Fermentative Biohydrogen Production with Enteric Bacteria Isolated from the Intestine of Wild Common Carp Dwelling in Tarim River Basin

The biological hydrogen generating from fermentation of low-cost lignocellulosic feedstocks by hydrogen-producing bacteria has attracted many attentions in recent years. In the present investigation, ten hydrogen-producing bacteria were newly isolated from the intestine of wild common carp (Cyprinus carpio L.), and identified belonging to the genera of Enterobacter and Klebsiella based on analysis of the 16S rDNA gene sequence and examination of the physiological and biochemical characteristics. All the isolates inherently owned the ability to metabolize xylose especially the cotton stalk hydrolysate for hydrogen production with hydrogen yield (HY) higher than 100 mL·L-1. In particular, two isolates, WL1306 and WL1305 obtained higher HY, hydrogen production rate (HPR), and hydrogen production potential (HPP) using cotton stalk hydrolysate as sugar substrate than the mixed sugar of glucose & xylose, which obtained the HY of 249.5 ± 29.0, 397.0 ± 36.7 mL·L-1, HPR of 10.4 ± 1.2, 16.5 ± 1.5 mL·L-1·h-1, HPP of 19.5 ± 2.3, 31.0 ± 2.8 mL·L-1·g-1sugar, separately. The generation of soluble metabolites, such as the lactate, formate, acetate, succinate and ethanol reflected the mixed acid fermentation properties of the hydrogen production pathway.

半配合材料VSG快速稳定棉花远缘杂种后代的研究

用激素处理和染色体加倍的方法获得陆地棉与比克棉、色伯氏棉等野生棉种的远缘杂交后代,结合杂交、回交、聚合杂交的手段,使棉花远缘杂种后代的品质性状得到了显著的提高。为了克服棉属种间杂交后代疯狂分离的难题,使新品系的性状尽快稳定,通过半配合材料VSG作母本与之杂交,得到远缘杂种后代低代材料的单倍体,通过染色体加倍等手段得到了稳定的优质棉新品系。

利用SSR分析四倍体棉种多态性

利用SSR标记对60份四倍体棉种材料进行遗传多样性分析,其中包括42份陆地棉野生种系。结果显示,从1050对SSR引物筛选出的95对SSR引物均能在60份材料间扩增出稳定明显的多态性条带,共检测出660个片段,其中多态性片段584个,占88.5%。每个位点的等位基因为2~12个,平均每对引物6.1个。UPGMA聚类分析显示,42份材料的相似性系数（GS）在0.306~1.000之间,平均成对相似系数为0.493。95对引物的多态信息含量（PIC）的变幅为0.278~0.905,基因多样性（H＇）的变幅为0.451~2.451,有效等位基因数（Ne）在1.385~10.490之间变动。SSR标记在陆地棉野生种系及四倍体棉种间均可反映丰富的遗传多样性信息,其中陆地棉与陆地棉野生种系中阔叶棉的亲缘关系最近,海岛棉和达尔文棉的亲缘关系非常相近,黄褐棉和毛棉相对较近,陆地棉与其他4个棉种的亲缘关系最远。

棉属8个野生种2个二倍体栽培种对陆地棉的改良效应

１９７４～１９９３年间，用棉属８个野生种两个二倍体栽培种作父本与陆地棉进行种间杂交，从其后代中，选育出１０个具有丰产、优质、抗病的新品系和１２８个各具优良性状的种质材料，其中６个已参加了省级以上区试。它们分别属于８种类型：高衣分（４４％—４８％），长绒（３６．０～４０．６ｍｍ），高强纤维（２５．３～３３．３ｇ／ｔｅｘ），大铃（７．０８～９．３０９），最佳麦克隆值（３．７～４．抗棉蚜（Ⅰ—Ⅱ级），抗棉铃虫Ⅰ—Ⅱ级），兼抗枯黄萎病（病指０～１０和８～２５）。这些新的品系和种质材料丰富了陆地棉的遗传基础。

利用三个野生棉种进行陆地棉纤维品质改良的效应比较

利用野生种开展了陆地棉纤维品质改良研究,以比较其对品质改良的效应。在适宜条件下,将陆地棉分别与异常棉(Gossypiumanomalum),辣根棉(G.armourianum),雷蒙德氏棉(G.rai mondii)等杂交培育出纤维品质基本稳定、农艺性状良好的一批超强细长绒棉纤维种质系。对品质改良效果的大小依次为异常棉、辣根棉、雷蒙德氏棉。101个来自异常棉、49年来自辣根棉和47个来自雷蒙德氏棉的后代品系,平均纤维比强度分别达38.15cN·tex-1、35.50cN·tex-1、和34.43cN·tex-1、,长度达33.35mm、33.16mm和32.29mm,麦克隆值为4.11、4.29和4.37。表明野生棉是改良和提高纤维品质的重要基因来源。

