花花世界:微距下植物的另一面卢宝荣

不同的人,在不同的场景中,对花有不同的感受。你可以看见花、嗅到花,也可以既看见,又同时嗅到花的芬芳。让我们一起来猜猜,此刻文人在他们的作品中,是如何感受花的:“接天莲叶无穷碧,映日荷花别样红。”——观看到!“稻花香里说丰年,听取蛙声一片。嗅闻到!。”“红蓼花香夹岸稠,绿波春水向东流。”既观看到、又闻到,还产生了联想。

氨基酸序列分析揭示苯丙氨酸/酪氨酸解氨酶在陆生植物中的演化

苯丙烷途径在陆生植物木质素和黄酮类等次生代谢产物的生物合成中至关重要,其中一步必需的反应为苯丙氨酸解氨酶(PAL)将底物苯丙氨酸脱氨催化为下游产物。最新研究发现了能够同时催化苯丙氨酸和酪氨酸脱氨的双功能酶—苯丙氨酸/酪氨酸解氨酶(PTAL),但是对诸多问题,例如怎样精准鉴定PAL和PTAL、植物PAL演化为PTAL其氨基酸序列发生了什么变异、哪些植物类群包含PTAL等,仍属未知。为了探索PAL基因家族在陆生植物中的演化及关键变异,本研究利用PAL氨基酸全长序列构建了陆生植物不同类群系统发育树,比较和分析了PAL和PTAL氨基酸序列并模拟了其蛋白质三维构象。结果表明,以PAL氨基酸序列构建的系统发育树,能够反映已知陆生植物的系统关系,PAL和PTAL的氨基酸序列中存在着8个差异位点,其中121和123这两个关键位点非常稳定,可以联合用于准确鉴定包含PAL和PTAL的植物,并且I121L和F123H的关键变异,导致只能与苯丙氨酸结合的PAL演化为也能同时结合酪氨酸的PTAL。

杂交-渐渗进化理论在转基因逃逸及其环境风险评价和研究中的意义

转基因作物的商品化生产和大规模环境释放,引起了全球对生物安全问题的广泛关注和争议,其中转基因通过花粉介导的基因漂移逃逸到非转基因作物及其野生近缘种,进而带来不同类型的环境风险就是备受争议的生物安全问题之一。有效的生物安全评价和研究能够为转基因作物的安全持久利用保驾护航。按照风险评价的原则,对于转基因逃逸及其潜在环境风险的评价应包括两个重要步骤:(1)检测转基因向野生近缘种(包括杂草类型)群体逃逸的频率;(2)确定逃逸后的转基因能否通过遗传渐渗在野生近缘种群体中存留和扩散。杂交-渐渗是进化生物学中非常重要的科学命题和普遍的自然现象,杂交-渐渗的进化理论与转基因逃逸及其潜在环境风险的研究和评价有密切的关系。杂交-渐渗过程往往导致物种形成、适应性进化和自然群体的濒危与灭绝,这是因为在杂交-渐渗过程中,不同的机制如遗传同化作用、群体湮没效应以及群体的选择性剔除效应等都会在很大程度上影响群体的进化过程。转基因通过杂交-渐渗进入野生群体,使这一过程更加复杂化。如果转基因能提高群体的适合度,则更有利于其渐渗速率,从而在群体中迅速扩散并带来一定的生态后果。杂交-渐渗的进化理论和思想将有益于指导转基因逃逸及其潜在环境风险的研究和评价。

农作物遗传多样性农家保护的现状及前景

农作物地方品种的有效保护是农业生物多样性可持续利用的基础。由于现代农业的集约化生产方式使大量农作物地方品种被少数高产改良品种所取代 ,造成农作物基因库的严重“基因流失”(geneticerosion)。农家保护是在农业生态系统中进行的动态保护 ,被保护的生物多样性可在其生境中继续进化而产生新的遗传变异 ,因而是农业生物多样性就地保护的重要途径。然而 ,尽管人们对作物品种资源农家保护的兴趣不断增长 ,也有大量有关农家保护的研究和案例分析 ,但目前为止还没有比较成功的农家保护实例报道。因此 ,对农家保护的机制及科学问题进行深入的研究 ,并寻求一条新的途径来充分发挥农家保护应有的作用 ,显得格外重要。利用生物多样性布局的水稻混合间栽的生产模式 ,不仅解决了病害控制的问题 ,而且也保护了水稻地方品种的多样性。

