国际学院非生物专业本科生开设《现代生命科学导论》课程的必要性和方法探讨

生命科学是研究生物体及其活动规律的科学。进入21世纪,人们清楚地认识到,人类未来的生活与生命科学和生物技术密切相关,新世纪高素质、创新型、复合型人才必须掌握具备一定的生物学基础知识,掌握一定的生物学技术。解决人类生存与发展所面临的这一系列重大问题,在很大程度上都有赖于生命科学的发展。就面向国际学院非生物专业本科生开设《现代生命科学导论》课程的必要性、内容及方法进行了初步探讨,提出了针对该课程建设的具体措施,初步形成了开设这门新课的思路和方案,为完善《现代生命科学导论》课程体系提供了参考和借鉴。

流式细胞术在植物生物学研究中应用进展

流式细胞术是一种对细胞基本特性进行快速检测并可根据细胞特性对其进行分类收集的综合性技术。它可以同时定量检测多种物理、生物学参数。目前,该技术已在医药、环保、农业生产、科研等领域广泛应用。作为一种新出现的技术,体内流式细胞术在植物营养、光合产物和代谢产物以及纳米粒子等在植物脉管系统中运输等方面应用前景广阔。在对流式细胞术原理及特点进行介绍的同时,文章对其在植物生物学研究领域及体内流式细胞术的应用进展加以综述。

棉花种质资源多样性的ISSR聚类分析及主成分分析

利用ISSR分子标记对48份棉花种质资源的亲缘关系及遗传多样性进行分析,结果显示,筛选出的10个ISSR引物扩增出的112条带中,多态性条带占101条,为总条带的90.18%.每个引物均可扩增4～21个多态性位点,平均10.10个,引物平均多样性信息指数(PIC)和多态性谱带百分率(PPB)分别为0.76和87.88%.利用NT-SYSpc 2.1统计分析软件中的UPMGA法对48份棉花种质资源构建亲缘关系树状图,在遗传相似性系数(GS)为0.66水平上可将所有参试材料聚成两大类,且与主成分分析(PCA)结果基本吻合.ISSR标记揭示出这48份棉花种质资源遗传多样性较小,遗传基础比较狭窄.

棉花胚性愈伤的快速诱导和繁殖（英文）

棉花（Gossypium hirsutum L.）是世界上最重要的商业纤维作物。与其他作物相比,棉花再生体系较难。通过生物技术对棉花进行遗传改良往往受制于缺乏高效的再生体系。高效、快速的再生体系的开发有助于提高棉花转化效率。在0.10mg/L的吲哚乙酸（IAA）、0.09mg/L细胞分裂素（KT）和0.09mg/L 2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-D）的MSB5培养基上产生高效愈伤组织。胚性愈伤组织可在愈伤组织基础上与SM2培养基中诱导出来,也可在＂M1-SM1-SM2＂培养基交替使用过程中诱导出来。利用此方法可在2-3月内诱导出胚性愈伤,大大缩短再生周期。胚性愈伤在PM1或PM2培养基中可以维持良好的再生状态。可见建立的快速诱导和繁殖胚性愈伤的方法可以用于棉花基因工程遗传改良。

棉花杂交组合F_1、F_2高产优质性状分析

为了解棉花杂交组合F_1、F_2高产优质性状的表型差异,为F_2的推广应用提供理论依据。以6个优良品种(系)为亲本,配制8个杂交组合,对F_1、F_2表型性状、产量性状、纤维品质性状比较分析。结果表明:8个杂交组合的表型、产量、纤维品质表现都有差异,强分离F_2整体上有优势衰退的趋势,部分强优势组合F_2产量优势增加。杂交种的株高竞争优势明显,植株长势较鲁棉研28号旺盛;F_2产量竞争优势的衰退与铃重、衣分的减少有关,部分强优势组合产量的增多可能与单株结铃数的显著增多有关。因此,在生产实践中,强优势组合F_2仍然有推广应用价值。

