木本植物形成层活动的分子调控机制

维管形成层位于木质部和韧皮部之间,负责诸多生长和发育过程,在木材生产上也起重要作用。开展木本植物形成层活动的内部分子机制研究,对木本植物径向生长和林木生物量的增加具有重要的理论价值。深度成像结合基因表达分析技术是一种前沿研究方向,数学建模和仿真结合实时成像在模拟形成层生长和潜在的分子过程中有重要应用前景。基于该技术,总结了当前形成层活动分子层面的部分代表性成果,并对未来研究提出展望。目前植物形成层活动的分子研究主要集中在:(1)形成层活动受到植物激素信号的调控;(2)转录因子、肽受体信号调控形成层活动;(3)形成层活动受到受体激酶信号的调控。主要结论为:WOX4、WOX14、HB4、HB7、HB8、ANT等正向调控树木形成层活动,可作为木材增粗育种转基因的首选。未来通过计算机模型剖析形成层内细胞间通信联系,能够更全面地解析木本植物维管形成层发育分子机制。

毛竹ICE基因家族的全基因组鉴定及低温胁迫下的表达模式分析

【目的】对毛竹Phyllostachys edulis ICE基因家族进行鉴定及分析,找出响应毛竹抗寒关键家族成员,研究毛竹ICE基因的生物学功能、响应低温胁迫的分子机制及遗传转化,为提高毛竹抗寒性奠定理论基础。【方法】利用生物信息学方法分析毛竹ICE基因家族成员,并对4、0、−2℃低温处理0(对照)、0.5、1.0、24.0、48.0 h的毛竹生理指标和ICE基因的表达模式进行分析。【结果】共鉴定了4个毛竹ICE基因。保守结构域和多重序列比对分析表明:PeICE基因结构高度相似。系统发育关系及启动子顺式作用元件分析显示:PeICE基因与水稻Oryza sativa亲缘关系更近,同时存在大量与非生物胁迫相关的顺式作用元件。活性氧自由基(ROS)染色发现随着处理时间增长,ROS染色逐渐加深,但是其0℃处理24.0 h、−2℃处理1.0 h后染色逐渐减弱。脯氨酸(Pro)质量摩尔浓度、超氧化物歧化酶(SOD)活性显示:4和0℃条件下,Pro质量摩尔浓度和SOD活性整体增加,但−2℃时低于对照。过氧化物酶(POD)活性显示:在3个低温处理下均增加。ICE基因表达模式分析发现:4、0℃处理时PeICE表达量整体增加,且都以PeICE3增量最明显;而−2℃处理下PeICE整体表达量水平低于对照。【结论】随着温度降低和处理时间增强,毛竹受到的损伤不断增强,其内酶活系统以及ICE基因积极响应低温胁迫,其中,PeICE3对低温胁迫最为敏感,但在−2℃时,ICE基因表达量并未增加,推测该基因家族响应了寒冷胁迫而非冷冻胁迫。

黄槽毛竹叶绿体基因组及毛竹种下分类群的叶绿体基因组序列比较

【目的】对黄槽毛竹Phyllostachys edulis f.luteosulcata叶绿体基因组进行组装、注释和分析,并与其他毛竹Ph.edulis种下分类群比较叶绿体遗传信息差异和系统进化关系。【方法】利用高通量二代测序数据组装了黄槽毛竹的叶绿体基因组序列并进行了基因结构注释,通过生物信息学分析软件进行其组成、密码子偏好性、重复序列等分析。通过序列比对和系统进化分析,比较不同毛竹种下分类群的系统进化关系和基因组序列差异。【结果】黄槽毛竹的叶绿体基因组是长度为139678 bp,包含132个基因的双环DNA;包含蛋白质编码基因85个、核糖体RNA(rRNA)8个和转运RNA(tRNA)39个。该基因组的最优密码子偏好使用以A/U碱基结尾,包含49个重复序列、55个简单重复序列(SSR)位点,其中简单重复序列最多的类型为A/T。利用叶绿体基因组序列构建的系统发育分析显示:黄槽毛竹与其他毛竹种下分类群共同组成单系分支,且与毛竹原变种Ph.edulis var.pubescens亲缘关系最近。基于7个毛竹种下分类群的叶绿体基因组序列和编码基因特征分析显示:毛竹种下分类群之间存在着编码基因数量和结构差异,编码区和非编码区存在较低程度序列变异。【结论】首次对毛竹种下分类群的叶绿体基因组进行比较分析,并揭示了这些种下分类群存在着一定程度的序列差异。这些变异资料可以用于毛竹种下分类群的鉴定比较。图5表2参27.

