普通野生稻中S5 n 基因的鉴定及其胚囊育性研究

普通野生稻具有丰富的遗传多样性, 蕴藏许多有利基因. 利用S₅ ⁿ功能性标记对来自中国14 个不同居群的441 份普通野生稻进行检测, 发现其中18 份可能携带有S₅ ⁿ 基因, 全部为杂合型, 分别来自5 个居群, 包括广东遂溪13 份, 广西玉林2 份, 海南临高、广东高州和江西东乡各1 份. 进一步对这些材料 S₅ 座位可能存在的缺失及其两端DNA 进行测序, 发现全部材料缺失的DNA 片段都与已知携带有S₅ ⁿ 的品种02428 一致, 说明这18 份材料确实存在S₅ ⁿ  基因. 对其中的15 份材料自交一代进行基因型检测, 检测到3 种不同的基因型植株, 其分离比(S₅ ⁱ S₅ ⁱ/S₅ ^j S₅ ^j :S₅ ⁿ S₅ ^i/j :S₅ ⁿ S₅ ⁿ)严重偏离1:2:1, 其中S₅ ⁿ 的杂合型和纯合型植株比例明显偏少, 说明部分S₅ ⁿ配子可能无法正常受精. 对4 份代表性材料的S₅ 座位进行全序列测定并与栽培稻比较, 显示普通野生稻S₅ ⁿ  序列出现少数碱基的差异. 初步推测S₅ ⁿ基因在普通野生稻中已形成, 属于古老的基因. 对携带有S₅ ⁿ材料的胚囊育性进行研究, 发现育性总体偏低, 表明这些材料还可能存在除S₅ 座位外决定胚囊育性其他座位的互作.     

水稻S5n 基因的分子进化及功能比较

S₅ⁿ基因是克服水稻亚种间杂种胚囊不育性最主要因子之一, 了解其序列特征对于揭示其起源或进化以及在分子育种上的应用具有重要意义. 本文以48 份携带有S₅ⁿ 的栽培稻品种和野生稻为材料, 通过对其S₅ⁿ 的全序列进行测定, 并选择在 编码区序列差异较大的品种(系)与籼粳测验种进行测交组配F₁, 研究不同序列S₅ⁿ 在克服水稻亚种间杂种胚囊不育性效应的差异. 结果表明, 48 份材料的DNA全序列与对照02428 完全一致的有15 份, 其他33 份存在不同程度的变异. 变异位点, 包括 颠换、转换和缺失等, 共有24 个. 编码区的变异主要发生在外显子2, 其中变异最大的8 份材料在1710~1719 bp 处缺失了10 个碱基, 包括尼瓦拉野稻IRW501 和栽培稻品种粤泰B等. S₅ⁿ序列变异没有偏向性, 说明S₅ⁿ是中性进化基因. 通过构建S₅ⁿ 全序列及其编码区编码氨基酸系统NJ 树, 将48 份材料归为4 类, 其中大部分的栽 培稻聚成一类, 普通野生稻聚成一类, 8 份缺失10 个碱基的材料聚为一类, 其他的材料聚成一类. 利用WE-CLSM (whole-mount eosin B-staining confocal laser scanning microscopy)对测交F₁ 的胚囊育性观察表明, 不同S₅ⁿ 序列材料组配测交F₁ 的胚囊育性均比对照明显增加, 彼此间没有显著差异, 显示它们都能克服亚种间的胚囊不育性, 也间接证明S₅ⁿ 是功能缺失基因.     