西瓜含有JmjC结构域的组蛋白去甲基化酶家族的生物信息学分析

利用生物信息学方法,对西瓜(Citrullus lanatus(Thunb.)Matsum.&Nakai)JmjC基因家族的成员进行鉴定,对该基因家族的染色体定位、基因结构、蛋白结构域、选择压力和酶活位点进行分析,并对该基因家族与其它物种的系统进化及共线性关系进行研究。结果显示:西瓜全基因组含有17个JmjC候选基因,核苷酸序列长度为1209~5541 bp;这些基因均含有JmjC结构域,分别位于9条染色体上,归属8个亚族。系统进化、选择压力以及共线性分析结果表明,西瓜与黄瓜(Cucumis sativus L.)亲缘关系较近,JmjC家族基因数量相同,其中14个成员呈现一对一的共线性关系;而西瓜与拟南芥(Arabidopsis thaliana(L.)Heynh)亲缘关系较远,但西瓜和拟南芥同一亚族中JmjC基因间Ka/Ks的比值均小于1,推测西瓜各个亚族成员的编码蛋白功能与同一亚族的拟南芥成员功能极为相似。酶活位点分析结果表明西瓜JmjC基因家族中有10个成员具有潜在的组蛋白去甲基化酶活性。

海岛棉转录因子基因GbMYB60的克隆、表达及其抗逆性分析

MYB转录因子是在真核生物细胞内广泛存在的一类转录因子蛋白,在植物的生长发育、代谢调节、抗病抗逆、以及激素介导的信号路径等方面都发挥着重要的作用。本研究从海岛棉品种海7124中克隆得到一个MYB转录因子基因,根据序列同源性和进化分析,将其命名为GbMYB60。该基因序列长990 bp,编码一个36.9 k D的R2R3类MYB转录因子蛋白。GbMYB60蛋白被特异地定位于植物细胞核。GbMYB60基因的表达水平较低,在真叶中优势表达,根系中表达量最低。该基因受甘露醇、Na Cl、低温、高温等非生物逆境,以及脱落酸、乙烯利、茉莉酸甲酯和水杨酸等植物激素的诱导上调表达。利用病毒诱导的基因沉默技术在海岛棉中干涉GbMYB60发现,降低GbMYB60基因的表达水平,使棉花幼苗对高盐胁迫的耐受性降低;但GbMYB60干涉的植株在甘露醇溶液的处理下与对照植株并无显著的抗性差异。

拟南芥SRO蛋白家族的结构及功能分析

许多生物及非生物胁迫都会引起植物的氧化胁迫,参与植物氧化胁迫反应组分的鉴定备受人们的关注。拟南芥SRO家族成员包括AtRCD1、AtSRO1、AtSRO5等,调节植物对氧化胁迫的反应。AtSROs参与植物正常的生长发育,同时在植物应对干旱、盐、重金属等胁迫反应中扮演重要角色。AtSROs存在保守的PARP、RST等特殊功能区,推测其可能具备蛋白的转录、调节、修饰等功能。文章就拟南芥SRO家族成员的基本状况,在植物生长发育及应对非生物胁迫反应中的作用进行概述,为进一步研究AtSROs的生物学功能提供理论基础。

陆地棉NAC转录因子基因GhNAC6的克隆、表达和耐盐性分析

【目的】NAC(NAM-ATAF-CUC)家族是植物细胞内特有的1类转录因子家族,参与植物的抗逆过程。为了研究棉花抗逆的分子机制,本研究从陆地棉TM-1中克隆到1个NAC转录因子基因并研究了其功能。【方法】根据其序列同源性和进化分析结果,将该基因命名为GhNAC6,本文对GhNAC6进行了生物信息学和表达分析,并利用病毒诱导基因沉默技术在棉花中沉默GhNAC6的表达。【结果】GhNAC6全长为1629 bp,包含2个内含子,其中编码区为900 bp,编码1个相对分子质量为33.9×10~3、等电点为6.18的蛋白。GhNAC6启动子区段包含多个与诱导表达和组织特异表达相关的顺式作用元件。转录组数据分析结果表明,GhNAC6在棉花发育的不同时期具有时空表达差异性;实时荧光定量核酸扩增检测结果显示GhNAC6还受到植物激素水杨酸、乙烯利、茉莉酸甲酯和逆境胁迫低温、高温、高盐、伤口的诱导。干涉GhNAC6基因发现,降低GhNAC6基因的表达能增强棉花对盐胁迫的耐受性。【结论】研究结果表明GhNAC6可能参与了棉花发育、逆境响应和激素信号传导的过程。