毛竹Ph-TElncRNA1的鉴定及对靶基因的调控

【目的】旨在探究毛竹Phyllostachys edulis Ph-TElncRNA1及靶基因的表达模式,初步分析lncRNA的功能。【方法】基于高温、低温、紫外、高盐胁迫处理毛竹实生苗全转录组测序数据,筛选在胁迫下差异表达的lncRNA。通过CNCI、Pfam、CPC2、PLEK等4个软件对lncRNA的编码特性进行分析,用LncRNATar软件鉴定lncRNA的靶基因,通过实时荧光定量PCR分析lncRNA和靶基因在紫外胁迫下和叶片着色过程中的表达模式。【结果】筛选到1个在紫外胁迫下差异表达的lncRNA,此lncRNA来源于LARD转座子序列(large retrotransposons derivatives),命名为PhTElncRNA1 (Phyllostachys edulis transposable element derived lncRNA1)。Ph-TElncRNA1是一个典型的非编码RNA,全长为342 bp,其中,185个碱基来源于外显子,157个碱基来源于内含子。Ph-TElncRNA1的靶基因为psbA,编码photosystemⅡprotein D1。实时荧光定量结果表明:Ph-TElncRNA1与psbA的相对表达量呈完全相同的趋势,说明在紫外胁迫下Ph-TElncRNA1与psbA呈正相关。通过Ph-TElncRNA1和psbA在不同着色时期的毛竹叶片的相对表达量分析,发现在叶绿体形成期,Ph-TElncRNA1和psbA表达量达到峰值。【结论】Ph-TElncRNA1和psbA在紫外胁迫下协同表达,Ph-TElncRNA1可以通过调控靶基因psbA参与毛竹叶片发育。

毛竹PhcircRNA1的鉴定和调控通路分析

环状RNA(circRNAs)是一类经过反向剪切后,3′末端和5′末端共价结合形成的闭合环状单链非编码RNA,在环境胁迫下对植物生长发育有着重要调控作用。为探索circRNA在毛竹响应胁迫过程中的调控作用,本研究构建了circRNA-miRNA-mRNA调控通路。在分析毛竹的全转录组测序数据后,选择并鉴定了1个在紫外线胁迫(UV)和高温胁迫(42℃)下均差异表达的circRNA(PhcircRNA1),并利用生物信息学分析其调控的miRNA和靶基因。通过核糖核酸酶R(RNase R)法鉴定其转录的稳定性,并通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)方法分析了PhcircRNA1、靶miRNA(Ph-miR156)和靶mRNA的表达特征。本研究进一步选择GLR3.1(Glutamate Receptor–Like Gene 3.1)靶基因作为研究对象,观察毛竹水培苗根尖生长至1 cm后的circRNA-miRNA-mRNA表达调控趋势。结果表明,在UV胁迫和高温胁迫下,PhcircRNA1和靶mRNA表达量都有明显下降趋势,而miRNA表达量增高。在毛竹根尖细胞中,PhcircRNA1和GLR3.1表达量变化一致,和Ph-miR156相反。结果表明PhcircRNA1可能通过竞争性内源RNA(ceRNA)机制参与毛竹非生物胁迫响应,并在毛竹生长发育中起重要作用。本研究为进一步研究PhcircRNA1的功能奠定了理论基础。

杜仲胶合成相关基因EuFPS的克隆及序列分析

本文采用逆转录—聚合酶链式反应 (RT PCR)方法 ,以杜仲树叶总RNA为模板扩增出杜仲法呢基焦磷酸合酶基因EuFPS ,克隆至质粒 pUCm T中。序列分析表明 ,所克隆的cDNA序列全长 12 71bp ,开放阅读框共编码 32 0个氨基酸残基 ,其核酸序列与拟南芥菜、银胶菊和巴西橡胶树FPP合酶的序列同源性分别为 81% ,87% ,82 %。

高等植物赤霉素生物合成及其关键酶的研究进展

近年来,随着研究手段和技术的进步,赤霉素(GA)生物合成及其调控研究取得了较大的进展。对高等植物赤霉素的生物合成前体的形成及各种赤霉素的衍变途径进行了归纳和总结,并对GA生物合成过程中古巴焦磷酸合酶、内根 贝壳杉合成酶、内根 贝壳杉烯氧化酶、GA20 氧化酶、GA3β 羟化酶等关键酶的研究进展进行了综述,特别对目前GA20 氧化酶、GA3β 羟化酶在赤霉素生物合成中调控机理的研究进展进行了总结。

