变化缓慢、反照率低的地区带来显著的“灯下黑”照明效应的影响, 甚至把这些地区的地貌从光学波段 “隐藏” 起来. 利用嫦娥-1绕月探测器激光测高得到的地形DEM模型, 对比重力探测的历史结果, 在月球正面风暴洋西部(中心位于(14°N, 308°E)处), 从“灯下黑”区域新认证了一个直径约300 km, 高度约2 km的火山——暂时称为“玉兔”山. 还修正了“玉兔”山以北300 km左右的“桂树”火山三维地形. 该发现对研究月球正面演化过程有重要的参考价值.     

评“矩阵的半张量积: 一个便捷的新工具”

“矩阵论”(或者说“线性代数”)与“微积分”被认为是自然科学研究中两个最基本的数学工具. 与微积分相比, 矩阵方法的历史远为悠久. 成书于两千年前的《九章算术》就把线性方程组系数排成方阵进行求解, 中文中“方程”之名就是从这里产生的. 而近代矩阵论的形成, 则主要是19 世纪的一些数学家的工作,包括: Gauss(高斯)、Cayley(凯莱)、Sylvester(谢尔沃斯特)等. 今天, 几乎在自然科学的每一个领域的研究中, 都可以找到矩阵的影子.     

玉米杂种一代与亲本基因表达差异的初步研究

杂种优势是一种十分普遍的生物学现象,很久以来即被厂泛用于农业、畜牧业、园艺及水产等众多的生产领域.尽管杂种优势利用在生产实践中取得了突出的成就,但人们对杂种优势机理的认识却始终停留在一知半解的水平.早在1910年Bruce即已提出显性互补学说用以解释杂种优势形成的原因,其后Shull等又提出超亲优势与显性上位作用理论进一步说明杂种优势产生的遗传机制,但是迄今为止,这些假设与学说大多仍停留在理论模型阶段,未能从实验上加以证实.近年来由于分子生物学的发展,特别是对基因产物比较分析技术——差异展示法(differential display)的问世,为人们从分子水平探明杂种优势形成的机制提供了     

纳微米沟槽型图案化表面“接触引导”现象及其细胞生理效应

材料表面的拓扑结构对细胞的多种行为及生理功能有着显著影响, 其中沟槽型图案由于能够使细胞产生“接触引导”而备受关注. 本文着重介绍了由该类图案引起的“接触引导”对细胞行为及生理功能影响的研究进展. 所涉及到的内容主要包括影响该现象发生的因素及细胞行为变化和生理效应, 并讨论了“接触引导”发生的可能机制. 最后对该领域的研究趋势和潜在应用进行了展望.     

华南新的寒武纪生物地层序列和年代地层系统

生物地层和年代地层是地球科学中最常用的划分地层的方法和地层对比的标准. 简要回顾了1978年以来我国华南斜坡相寒武纪生物和年代地层的研究. 介绍了1988年以来逐步形成的华南寒武纪生物地层序列和年代地层系统, 并对两者做了新的修订. 修订后的华南生物地层序列包含36个生物带和一个“贫化石带”, 所有生物带的底界都用单个物种(带化石)的首现定义; 修订后的华南年代地层系统由4统10阶组成, 其中包含了在湘西北建立的“芙蓉统”、“排碧阶”和“古丈阶”3个全球年代地层单位, 2个“金钉子”和2个被国际地层委员会寒武系分会接受的、定义全球寒武系阶的底界的“国际纽带点”. 华南的生物和年代地层系统是目前被国内外接受的中国划分标准. 对今后进一步完善这两套地层系统也提出了研究建议.     

编码和提取对项目+背景捆绑机制的影响

采用事件相关电位(ERP)技术考察了情景记忆编码和提取对语义表征和颜色背景“捆绑”神经机制的影响. 15名大学生被试参与实验, 以汉字为刺激材料, 采用学习-测验(背景回忆和背景再认任务)研究范式. 数据处理采用事件相关的EEG时频分析、相干分析和独立成分分析(ICA). 结果表明, 比较编码中项目+背景与项目条件, 时频分析得到两者之间的差异集中于额区, 时程为600~800 ms; 独立成分分析得到的额区成分说明, 2个条件的差异发生在800 ms; 相干分析得到前额、右顶和左顶-枕区电极的三角形相干结构, 2个条件的差异发生在800 ms. 比较提取过程的项目+背景与项目条件, 时频分析得到两者之间的差异集中于中央顶区和顶枕区, 发生在400 ms; 独立成分分析得到顶枕部脑区成分, 2个条件的差异发生在800 ms; 相干分析得到右半球前部和顶枕部脑区电极的相干成分, 2个条件的差异发生在1400 ms. 研究结果证实, 编码和提取对“捆绑”的影响不同, 这种影响体现在不同脑区参与认知神经活动的程度不同. 尤其证实了在提取过程中, 顶枕部脑区活动是“捆绑”的特异性活动; 额-顶枕部相干活动是情景记忆中“捆绑”过程普遍存在的大脑活动.     