陆地棉高品质纤维种质基因库的拓建

采用远缘杂交 ,开展了棉属野生种的高强纤维潜力基因向陆地棉品种转育研究 ,以构建高纤维品质的种质基因库。在适宜的自然条件和人工条件下 ,陆地棉分别与异常棉 (Gossypiumanomalum)、辣根棉 (G .armourianum)、雷蒙德氏棉(G .raimondii)等杂交 ,克服杂交不可交配性、杂种一代的高度不育性等 ,通过多年的回交选择和纤维品质测定筛选 ,培育出了纤维品质基本稳定、农艺性状良好的一批超强的细长绒棉纤维种质系 ,其比强度远超过目前推广品种 ,马克隆值理想 ,如 :来自雷蒙德氏棉的 4 7个后代品系 ,其平均纤维比强度达 34.4 3cN/tex、纤维长度为 32 .2 9mm、马克隆值为 4 .37;来自辣根棉的 4 9个后代品系 :平均比强度达 35 .5 0cN/tex、纤维长度为 33.16mm、马克隆值为 4 .2 9;来自异常棉的 10 1个后代品系 ,比强度达 38.15cN/tex、纤维长度为 33.35mm、马克隆值为 4 .11。通过远缘杂交获得的一批高品质种质系 ,组成了一个高品质育种的亲本群体 ,成为高品质育种的重要基因库。

新疆两种野生葱浸提液对几种植物病原真菌的抑制作用

新疆野生葱属植物资源十分丰富 ,本文就其中两个具有浓烈辛辣气味的种———长喙葱和滩地韭的组织浸提液对棉花、番茄等主要作物病害病原真菌生长的抑制特性进行了研究。试验结果显示 :长喙葱浸提液对镰孢菌、轮枝菌、丝核菌及疫霉菌的生长具有明显抑制效果 ;其1 0、2 0和 50倍稀释液对丝核菌 1 2h的抑菌率分别为 1 0 0 %、94%、80 % ;而其 1 0、2 0倍稀释液对镰孢菌 1 2h的抑菌率分别为 1 0 0 %、72 .2 %。滩地韭浸提液能抑制镰孢菌、轮枝菌的生长 ,但不影响丝核菌的生长。两类浸提液的抑菌效果均受温度影响 ,并随稀释倍数和作用时间的增加而减弱。长喙葱浸提液在 4℃冷藏室内放置 1 0d和在 1 2 1℃条件下放置 30min都会丧失其抑菌活力。而滩地韭浸提液经 1 0 0℃水浴锅处理 5min后其抑菌活力仍可保持 2周之久。长喙葱浸提液经透析去除小分子化合物后 ,其上清液、沉淀都无抑菌作用 。

野生棉的收集与保存

从种质资源角度,对我国野生棉的引种和保存工作做了较全面的总结,肯定了许多专业研究机构和工作者的历史贡献。作者认为,全部收集并保存到所有野生棉种的工作难度是很大的,但在材料类型方面还有很大的潜力。今后收集的重点是我国现在所缺乏的黄褐棉、二倍体栽培种的多年生类型等,考察收集重点地区是澳大利亚、巴西、印度、巴基斯坦、非洲部分地区等。从综合背景来看,美国仍然是当今补充收集最有效的对象。作者认为,我国进行种间杂交转育野生棉有益种质有巨大的潜在优势,而且我国已经到了发挥这个巨大优势的时候了。

遗传资源经济价值评价研究

初步建立了比较完整的遗传资源经济价值评估的框架、体系、平台 ,初步评估了人体基因、野生大豆、BT转基因棉的经济价值 ,为遗传资源市场化和国际遗传资源惠益分享提供科学依据 ,为进一步研究提供参考。

棉花远缘杂交育种研究进展及发展对策

采用远缘杂交技术,将野生棉的优良性状转育到陆地棉遗传背景中,创造陆地棉新种质并加以育种利用,至今已取得显著性进展。本文主要介绍了棉花远缘杂交育种在抗虫、抗病、高产、纤维品质和腺体缓发等性状改良上的研究进展,同时探讨了存在问题、解决措施及其应用前景。针对棉花基因工程研究面临着功能基因严重缺乏的状况,以及棉花新品种选育迫切需要的特异种质如高抗黄萎病资源匮乏的窘境,棉花远缘杂交育种将出现新的研究高潮。