杜仲树皮cDNA文库的构建与分析

以杜仲EucommiaulmoidesOlive五六月份的幼嫩树皮为材料,提取总RNA,采用RT-PCR技术(逆转录—聚合酶链式反应)合成cDNA双链,以Uni-ZAPXRvector为载体,构建了杜仲树皮的cDNA文库,其文库的滴度为3.4×1010pfu·mL-1,含插入片段的频率是99%,插入片段的分子长为400～2500bp,为进一步研究杜种特有的药用成分合成途径及杜仲胶合成途径的关键酶基因奠定了基础。

杜仲叶和树皮总RNA的快速提取法

文中提出了一种适用于杜仲Eucommia ulmoides Olive树皮和树叶总RNA快速提取的方法,用本方法提取的杜仲树皮树叶的总RNA具有正常的光谱吸收,OD_(260)/OD_(280)为1.930。琼脂糖电泳后,28S RNA的亮度基本为18S RNA的亮度的2倍,说明提取的RNA完整,并未降解。同其它的方法比较,该法提取的RNA质量高、简便、快速、经济,可用于RT-PCR、Northern杂交、cDNA文库的构建。

小佛肚竹和螺节竹总RNA的提取

首次提出了一种适用于小佛肚竹 (Bambusa ventricosa)和螺节竹 (Pleioblastus gramineus)等竹类植物总 RNA提取方法。用该方法提取叶片和笋尖的总 RNA具有正常的光谱吸收 ,OD2 60 /OD2 80 比值为 1.96～ 2 .0 ,OD2 60 / OD2 3 0 比值为 2 .96～ 4 .11;琼脂糖电泳后 ,2 8SRNA的亮度基本为18SRNA的亮度的 2倍 ;这说明提取的 RNA很完整 ,未降解 ,质量高。同时该方法操作简便、无DNA污染 ,且产率高 ;提取的 RNA可用于 RT- PCR、Northern杂交、c DNA文库的构建等。

小佛肚竹cDNA文库的构建与分析

以同一丛小佛肚竹新萌生的正常杆笋尖和畸形杆笋尖为材料,分别提取总RNA,经纯化成mRNA后,合成cDNA双链,以Uni-ZAPXRvector为载体,构建了两个cDNA文库。正常杆笋和畸形杆笋cDNA文库的滴度分别为7.4×109pfu·mL-1和8.7×109pfu·mL-1,含插入片段的频率均达到是99%以上,插入片段的大小均在500～3000bp。这两个cDNA文库的成功构建为探究小佛肚竹秆形变异的分子机理奠定了基础。

杨梅开花生物学特性

为了系统了解杨梅Myrica rubra开花生物学特性,以杨梅品种东魁Myrica rubra‘Dongkui’雌株和雄株为材料,体视显微镜下观察其雌雄花的外部形态,采用石蜡切片、荧光及曙红染色等技术,研究其花粉活力及内部发育结构。结果表明：杨梅为风媒花,柔荑花序。雄花中每朵小花具有8~20枚花药,每枚花药具有4个花粉囊,花粉母细胞减数分裂过程中,细胞质分裂为同时型,四分体主要以四面体型为主,少量为连续型。成熟花粉粒为二细胞型,具3个萌发孔,刚散粉的花粉活力达到90%以上。杨梅雌花序中的小花主要由柱头、花柱和子房等3部分组成,单心皮,1室,子房上位,直生胚珠,单珠被,厚珠心。

低温对朵丽蝶兰成花过程中碳水化合物及糖转运蛋白基因表达的影响

【目的】分析低温诱导下朵丽蝶兰(Doritaenopsis hybrid)叶片的营养生长特性以及碳水化合物的含量与相关基因表达模式的变化规律,为明确低温对朵丽蝶兰花梗抽出的生理生化机制奠定基础。【方法】对朵丽蝶兰进行高温(30℃/25℃)和低温(22℃/18℃)处理,测定其叶片的生长和叶绿素荧光,以及碳水化合物含量的变化,同时对朵丽蝶兰"温敏"SSH文库中分离的两个糖转运蛋白基因(片段)在相对低温处理下的表达特性进行分析。【结果】经过22℃/18℃(昼/夜)的低温处理29—36 d,98%的植株抽出花梗,并在以后的培养中(3个月)陆续开花。而高温对照组无植株开花。整个低温处理阶段中,朵丽蝶兰叶面积的增长显著低于高温处理,并且在低温处理的前4周(28 d),叶片的光能转化效率和PSII活性明显下降,叶片淀粉含量急剧下降,还原糖含量持续增加,蔗糖含量在第28天前后表现为先增后减,其中,在低温处理21—35 d中,DhST1的mRNA表达与蔗糖含量的变化一致,而DhSUT1则表现为持续下降,但二者在抽出的花梗中都有较高的表达量。【结论】低温能够明显减缓朵丽蝶兰叶片的营养生长,在处理的开始阶段对光合系统产生一定抑制作用,调节碳水化合物的降解与累积,同时协调糖转运相关蛋白基因的表达,成为推动朵丽蝶兰顺利转向生殖生长并抽出花梗的动力之一。