我国转基因水稻商品化应用的潜在环境生物安全问题

转基因水稻的研发和商品化应用将为提高我国水稻的生产力提供新的机遇,并缓解我国的粮食安全问题。转基因水稻的大规模环境释放和商品化生产可能会带来一定的环境生物安全问题,处理不好会影响转基因水稻的进一步研究和发展。通常所指的环境生物安全问题主要包括以下几个方面:(1)抗生物胁迫转基因对非靶标生物的影响及效应;(2)外源基因向非转基因作物和野生近缘种逃逸及其可能带来的生态后果;(3)转基因作物对农业生态系统、土壤微生物以及生物多样性的潜在影响;(4)抗生物胁迫转基因的长期使用导致靶标生物对转基因产生抗性等。为了安全有效和持续利用转基因生物技术及其产品,有必要对转基因水稻的环境生物安全性进行科学评价。基于风险评价的原则,本文对转基因水稻在我国商品化生产和大规模种植可能带来的环境生物安全问题进行了理性分析,希望为我国转基因水稻商品化应用的决策和生物安全评价提供科学依据。

羊三木油田馆一油组油层出砂影响因素探讨

羊三木油田三断块馆陶组一段油层组为胶结疏松的高渗透砂岩稠油底水油藏,大部分采油井出砂严重,影响正常生产,研究其出砂原因及其规律对提高油田开发水平至关重要。统计分析现场资料,研究吨油出砂量与原油性质、射孔程度、生产压差和储集层性质的相关关系,确定油层控制出砂的参数有利值为:原油密度小于0.96g/cm3,射孔程度小于40%,生产压差小于4MPa,泥质含量为10.5%～16%,孔隙度小于30%。以此为依据优化11口油井生产制度,控制出砂排液生产,见到良好效果。高渗透砂岩稠油底水油藏出砂主要与储集层物性参数及生产压差有关,原油性质及射孔程度的差异也是油藏出砂的影响因素之一。

转基因的逃逸及生态风险

转基因技术的发展为提高农作物产量和解决全球人口不断增长而引发的粮食问题带来了无限的机遇 ,但生物技术的应用和转基因作物的环境释放也带来了一系列生物安全问题 .转基因产品是否会对植物、动物、人类健康、遗传资源和环境带来危害已成为公众关注的焦点 .诸多生物安全问题中最引人注目的问题之一就是转基因的逃逸及其可能导致的生态风险 .文中就转基因逃逸的可能性和逃逸的不同途径、转基因逃逸后可能导致的各种生态风险、转基因逃逸的不同控制方法以及转基因作物安全距离设立应该考虑的因素等问题进行了讨论 ,旨在了解转基因作物的环境释放和外源基因的逃逸可能导致的生物安全问题 。

稻属分类的现状及存在问题

稻属OryzaL .是禾本科中重要的植物类群 ,该属含 2 0余种 ,广泛分布于全球热带和亚热带地区。未来水稻育种的重大突破还将有赖于对稻属基因库中丰富种质资源 ,特别是野生稻资源的利用和开发。由于稻属植物在农业生产中的重要作用 ,引起了众多的植物分类学家、遗传学家、育种学家和分子生物学家的广泛研究。稻属自Linnaeus于 1 75 3年建立以来的 2 0 0多年中 ,无论在物种的数量和分类系统上都产生了很大的变化。多位学者对稻属的属以下等级和种间的分类都做了详细的工作 ,对稻属现代分类系统的建立起到了重要的作用。Roschevicz ( 1 931 )对稻属全面深入的研究为后来的稻属系统分类奠定了基础。Sharma&Shastry ( 1 965 )建立的稻属分类系统在很大程度上受了Roschevicz( 1 931 )工作的影响 ,对属以下种以上的分类等级也处理得较合理 ,但是他们对稻属的分类定义较为广泛 ,包括了好几个如今已不放在稻属的物种。Vaughan ( 1 989)对全球的稻属标本进行了较为全面的查证和研究 ,他建立的稻属系统不仅在属的界定上更为合理 ,而且对稻属中各物种的形态变异、地理分布和种间的关系 ,都有更清楚的描述。遗憾的是 ,Vaughan ( 1 989)采用的属下等级———“复合体”(complex) ,不符合国际植物命名法规 (ICBN)的规定?

