大肠杆菌全基因组碱基密度分布的层次结构分析

应用新近发展的复杂系统层次结构理论来研究大肠杆菌（Escherichiacoli)全基因组序列碱基密度分布的统计规律。发现大肠杆菌基因组中不同碱基及不同碱基组合的密度分布满足明显的层次相似律,尤其是强氢键作用的G,C分布相对于弱氢键作用的A,T分布具有不同的层次相似参数。反映了基因组碱基排列存在可测量的多尺度自组织结构。其生物学含义有待进一步探讨。     

狗从哪里来

在新西伯利亚有一家细胞和基因学研究所,它同时也是一群与众不同的新奇狗类的大本营。从外观上看,这些小家伙并没有什么与众不同之处：黑白斑的皮毛、耷拉着的耳朵、不停摇摆的卷尾巴,很招人爱。它们的行为举止也和别的驯服的小狗一样,看不出一丁点儿古怪的迹象：它们会晃晃悠悠地跑到科研人员跟前,冲着他们叫上几声,嗅嗅他们的气味,舔舔他们的手。但它们确实非同寻常,因为它们不是狗,而是银狐（题图②）。由于它们的皮毛很值钱,所以迪迷瑞·贝利亚把这些原本野生的胆小动物驯养成了“小狗”。贝利亚曾是这个研究所的负责人,他从…     

亚硝胺类化合物诱导小鼠食管病变与基因组甲基化的关系研究

研究亚硝胺类化合物诱导小鼠食管发生病变与基因甲基化的关系,在亚硝酸钠（NaNO2）和N,N-二甲基苄胺（N,N-Dimethylbenzylamine）混合物诱导小鼠食管病变过程中,定期取小鼠食管,一部分做病理切片观察组织学变化;另一部分提取组织DNA做变性高效液相色谱（Denaturing High Performance Liquid Chromatography,DHPLC）,检测基因组甲基化修饰的改变。结果在亚苄混合物诱导的小鼠食管癌变过程中,全基因组甲基化修饰是逐渐降低的,在达到一定程度后即保持一种稳态。此时组织病理学才发生光镜下可见的改变。说明全基因组甲基化修饰的逐渐降低可能是亚硝胺类化合物诱导食管发生病变的途径之一．这种基因修饰的变化有助于进一步研究食管鳞癌发生的分子机制。     

基于毛花猕猴桃基因组的性别相关SSR分子标记的开发

猕猴桃作为雌雄异株植物,其早期性别鉴定对于育种和增加其经济价值有着重要意义。文章通过开发毛花猕猴桃性别相关的简单重复序列(simple sequence repeat, SSR)分子标记,以期能在早期鉴定出毛花猕猴桃雌雄植株,提高毛花猕猴桃资源利用率。利用MISA工具从毛花猕猴桃雌雄基因组的29条染色体筛选获得381 250个SSR位点,并对SSR位点的数量与分布特征进行统计分析。设计合成150对引物,利用毛花猕猴桃基因组DNA作为模板,采用普通聚合酶链式反应(polymerase chain reaction, PCR)扩增的方法以及聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)分离检测方法筛选出具有性别差异扩增片段的SSR引物。其中序号为Primer000181的引物表现为雄性特异。在毛花猕猴桃5个雄株、2个雌株样本中进行验证,其表现均与前文一致。结果表明利用毛花猕猴桃基因组开发性别鉴定相关SSR分子标记具有可行性,并筛选出1对可以鉴定毛花猕猴桃雌雄植株的引物,能够在毛花猕猴桃生长早期可靠、快速地鉴定其性别。     

提取马铃薯渣果胶啤酒酵母的诱变育种

本实验用实验室保存的啤酒酵母菌种为出发菌种,进行紫外线和超声波进行复合诱变,以提高马铃薯渣果胶的提取率。经过实验,获得最优诱变条件:紫外灯功率20W,照射距离25cm,照射时间75s时为最佳诱变时间;超声功率500W,超声频率25Hz,超声时间60min为诱变最佳条件。经过诱变,菌种的果胶提取率提高了6.83%,大大提高了生产能力。     

我国林木良种繁育基地建设发展形势及可持续发展策略

1964年,福建省洋口国有林场杉木 (Cunninghamia lanceolata) 种子园、广东省台山红岭湿地松(Pinus eliottii)种子园、黑龙江省林口县青山林场兴安落叶松(Larix gmelinii)、日本落叶松(L. olgensis)、樟子松(P. sylvestris var. mongolica)种子园的建立,标志着规模化树木改良和林木良种繁育基地建设在我国的开始。经过半个多世纪的发展,我国已建立:国家林木种质资源库99个;国家重点林木良种基地294个,生产林木种子1.7亿kg,苗木2 800多亿株;审定认定林木良种3 224个, 造林树种良种使用率提高到65%。其中,浙江省杉木无性系种子园第1代、1.5代、第2代的6年生子代测定结果表明材积遗传增益分别为16.97%、22.58%、26.42%;而种源种子园和双无性系种子园遗传增益更高,分别达到32.82%和37.93%。福建省第3代杉木无性系种子园材积遗传增益达76%。进入21世纪,我国对林木良种繁育基地建设的树种结构进行了调整。由于我国树种资源非常丰富(乔木树种就有2 000多种,其中不少树种具有特殊用途和特异性功能),我国良种繁育基地经营和树种改良方向更加多元化。除开展一般工业用材树种如松属(Pinus)、杉木属 (Cunninghamia)、落叶松属(Larix)等树种选育外,同时开展遗传改良的树种还包括:特殊用材树种如降香黄檀(Dalbergia odorifera)、楠木(Phoebe bournei)、水曲柳(Fraxinus mandahurica)等;抗逆性生态树种如梭梭(Haloxylon ammodensron)、沙棘(Hippophae rhamnoide)、胡杨(Populus euphratica)等; 园林景观树种如亚美马褂木(又称杂交马褂木或杂交鹅掌楸)(Liriodendron sino-americanum)、玉兰(Magnolia denudata)、金钱松(Pseudolarix amabilis)等; 油料香料树种如油茶(Camellia oleifera)、油桐 ( Vernicia fordii)、八角(Illicium verum )等;干果树种如山核桃(Carya cathayensis)、香榧(Torreya grandis)、枣子(Ziziphus jujuba)等;药用树种如杜仲(Eucommia ulmoides)、厚朴(Magnolia officinalis)、山茱萸(Cornus officinalis)等。笔者认为,我国林木良种繁育基地建设是实现我国林业现代化的一项基础性工程,是林木种子工程建设的重点内容,今后我国林木良种繁育基地建设可持续发展策略性措施包括下列6项内容:①稳定长期经济补贴投资机制,确保良种繁育基地长期正常运转;②加强行政管理监督,制定和修订技术标准、法规;③加强科学技术支撑力度,健全“三结合”协作机制;④制定长期良种基地规划和育种计划,确保基地建设长期持续前行;⑤成立良种基地管理指导委员会,建立科学决策机制;⑥定期举办良种基地与林木育种研讨班,商讨关键科学技术和经营管理重大问题。     

