我科学家破解复粒稻“三粒一簇”之谜

复粒稻是一种独特的水稻种质资源,与普通水稻穗子上种子粒粒分明不同,它结出的种子可以三粒长在一簇上,因此又被称为“三粒奇”,但这“三粒一簇”特性的机制一直未被破解。近日,中国农业科学院作物科学研究所童红宁团队联合福建省农业科学院水稻研究所、中国科学院遗传与发育生物学研究所,从基因层面揭示了复粒稻“三粒一簇”的遗传机制,为培育高产水稻新品种提供了理论基础和新途径。相关研究成果于北京时间3月8日发表在国际期刊《科学》上。

小麦胚乳小淀粉粒是复粒淀粉的结构观察

为了查明小麦胚乳淀粉粒是单粒淀粉还是复粒淀粉,利用电子显微镜技术系统观察了小麦胚乳发育过程中淀粉粒的发育过程。结果表明,大淀粉粒在胚乳发育早期发生与发育,包含大淀粉粒的淀粉体通过缢缩进行增殖,每个淀粉体只包含一个大淀粉粒;小淀粉粒在胚乳发育的中、后期发生与发育,包含大淀粉粒的淀粉体被膜向细胞基质突起,出芽产生许多淀粉体,小淀粉粒在这些淀粉体内发生与发育;包含小淀粉粒的淀粉体也可以通过缢缩或被膜外突出芽产生新淀粉体,用来形成小淀粉粒;多个小淀粉粒可以同时在一个淀粉体内发生与发育;当淀粉体被淀粉粒所充满,淀粉体被膜降解消失,释放淀粉粒到细胞基质中。上述结果表明,小麦胚乳大淀粉粒为单粒淀粉,而小淀粉粒为复粒淀粉。

水稻胚乳淀粉体被膜的降解和复粒淀粉粒概念的探讨

运用电子显微镜技术,系统观察了水稻胚乳发育过程中淀粉粒的发育、淀粉体被膜的降解和复粒淀粉粒的形态。多个淀粉粒可以同时在1个淀粉体内发生与发育,淀粉粒形态从近球形到椭球形,最后彼此接触,接触面呈多角形。淀粉体被淀粉粒充实后,淀粉体被膜开始降解,降解的被膜片段发生卷曲包裹细胞质基质形成环形被膜结构。发育良好的呈多角形的淀粉粒在淀粉体内排列紧密,淀粉体被膜降解后,这些淀粉粒仍聚集在一起维持淀粉体的轮廓,胚乳细胞不易被断开,成熟籽粒表现为透明性状。发育不良的呈球形或椭球形的淀粉粒在淀粉体内排列疏松,淀粉体被膜降解消失后,这些淀粉粒不能维持淀粉体的轮廓,胚乳细胞易被断开,成熟籽粒表现为垩白性状。还对复粒淀粉粒的概念进行了探讨。

复粒小穗高粱种质资源结构及遗传分析

目的研究高粱小穗结构,完善其形态解剖和遗传理论,探讨在高粱杂种优势利用和育种中的作用。方法采用笔者发现创制的复粒高粱材料SZ0,以及10个国内外高粱双粒资源品种,对其农艺性状、小穗结构观察解剖,与普通(单粒)品种杂交进行遗传分析。结果双籽粒小穗是复粒高粱小穗的一种基本形式,在复粒品系SZ0的小穗中有高频率的多小花、多籽粒、多雌蕊、多浆片、多花药、多柱头及孪生连体籽粒等结构特征;在109-双粒(怀德)的小穗中有第三颖壳、双芒、4个浆片等结构,存在低频率的三籽粒小穗;高粱复粒性状由1对基因控制,在TX431中复粒对单粒为显性,在中国的农家品种109-双粒(怀德)中复粒对单粒为隐性。结论复粒高粱小穗结构与传统理论不同,表明高粱小穗的原始结构是多小花的,存在着多心皮子房;由于掌握了丰富的种质资源,国外相互矛盾的结论在本研究中同时再现,表明复粒性状在不同品种中,受不同的一对基因控制,其相互关系有待进一步研究。

三个复粒水稻材料的复粒频率及其复芽率

对3个复粒水稻材料的复粒频率和复芽率进行了研究。粳型CDR-2的复茅率和芽基数增加率显著高于籼型CDR-1和CDR-3;CDR-1在剥去颖壳下催芽,复芽率和芽基数增加率明显提高。