基于功能性标记和测序发掘携带有S5n基因的水稻新种质

水稻籼粳亚种间杂种具有强大的生物学优势, 但杂种F1普遍高度不育, 难以直接利用. S₅ⁿ基因可以克服由S₅基因座位互作引起的杂种不育性. 目前S₅ⁿ基因已被成功克隆, 该基因功能区存在大片段的缺失DNA, 为快速并准确发掘携带有S₅ⁿ的水稻新种质提供基础. 本文将S₅ⁿ基因序列与日本晴相对应序列进行比对, 在S₅ⁿ基因缺失DNA的两端设计引物, 对已知携带有S₅ⁿ和不携带有S₅ⁿ基因(但携带有S₅ⁱ或S₅^j)的水稻材料进行PCR扩增检测, 建立S₅ⁿ基因的功能性标记. 利用该标记对我国水稻微核心种质进行检测, 其中有10个品种的S₅座位中存在DNA片段缺失, 这些品种可能携带有S₅ⁿ基因. 这些品种包括毫补卡、小红谷、老造谷、三磅七十箩、木邦谷、魔王谷内杂、饭毫皮、飞蛾糯2、包协-7B和特青选恢等, 其中除三磅七十箩和老造谷外, 其余的8个品种均未见报道携带有S₅ⁿ基因. 对存在缺失DNA的10个品种的扩增片段进行测序, 发现全部品种S₅座位的缺失DNA片段都与02428和零轮(已知携带有S₅ⁿ)的一致, 说明这10个品种S₅座位的基因也是没有功能的, 证明确实存在S₅ⁿ基因.     

水稻F1花粉不育基因座S-b的精细定位

杂种不育是水稻籼粳亚种间杂种优势利用的主要障碍, 开展杂种不育基因的克隆和功能分析对于克服和缓解亚种间杂种的不育性具有重要的意义. 本研究在S-b座位初定位的基础上, 根据水稻基因组的序列发展微卫星标记, 将S-b座位定位在微卫星标记PSM8和PSM202之间. 为了精细定位S-b座位, 以S-b座位的近等基因系为材料培育了包含有3910株的F2作图群体, 同时根据PSM8和PSM202界定范围内的基因组序列发展了2个微卫星标记, 2个插入缺失多态性标记和4个CAPS标记. 利用作图群体中的重组株进行花粉育性表型与新发展标记基因型的连锁分析, 结果表明标记W4与S-b座位完全连锁, 而标记A8和A14位于S-b座位的两侧, 与S-b座位的遗传距离分别为0.026和0.038 cM. 将多态性标记与该区域克隆的序列进行整合, 结果表明, 新发展的多态性标记锚定在了AC093089, AC079021和AC134931三个首尾相连的克隆上. 根据各标记在物理图谱上的位置, 最终将S-b座位界定在了A8与A14之间27 kb的物理距离内. RiceGAAS注释表明该区域有7个预测ORF. 该结果为S-b座位进一步的功能分析奠定了基础.     

某些Henon映射的非游荡集

对于Henon映射 ,T_a,b(x ,y) =(1-ax² +y ,bx) ,Benedicks和Carleson证明了在 (a ,b) =(2 ,0 )附近且b >0 ,存在一个正测度集合E ,如果 (a ,b)∈E ,对应的映射T_a,b有奇怪吸引子.Viana猜测 ,对于(a ,b)∈E ,非游荡集Ω(T_a,b) =Λ_a,b∪ { q_a,b} ,其中Λ_a,b是奇怪吸引子 ,q_a,b是映射T_a,b在第三象限内的不动点 .我们证明了对于正测度集合E₁ E这个猜测成立.     

亚洲栽培稻与高秆野稻种间不可交配性和杂种不育性的细胞学机理

亚洲栽培稻(Oryza sativa)与高秆野生稻(O. alta)分别属于AA和CCDD染色体组, 其种间生殖隔离影响着高秆野生稻的有利基因向栽培稻的转移和利用. 本研究从不可交配性和杂种不育性两个方面系统研究了栽培稻与高秆野生稻种间生殖隔离的细胞学机理. 结果表明, 其不可交配性的细胞学原因在于: (ⅰ) 胚囊亲和性障碍, 表现为不同程度的受精障碍, 包括不受精、受精停滞和单受精等; (ⅱ) 杂种不活障碍, 表现为杂种胚胎发育停滞以至胚胎夭亡, 这是导致不可交配性的主要原因. 杂种F1不育包括胚囊败育和花粉败育, 其中杂种胚囊完全败育, 以胚囊退化为主; 杂种花粉高度败育则主要表现为典败; 杂种胚囊和花粉败育的细胞学原因主要在于其大小孢子母细胞减数分裂过程的异常, 即染色体不育导致了杂种的高度败育. 由此提出了克服栽培稻与非AA染色体组野生稻种间生殖隔离的可行办法.     

