小麦耐热性的生理遗传研究进展

小麦是中国第二大口粮作物,其产量直接关系人民的生活水平,所以高产和稳产一直是中国小麦的首要育种目标。小麦起源于温带,属喜凉作物,生长季节内的高温对生长发育会产生不利影响,使其产量下降,品质变劣。由于耐热性是复杂的数量遗传性状,其机制的解析一直是生物学研究难点,也是研究热点。为了解析小麦耐热的生理遗传学及分子生物学基础,国内外研究人员通过正向遗传学方法,构建遗传分离群体,以冠层温度、灌浆持续时间、细胞膜稳定性和叶绿素含量等生理学参数,以及穗粒数和千粒重热感指数为指标,在小麦不同染色体上定位了多个耐热相关的QTL位点。同时利用反向遗传学方法,特别是通过转录组、蛋白组和表观遗传组等组学方法鉴定了大量的高温胁迫响应的基因、mi RNA及长片段非编码RNA,并通过转基因等手段证明了部分候选基因在小麦抵御高温胁迫中的重要作用。另外,虽然植物中高温受体至今尚未发现,但是钙离子信号通道以及ABA和SA等激素在高温信号传导中的作用也逐渐引起人们的关注。文中主要综述了现阶段高温对小麦产量品质及生理性状的影响、小麦耐热相关QTL的定位,以及小麦响应高温胁迫的转录组、蛋白组和表观遗传组的研究进展;提出应针对小麦种质资源进行系统的耐热性评价,筛选优异等位基因、解析其分子遗传机理,通过创新再利用,为选育适合中国气候条件的耐热小麦品种提供新材料,实现品种耐热性与丰产性的统一。

北方冬麦区与黄淮北片优良小麦品种(系)耐热性评价

为筛选小麦耐热种质资源,在开花后15d开始覆盖塑料大棚,模拟高温胁迫,对来自我国北方冬麦区和黄淮北片主推的53个小麦品种(系)的千粒重热感指数、容重热感指数、几何平均产量进行分析,并以耐热品种TAM107为对照,结合苗期细胞膜热稳定性对参试材料的耐热性进行评价。结果表明,在三年(2008-2011)试验中,千粒重热感指数均小于1的品种(系)有9个(05CA306、京冬8号、邯6228、衡6632、农大3492、农大3432、济麦19、农大212和衡4399),容重热感指数均小于1的品种(系)有8个(衡观216、农大3492、农大413、京冬8号、山农2149、农大212、衡6632和济麦19)。依据参试品种(系)在3年的几何平均产量及热感指数的结果,农大212、农大3492、京冬8号、济麦19、衡6632、农大413、山农2149和衡观216可作为耐热高产品种(系)在生产上推广应用。利用细胞膜热稳定性筛选出44个苗期耐热性好的品种(系)。综合细胞膜热稳定性法及田间评价结果,农大212、衡6632、农大3492、济麦19、农大413、山农2149和衡观216为耐热性较好的品种(系)。

SSR标记应用于烟草品种遗传多样性研究

SSR标记是进行植物遗传多样性研究的理想技术。研究应用2007年Bindler等[14]公布的的烟草SSR标记分析了13个云南省烟草主栽品种的遗传多样性。通过对92对分布于烟草24个连锁群的SSR标记引物筛选,发现20对在这些品种之间存在多态性。20个SSR位点上共检测到52个等位基因,平均每对引物等位基因数为2.6个。根据SSR标记多态性计算了不同品种之间的遗传距离(GD),13个品种之间遗传距离介于0.0090～0.4286之间,平均距离为0.2237,说明品种间遗传差异较小。SSR标记技术将在烟草的基因标记定位及分子辅助育种中发挥重要的作用。

野生二粒小麦导入普通小麦抗白粉病基因的分子标记

普通小麦的抗病品种(系)7K65对当前流行的小麦白粉菌E09生理小种具有较好的抗性,遗传分析表明,其抗性由一个显性基因控制,命名为Ml7K65。利用SSR,EST-STS标记对该基因进行检测,共筛选到7个与之连锁的标记位点,它们在遗传图谱上的顺序为:Xcfa2086-XEST83-XEST89-Xksum193-Xmag633-Xcfd50-Ml7K65,各位点之间的遗传距离依次为5.4,2.8,0.4,2.4,0.4,2.0 cM。其中,Xcfd50为离Ml7K65距离最近的标记,图距为2.0 cM,最远标记Xcfa2086与Ml7K65图距为13.4 cM。进一步利用中国春缺四体材料对该基因进行染色体定位,结果表明,Ml7K65基因位于小麦染色体2A上。

单晶金刚石刀具后刀面沟槽磨损的石墨化生成过程分析(英文)