高品质转野生荠菜凝集素基因棉花的获得

利用花粉管通道转基因技术,将DE35S启动子驱动的野生荠菜凝集素(WSA)基因导入10个高品质棉花品种(系)。所使用的转基因表达载体还含有选择标记基因NPTⅡ(卡那霉素抗性基因)和Ω序列,以利于转基因植株的筛选以及WSA基因的高效表达。对转化当代3197棵棉苗的检测结果表明,4.88%植株具有卡那霉素抗性(Kan+)。根据野生荠菜凝集素基因序列设计一对特异性引物,对156个Kan+植株进行PCR检测,筛选出45个转WSA基因棉花工程植株。45个株系纤维品质测定结果表明,获得了9个高品质转WSA基因棉花株系。并对植物基因工程研究中以NPTⅡ作为标记基因的局限性以及一些转WSA基因棉花株系纤维强度变劣的原因进行了探讨。

远缘杂交方法改良绿色棉纤维品质的效应分析

将绿色棉品种"陇绿棉2号"分别与异常棉(Gossypium anomalum),瑟伯氏棉(G.thrberi),比克氏棉(G.bickii)三个野生棉种杂交,通过多次回交、定向选择得到的后代材料,平均纤维长度达28.35 mm、27.29 mm和28.16 mm,比强度分别达23.53 cN.tex-1、19.43 cN.tex-1和20.30 cN.tex-1,麦克隆值为3.35、3.85和3.25。

转野生荠菜凝集素基因棉花对棉蚜的抗性鉴定

利用人工网室对45个转野生荠菜凝集素（WSA）基因棉花工程植株进行抗棉蚜鉴定，结果表明，38个转WSA基因棉花工程植株对棉蚜虫口密度的控制效果达到65％以上，蚜害级别均为Ⅰ级。南繁种植转化一代，标记基因（卡那霉素抗性基因）检测结果，38个株行抗、感植株分离比例符合3：1，WSA基因是以单一位点整合到棉花染色体组中，不存在多个位点的整合方式；纤维品质测定结果，其中的9个株行达到高品质棉标准。与受体品种相比，9个高品质转WSA基因棉花株系对棉蚜虫口密度的控制效果达65．23％-74．39％，蚜害指数减退率皆达到80％以上，对棉蚜的抗性达到高抗水平。并对转WSA基因棉花植株上未出现死亡棉蚜的原因进行了讨论。

野生棉种质转育及在育种中的应用

利用一般杂交技术结合涂生长素保铃及授粉后的胚珠培养技术,克服种间杂交不亲和性,利用染色体加倍及回交加涂生长素保铃技术,克服种间杂种 F_1的不育性,已获得包括16个棉属野生种在内的不同世代的种间杂种30个。从陆地棉(G.hirsutum)黑山棉1号×亚洲棉(G.arboreum)简中1号×澳洲野生棉(G.sturfianum)三种杂种的后代中选育出 HAS-Ⅰ、HAS-Ⅱ两个抗病、优质,早熟的新种质材料;并已提供育种试用。在中棉所7号×司笃克氏棉杂种经回交已基本稳定的高代杂种材料中选出具有抗枯黄萎病,纤维品质优良、早熟、抗旱、抗蚜虫等的基础材料。

棉花原生质体培养和原生质体对称融合研究

根据增加棉花基因库多样性的迫切需要,棉花改良计划正在转向于多种分子育种技术的应用和资源的利用。丰富的棉花野生种（Gossypiumspp.）是栽培棉遗传改良重要的种质资源和更新资源,并成为宝贵的遗传资源库,

复合盐碱胁迫下半野生棉苗期耐盐性综合评价及其关键生理指标的变化

【目的】半野生棉遗传多样性丰富,具有较多优异的抗性基因源。本研究旨在初步了解半野生棉对新疆棉田复合盐碱胁迫的调控机理,探索室内鉴定评价半野生棉复合盐碱抗性的方法。【方法】本文选用陆地棉6份材料,水培鉴定复合盐碱胁迫下的表型,同时测定生物量和一些相关的生理生化指标。采用主成分赋权灰色模型分析、聚类分析和方差分析等方法综合评价苗期的耐盐性;采用相关性分析、灰色关联度分析等方法研究苗期生理生化响应机理。【结果】表型观测发现棉花新生叶片损伤程度较高,阔叶棉130叶片损伤程度高于其他棉种。主成分赋权灰色模型综合评价表明6份棉花材料的复合盐碱抗性顺序为:玛利加朗特85>阔叶棉32>中棉所16>中棉所12>阔叶棉40>阔叶棉130。生理生化分析表明活性氧清除是盐碱胁迫下重要的响应系统。研究也发现胁迫48 h内,盐敏感与耐盐两类材料的响应程度不同,包括根中的抗坏血酸过氧化物酶、过氧化氢酶、叶中的过氧化物酶活性具有不同的变化趋势。【结论】研究证明了室内鉴定评价半野生棉复合盐碱抗性的方法准确可信,揭示了活性氧平衡系统是棉花调控复合盐碱胁迫响应的重要系统。同时本研究为棉花盐碱抗性机理的研究、耐盐碱材料的选育、内源抗性基因的挖掘提供了材料和理论依据。