植物生氰糖苷研究进展

生氰糖苷在植物中具有化学防御功能,在抗病虫害方面有重要作用。同时由于在木薯、杏仁和亚麻籽等食用植物中广泛存在,长期食用会危害人体健康。因此,对植物生氰糖苷的研究有重要意义。对植物生氰糖苷的结构、生物合成、毒性机理及在抗病虫害方面的应用、转基因研究等进行了综述,并且对其在竹亚科植物中的应用做了展望。

重点实验室开放共享机制的探索与实践

以浙江省现代森林培育技术重点实验室为例,从开放共享平台的搭建、人才队伍建设、开放基金、设备有偿使用、网络技术支撑、日常管理等方面探讨了实验室开放共享的运行机制。进一步优化了实验室科技资源配置,提升了大型设备的共享程度,完善了实验室日常管理,实现了实验室信息化管理,最大程度地把重点实验室开放成为人才培养、科学研究和社会服务的共享平台,为实验室进一步升格为国家级实验室打下了坚实的基础.

竹子分子生物学研究进展(英文)

对2003年以来的竹子分子生物学研究进展进行了综述,包括现代分子手段在竹子分类学研究中的开发与应用,鞭芽发育、快速生长、开花、抗逆等相关的重要功能基因研究,基因组测序和转录组测序,遗传转化体系的建立等。这些为今后竹子生物学的研究提供了依据。

花叶矢竹叶绿体psbD基因的克隆与功能分析

植物叶绿体光系统Ⅱ是植物进行光能转化、水的裂解和释放氧气的重要蛋白复合物,psb D基因编码光系统Ⅱ(PSⅡ)作用中心蛋白D2,D2和D1构成的异源二聚体上结合着与电子传递有关的大部分辅助因子和色素分子。以花叶矢竹Pseudosasa japonica f.akebonosuji为材料,提取总DNA,聚合酶链式反应(PCR)扩增psb D基因全长序列(Pj-psb D)。序列分析表明:其开放阅读框(ORF)为1 059 bp,编码352个氨基酸,相对分子质量为39.59 k D,等电点为5.34,有6个跨膜结构,有别于高等植物中psb D蛋白普遍存在的5个跨膜区。psb D还具备有多个与光合作用有关的结构域和功能位点。本实验用荧光定量PCR技术检测了花叶矢竹叶片3个不同生长阶段和3种叶色中psb D基因的表达量。分析表明:在花叶矢竹叶片生长发育时期,为了满足叶片生长发育和叶绿体的形成的需要,psb D基因表达量逐步提高。研究还发现:psb D在白叶中的表达量显著高于绿叶,这可能与植物的光保护机制有关,降低强光对白色和部分白叶的光合系统的损伤。