单晶金刚石刀具切削单晶硅时后刀面会发生剧烈沟槽磨损,严重影响零件加工质量和刀具寿命。为了从金刚石石墨化转变角度揭示沟槽磨损生长扩展机制,建立了金刚石刀具后刀面具有初始沟槽的分子动力学模型,模拟了切削单晶硅时初始沟槽处的工件材料流动行为与金刚石刀具晶体结构变化情况。结果表明,初始沟槽的存在改变了工件材料的流动状态;并且这种材料流动引起了刀具初始沟槽附近温度和能量的变化,温度升高了8%,势能提高了1.4%;通过分析金刚石刀具晶体结构发现,初始沟槽处的刀具材料发生了石墨化转变,并通过计算采样点处原子间键角,得到了石墨化转化率随着切削的进行不断升高,并最终趋于恒定的规律,当切削进入到稳定切削阶段时,石墨化转化率约为6%。

全糯性小麦济糯116的籽粒蛋白质组学分析

糯小麦是指不含直链淀粉或者直链淀粉含量很低的小麦品种,它对小麦的淀粉以及面团等特性都有很大的影响。解释小麦淀粉糯性变异的机制,对于改良小麦品质具有重大意义。本研究以全糯性小麦济糯116及普通小麦济麦22为材料,利用TMT(tandem mass tags)定量蛋白质组学技术结合生物信息学分析法,分析差异表达蛋白及其功能和通路等富集情况。结果表明,两个小麦品种中共鉴定出161个差异表达蛋白,其中上调蛋白59个、下调蛋白102个。差异蛋白的GO富集分析发现,在分子功能中,富集在淀粉合成酶活性类、核糖体RNA N-糖基化酶活性类和RNA糖基化酶活性类蛋白的差异倍数较大。KEGG分析发现,核糖体代谢途径及淀粉和蔗糖代谢途径中的差异蛋白最多,表明除淀粉和蔗糖代谢外,核糖体代谢也可能参与小麦糯性机制。本研究为进一步探索小麦籽粒糯性遗传机制提供了参考。

围绕口腔实践教学的改革举措

围绕口腔实践教学中存在的一些问题,笔者做出了一些改革探索。为了提高教学质量,笔者试图通过实践教学体系的创建,理论教学与实验教学的合理配置,高素质实验队伍的培养建设,实验室条件的改善,实验教学方法的创新,实验教学形式的丰富等几方面入手,以探索培养出适应社会需要、极具动手能力的高素质、复合型口腔医学创新人才。

静定结构和超静定结构工程应用探讨

超静定结构具有多余约束会使得结构更加稳定,而静定结构属于无多余约束的几何不变体系。在工程实例中超静定结构运用较多,但这并不表示在所有情况下超静定结构都会比静定结构经济、合理。以两跨连续梁和两跨静定梁为算例,分别求出在均布荷载、温度变化以及支座沉降三个不同工况下两者的变形和内力分布。通过比较和分析可知,任何事物都具有两面性,对温度变化、制造误差以及支座沉降敏感的结构中,采用静定结构比超静定结构更为适合。

浅谈GPON原理

进入21世纪以来,全球宽带接入网进入了大发展阶段。GPON,作为宽带接入的革命性解决方案,未来几年内将为电信运营商全面转型提供有力的支撑。本文简要介绍GPON技术原理。

膨胀土裂隙生成特征研究

以南京绕城高速公路路基弱膨胀土为研究对象,通过改变膨胀土的含水率,在实验室内对降雨蒸发交替作用下膨胀土裂隙开裂过程进行模拟,观测并统计分析裂隙特征的关键因素,研究不同含水率及不同循环次数对裂隙的长度、宽度、数量的影响。研究结果表明:在一次干湿循环过程中,裂隙生成速度随时间变化先快后慢,最终达到稳定;在整个干湿循环过程中,每次循环结束时裂隙数量呈逐渐增多的趋势,在第五次干湿循环之后裂隙发育最终达到稳定。

膀胱肿瘤侵袭转移分子机制的研究进展

膀胱肿瘤的发病率近几年呈增长趋势,其发生发展、侵袭转移受很多因素的影响。关于膀胱肿瘤分子机制的研究有很多,包括趋化因子、基质金属蛋白酶、肿瘤转移相关基因、生长因子及血管紧张素等,但具体的作用机制到目前为止尚不明确,各种可能存在的分子机制仍在探索研究中。了解膀胱肿瘤侵袭转移的分子机制,对膀胱肿瘤的预防和治疗有很重要的临床意义。

利用瞬时表达技术分析小麦抗白粉病相关基因CAF1、BI-1和DAD1的功能

利用小麦离体叶片瞬时表达技术分析了3个小麦抗白粉病相关基因CAF1、BI-1和DAD1的功能。根据小麦响应白粉菌侵染的差异表达基因芯片检测结果,筛选出表达差异的抗病相关基因CAF1和BI-1,并挑选与植物程序性死亡相关的基因DAD1,将克隆到的这3个小麦基因全长ORF序列构建入超表达载体pAHC25中,利用瞬时表达技术检测目标基因和GUS基因共转化的阳性小麦叶片表皮细胞中白粉菌成功侵入并形成吸器的细胞比例(侵入频率),研究目标基因的超表达后对白粉菌入侵及吸器形成产生的影响。结果表明,小麦CAF1基因在感病小麦品种叶片中的瞬时表达,对白粉病侵入和吸器形成具有一定的抑制作用(侵入频率为(37.37±3.2)%,对照为(54.75±0.6)%),在一定程度上增强了表达细胞对白粉菌的抗性;表达DAD1基因则可能在一定程度上有利于白粉菌吸器的形成(侵入频率为(57.34±1.1)%,对照为(50.93±1.3)%);而在感病叶片中表达基因BI-1对白粉菌吸器形成没有明显影响(侵入频率为(54.31±1.7)%,对照为(52.37±1.8)%)。