复粒稻特征特性及复粒发芽机制研究

[目的]探究多雌蕊型复粒稻的多米粒的发芽特性及发芽机制。[方法]采用复粒稻谷粒及剥去颖壳的米粒发芽,观察发芽情况,分析复粒稻的发芽机制。[结果]复粒稻中多米粒发芽不完全,生长靠外颖的米粒发芽影响不大,靠内颖的米粒发芽受到一定限制,位于中间米粒基本不能发芽。双粒型、三粒型复粒稻谷粒的平均发芽率分别为6%、2%;而复粒稻谷粒去掉颖壳后,各米粒发芽正常,发芽率均达96%。[结论]复粒稻中多米粒均具有能发芽的潜力,颖壳是制约复粒稻复粒稻多米粒发芽的主要因素。

复粒稻花器结构与子房的发育动态

为明确复粒稻颖花中柱头、子房和米粒的发育特性,对复粒稻品系复816花器结构与子房发育动态进行了观察。结果表明:1)花器中柱头数目为2～13枚,以5～6枚的颖花较多,分别为25.83%和23.02%;子房数目为2～3个的颖花较多,分别为48.81%和38.72%,子房与柱头的比例最大为1∶7;花药数目5～9个,分别为8.16%、14.29%、17.35%、16.33%和3.07%。2)小穗中所有的子房在开花1～2d后膨大,但后期只有部分膨大子房能灌浆发育成完熟米粒;膨大子房数目越多的小穗,成熟后形成复粒的概率越大,但并非形成的米粒数越多;单穗间复粒率变异较大,其中,双粒率的变异范围为13.25%～39.13%,三粒率的变异范围为0～5.89%,群体的平均复粒率为24.86%,含四粒及更多粒的情况极少出现。3)米粒在灌浆发育过程中,靠外颖侧的米粒发育成长最早最快,靠内颖侧次之,而中间米粒成长发育最慢;双粒型内外颖粒重差异表现为靠外颖生长的米粒粒重显著高于靠内颖生长的米粒粒重,但三粒型不同部位米粒重差异不显著。

复粒稻恢复系选育及利用初报

复粒稻是水稻中一种特异的种质资源,现有杂交水稻都是单粒稻,没有复粒稻品种。本文介绍了一种复粒稻三系恢复系种质的发现,同时利用这一资源育成了三系复粒稻恢复系;利用创制的三系复粒稻恢复系创制出了复粒杂交稻,其杂种表现出复粒性和较强的生物优势。

复粒小穗高粱的发现及初步观察

介绍了复粒小穗高粱的发现过程，对ＳＺＯ－１等品系初步观察表明：在复粒高粱的每个穗子中除部分为正常小穗外，还有多雌蕊、多雄蕊、多柱头小穗。多数小穗中可形成包括孪生连体粒在内的多粒种子。说明高粱小穗的原始结构属多小花类型。

复方金钱草颗粒临床应用专家共识

复方金钱草颗粒为国家医保目录乙类中成药,在临床上广泛应用于泌尿系结石和尿路感染,经过长期的临床治疗经验,基于问卷调查、专家访谈及研究文献系统分析的基础上,认为复方金钱草颗粒对泌尿系结石和尿路感染疾病有良好的临床疗效,为指南推荐用药。本共识严格遵循中成药临床应用专家共识步骤进行研制,针对泌尿系结石和尿路感染的治疗而制定;采用调查问卷的形式,调查有临床经验的医生,通过对循证医学证据进行综合分析,并采用名义组法原则,汇总分析结果为24条推荐意见和共识建议。进一步明确复方金钱草颗粒治疗泌尿系结石和尿路感染的适应症、用法用药、疗程、介入时间、联合用药等,说明了临床应用的安全性,并分别进行30以上的专家组进行了征求意见和同行评议。本共识旨在指导临床正确使用复方金钱草颗粒治疗泌尿系结石和尿路感染。

复粒稻种质资源及其遗传育种利用

水稻(Oryza sativa)是世界上最重要的粮食作物之一,也是单子叶植物发育分子生物学研究的理想模式植物。穗部形态是影响水稻产量的重要因素,也是当前水稻遗传改良和发育生物学研究的热点之一。复粒稻是发生于水稻穗粒部的一种突变体材料,在形态上可分为小穗簇生型和颖壳多雌型两种,有自然突变、杂交变异和理化诱变等多种来源途径。作为一种特异的水稻种质资源,复粒稻在水稻新材料创建、复粒型新品种选育、改善杂交制种结实性及探讨单子叶植物成花机理等方面具有重要的研究价值,对创造复粒新型育种材料、提高穗着粒密度及穗粒数、有效缩短穗长度、改良水稻植株性状及提高产量等都具有重要意义。该文综述了复粒稻的资源类型、来源途径、遗传分析、基因定位及其育种利用价值等方面的研究进展,并提出了今后的研究方向,以期为水稻遗传育种提供参考。

