油菜(Brassica napus)是世界范围内重要的油料作物, 是植物油脂的第三大来源, 其种植面积和总产量在油料作物中占有相当大的比例。我国油菜品种油脂含量普遍较国外低2-5个百分点, 而油脂含量每增加1个百分点对产油量提高的贡献, 相当于菜籽产量提高2.5个百分点。因此提高油菜油脂含量是解决油菜生产效益低的重要途径之一。本文综述了油菜油脂研究的状况, 包括油脂积累的遗传学基础、油脂合成途径和调控、油脂含量的QTL定位及油脂含量与品质性状的遗传相关性, 同时展望了油菜油脂研究前景, 以期为油菜油脂含量的品种改良提供科学指导。

运用激光共聚焦扫描技术, 在p38 MAP激酶专一抑制剂SB202190处理下, 探索植物促分裂原活化蛋白激酶(mitogenactivated protein kinase, MAP激酶)介导蚕豆(Vicia faba)保卫细胞中H2O2为代表的活性氧(reactive oxygen species, ROS)信号机制, 发现: p38 MAP激酶专一抑制剂SB202190处理没有导致蚕豆保卫细胞中H2O2和Ca2+探针荧光强度增强, 与水杨酸 (salicylic acid, SA) 或脱落酸 (abscisic acid, ABA) 迅速加强2种探针荧光强度形成鲜明对比; 而该抑制剂分别与SA和ABA共同处理, 前者H2O2探针荧光强度没有增加, 而后者荧光强度仍然能够增加; 而进一步使用Ca2+螯合剂BAPTA和SB202190 ＋SA共同处理, H2O2探针荧光强度没有增加。这些结果初步表明: 无论胞质Ca2+浓度高低, SB202190调节蚕豆保卫细胞中SA诱导H2O2产生, 但是不调节植物逆境信使分子ABA 此类的反应。因此推测, 植物细胞中可能有类似动物和酵母细胞中的p38MAP激酶类, 并可能专一调节植物保卫细胞中H2O2信号通路。据我们所知, 这是首次报道SB202190和SA共同调节植物保卫细胞中ROS信号过程。

以pBI121为出发质粒, 利用烟草泛素启动子Ubi.U4、CaMV35S启动子以及Kozak序列构建4种GUS基因表达载体,通过叶盘转化法转化烟草叶片, 检测瞬时表达活性, 研究不同调控序列对外源基因表达的调控作用。结果表明: CaMV35S启动子附加Kozak序列后使GUS活性比独立使用CaMV35S提高了近2倍; 双CaMV35S启动子附加Kozak序列驱动GUS基因的表达活性与单CaMV35S附加Kozak序列相当; 烟草泛素启动子附加Kozak序列的表达活性为CaMV35S启动子附加Kozak序列的1.5倍; Ubi.U4-CaMV35S复合启动子附加Kozak序列驱动GUS基因表达水平最高, 其表达效率是双CaMV35S启动子附加Kozak序列调控下GUS表达效率的3倍, 为CaMV35S独立作用时的10倍。

构建了携带紫穗槐尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(UDP-glucose pyrophosphorylase, UGPase)基因和4-香豆酸: 辅酶A连接酶(4-coumarate: coenzyme A ligase, 4CL)反义基因的双价基因植物表达载体, 用热激法转化至根癌农杆菌LBA4404中, 并用制备的农杆菌工程菌进行了烟草转化。PCR及Southern 杂交结果证实, 双价基因已成功整合到烟草基因组中。综纤维素和硫酸木质素含量测定结果显示, 转基因烟草纤维素含量增加, 木质素含量减少,表明双价基因能够有效表达。

利用ODS-C18反相高效液相色谱体系研究了东北红豆杉(Taxus cuspidata)叶、茎、果肉及种子中紫杉醇含量的时空动态变化。结果表明, 东北红豆杉的4个部位均有紫杉醇存在, 但存在的时间和部位具有较大差异。紫杉醇的含量最大值为0.043 mg.g-1 (FW)出现在10月份种子中, 最小值0.001 mg.g-1 (FW)出现在11月份果肉中。叶与茎中紫杉醇的含量变化较为一致, 叶和茎中紫杉醇含量在7月份达到最高, 分别为0.032 mg.g-1 (FW)和0.029 mg.g-1 (FW), 在8月份降至最低, 分别为0.011 mg.g-1 (FW)和0.010 mg.g-1 (FW)。在新叶萌发期, 老茎叶比新茎叶中紫杉醇的含量高约2.5倍。

利用开顶式气室, 研究了CO2浓度升高条件下城市森林主要树种油松(Pinus tabulaefomis)和银杏(Ginkgo biloba)主要光合特性的变化。结果表明, 整个生长季, CO2浓度升高(700 mmol.mol-1)条件下2树种叶片的净光合速率、可溶性糖、淀粉和可溶性蛋白含量均接近或高于相应对照(自然CO2浓度)值, 但不同树种增加的幅度不同; 而2树种的叶绿素含量和Chl a/Chl b值对CO2浓度升高反应不一, 表现为CO2浓度升高条件下油松的叶绿素含量较对照值高, Chl a/Chl b值降低, 银杏的叶绿素含量为前期升高, 后期降低, Chl a/Chl b值变化与之正好相反, 说明城市森林组成树种对CO2浓度升高的响应具有复杂性。CO2浓度升高条件下, 两树种均未发生光合适应现象。