籼稻和粳稻的高效分子鉴定方法及其在水稻育种和进化研究中的意义

为了建立准确高效的籼稻和粳稻鉴定方法,对基于籼稻(93-11)和粳稻(日本晴)的全基因组DNA序列比对而获得的45个特异插入/缺失(InDel)位点进行了实验验证.以包括93-11和日本晴在内的44个典型籼稻和典型粳稻品种为实验群体,用45对InDel引物对上述水稻品种的DNA样品进行了PCR扩增和聚丙烯酰胺凝胶电泳,获得了多态的电泳条带.对获得的各InDel位点的基因型数据矩阵进行了中性检测(neutrality test),确定了与栽培稻的籼、粳遗传分化密切相关的34个InDel位点.进一步对来自亚洲11个国家的栽培稻品种和来源不同12个野生稻物种的PCR产物和电泳结果的读取和分析,计算这些栽培稻品种和野生稻DNA样品在这34个InDel位点上的籼型或粳型基因频率,最终确定了不同样品的籼、粳特性.该籼稻和粳稻鉴定方法被称为"InDel分子指数法".与传统基于形态特征鉴定栽培稻籼、粳特性的"程氏指数法"相比,该方法不仅能够准确鉴定籼稻和粳稻,而且还具有更快捷、简便和高效的特点.另外,InDel分子指数法还可以用于野生稻样品的籼、粳特性鉴定,扩大了被检测样品的范围,具有广阔的应用前景.InDel分子指数法的建立为栽培稻育种过程中正确选用籼稻或粳稻种质资源提供了新的技术方法,也为栽培稻的起源、籼—粳遗传分化、以及籼稻和粳稻在驯化过程中如何适应地理环境变化提供了新的研究思路.

转基因稻是否会通过基因逃逸导致生态风险?

外源基因从转基因稻逃逸到非转基因稻品种或其野生近缘种有可能导致生态风险。通常转基因逃逸必须满足如下3个条件:(1)转基因稻和非转基因稻或野生近缘种在空间上分布重叠,相邻生长;(2)转基因稻和非转基因稻或野生近缘种在时间上花期相遇;(3)栽培稻与相关近缘野生种在生物学上有一定的杂交亲和性,且杂种后代能正常繁殖。总结分析了栽培稻及含AA基因组近缘种的地理分布、开花习性、种间杂交亲和性以及栽培稻与多年生普通野生稻之间基因流的研究结果,探讨转基因稻的外源基因是否可能逃逸到环境中而导致生态风险。

分布于日本和中国的鹅观草及其杂种的形态学和细胞学研究

本文对分布于日本的Agropyron tsukushiense (Honda) Ohwi var. transiense (Hack.) Ohwi (2n=6x=42)和分布于中国的Roegneria kamoji Ohwi (2n=6x=42)及其杂种F_1(2n=6x=42)进行了形态学及细胞学的研究,并同时探讨了亲本种的亲缘关系。总体来看,亲本材料之间在形态上虽有差异但并不十分显著。杂种F_1的形态特征介于其父、母本之间。在减数分裂过程中,亲本种和杂种F_1的染色体配对行为均十分正常。但在检查了大量的成熟花粉和穗状花序之后,发现杂种F_1有部份不育现象。上述研究结果表明A. tsukushiense var. transiens的三个染色体组与R. kamoji的三个染色体组同源。结合形态学和育性等方面的研究资料,作者认为上述两个材料仍应属于同一分类等级。但必须指出,由于长期的地理隔离,他们之间产生了一定的形态变异和生殖障碍。按照国际植物命名法规(ICBN)上述两个材料应组合为:Roegneria tsukushiensis (Honda) B. R. Lu, Yen et J. L. Yang及其变种var. transiens (Hack.) B. R. Lu, Yen et J. L. Yang comb. nov.