复粒高粱不育系的研究

为了丰富复粒高粱种质资源,研究复粒基因的遗传规律,探讨复粒高粱在育种中的利用价值,采用自育复粒高粱不育系3份与综合性状优良的单粒高粱恢复系4份分别进行杂交,调查统计F_1、F_2复粒性状,进行复粒遗传规律分析并观察复粒高粱小穗结构。结果表明,复粒性状为显性,由1对基因控制。观察到复粒高粱小穗雌蕊、雄蕊数多,存在多浆片、多护颖、多子粒的现象;从复粒高粱的育种目标看,72B·DORADOA_2具有较高的复粒率,千粒重适中,可能是优良的复粒高粱亲本系。

复方清热颗粒对肾移植术后肺炎患者T细胞亚群、Th_1/Th_2的影响

目的观察肾移植术后肺炎患者早期发病的免疫功能状态及应用中西医结合治疗的效果。方法将32例肾移植术后肺炎患者随机分为两组,均予西药常规处理,治疗组加用中药复方清热颗粒治疗。结果治疗组CD4/CD8比值、Th1/Th2比值、CD4计数、Th1细胞计数百分比升高,CD8计数、Th2细胞计数百分比下降,较之对照组差异显著。结论中药复方清热颗粒制剂能促进免疫功能恢复,降低病死率。

复方阿胶颗粒对月经不调和痛经的药理作用研究

目的:考察复方阿胶颗粒对月经不调和痛经的治疗作用。方法:采用灌胃给药,考察复方阿胶颗粒对小鼠性腺发育和雌激素分泌的影响;以雌激素和催产素制造原发性痛经模型,考察复方阿胶颗粒对小鼠痛经模型的影响;采用扭体法,考察复方阿胶颗粒对醋酸致小鼠疼痛反应的影响。结果:复方阿胶颗粒高剂量组对幼鼠性腺发育具有促进作用,可明显提高其卵巢指数,对子宫指数和血清中雌激素水平有增高趋势;复方阿胶颗粒对雌激素和催产素所致原发性痛经小鼠的疼痛反应具有明显抑制作用,高、中、低剂量可明显减少扭体次数,与模型对照组比较,差异有统计学意义(P<0.05);复方阿胶颗粒对醋酸所致小鼠疼痛的扭体反应具有一定的抑制作用。结论:复方阿胶颗粒具有促进性腺发育、调节激素水平、治疗原发性痛经作用,为其治疗月经不调和痛经提供了一定的药效学基础。

复方桑钩颗粒对高血脂大鼠血脂及血管内皮功能的影响

目的:观察复方桑钩颗粒对高血脂大鼠血脂和血管内皮功能的影响。方法:采用高脂饲料喂养建立高脂血症病理模型;60只SD雄性大鼠随机分为正常对照组、高脂模型组、复方桑钩颗粒高、低剂量组及氟伐他汀钠组,每组12只。4周后采血测定各组大鼠血脂水平及血浆内皮素(ET)、血浆丙二醛(MDA)、内皮细胞表达黏附因子(ICAM-1)、一氧化氮(NO)和降钙素基因相关肽(CGRP)。结果:高脂模型组大鼠血清TC、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)均明显高于正常对照组(P<0.01),高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)明显低于正常对照组(P<0.01),说明高血脂大鼠模型建立成功;高脂模型组大鼠血清ET、MDA和ICAM-1含量均明显高于正常对照组,复方桑钩颗粒高剂量组、氟伐他汀钠组大鼠血清ET、MDA和ICAM-1含量均明显低于高脂模型组(P<0.01);高脂模型组大鼠血清NO和CGRP水平明显低于正常对照组(P<0.01);复方桑钩颗粒高剂量组、氟伐他汀钠组大鼠血清NO和CGRP水平均明显高于高脂模型组(P<0.01)。结论:复方桑钩颗粒能降低高脂血症大鼠血脂水平,改善高血脂大鼠的血管内皮功能和血管舒张状态。

复方沙棘1号颗粒对大鼠局灶性脑缺血再灌注损伤的保护作用及机理探讨

目的 :研究复方沙棘 1号颗粒对大鼠局灶性脑缺血再灌注损伤的保护作用及机理。方法 :线栓法制作局灶性脑缺血再灌注模型 ,检测脑梗塞体积比、血清MDA含量、血清SOD和GSH Px活性 ,并观察行为学改变。结果 :大鼠脑缺血再灌注后血清MDA含量和脑梗塞体积比显著增加 ,SOD和GSH Px活力明显下降。复方沙棘 1号可有效地防止上述改变。结论 :复方沙棘 1号颗粒对脑缺血再灌注损伤有显著保护作用 ,这种保护作用可能与提高脑组织抗脂质氧化能力有关。