TFEL发光层体内的点缺陷及其作用

通过对薄膜的光致发光谱的测量 ,研究了分层优化的ZnS∶Er³⁺ 薄膜电致发光器件的发光层体内点缺陷的种类及其在禁带中的能级位置 .结果表明 :ZnS∶Er³⁺ 体内除了作为发光中心的替位铒离子ErZn外 ,主要的点缺陷是S空位V_S、Zn空位V_Zn、浅施主Cl_S 和F_S、深受主Cu⁺ 等 .S空位是双施主能级 ,V¹⁺_S 和V²⁺_S 分别位于导带底1.36和2.36eV处 ;Zn空位是双受主能级 ,V^1-_Zn 和V^2-_Zn 距价带顶分别约为1.00和1.50eV ;Cu+能级位于价带顶12 6eV处.另外 ,还讨论了上述点缺陷对薄膜电致发光的影响 .通过S空位的俄歇型无辐射能量转移 ,降低了稀土掺杂的ZnS薄膜电致发光器件的短波发射强度 ;Cl_S 和F_S 的场发射及Zn空位的碰撞离化是发光层内产生空间电荷的两个可能的因素.     

腾冲嗜酸两性菌硫氧化还原酶分子结构中铁原子结合位点的新特征

前期研究表明, 铁原子对于嗜酸两性菌中硫氧化还原酶(SOR)的活性至关重要. 本研究表明, 2,2′-联吡啶、1,2-二羟基苯-3,5-二磺酸钠、8-羟基喹啉等特异性铁离子螯合剂强烈抑制腾冲嗜酸两性菌SOR酶活性, 进一步表明铁原子是SOR酶活必需. 对目前基因组数据库中的SOR基因或者SOR类似基因进行序列比对, 发现了一个潜在的铁原子结合模体(H⁸⁶-X₃- H⁹⁰-X_n-E¹¹⁴-X_n-E¹²⁹). 据此, 本研究采用定点突变技术, 将氨基酸残基H⁸⁶, H⁹⁰和E¹²⁹分别突变为苯丙氨酸或者丙氨酸, 圆二色光谱测定发现突变体(H⁸⁶F, H⁹⁰F和E¹²⁹A)的二级结构没有明显改变, 但是这3个突变体全部丧失了酶活性. 突变体蛋白中铁原子含量测定结果表明, 3个突变体全部或者部分丢失了铁原子, 而之前研究中获得的3个半胱氨酸突变体(完全丧失了酶活)铁原子含量没有变化. 根据本研究并结合前期实验结果可知, SOR分子中模体C³¹-X_n-C¹⁰¹-X₂-C¹⁰⁴是底物硫分子活化区域; 而模体H⁸⁶-X₃-H⁹⁰-X₂₃-E¹¹⁴-X_¹⁴-(E/D)¹²⁹是SOR分子中铁原子的结合区域, 与铁原子结合形成一个非卟啉铁中心, 是SOR的氧化还原中心; 这两个区域均是SOR酶活性的必需部分.     

水稻温敏显性核不育基因的遗传分析和分子标记定位

温敏核不育材料 8987,在 2 4℃以下完成雄性不育 ,2 7℃以上恢复可育 .利用该材料与 3个可育品种杂交 ,并对F1和F2 群体进行花粉育性观察和遗传分析 ,确认 8987的不育特性受一对显性基因控制 .以F2 群体 ( 8987×地谷 )为基础 ,应用RFLP和微卫星标记结合群分法 ,发现第 6染色体的RFLP标记C2 35和微卫星标记RM5 0与显性核不育基因连锁 ;进一步将该基因定位于第 6染色体具体位置 .由于该基因是首次定位 ,暂定名为TMS .     