陆地棉三个栽培品种和七个半野生种系的种子酯酶分析

棉属不同种的分类,早年是以形态特征进行划分的,近代则以细胞学、地理生态分布及其可交配程度三者相结合为依据。同工酶技术的发展,迅速被利用在研究植物不同种属间亲缘关系及起源上。B.L.Johnson and M.M.Thein(1970)用蛋白质电泳法对棉花系统发育中的亲缘关系进行过研究,从而补充了棉属进化的理论;吴小月(1983)曾对四个栽培棉种的酯酶和过氧化物同工酶作过分析;孙传渭等(1989)和钱思颖(1985)系统分析比较了棉属不同种及品种的种子酯酶同工酶。1987年,我们开展了种子酯酶同工酶的分析工作,其目的想从酶的角度探讨棉属种的关系。

棉属D基因组3个野生棉种Bet v1基因鉴定及功能分析

【目的】对棉花D基因组中Bet v 1基因家族进行分析,比较其在不同抗性棉种间的表达模式差异,为深入研究Bet v 1基因在棉花抗黄萎病中的作用提供理论依据。【方法】通过生物信息学方法对D基因组中Bet v 1基因进行鉴定。通过雷蒙德氏棉(Gossypium raimondii,D5)、三裂棉(G.trilobum,D8)和瑟伯氏棉(G.thurberi,D1)转录组和实时荧光定量聚合酶链式反应(qRT-PCR)分析Bet v 1基因在黄萎病菌处理下的表达模式。利用病毒诱导的基因沉默技术(VIGS)对Bet v 1基因进行功能鉴定。【结果】[棉花D基因组中包含59个成员,其中57个基因带有内含子,分布于8条染色体上,多数为亲水性蛋白并定位于细胞质。]黄萎病菌胁迫条件下3个野生棉种的Bet v 1基因表达量与其抗病水平一致。将不同表达水平的基因分为3组,其中第3组基因响应黄萎病菌侵染并在抗病棉种瑟伯氏棉中高表达,表明该组基因可能与黄萎病胁迫应答反应有关。从中筛选出高水平表达的Bet v 1基因,在陆地棉中沉默相应的同源基因,棉株感病加重,揭示该基因在棉花抵御黄萎病菌侵染过程中起正调控作用。【结论】响应黄萎病菌胁迫的Bet v 1基因在棉花抗黄萎病复杂的生物过程中至关重要。本研究结果为棉花Bet v 1家族基因的深入研究提供依据,为进一步解析棉花Bet v 1基因的功能奠定基础。

戴维逊棉的组织培养与原生质体培养研究

本文以野生棉戴维逊棉(Gossypium davidsonii)为材料研究体细胞胚与器官发生、小植株再生及原生质体培养。子叶、胚轴、幼茎切段、根尖和叶片作为外植体,在含有2,4-D0.1+KT 0.1;2,4-D 0.1+KT 0.01;NAA(IAA)2.0+KT 0.1和 NAA(IAA)+KT 0.1mg/L 修改的 MS 培养基上诱导愈伤组织,从子叶、胚轴、幼茎切段和叶片均能发生愈伤组织。同时,建立了细胞悬浮系。当愈伤组织在含有适当的 6-BA、ZT 或 2ip+NAA 的 MS固体培养基上,可以发生体细胞胚,不定芽和叶状体。体细胞胚在含有低浓度 6-BA、ZT 或NAA 的培养基上均能发育成小植株。从愈伤组织和悬浮细胞可以制备得到大量有活力的原生质体。原生质体培养在2,4-D 0.5+ZT 0.1—0.2+NAA 0.5—1mg/L 的修改 MS 培养基上,3—4天之后发生第一次细胞分裂,分裂频率是3—4%,14天之后可形成小细胞团,但以后逐渐强化死亡。关于这方面的研究还需进一步探讨。

转野生荠菜凝集素基因棉花对赤子爱胜蚓的影响

在实验室条件下分别给赤子爱胜蚓(Eisenia foetida)饲喂在自然状况下可能接受的棉叶最高添加量和2倍最高添加量的转野生荠菜凝集素(WSA)基因棉花(Gossypium hirsutum)叶片,并以其亲本棉花叶片为对照,以牛粪为阴性对照,以农药为阳性对照,研究种植转WSA基因棉花对赤子爱胜蚓死亡率、生长及繁殖的影响。结果表明,在49 d的试验周期内,与取食亲本棉花叶片的赤子爱胜蚓相比,取食转WSA基因棉花叶片的赤子爱胜蚓的死亡率,体质量,GST、SOD、纤维素酶活性以及蚓茧数和小蚯蚓数均无显著差异,未发现转WSA基因棉花对赤子爱胜蚓有不利影响。