利用GBS-cpDNA揭示花生属花生区组内种间亲缘关系

揭示栽培种花生(Arachis hypogaea L.)与同属花生区组野生种之间的亲缘关系可为野生资源引入和遗传资源保存提供重要参考。本研究基于已公布的栽培种花生叶绿体全基因组序列,以11份花生区组的野生种资源和44份不同类型的栽培种花生为研究材料,利用GBS(Genotyping-by Sequencing)测序结果中能够比对到叶绿体全基因组的序列信息,获得了叶绿体基因组上111个SNP位点和10个InDel位点。根据系统演化树以及主成分判别分析结果显示:与栽培种花生关系最近的野生种是A.monticola,较近的是A.duranensis、A.batizocoi、A.paraguariensist和A.hoehnei,较远的野生种包括A.helodes、A.cardenasii、A.villosa、A.stenosperma。花生区组种间亲缘关系的阐明,对花生远缘杂交育种具有重要意义。     

利用SRAP标记分析花生属花生区组种质亲缘关系

利用54对SRAP引物分析花生属花生区组11个物种28份材料间的遗传变异,结果表明, 28份材料共扩增出327条多态性DNA带,平均每对引物扩增出5.95条多态性DNA带,扩增变幅为2～25条。聚类分析表明,28份花生材料间的遗传距离变幅为0.12～0.75,平均为0.42,A基因组物种A. duranensis与栽培种花生的亲缘关系最近,可能是栽培种花生的A基因组的供体。28份种质分为两大类,第一大类包含四倍体种质及A基因组的A. villosa和A. duranensis,第二大类包含B基因组、D基因组及其他A基因组。主成分分析结果与聚类分析结果相似,仅将第二大类中的B基因组种质A.batizocoi独立作为第三大类;第一和第二个主成分可以解释81%（57.5%和23.5%）的总变异。     

小麦属植物叶绿体基因组结构的比较分析

为了从叶绿体角度解析小麦属植物的起源进化关系,以14个小麦属植物叶绿体基因组为对象,利用比较基因组分析方法,比较了小麦属植物的叶绿体基因组基因含量、序列变异、结构特性、进化关系和RNA编辑的异同。结果发现,14个小麦属植物叶绿体基因组大小相近,结构特征比较保守,但基因数量存在一定的差异,主要是由于tRNA的数目不一致引起的;IR区的伸缩分析发现硬粒小麦和乌拉尔图小麦在IRb-SSC边界基因存在明显的差异,其他麦类作物间差异很小;基于叶绿体全基因组的系统进化分析发现,有AABB基因型的物种聚在一起,而AAGG型的单独为一支,基本反映了其系统进化关系;对这14个叶绿体基因组的RNA编辑位点进行了预测和比较分析,发现有35个编辑位点在所有小麦属物种中均发生,同时还鉴定到多个物种特异的编辑位点,为从RNA编辑角度解析小麦属植物的系统进化关系提供了重要数据。     

栽培种花生Ty1-copia类反转录转座子反转录酶序列的克隆及分析

克隆Ty1-copia类反转录转座子反转录酶序列并分析其特性,为开发栽培种花生基于LTR反转录转座子的分子标记奠定基础。根据Ty1-copia类反转录转座子反转录酶的保守区设计简并引物对,利用PCR技术对栽培种花生品种"桂花1026"的基因组DNA进行扩增,目的条带经回收、克隆、测序,最后对序列进行生物信息学分析。目的条带大小约260 bp,克隆获得了34条反转录酶序列,序列长度变化范围为256～267 bp, AT所占比例范围为51.36%～67.79%,AT与GC比例范围为1.06～2.10,序列间相似性范围为44.9%～98.5%,序列存在较高异质性,表现为缺失突变与点突变;34条反转录酶序列系统聚类为3个家族,家族Ⅰ和家族Ⅱ分别占到了总序列数的55.88%和35.29%;翻译成氨基酸后,有14条序列发生了无义突变,序列间相似性范围为11.4%～98.9%,呈现高度异质性;序列间保守基序也存在较大差异,呈现较高异质性;对栽培种花生与其他物种植物该类型反转录酶的氨基酸序列构建系统进化树,结果显示所有序列被分为7类,其中Ⅰ类和Ⅱ类分别包含16条和11条栽培种花生反转录酶序列,表明栽培种花生反转录酶序列具有比较高的保守性,同时栽培种花生也与葡萄、马铃薯、辣椒、烟草、番茄、大豆、甜菜、草莓等物种植物的反转录酶序列之间具有较近的亲缘关系,表明不同物种植物的Ty1-copia类反转录转座子之间有可能存在着横向传递。本研究所获得的反转录酶序列为栽培种花生Ty1-copia反转录转座子的分子标记开发利用及花生分子育种奠定了一定基础。     