有机化合物在离子液体中的无限稀释活度系数理论预测

基于理论线性溶剂化能模型 (TLSER), 应用半经验分子轨道能AM1法计算烷烃、芳烃、醇类、氯代甲烷等34种有机非极性和极性化合物的量化参数, 建立了描述有机溶质在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲基磺酸盐 ([BMIM][CF₃SO₃]) 和1-丙基-2,3-二甲基咪唑四氟硼酸盐([PDMIM][BF₄])中无限稀释活度系数γ_i^∞的理论预测模型. 该模型能够解释溶质和离子液体(ILs)之间的相互作用机理, 适于估算有机溶质在ILs中的γ_i^∞. 研究结果可能为针对具体不同的反应或分离过程等实现有效的ILs设计提供理论依据.     

陈国达矿(Ag9FeTe2S4): 胶东地区金矿床中发现的硫碲化物新矿物

陈国达矿(Ag9FeTe₂S₄), 产于中国胶东金矿区埠南金矿的含金-银的黄铜矿-石英脉中, 呈5~70 μm的半自形-他形粒状与方铅矿、黄铜矿、碲银矿、银金矿、自然银、未定名的Ag₆TeS₂, Ag₁₆FeBiTe₃S₈共生, 并被自然银和螺状硫银矿包围交代. 其平均化学成分(16个EPMA分析值)为Ag_8.97Fe_1.00Te_1.99S_4.04, 理想化学式Ag₉FeTe₂S₄. 利用甘多菲照相及同步辐射迴摆照相技术, 获得陈国达矿的67个衍射线, 主要衍射强线的d值和相对强度(括号中)为: 6.742(69), 6.416(39), 5.951(33), 3.265(100), 2.981(24), 2.649(22), 2.25(24), 2.188(71), 2.142(22), 2.123(31), 2.044(23), 1.949(33). 该衍射数据指标化为斜方晶系, a = 12.769 (2) Å, b = 14.814(2) Å, c = 16.233 (1) Å, V = 3070.6 ų, Z = 9, d_cal = 6.85 g/cm³. 反光显微镜下, 陈国达矿的光学性质与硫银锡矿接近, 浅灰色, 无明显非均质性, 摩氏硬度2~3, 颜色指数: x = 0.3027, y = 0.3076, Y = 25.78%, λ_d = 474 nm, Pe = 3.68%. 该矿物以中国地质学家、地洼学说的创立人陈国达教授的姓名命名. 该矿物及命名经IMA-CNMMN于2004年投票通过. 2005年作者补充数据后, 由CNMMN主席正式公布, 批准号2004-042a.     

水稻雄性不育突变体OsMS-L的遗传与定位分析

通过对粳稻9522辐射诱变, 得到一隐性核不育的水稻雄性不育突变体OsMS-L, 对OsMS-L进行组织切片观察发现, 在小孢子时期绒毡层不退化, 小孢子不能发育成花粉粒. 花粉发育后期绒毡层异常增大, 小孢子破碎. OsMS-L与籼稻龙特甫B杂交, 自交获得F2代分离群体进行遗传定位. 通过遗传定位方法, 首先将突变基因座位定位在水稻第2染色体SSR标记RM109和RM7562之间. 为了对OsMS-L座位进行精细定位, 我们在RM109和RM7562之间发展了11对有多态性InDel分子标记, 将该基因座位定位在LHS10和LHS6之间, 距离二者都为0.4 cM, 物理距离为133 kb, 为最终克隆OsMS-L基因奠定了基础.     

水稻籼粳杂种不育基因座Sc的遗传图和物理图精细定位

杂种不育是水稻籼粳亚种间杂种优势利用的主要障碍.为了克隆1个籼粳杂种不育基因Sc,利用分子标记和近等基因系杂交产生的F2群体对Sc座位进行了精细定位.初步的连锁分析结果表明,Sc座位与第3染色体的4个分子标记以RM218-RG369-Sc-RG227-RG391的关系连锁,其中RG227与Sc座位之间的遗传距离为0.07 cM.用RG227为起始探针筛选籼稻的TAC基因组文库,并通过染色体步移构建了一个覆盖Sc座位的跨度约320kb的克隆重叠群.对可能覆盖Sc的2个TAC克隆M45E14和M90J01进行了部分测序.用TAC克隆序列和RG227序列搜索水稻基因组序列数据库,锚定了粳稻BAC克隆OSJNBb0078P24(148kb)序列.通过比较TAC和BAC克隆的序列,在Sc座位区域发展了6个新的基于PCR的标记.用这些标记进一步把Sc座位定位在一个约46kb的区域内.从定位结果推测该BAC克隆和TAC克隆M45E14包含Sc基因.基因预测分析显示,在此46 kb区域内有6个预测的ORF.     