中国籼稻亚种内的群体结构及地理生态分化

籼稻是亚洲和世界其他一些地区广为种植的主要栽培稻亚种,同时也是我国杂交水稻恢复系的主要来源.研究籼稻亚种内的遗传结构和遗传多样性对中国栽培稻亚种内的分类和演化以及水稻杂种优势利用具有重要的理论和实践意义.本研究通过36个SSR标记对1582份籼稻地方品种的群体结构和地理生态分化进行了分析.结果表明,利用分子标记所做基于模型和基于遗传距离的群体结构表现一致,即早籼稻生态型可划分为4个地理生态群,中间型生态型可划分为3个地理生态群,晚籼稻生态型可划分为2个地理生态群.当地的生态环境和空间隔离是形成地理分化的主要原因.地理生态群既体现了品种间的遗传差异又是对不同生态环境适应的反映,可用于籼稻亚种内杂种优势群划分的依据.根据SSR标记在各个生态型及地理生态群的基因型分布,筛选了可用于鉴别各生态型和地理生态群的SSR特征等位变异并建立了相应的SSR分子判别式.通过SSR分子判别式选择籼稻的中间类型开展籼粳杂种优势研究以及选择不同地理生态类型开展籼稻亚种内杂种优势研究,有助于突破籼粳杂种优势利用的障碍和加强籼稻亚种内杂种优势利用.     

高等植物生长发育中同化物的转移

陆生高等植物(包括农作物)能够吸收外界原料,利用太阳辐射的能量合成生长发育所需的物质. 它的根、茎、叶分别处在土壤与大气中、阳光下, 分工经营: 根系吸收矿物质; 叶片吸收CO₂ 与太阳能以进行有机物的光合生产; 两者靠茎来支持与联络以及进行原料的调配. 植物能够自力更生正是依靠这样自行组建的“绿色工厂”, 人类以及所有高、低等动物,甚至微生物, 最终都要靠其产品来维持生活. 这“工厂”各“车间”(根、茎、叶、花、果实)的循序建立、规模的大小与定型, 无一不受环境中光、温、水、肥等的时空分布与变化的启发与调控; 而且某一“车间”的操作进行得顺利与否, 关系着生产全过程的进度.“绿色工厂”要靠各“车间”的协调发展、和衷共济, 才能发挥整体的行为, 充分利用外界资源, 抗拒逆境的胁迫.     

利用荧光偏振研究二价金属离子对DNA与组蛋白结合的影响

利用荧光偏振实验我们研究了二价金属离子(Mn²⁺, Mg²⁺和Ca²⁺)对DNA与组蛋白结合的影响. 测量了二价金属离子(Mn²⁺, Mg²⁺和Ca²⁺)存在时, DNA和DNA-组蛋白的荧光偏振度. 结果表明, 组蛋白明显降低DNA分子的荧光偏振度; 二价金属离子显著增加DNA分子的荧光偏振度. 与DNA和组蛋白单独培育时相比较, 当二价金属离子、组蛋白、DNA共同培育时, DNA可与更多的组蛋白结合. Mn2+比其他二价离子(Mg²⁺和Ca²⁺)更容易使DNA-组蛋白复合体发生凝聚现象.     

“世界屋脊”大地形坡面探测同化信息对下游天气的预警效应

采用WRF模式多时间层三维变分同化技术(3DVAR), 将青藏高原及其周边地区AWS自动气象站观测网多要素资料同化进数值模式的初始场, 对发生于2008年1月中国南方及长江中下游特大雪灾天气进行数值模拟试验. 由于青藏高原具有极其陡峭的大地形坡面, 且高耸于对流层中部, 故分布于高原大地形“坡面”不同高度的自动站网观测要素, 将与无线电探空探测获取的大气“廓线”信息存在着某种程度的关联性, 其不仅在观测点高度、梯度特征, 而且在观测时间频数、“定点”、“定高”及其同步性等方面均具有不同于平原自动站、常规探空的特殊功能优势. 高原大地形坡面自动站网信息同化场亦可提供高原东部下游天气系统高敏感区前兆性“强信号”, 并实现模式高原及周边区域初始场大气动力、热力三维结构客观化调整, 从而提升下游区域灾害天气系统模拟与预报能力. 研究表明, 青藏高原及其周边地区自动站的水汽、温度、气压等资料同化信息对于预报下游区域的降水预报至关重要.     