新疆、青海和四川等地区小麦族植物的细胞学观察

本文对采集于新疆、青海和四川等地的小麦族(Triticeae Dumortier)10属、52种、370份种子材料进行了细胞学观察。该地区小麦族各属种的染色体数目变化范围是从2n=14到2n=84,前者主要存在于大麦属(Hordeum)、新麦草属(Psathyrostachys)和黑麦属(Secale),而后者全部集中于赖草属(Leymus)。其中染色体数目为2n=28和2n=42的类型出现的频率很高,大多存在于鹅观草属(Roegneria)和披碱草属(Elymus)。除个别种内存在不同倍性的细胞型外,绝大多数种的染色体数目非常稳定。在所有的样本中均没有观察到具非整倍体和B-染色体的材料。

小麦族鹅观草属三种植物的生物系统学研究

本文研究了禾本科小麦族鹅观草属的3个种:缘毛鹅观草(Roegneria pendulina Neuski 2n=4x=28),纤毛鹅观草(R. ciliaris (Trin.) Nevski 2n=4x=28)和鹅观草(R. kamoji Ohwi 2n=6x=42)及其种间杂种的形态变异和染色体配对行为。各杂种F_1的减数分裂染色体配对数较高,但杂种高度不育。在杂种减数分裂中还观察到一定频率的多价体形成。以上结果充分表明该3种植物享有两个共同的基本染色体组,在S和Y染色体组之间发生过染色体相互易位,缘毛鹅观草的染色体组可拟定为S^PY^P。

稻种遗传资源多样性的开发利用及保护

由于近年来栽培稻众多改良品种的育成和大面积推广，使之在很大程度上取代了地方品种，造成栽培稻基因源的大量基因流失，导致栽培稻品种的遗传基础越来越狭窄以至不能承受新病、虫害和不利环境的袭击。同时，由于人们长期施用杀虫剂、灭菌剂和除草剂等化学农药，严重地恶化了农业生态环境。要改变这种恶性循环的局面，开发和利用稻种的遗传资源，以丰富栽培稻品种的遗传基础是非常必要的。稻种基因源包括了亚洲栽培稻、非洲栽培稻、杂草稻、稻属的野生物种以及稻族内的近缘属种，它们是栽培稻品种进一步改良所不可缺少的遗传资源。但是，由于农业生产模式的改变，社会经济和工业化水平的迅速发展和提高，稻种基因源的多样性受到了严重的影响和威胁。一些野生稻种的居群已经迅速地缩小甚至从原产地消失。因此，对稻种基因源及其多样性进行及时有效的保护，并对其进行合理的开发和利用，是保证栽培稻进一步改良和持久生产的最有效方法。

小麦族遗传资源的多样性及其保护

禾木科小麦族中包含了三种世界最重要的粮食作物，即：小麦、大麦和黑麦以及许多具有重要经济价值的牧草种类。小麦族植物种类繁多、分布广泛、生态多样，具有极其丰富的形态和遗传变异类型。作为巨大的基因资源库，小麦族植物在通过现代生物技术而导入外源有益基因的麦类作物育种程序中，具有重要和特殊的价值。然而对于小麦族植物的生物多样性的研究和了解还远远不足。同时在全球环境的不断改变和遭到破坏的今天，一些小麦族的物种已处于濒危的状态而面临灭绝，因此对于小麦族丰富的遗传多样性制定有效的措施进行保护是摆在我们面前亟待解决的课题。

染色体组分析及小麦族的系统学

小麦族(Triticeae)是禾本科植物中与人类关系最为密切的一大类群,该族约有325个种,广布于世界各地。小麦族中包含着重要的粮食作物小麦(Triticum aestivum)、大麦(Hordeum vulgare)和黑麦(Secale cereale)以及一些具有重要经济价值的牧草,如:老兰麦(Elymus Sibiricus)、冰草(Agropyron cristatum)和赖草(Leymus chinensis)等等。

利用生物多样性合理布局探索茭白的可持续生产模式

生物多样性是地球上生物有机体漫长演化的产物,其服务功能对人类的活动具有重大的意义。农业生态系统具有相对较低的生物多样性,现代农业的集约化生产方式更加速了农业生态系统的单一化进程,导致系统平衡的破坏和丧失以及病、虫、草害的频频发生。在以农业生态环境改善和修复为手段的农业可持续生产和发展的模式中,以农作物多样性的合理布局来提高农业生物多样性水平和控制病虫草害的实践,显示出其强大的生命力———即是将不同种类的作物或同一作物的不同品种按不同的组合方式和栽种模式进行合理的间栽和套作,将病虫草害的发生控制在许可的范围内。结合浙江省茭白的可持续生产所面临的一系列问题,有必要引入生态农业和利用茭白及其相关作物的生物多样性合理布局的理念,探索一条具有浙江特色的茭白可持续生产和发展的模式以及具体的生产操作方法。