拟南芥低叶绿素荧光LCF3基因的克隆与功能分析

叶绿素荧光动力学技术在测定叶片光合作用中光系统对光能的吸收、传递、耗散、分配等方面具有独特的作用。本研究借助叶绿素荧光成像仪,从拟南芥EMS诱变突变体库中筛选到一株低叶绿素荧光突变体lcf3-1(lower chlorophyll fluorescence 3-1)。遗传分析表明lcf3-1突变体为单基因隐性突变。突变基因图位克隆结果显示LCF3是Psb W的等位基因。另外,LCF3基因的T-DNA插入突变体及功能回补转基因植物的叶绿素荧光分析结果均证明LCF3基因突变导致拟南芥叶绿素荧光F_v/F_m值降低。进一步实验结果显示,LCF3蛋白定位于叶绿体,且LCF3基因在植株中普遍表达。PsbW蛋白可能细微调整PSII-LHCII超复合体的组装及稳定。

miRNA对完全变态昆虫发育的调控作用研究进展

昆虫尤其是完全变态昆虫的发育过程是一个复杂的网络调控过程，仍有很多问题尚待解决。miRNA是近年来发现的在真核生物中普遍存在的一类19~25 nt微小RNA分子，在转录后水平上发挥重要作用，广泛参与多种重要生物学过程。综述了近年来miRNA在调控完全变态昆虫（果蝇、家蚕、伊蚊、按蚊等）胚胎发育、组织分化以及变态发育等方面的研究进展，以期为深化理解昆虫变态发育机制、发现新的生物防控靶标分子奠定基础。

陆地棉PPO基因全基因组鉴定及对黄萎病菌的响应分析

【目的】多酚氧化酶(Polyphenol oxidases,PPO)广泛参与植物抵抗病虫害等生物逆境胁迫的过程。本研究旨在研究棉花中的PPO基因及其表达模式,验证多酚氧化酶与棉花抗黄萎病的关系。【方法】分析了黄萎病菌V991侵染下异源四倍体陆地棉TM-1根系中PPO酶活力变化,并利用TM-1的基因组数据库,鉴定相关基因,并进行生物信息学和表达分析。【结果】共筛选到13个候选GhPPO基因。这些基因都不含内含子,所编码的蛋白包含2个铜离子结合位点和PPO的保守序列(酪氨酸酶、DWL和KFDV保守结构域)。进化分析显示,陆地棉PPO基因的种内相似性大于种间相似性,并且相互之间形成了多对重复基因。GhPPO的表达量差异较大,少数基因具有组织特异表达的特性,多数基因在棉花不同组织中表达量都很低。实时荧光定量聚合酶链式反应分析结果表明:GhPPO6D在棉花根系中表达量较高,且在黄萎病菌V991侵染后上调。【结论】GhPPO6D可能参与了棉花与黄萎病菌的互作过程,与V991侵染后棉花根系PPO酶活力上升相关。

拟南芥乙烯合成酶ACS基因家族研究进展

1-氨基环丙烷-1-羧酸(1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid,ACC)合酶(ACC synthase,ACS)是乙烯生物合成的限速酶。ACS酶活性是ACC和乙烯调控植物生长发育的基础,其酶活性调节主要涉及转录启动、翻译后修饰、酶高级结构形成、生化特性等方面。简要总结拟南芥ACS酶活性研究进展。

拟南芥下胚轴向光弯曲P2SA2基因的克隆与功能鉴定

向光素PHOT1介导较宽范围蓝光诱导的下胚轴向光弯曲,而向光素PHOT2仅在强蓝光下起作用。强蓝光下,PHOT1和PHOT2介导拟南芥下胚轴向光弯曲的功能冗余性,限制了人们对PHOT2功能的研究。为此,以拟南芥phot1突变体为材料,避开PHOT1基因的干扰,通过EMS诱变筛选拟南芥下胚轴向光不弯曲突变体,成功克隆到1个基因,命名为P2SA2(phototropin 2 signaling associated 2),该基因被证明是NPH3的等位基因。P2SA2基因的突变可导致拟南芥缺失强蓝光诱导的下胚轴向光弯曲反应。在p2sa2突变体背景下,P2SA2基因超表达可恢复强蓝光诱导的拟南芥下胚轴向光弯曲。该结果将为强蓝光下PHOT2下游基因的筛选、功能鉴定和揭开PHOT2调节强蓝光诱导的下胚轴弯曲的机制提供理论基础。

拟南芥miR156与miR399在低磷胁迫中的对话机制初探

为了进一步研究miR156与miR399在低磷响应过程中是否存在对话机制,采用杂交方法,将35S:MIM156(miR156功能降低拟南芥植株)与miR399f(miR399f超表达拟南芥植株)杂交获得杂交转基因植株35S:MIM156miR399f。采用原位显色法和根际酸化能力测定法,研究低磷胁迫下35S:MIM156、miR399f及35S:MIM156miR399f植株根际酸化情况,并测定其花青素和无机磷含量。结果表明,35S:MIM156植株的花青素含量较野生型(WT)植株显著降低,miR399f、35S:MIM156miR399f植株与WT无显著差异;35S:MIM156植株的酸化能力较WT显著降低,miR399f、35S:MIM156miR399f植株酸化能力均较WT显著增强;35S:MIM156、miR399f、35S:MIM156miR399f植株的无机磷含量均较WT显著升高。综合分析,推测在低磷条件下miR399参与了miR156调控的花青素积累和根际酸化过程,miR156和miR399共同参与磷平衡过程。