采用室内营养液培养, 聚乙二醇(PEG6000)模拟水分胁迫处理、HgCl2抑制水通道蛋白活性的方法, 在3种供氮形态下(NH4+-N/ NO 3--N为100/0、50/50和0/100), 研究了水稻苗期水分吸收、光合及生长的状况。结果表明, 在非水分胁迫下, 水稻单位干重吸水量以单一供NO3--N处理最高, 加HgCl2抑制水通道蛋白活性后, 单一供NO3--N、NH4+-N和NH4+-N/ NO3--N为50/50处理的水稻水分吸收分别下降了9.6%、20.7%和16.0%; 但在水分胁迫下, 单一供NO3--N的处理水分吸收量显著降低, 低于其它2个处理, 加HgCl2抑制水通道蛋白活性后, 水分吸收量分别降低了1.0%、18.8%和23.5%。在2种水分条件(水分胁迫与非水分胁迫)下, 净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和细胞间隙CO2浓度等指标均以单一供NH4+-N处理最大,NH4+-N/ NO3--N为50/50处理次之, 单一供NO3--N处理最小。HgCl2处理结果表明, 不同形态氮素营养能够影响水稻幼苗根系水通道蛋白活性。在2种水分条件下, NH4+-N/ NO3--N为50/50处理的生物量(干重)均最大。本研究为水稻苗期合理施肥以壮苗提供了理论依据。

以菠菜(Spinacia oleracea)叶片的PSII颗粒为材料, 利用高温(30°C和40°C)和高盐(400 mmol.L-1 和800 mmol.L-1 NaCl)处理, 研究外源蔗糖在盐、热胁迫下对PSII的保护作用。实验结果表明: 盐、热胁迫均对PSII造成伤害, 使PSII的最大光化学效率(Fv/Fm)显著下降, 盐、热胁迫同时存在时对PSII伤害更为严重。在PSII的保存液中加入不同浓度的蔗糖(100-800 mmol.L-1)后, 能显著缓解盐和热及盐热胁迫共同作用对菠菜PSII颗粒的伤害, 并且在一定浓度范围内, 随蔗糖浓度的提高, 保护作用越明显。说明一定浓度的外源蔗糖可以显著缓解盐、热胁迫对PSII的伤害。

通过采用不同的透明剂和透明方法, 对番茄 (Lycopercicon esculentum)侧根原基、加拿大一枝黄花 (Solidago canadensis)与一枝黄花 (S. decurens)的亲和性识别反应和苏门白酒草 (Conyza sumatrensis)的胚珠发育过程进行了观 察, 提供了整体透明技术在植物生物学中的应用实例, 简要回顾了该技术在植物生殖生物学中的应用和发展状况, 分析了该技术在植物生物学应用中的优势和不足, 探讨了该技术应用中一些具体的技术环节, 如透明剂的选择和使用以及与特殊用途显微镜的配合使用等方面的问题, 并对该技术的应用前景进行了展望。

以中国北方地区主要乡土落叶松树种兴安落叶松(Larix gmelini)、长白落叶松(L. olgensis)和华北落叶松(L. principisrupprechtii)的针叶及种子胚乳为研究材料, 采用RAPD分子标记技术对3种落叶松进行不同物种的种间鉴别。结果表明, 通过引物筛选得到了4个可以鉴别3种落叶松的RAPD引物, 其中有2个引物在落叶松针叶和种子胚乳基因组中都扩增出相同的条带。引物OPB-11在兴安和长白落叶松基因组DNA中1 500 bp处扩增出特异条带, 而在华北落叶松中没有; 引物OPX-14在兴安落叶松基因组DNA中1 200 bp处扩增出特异条带, 而在长白落叶松中没有; 还有2个引物可分别作为3种落叶松苗木和种子鉴别的辅助标记。本研究从分子水平上为落叶松的种间鉴别提供了新的鉴定方法。

根据抗冻蛋白与冰结合的特性, 利用碎冰从女贞(Ligustrum lucidum)叶提取液中分离出抗冻蛋白。结果表明, 通过碎冰吸附、凝胶过滤和离子交换层析可以获得4个组分的蛋白质, 其中的1个经鉴定具有热滞活性。在蛋白质浓度为5 mg. mL-1时, 它的热滞活性(thermal hysteresis activity, THA)值为0.678°C, 对其进行全波长扫描(200-1 000 nm)发现在975nm处有吸收峰; 该蛋白亲水性氨基酸含量较高。