种间杂种染色体配对所揭示的披碱草属植物S_tY基因组分化及其进化意义

在同倍体(homoploid)植物杂交-分化的物种形成(speciation)过程中,杂交后代与亲本之间的有效生殖隔离是新物种形成的关键。杂种与亲本在时间、空间、生态环境和基因水平上的隔离,保证了杂种后代的分化和稳定,并逐渐形成新物种,为了研究披碱草属(Elymus)含S_t Y基因组四倍体物种的系统演化关系,本文对来自亚洲不同地理分布区的26种披碱草属植物进行了大规模的种间杂交和杂种F_1减数分裂染色体配对行为的分析。结果表明各物种之间有不同稃度的杂交亲合力,杂交结实率在各杂交组合之间有较大的变异(在4.8％-100％之间);但各物种之间的杂种F_1完全不育。证明各物种之间形成了明显的生殖隔离。种间杂种F_1减数分裂中期一Ⅰ染色体配对分析的结果进一步表明,S_t Y基因组随各披碱草属物种地理分布的不同而有不同程度的分化。来自同一分布区(如东亚或西亚分布区之内)物种的S_t Y基因组分化程度较低,但来自不同分布区(如东、亚和两亚)物种之间相同的S_t Y基因组具有显著的分化。表明地理隔离对含S_t Y基因组物种的分化起到了十分重要的作用。通过对种间和种内杂种F_1的减数分裂异常现象和染色体配对频率变化规律的分析,作者认为细胞学水平的变化。

披碱草属与大麦属系统关系的研究

禾本科中,披碱草属Elymus L.为多倍体属,约含150余种;大麦禹Hordeum L.具倍体和多倍体,约有40余种,该两属均广泛地分布于全球温带地区。该两属,尤其是被碱草属的系统分类较为困难。基于形态学的传统研究认为这两个属的系统关系较远,而细胞学研究的资料却表明,披碱草属的H染色体组起源于大麦属。笔者对来源不同的披碱草属和大麦属的物种进行了远缘杂交,并对其属间杂种F_1的减数分裂中期I染色体配对行为进行了分析。结果表明,若以披碱草属作母本,该两属有相对较高的杂交亲合力,通过对杂种幼胚进行分割和离体培养,也能获得杂种F_1植株。属间杂种植株的形态介于双亲之间,但更接近于披碱草属,杂种的生殖器官发育不健全,而且所有的杂种F_1均完全不育。细胞学的观察结果表明,这两个属间的杂种F_1通常具有较低的减数分裂中期I染色体配对数,但有较大的变异。通过笔者的工作及掌握的形态学和细胞学的资料分析认为:披碱草属和大麦属的亲缘关系较为复杂,不能一概而论。含H染色体组的披碱草属和大麦属物种有着较近的亲缘关系,但这两个属中所含的H染色体组已产生了程度不同的分化;不含H染色体组的披碱草属及大麦属的物种具有较远的亲缘关系。

鹅观草属——人工合成双二倍体(2n=10x=70)的细胞学及育性的研究

本文对缘毛鹅观草(Roegneria pendulina)、鹅观草(R.tsukushiensis var.transiens)及其人工合成杂种F_1、双二倍体进行了细胞学,育性等的分析和研究。结果表明双亲的减数分裂,花粉育性和结实性均正常,杂种F_1的减数分裂不规则且完全不育;当代双二倍体的染色体数目为70,其减数分裂构型为:6.04 Ⅰ+26.21 Ⅱ+1.52 Ⅲ+1.59 Ⅳ+0.02 Ⅴ:第二代双二倍体的染色体数目为70,个别植株为69,减数分裂构型分别为:4.16 Ⅰ+27.33 Ⅱ+0.50 Ⅲ+2.16 Ⅳ和4.79 Ⅰ26.26 Ⅱ+1.13 Ⅲ+2.13 Ⅳ。与期望染色体配对模式相比,双二倍体中二价体出现的频率有明显增大的趋势。在减数分裂AⅠ和AⅡ分别观察到数目不定的落后单价体,大部份的四分体中出现了微核。双二倍体的育性得到了很大程度的恢复,其花粉可染色性及结实率分别为54.4％和64.0％。