复方黄杞颗粒对实验性自身免疫性重症肌无力大鼠模型IL-6、IL-17、SI、AchRAb影响

目的观察复方黄杞颗粒对自身免疫性重症肌无力大鼠模型(EAMG)血清白介素-6(IL-6)、白介素-17(IL-17)、铁(SI)、乙酰胆碱受体抗体(AchRAb)的调节作用。方法选择雌性Lewis大鼠60只,随机分为空白对照组、模型对照组、实验药物组、溴吡斯的明组。采用二次免疫注射法建立实验性自身免疫重症肌无力大鼠模型。二次免疫1周后,空白对照组给予5.4 mg/(kg·d)生理盐水灌胃,1次/d,持续21 d;模型对照组给予5.4 mg/(kg·d)生理盐水灌胃,1次/d,持续21 d;溴吡斯的明组给予5.4 mg/(kg·d)溴吡斯的明灌胃给药,1次/d,持续21 d;实验药物组给予5.4 mg/(kg·d)复方黄杞颗粒灌胃给药,1次/d,持续21 d。比较各组大鼠血清IL-6、IL-17、SI、AchRAb的浓度。结果模型对照组血清中AchRAb、IL-6、IL-17浓度明显高于空白对照组(P<0.05)。实验药物组、溴吡斯的明组血清中AchRAb、IL-6、IL-17浓度明显低于模型对照组(P<0.05)。各组大鼠SI浓度与模型对照组比较,差异无统计学意义(P>0.05)。结论复方黄杞颗粒可影响自身免疫性重症肌无力大鼠模型血清AchRAb、IL-6、IL-17水平。

三甲复脉颗粒对帕金森病患者脑内神经递质功能平衡干预研究

目的 观察三甲复脉颗粒对帕金森病(PD)阴虚血瘀证患者脑内神经递质功能平衡的影响及其对智能认知、睡眠的临床疗效。方法 将符合纳入标准的PD阴虚血瘀证患者59例随机分为两组,入组前西药剂量调至稳定,研究期间剂量维持不变,对照组仅西药治疗,试验组三甲复脉颗粒+西药治疗,两组患者均连续服用8周。比较两组患者干预前后脑内神经递质相对功率、简易智力状态检查量表(MMSE)、蒙特利尔认知评估量表(MoCA)、帕金森病睡眠量表(PDSS)。结果 对照组干预前后脑内神经递质相对功率及MMSE、MoCA、PDSS评分无明显差异,试验组干预后脑内多巴胺(DA)、5-羟色胺(5-HT)、γ-氨基丁酸(GABA)相对功率及MMSE、MoCA、PDSS评分均高于干预前(P<0.05)。干预后,试验组5-HT、GABA相对功率及MMSE、MoCA、PDSS评分比较对照组升高(P<0.05)。结论 三甲复脉颗粒联合西药治疗能提高PD患者脑内DA、5-HT、GABA相对功率,改善智能认知、睡眠状况,有利于PD患者脑内神经递质功能平衡的构建。

益心复脉颗粒对缓慢性心律失常小鼠认知功能的影响及机制研究

目的 研究益心复脉颗粒对缓慢性心律失常小鼠认知功能的治疗作用及效应机制。方法 从80只16~18月龄衰老小鼠中筛选出20只因衰老而出现缓慢性心律失常的小鼠,随机分为老龄缓慢性心律失常组(BA)和益心复脉组(YXFM),10只正常心率的衰老小鼠设为老龄正常心率组(NHR),每组各10只。益心复脉组小鼠采用灌胃法给予益心复脉颗粒2 g/(kg·d),连续给药4周。采用生物信号采集处理系统检测小鼠心率及心电图改变,Morris水迷宫法评估学习记忆能力,HE染色及TUNEL染色评估脑组织病理改变及神经元凋亡情况,DHE染色检测脑组织活性氧(reactive oxygen species,ROS)含量,Western blot法测定脑组织促过氧化物酶体增生物激活受体γ辅激活因子-1α(peroxisome proliferator-activated receptorγcoactivator-1α,PGC-1α)、核呼吸因子2(nuclear factor-like 2,Nrf-2)蛋白的表达。结果 心电图结果显示与正常心率组比较,缓慢性心律失常组小鼠心率明显下降,伴随窦性停搏、传导阻滞等改变,同时脑组织出现病理损伤,神经元细胞凋亡明显,ROS积聚显著,学习记忆能力下降,PGC-1α、Nrf-2蛋白的表达下降。而益心复脉组小鼠心率得以显著提升,脑损伤及学习能力也得到显著改善,PGC-1α、Nrf-2蛋白的表达均显著升高。结论 益心复脉颗粒在提升心率的同时,可能能够通过调控PGC-1α/Nrf-2通路起到非心率依赖性的脑保护作用。