4种竹子的核型及其基因组大小

【目的】竹类植物种类繁多,不同类型竹种染色体数目差异较大,本研究旨在揭示不同竹种染色体核型特征及其基因组大小信息,进而从核型进化角度判断不同竹种的进化顺序,分析不同竹种基因组大小与其染色体数目之间的关系。【方法】以散生竹种雷竹、黄杆乌哺鸡竹,混生竹种日本矮竹及丛生竹种鱼肚腩竹为研究材料,采用传统压片技术对这4个竹种的核型特征进行研究,同时利用流式细胞仪测定这些竹种的基因组大小。【结果】1）4种竹子的核型参数分别为：雷竹核型公式为2n=48=40m＋6sm＋2st,染色体相对长度变化范围为2.464%-6.269%,臂比大于2的染色体比例为12.50%,最长染色体与最短染色体之比为2.554,核型不对称系数为60.107,核型分类属于2B类型;黄杆乌哺鸡竹的核型公式为2n=48=24m＋16sm＋8st,染色体相对长度变化范围为2.185%-9.091%,臂比大于2的染色体比例为29.17%,最长染色体与最短染色体之比为4.161,核型不对称系数为64.49,核型分类属于2C类型;日本矮竹的核型公式为2n=48=28m＋18sm＋2st,染色体相对长度变化范围为2.080%-7.881%,臂比大于2的染色体比例为20.83%,最长染色体与最短染色体之比为3.789,核型不对称系数为61.505,核型分类属于2B类型;鱼肚腩竹核型公式为2n=69=40m＋25sm＋4st,染色体相对长度变化范围为1.790%-4.382%,臂比大于2的染色体比例为28.57%,最长染色体与最短染色体之比为2.448,核型不对称系数为64.076,核型分类属于2B类型。2）雷竹、黄杆乌哺鸡竹、日本矮竹及鱼肚腩竹的2C DNA含量分别为（3.71±0.10）pg,（3.93±0.85）pg,（4.67±0.52）pg和（2.92±0.38）pg。【结论】根据核型不对称系数等指标判断,4个竹种的进化程度从原始到进化依次为雷竹、日本矮竹、鱼肚腩竹、黄杆乌哺鸡竹;在基因组大小方面,4个竹种中,丛生竹种鱼肚腩竹染色体数目最多,但是其2C DNA含量却是4个竹种中最小的,混生竹种日本矮竹2C DNA含量是4个竹种中最大的,所测竹种的基因组大小与其染色体数目并不是成正相关的关系。

高中历史教学评一体化课堂教学策略分析

在新课程标准改革的教学背景下,教学评价一体化逐渐深入高中历史教学课堂中,成为当前高中历史教学的重要趋势。教学评价一体化能够有效培养学生的历史核心素养,并对提升学生的历史学习能力有很大帮助。文章将从四个方面进行阐述分析,即以核心素养为导向构建教学框架、以教学内容为要求设计教学目标、以学生实际为评价设计教学任务、以教学问题为内容划分学生水平,并结合实际教学案例,旨在帮助高中历史教师在高中历史课堂教学中有效运用教学评价一体化,加强学生的历史综合素养。

毛竹微型颠倒重复序列转座子PhTourist1的克隆与分析

【目的】微型颠倒重复序列(MITE)是DNA转座子中一类依赖自主转座子提供的转座酶进行转座的非自主转座子。以毛竹中与水稻m Ping同源的MITE——Ph Tourist1为例,研究Ph Tourist1的结构特点和转座特性,并分析Ph Tourist1的转座对其附近基因表达的影响,进而了解转座子对毛竹基因组多态性形成和基因表达调控的作用。【方法】利用MEGA5.1,DNAStar,Web Logo 3-Create等软件对Ph Tourist1的末端反向重复序列(TIR)、靶位点重复序列(TSD)、插入位点序列偏好性等进行系统的研究和分析,并计算Ph Tourist1在毛竹基因组中的插入时间和分布情况。通过PCR手段确认Ph Tourist1在来自同一母本的24株毛竹实生苗基因组中的所有位置并验证是否存在插入多态性。针对其中发生转座的Ph Tourist1-3,通过RTFQ PCR(real-time fluorescence quantitative PCR)分析Ph Tourist1-3存在与否对其下游基因表达量的影响。【结果】共得到30个Ph Tourist1,通过生物信息学技术与手段确定得到的Ph Tourist1的TIR(GGCCAGTCTCAATG)、TSD(TWA)及插入偏好性序列((C/T)T(C/A)T(T/A)A(G/T)A(A/C))与已报道的Tourist-like MITE的特点吻合。通过对Ph Tourist1的插入时间与分布分析了解到Ph Tourist1在毛竹基因组中的插入时间相对集中,且Ph Tourist1偏好插在基因附近。对毛竹基因组中30个Ph Tourist1的验证确认了每个位置的正确性,并发现Ph Tourist1-3存在插入多态性。且Ph Toutist1-3的切除为完整切除,与m Ping的特性一致。利用RTFQ PCR对Ph Tourist1-3下游基因PH01000402G0860表达量的分析结果表明Ph Tourist1-3转座后PH01000402G0860的表达量比其转座前增加了8.04倍。【结论】本研究鉴定到的与m Ping高度同源的转座子Ph Tourist1,其中Ph Tourist1-3在毛竹基因组中可以发生转座,是首次在毛竹基因组中发现的有活性的Tourist-like MITE,且Ph Tourist1-3的转座对宿主基因表达产生显著的影响。这些结果表明,作为毛竹基因组重要组成部分的转座子可以通过自身转座参与宿主基因组多态性的形成,调节宿主基因表达,进而参与毛竹生长发育的调控。