免疫疗法可望治愈肿瘤——解读2018年诺贝尔生理学或医学奖

2018年诺贝尔生理学或医学奖授予了两位科学家,用于表彰其在“抑制负向免疫调节用于肿瘤治疗”方面的发现与贡献。文章回顾了两位科学家所发现的免疫检查点从机制发现到临床应用的发展历程,并详细说明了这些原创性发现对于肿瘤治疗产生的深远影响。     

做最棒的研究

“这可能是迄今为止来自中国的最重要的物理学发现。”一位外国科学家在评价大亚湾中微子实验发现新的中微子振荡时这样说道。这项成果不但指明了未来中微子物理的发展方向,同时对于中国粒子物理领域,乃至整个科学界都具有里程碑式的意义。无独有偶,这段时间另一件让全球科学家关注的事情也与中微子有关。2011年闹得沸沸扬扬的“中微子超光速”事件竟然可能是由于光缆连接不当造成的。尽管这并非是最终的结论,但它无疑告诉我们,科学来不得半点马虎,只有脚踏实地、严肃认真,才能做出最棒的研究。     

湖南骑田岭花岗岩中的原生含锡榍石: 一个重要的含锡矿物及其找矿指示意义

在湖南骑田岭花岗岩体东南部的淘锡窝钙碱性花岗岩中, 通过精细的矿物学研究, 发现了一类重要的含锡矿物——榍石, 它通常与黑云母共生, 自形, 具典型“信封状”外形, 并且内部环带构造发育, 其中的SnO₂平均含量0.43 wt%, 最高可达1.12 wt%. 分析表明, 这类榍石为岩浆阶段结晶的产物, 伴随着花岗岩结晶作用, 从岩浆中分异出的流体会交代早期矿物, 从而原生含锡榍石可部分或全部发生热液蚀变, 但仍然保留榍石特有的“信封状”外形, 在大多数情况下, 蚀变产物中可包含微粒锡石, 此外还包括钛铁矿 + 含锡金红石 + 萤石 + 石英矿物组合系列. 因此, 作为钙碱性花岗岩中的常见副矿物, 榍石是含锡矿物中的重要聚锡矿物之一, 反映了花岗岩岩浆中的初始锡富集特征, 而榍石的热液分解作用则体现了后期锡元素的迁移和聚集过程. 由此可见, 湖南骑田岭花岗岩中的原生含锡榍石不仅是一个重要的含锡矿物, 而且对找矿具有重要指示意义.     

第一届深海研究与地球系统科学学术研讨会在沪召开

以推进大幅度学科交叉和扩大深海研究学术队伍为主要宗旨的“第一届深海研究与地球系统科学学术研讨会”, 于2010年6月28日~7月1日在上海顺利召开. 来自海内外86个单位的近500位华人学者参加了会议, 其中海外(含港台)单位18个. 会议由中国综合大洋钻探计划专家委员会、国家自然科学基金委员会地球科学部、国际中国地球科学促进会(IPACES)和同济大学海洋地质国家重点实验室共同主办. ......     

一种只需单个判决阈值的全光误码指示新方法

提出了一种基于自相位调制和带通滤波的全光误码指示新方法. 放大后的原比特流经过高非线性光纤的自相位调制和带通滤波器的带通滤波后输出误码指示信号流, 原比特流中的误码对应误码指示信号流中的高峰值功率脉冲, 而原比特流中的“1”码和“0”码对应误码指示信号流中的低峰值功率脉冲, 并且误码指示信号流与经过光延迟线的原比特流同步. 因此, 仅需在误码指示信号流中设置一个阈值就能判定原比特流中误码的位置. 通过数值实验, 我们对速率为80 Gb/s的归零码系统进行了验证. 该方法可作为未来采用归零码型的超高速光传输系统中误码指示的一种可选途径.     

活体红细胞中血红蛋白存在状态的新发现

包头医学院血红蛋白研究室的秦文斌教授, 经过30 年的研究, 发现了“血红蛋白A₂ 现象”, 并比较系统地研究了其发生机制. 他的第一篇文章发表在1981 年中文版《生物化学生物物理学报》. 有关发生机制的研究成果, 分别发表在1991 年《生物化学》、《生物化学生物物理学研究进展》和2010 年Electrophoresis 杂志. 在此基础上他又发现了红细胞血红蛋白的电泳“再释放”, 证明它更具显著的理论和临床实践意义,文章发表在2009 年Electrophoresis 杂志. 他在《中国科学: 生命科学》2011 年第8 期发表的“活体红细胞内血红蛋白的电泳释放”全面报道了上述一系列发现, 为后人血红蛋白的研究开辟了一个全新的领域.