水稻籼粳杂种不育基因座Sc的遗传图

杂种不育是水稻籼粳亚种间杂种优势利用的主要障碍. 为了克隆1个籼粳杂种不育基因Sc, 利用分子标记和近等基因系杂交产生的F2群体对Sc座位进行了精细定位. 初步的连锁分析结果表明, Sc座位与第3染色体的4个分子标记以RM218-RG369-Sc-RG227-RG391的关系连锁, 其中RG227与Sc座位之间的遗传距离为0.07 cM. 用RG227为起始探针筛选籼稻的TAC基因组文库, 并通过染色体步移构建了一个覆盖Sc座位的跨度约320 kb的克隆重叠群. 对可能覆盖Sc的2个TAC克隆M45E14和M90J01进行了部分测序. 用TAC克隆序列和RG227序列搜索水稻基因组序列数据库, 锚定了粳稻BAC克隆OSJNBb0078P24(148 kb)序列. 通过比较TAC和BAC克隆的序列, 在Sc座位区域发展了6个新的基于PCR的标记. 用这些标记进一步把Sc座位定位在一个约46 kb的区域内. 从定位结果推测该BAC克隆和TAC克隆M45E14包含Sc基因. 基因预测分析显示, 在此46 kb区域内有6个预测的ORF.     

冲绳海槽全新世表层水温、盐度和大气恢复及其古气候意义

以冲绳海槽DGKS9603孔沉积物为研究对象,利用长链不饱和酮分子的不饱和指数U ^K_η 和沉积颗粒有机碳的δ ¹³C及浮游有孔虫(G.Sacculifer)的δ ¹³C重建冲绳海槽全新世表层海水温度和大气的演化历史; 结合浮游有孔虫δ ¹⁸O,恢复了全新世海水表层盐度相对变化(?S).识别出了3次降温事件(E₁~E₃),其发生的时间分别为1.7~1.6,5.1~ 4.8和8.1~ 7.4 kaBP(cal).其中E2和E3事件具有全球可比性,其发生机制是在中全新世北半球日照强度增大、副热带高压增强, 驱动西北太平洋环流加强,导致黑潮主流轴东移;E₁事件相当于1550~1850年间小冰期事件,在海槽区E₁事件可能与强盛冬季风导致的黑潮主流轴东移有关.     

水稻籼粳杂种不育与广亲和

水稻是世界主要粮食作物,水稻杂种优势的利用为提高作物产量做出了巨大贡献.亚洲栽培稻分为籼稻和粳稻两个亚种,亚种间的杂种优势更强,培育籼粳杂交水稻可以进一步提高水稻产量潜力.但是亚种间普遍存在生殖隔离,导致籼粳杂种育性较低,限制了对其杂种优势的利用.广亲和品种与籼稻和粳稻的杂交后代正常可育,为利用亚种间杂种优势提供重要种质资源.本文回顾了籼粳杂交育种的历史,总结了水稻杂种不育的遗传基础和分子调控机理的研究进展,介绍了广亲和基因形成机制的最新理解,在此基础上概述了近年来对广亲和基因发掘和利用的成果,并展望了未来创建广亲和水稻种质资源的途径.     