植物激素ABA调控侧根生长发育的研究进展

侧根构型直接影响植物根系形态建成,是植物整个根系的重要组成部分,在植物抗逆反应中起着重要作用。为了研究植物激素脱落酸(ABA)调控侧根生长发育的分子机制,本研究归纳了ABA在侧根发育中的信号传递,揭示了ABA在侧根起始中的双重作用和ABA对侧根分生组织活性的抑制作用。并分析了在侧根发育过程中ABA与其他调控因素包括活性氧(ROS)、生长素、细胞分裂素、碳和氮信号,以及盐胁迫间的交叉对话机制,指出ABA通过诱导根中ROS的产生,拮抗生长素和协同细胞分裂素的作用从而达到抑制侧根生长发育;ABA还参与了复杂的碳和氮信号调控的侧根发育过程;此外,ABA信号介导了盐胁迫对侧根发育起始的抑制。ABA调控侧根生长发育的分子机制的揭示可以为改善植物根系性状,提高作物抗逆性提供指导作用,然而,ABA对根生长调控的分子机制还不是很清楚,根系形成也十分复杂,因此需要更多的努力。

茎瘤芥BjMYB1两个转录本的克隆与遗传转化研究

本研究根据茎瘤芥转录组测序筛选获得了一个MYB基因片段.通过RACE的方法,克隆得到了两条长度分别为975bp和864bp的全长序列,分析发现可能为茎瘤芥MYB基因的两种不同选择性拼接形式,并命名为BjMYB1-3和BjMYB1-4.对BjMYB1-3和BjMYB1-4做组织表达分析,发现这两个转录本在茎中特异表达.针对BjMYB1-3和BjMYB1-4的亚细胞定位分析,显示BjMYB1-4定位于细胞核,BjMYB1-3部分定位于细胞核.构建BjMYB1-3和BjMYB1-4的超表达载体转化拟南芥,结果显示相比于野生型拟南芥,BjMYB1-3超表达转基因株系生长状态更好,而BjMYB1-4超表达转基因株系没什么明显变化,说明BjMYB1-3在植株的生长发育过程中起着一定作用.

蓝光调节气孔运动的信号途径及其与脱落酸相互关系研究

气孔运动与植物水分代谢密切相关.保卫细胞可有效感知和整合多种环境信号,通过控制离子进出调节其膨压,影响气孔开与闭.诸多研究表明,蓝光信号诱导气孔开放和逆境信号脱落酸(ABA)促进气孔关闭构成了气孔运动的两大研究领域.该文就保卫细胞中蓝光信号传递及与ABA信号交叉控制气孔开闭的研究进展进行综述,以了解气孔对蓝光和ABA反应的最新进展,为发展耐旱与提高作物水分利用效率生物技术的改进提供理论支持.

拟南芥活性氧响应基因GDI功能初步分析

从拟南芥(Arabidopsis thaliana)T-DNA插入突变体库中筛选分离到活性氧敏感突变体gdi并克隆出相应基因GDI,生物信息学分析发现该基因具有多个ABA及氧化胁迫相关顺式作用元件,定量PCR及GUS染色结果表明该基因主要在花器官中表达,激光共聚焦实验显示GDI蛋白在细胞质中广泛分布.

因子分析和数量分类在油菜种质资源遗传多样性研究中的应用

应用计算机系统对87份油菜种质资源的14个性状进行了因子和聚类分析。结果表明,14个性状的变异系数值从6.02% (含油量)到96.87%(硫苷)含量,变异范围较大,表明供试材料的遗传多样性是显著的。通过相关分析表明,主花絮有效角果数是1个比较重要的性状,它与多数产量构成因子呈显著或极显著正相关,与株高、一次有效分枝部位、主花序有效长度等株型性状呈极显著正相关。采用主成分分析将14个性状归纳为6个主成分,它们占总遗传变量的80.43%。将87份材料的14个性状值标准化处理后进行聚类分析,结果将87份油菜种质资源分为5个类群,而根据4个品质性状指标进行聚类,将87份油菜种质资源分为6个类群。