利用数字照相技术和MATLAB软件测量了5种杨树、3种柏树各50粒花粉的面积、扁圆率、极轴长度、赤道轴长度, 计算了面积标准差和极轴长度/赤道轴长度。对8种花粉的面积作了方差分析。结果显示, 在99%置信水平上用面积能区分8种花粉。用5种杨树花粉的扁圆率平均值、极轴平均值、赤道轴平均值和P/E值作聚类分析, 聚类结果显示, 5种杨树可分成3组, 加拿大杨和小叶杨是一组, 毛白杨和山杨是一组, 青杨单独为一组。电镜观察纹饰特点与以上聚类结果一致。本研究为定量研究花粉形态提供了一种快速有效的方法及更多的有效数据, 比目测精确度提高了10倍。

胶乳是橡胶树(Hevea brasiliensis)乳管中特殊的细胞质, 主要由橡胶粒子、黄色体、F-W粒子和普通细胞质成分构成, 其中橡胶粒子占20%-40%, 蛋白含量高达1%-2%。由于高比例橡胶粒子和蛋白质的干扰, 目前使用的胶乳RNA提取方 法都具有步骤繁琐、胶乳需求量大、操作技巧性强不易掌握等缺点。为快速、高效地获取高质量的胶乳RNA, 我们在现有方法的基础上摸索出一套步骤简单、容易操作、快速、高效提取橡胶树胶乳总RNA的简易方法, 获得了较好的实验效果。紫外分光光度计、RT-PCR和RACE分析结果表明, 使用该方法提取的胶乳RNA质量完全能够满足相应的分子操作, 但所需时间仅为目前常用方法的50%, RNA获得率提高了2-3倍, 操作难度大大降低。

以3种肉苁蓉属(Cistanche)植物种子为材料, 研究了氟啶酮对肉苁蓉种子萌发和吸器发育的影响。结果表明: 氟啶酮处理10天后种子开始萌发, 然后, 胚根顶端膨大, 发育出吸器。管花肉苁蓉种子萌发率最高, 达到82%; 盐生肉苁蓉吸器诱导率最高, 达到52%; 对照处理的种子不萌发。这说明氟啶酮是有效刺激肉苁蓉种子萌发和吸器发育的信号物质。

利用2.5 L柱状气升式生物反应器采用接触法进行了满天星(Gypsophila paniculata)增殖培养。结果表明: 外植体接种密度(每个反应器接种外植体个数)为35比密度为25和45更有利于满天星的增殖生长, 平均每个生物反应器内可获得252株生长健壮的不定苗; 光强为90 mmol.m-2.s-1对满天星增殖培养最有利, 过高的光强对不定芽和株高有抑制作用; 通过小孔隙(15 mm)的多孔喷头注入0.1 vvm空气有利于满天星增殖培养。

蔗糖是植物体内碳水化合物长距离转运的主要( 甚至唯一) 形式, 为植物生长发育提供碳架与能量。蔗糖转运蛋白(sucrose transporter, SUT)负责蔗糖的跨膜运输, 在韧皮部介导的源-库蔗糖运输, 以及库组织的蔗糖供给中起关键作用。自从菠菜中克隆到第一个SUT基因以来, 已先后有多个SUT基因的cDNA得到克隆与功能分析, 涉及34种双子叶与单子叶植物。每种植物都有一个中等规模 的SUT基因家族, 其不同成员之间具有较高的氨基酸序列同源性, 但在蔗糖吸收的动力学特性、转运底物的特异性和表达谱等方面存在差异。本文系统介绍国内外(主要是国外)在植物SUT基因的克隆、分类与进化、细胞定位与功能, 以及研究方法等方面的研究进展, 并简要介绍我们在橡胶树SUT基因研究上的初步结果。

烟叶的采收后处理和加工过程中, 大量的尼古丁经去甲基化作用生成了去甲基尼古丁, 后者是烟草特有的亚硝胺类(tobacco-specific nitrosamines, TSNAs)致癌物— — 亚硝基去甲基尼古丁(nitrosonornicotine, NNN)的前体, 与人类健康息息相关。由于尼古丁去甲基化反应在基础理论研究和商业上的重要价值, 长期以来关于这个反应的机制研究一直是学术界的热点。本文讨论了尼古丁去甲基化反应研究的历史概况、反应机制假说的演变及影响该反应的因素, 期望通过对烟草尼古丁去甲基化反应研究的总结, 为烟草品质提高和低毒害烟草制品的研究与开发提供一定的参考。

作物的许多重要农艺性状属于数量性状, 鉴定和发掘控制数量性状的基因及其优异的等位变异, 并使之快速应用于育种实践是新时期作物科学家和育种学家所面临的重大课题。本文从QTL作图、QTL的精细定位与图位克隆、QTL近等基因系和染色体片断代换系的建立以及基于LD的关联分析等方面对植物数量性状的研究进展进行了讨论, 提出了以植物基因组学技术为平台, 将QTL作图与关联分析方法相结合, 是进行数量性状遗传机理研究同时服务于作物育种实践的有效途径。