半胱氨酸化学键合金纳米颗粒用于氧化性小分子可视化测定的载体研究

金纳米颗粒(AuNPs)具有独特的等离子体共振吸收性质. 半胱氨酸与金纳米颗粒之间的 Au–S 共价键作用导致金纳米颗粒等离子体共振吸收红移, 本文据此建立了一种通用性的氧化性小分子的可视化分析方法. 当氧化性小分子如H₂O₂ 或者单线态氧(¹O₂)存在时, 半胱氨酸的巯基被氧化成–S–S–键, 使半胱氨酸诱导金纳米颗粒聚集的能力降低, 从而金纳米颗粒的等离子体共振吸收峰由740 nm 蓝移到531 nm, 溶液颜色逐渐由蓝变红, 据此实现了氧化性小分子的可视化检测. 研究发现, 740 和531 nm 处的吸收度比值(A₇₄₀/A₅₃₁)与H₂O₂ 或者¹O₂ 的浓度呈现良好的线性关系. 将所建立的方法用于老鼠脑浆中H₂O₂ 的检测, 检测结果与流动注射-化学发 光法一致.     

Rb(NTO)·H2O的制备、晶体结构和热分解机理

通过3-硝基-1,2,4 -三唑-5-酮(NTO)的水溶液与碳酸铷反应, 得到Rb(NTO)·H₂O晶体,测定它的单晶结构.该晶体属单斜晶系,空间群为P2₁/n.晶体结构参数为：a = 0.633 0(1) nm, b = 0.824 1(2) nm, c = 1.296 4(3) nm; β= 97.90(1)o; V = 0.669 9(2) nm³, Z = 4, D_c = 2.306 g/cm³, μ= 7.365 mm^-1, F(000) = 448. 铷与氮和氧形成八配位的配合物, 该配合物通过配位键和氢键堆积为层状结构. 并对热行为进行了探讨.     

马脾铁蛋白磁性纳米颗粒的低温磁学性质研究

系统地认识铁蛋白内核磁性纳米颗粒的磁学性质, 对于建立和完善以铁蛋白为基础的磁共振成像技术以及环境磁学研究具有重要意义. 马脾铁蛋白具有反铁磁性的纳米内核. 结合透射电子显微镜和低温磁学测量技术, 研究马脾铁蛋白内核的磁学性质与温度、外加磁场大小、内核粒度以及观测频率之间的关系. 在5 K 下, 等温剩磁获得曲线(IRM)和直流退磁曲线 (DCD)的交点(R=0.46)表明铁蛋白颗粒间具有很弱的静磁相互作用. 磁滞回线、磁化率和剩磁结果都一致地表明, 室温条件下铁蛋白纳米颗粒表现为超顺磁性, 在低于其阻挡温度T_b(~12 K) 时, 由于纳米颗粒表面出现未补偿自旋磁矩或者由于内部晶格缺陷而产生未补偿磁矩, 铁蛋白会呈现出寄生铁磁性和反铁磁性两种特征, 因而具有载磁能力和磁滞现象, 出现稳定单畴(SD) 的性质. 超顺磁性铁蛋白的热弛豫过程遵循Néel-Arrhenius 方程, 通过频率(AC)磁化率计算获得马脾铁蛋白颗粒的平均有效能垒E_a 为(5.52±0.16)×10⁻²¹ J; 磁各向异性能常数K_eff 为 (4.65±0.14)×10⁴ J/m³; 前指数频率因子f₀ 为(4.52±2.93)×10¹¹ Hz. 这些新结果对于深入理解纳米尺度的反铁磁性颗粒的磁性机制以及在医学上的潜在应用都具有重要意义.     

甲醇在CoPc-Pt/C复合催化剂上的电氧化行为

运用电化学方法研究了甲醇在以浸渍法制备的CoPc-Pt/C复合催化剂上的电氧化行为. 循环伏安(CV)和计时电流(CA)测试结果显示, CoPc-Pt/C显示出良好的催化甲醇电氧化活性, 具有较高的正扫峰电流密度, j_f /j_b比值(正扫峰电流密度/回扫峰电流密度), 及高的暂态电流、稳态电流. 这是由于CoPc-Pt/C复合催化剂具有抗中间产物中毒的性能, 能有效减弱催化剂的自毒化效应; 甲醇在CoPc-Pt/C复合催化剂上电氧化的表观活化能是18 kJ·mol^-1, 远低于Pt及PtRu催化剂, CoPc-Pt/C具有优秀的本征催化活性.