CXCL12/CXCR4生物学轴与膀胱肿瘤关系的研究进展

趋化因子是促炎症趋化细胞因子类家族成员之一,它在许多生理和病理过程中有重要作用。研究发现趋化因子CXCL12和受体CXCR4广泛表达于组织和器官,与膀胱肿瘤细胞的黏附、侵袭、增殖和生存有关。通过阐明CXCL12/CXCR4生物学轴和膀胱肿瘤的关系,以便寻找有利于疾病治疗的新途径。

综合医院口腔规培基地引入Simodont虚拟仿真系统及仿头模的必要性探讨

住院医师规范化培训是提高住院医师综合能力的有效方式。在三年培训中,怎样更有效的提高学员的培训质量,一直是国家及培训基地探索的难题。口腔医学是一门实践性极强的学科,学员临床技能的提升是住院规培中的重中之重。Simodont虚拟仿真系统及仿头模规培学员有助于提升实践能力,但是目前规培基地中只有极少数拥有虚拟仿真系统及仿头模。因此,本文探讨口腔规培基地中引入虚拟仿真系统及仿头模的必要性,促进其在规培中的应用。

白粉菌(Erysiphe graminis)侵染诱导表达的小麦糖苷水解酶基因TaGlc2的克隆与鉴定

真菌病害是世界小麦生产中的最重要的病害之一。目前,在小麦中已经鉴定出一批小麦病菌侵染诱导基因,包括病程相关基因和抗真菌水解酶基因(葡聚糖酶基因和几丁质酶基因)。最近的研究表明,植物1,3-β-葡聚糖酶参与对真菌侵染的防卫。本研究从小麦cDNA文库中克隆出一个编码小麦1,3-β-葡聚糖酶的新基因,命名为TaGlc2。该基因编码的氨基酸序列与糖苷水解酶基因家族17高度同源。采用实时定量PCR分析方法对TaGlc2基因在白粉菌侵染(Erysiphe graminis)后小麦叶片中的表达模式进行研究,发现TaGlc2基因在白粉菌侵染6h后表达明显增强,至24h达到峰值,说明该基因受白粉菌侵染诱导表达。获得了TaGlc2基因5'上游调控区序列,发现存在与病菌侵染响应有关的顺式元件。小麦TaGlc2基因在小麦白粉病抗性上可能具有重要作用。

小麦种质资源耐热性评价

【目的】利用热感指数作为耐热性鉴定指标,分别对冬、春小麦种质资源进行高通量耐热性鉴定,筛选耐热种质资源,为小麦耐热性育种提供材料基础。【方法】冬小麦材料采用延期播种、春小麦材料种植在温度有显著差异的地理环境下,人为致使小麦灌浆期遭遇高温胁迫。根据不同环境处理的千粒重值计算冬、春小麦各个材料的热感指数。依据热感指数,对来自中国不同小麦生态区和国外不同地区和组织的1325份小麦种质资源,包括688份冬小麦和637份春小麦,分别进行耐热性评价。热感指数小于0.5为极耐热材料、大于等于0.5小于1为中等耐热材料、大于等于1小于1.5为中等热敏感材料、大于等于1.5为极敏感材料。【结果】冬小麦和春小麦热胁迫处理组灌浆期平均最高温度分别高于对照组1.91℃和7.09℃,且热胁迫处理组千粒重与对照组相比均有显著降低。根据热感指数分级评价结果,极耐热冬、春小麦材料31和48份,占供试材料的4.51%和7.54%;极敏感冬、春小麦材料19和58份,占供试材料的2.76%和9.11%;其余大多数材料为中间类型(中等耐热材料和中等热敏感材料)。从中国小麦生态区域的地理分布来看,来自南部麦区(西南冬麦区、青藏春冬麦区、长江中下游冬麦区)的冬小麦材料耐热性整体高于来自北部麦区(北部冬麦区、黄淮冬麦区)的冬小麦材料。对于春小麦,来自新疆春冬麦区的材料耐热性最强,平均热感指数为0.70,且其中88.00%的材料属于耐热材料(极耐热材料或中等耐热材料);此外,来自国际干旱地区农业研究中心的春小麦平均热感指数为0.88,也表现出较强的耐热性。来自CIMMYT的人工合成六倍体材料耐热性最弱,平均HSI为1.18,其中69.58%的材料为热敏感材料(中等热敏感材料和极敏感材料)。【结论】采用延期播种或在高温的地理环境下种植能使小麦在灌浆期遭遇高温胁迫。以千粒重热感指数作为评价指标,对1325份小麦种质资源进行高通量耐热性鉴定,综合考虑正常条件下的产量潜力和高温条件下的耐热性,筛选出优异耐热资源103份,可用于相应生态区小麦的耐热性遗传改良。