数据科学范式下的钙钛矿结构铁电新材料研究

 材料基因组计划倡导预测式新材料研发理念,推进高通量数据生产和利用技术,关注材料全生命周期价值。因此,材料基因组计划的执行需要在材料科学系统工程的框架下,集成统一计算、实验和理论等研究方法,以数据科学新范式为牵引、协同运用实验观测、理论建模和计算仿真研究范式,最终建立相关材料体系的性能与材料基因（原子系统的组成与结构）、工艺参数与使役条件之间的量化关系和数据库,实现新材料的按需设计和应用。本文在简单探讨科学研究范式、材料基因组计划和材料科学系统工程基本概念和方法的基础上,以钙钛矿结构氧化物铁电压电材料研究为例,探讨了数据科学范式下的新材料研究实践。结果表明,数据挖掘驱动的新材料设计确实可以降低探索时间和实验任务,加快新材料的发现和应用进程。     

利用CSSL群体研究水稻籼粳亚种间产量性状的杂种优势

利用以粳稻品种Asominori为背景, 籼稻品种IR24为供体的染色体片段置换系群体的63个株系, 构建了一套以广亲和粳稻品种02428为父本的杂种群体, 研究了IR24全基因组的染色体片段与02428基因组相应染色体片段间的产量及产量构成性状的杂种优势效应. 结果表明, 产量和产量构成性状的亚种间杂种优势水平在染色体片段上存在显著的差异, 图示基因型分析发现, 有14个独立的染色体区段在产量上存在显著的亚种间杂种优势, 分布在除Chr.8和 Chr.10外的其余10条染色体上, 其中在Chr.2, Chr.3, Chr.4, Chr.11和 Chr.12上的6个染色体区段的杂种优势显著水平达0.005以上, 分别位于X132~G1340~R459, X48~C393A, R288~R1854, R2918~X52, X257~C1350和R367~X189-2~X24-2的标记区间, 单片段置换后, 其CSSLs×02428组合F1单株产量比对照组合“Asominori×02428”增加35%以上. 大多数染色体片段在产量及主要产量构成性状上没有显著的杂合效应. 在Chr.6上发现一个杂种劣势片段, 与标记R2171连锁, 使杂种产量下降27%. 本文还探讨了应用染色体片段置换系研究作物杂种优势的优点, 并提出了利用水稻籼粳亚种间部分杂种优势和全基因组杂种优势的分子育种途径.     

CRISPR/Cas基因组编辑技术及其在农作物品种改良中的应用

CRISPR/Cas是存在于细菌及古细菌中成簇的、规律间隔的短回文重复序列及其核酸酶系统,是细菌和古细菌中破坏噬菌体与外源DNA的免疫防护机制.科学家将该免疫防护机制改造成了简便高效的基因组编辑工具,并在微生物、动物及植物的基因功能解析及改良方面取得了巨大的进展.本文先对基于CRISPR/Cas开发的植物基因组编辑工具,如CRISPR/Cas9、CRISPR/Cas介导的同源重组、胞嘧啶碱基编辑器、腺嘌呤碱基编辑器、双碱基编辑器和引导编辑器等进行介绍,接着详细阐述了在作物分子育种中越来越重要的DNA-free CRISPR/Cas植物基因组编辑技术,然后探讨了CRISPR/Cas基因组编辑技术在提高作物产量和品质、提高作物对生物及非生物逆境抗性、从头驯化及定向改良等方面的应用,分析了CRISPR/Cas植物基因组编辑技术的发展趋势、促进该技术应用的国家政策导向及社会环境,以便更好地促进CRISPR/Cas基因组编辑技术在农作物品种改良中的应用,助推我国种业振兴和藏粮于技战略的实现.     

从线粒体和叶绿体基因组的结构看生物基因组的进化

通过分析各类真核生物线粒体和叶绿体基因组的大小与结构,得出这两种细胞器基因组都有小基因组与大基因组两种形式以及与之对应的结构特点,从而都是通过两种进化途径从它们各自祖先的基因组发展成为现代的线粒体和叶绿体基因组的结论。比较细胞器基因组与核（类核）基因组的存在和性质,发现类似的两种途径同样可以说明核（类核）基因组的进化。结合这三种基因组的起源问题,提出了一个生物基因组起源和进化的统一模式。