杜兰落花生球蛋白基因家族的生物信息学分析

为了解球蛋白基因家族在杜兰落花生(Arachis duranensis)种子中的特征,利用生物信息学方法对杜兰落花生球蛋白基因进行全基因组鉴定及表达模式分析。结果表明,杜兰落花生含有9个球蛋白基因,家族成员间理化特性总体差异不大,亲缘关系相近的蛋白具有相似的保守基序组成。根据物种间的球蛋白系统进化树,球蛋白进化关系符合物种之间的亲缘关系。杜兰落花生球蛋白在进化过程中较为保守,受纯化选择主导,但在部分进化枝上存在正选择位点。栽培种花生转录组数据分析表明,15个花生球蛋白基因在花生种子中检测到表达,其中4个表达量远超其它成员,在花生荚果成熟后期表达量仍较高。     

栽培种花生ddGBS测序中酶切组合的选择

花生全基因组水平生物信息的挖掘是研究花生种质遗传资源的前提。基于已公布的两个栽培种花生的祖先二倍体(Arachis duranensis和A.ipaensis)的全基因组序列,根据双酶切GBS(Double digest Genotyping-by Sequencing,ddGBS)测序特点,通过SacⅠ和Mse Ⅰ、PstⅠ和Msp Ⅰ、EcoR Ⅰ和NIaⅢ的电子酶切结果,统计和对比三组酶切片段的均匀度和覆盖度,筛选得到ddGBS测序片段所需的最佳酶切组合EcoR Ⅰ和NIaⅢ,并进一步揭示了其酶切片段在染色体水平及全基因组水平的分布情况,确保该酶切组合在后续基因组信息挖掘中的可行性,为全基因组层水平上遗传资源的揭示奠定基础。     

2种枇杷属植物的trnH-psbA条形码序列变异及其近缘属系统发育初步研究

选用枇杷野生近缘种‘栎叶枇杷’和栽培种‘早钟6号’、‘香妃’,对其叶绿体基因组trnH-psbA基因间隔区进行PCR克隆与测序,利用生物信息学方法分析其序列特征,并构建苹果亚科内19个属的系统发育树。结果表明:trnH-psbA序列长323~392 bp(GenBank登录号:KF022254、KF022255、KF022256),G+C含量30.10%~33.13%,共有1个核苷酸替换(substitution)和2个插入/缺失(indel);基于trnH-psbA DNA条形码序列的分子系统进化分析结果表明,苹果亚科内形成2个大的分支,枇杷属与石斑木属的亲缘关系最近(平均遗传距离为0.055)。此结果表明叶绿体基因trnH-psbA序列可有效地进行枇杷属内物种鉴别及属间分类,是枇杷属植物DNA条形码研究的标准基因之一。     

从种子蛋白质谱带分析花生区组的系统发育关系

前言 种子蛋白质电泳谱带分析对于从分子水平上确定物种的遗传同源性及解决分类和系统发育问题已成为一项实用技术。在花生属的花生区组中,各个种之间的系统发育关系已从形态学、植物地理学及细胞遗传学等方面作过许多探索。这些研究主要揭示了大多数二倍体种都有一个共同的A染色体组,而A.atizocoi则有不同的染色体组即B染色体组。A、B染色体组都是同源的,并共同构成四倍体栽培种A.hypogaea。染色体的组型分析以及栽培     

茶树cpDNA测序及基于cpDNA序列的山茶属植物亲缘关系研究

叶绿体基因组在物种鉴定、系统进化分析及亲缘关系研究等领域应用前景广阔。本文应用Illumina高通量测序技术对龙井43（Camellia sinensis cv. Longjing 43）的叶绿体全基因组进行测序;利用叶绿体trnL-trnF序列研究茶树及其近缘植物的亲缘关系。结果表明,龙井43叶绿体基因组全长为157 096 bp,反向互补重复区（Inverted repeat, IR）为26 080 bp,小单拷贝区（Small single copy region, SSC）、大单拷贝区（Large single copy region, LSC）分别为18 283 bp、86 653 bp。共注释叶绿体基因133个,其中蛋白编码基因86个,rRNA基因8个,tRNA基因39个。对所选植物的trnL-trnF序列进行比对,序列长度变异范围为481~501 bp,序列最长为岔河大茶,最短为金花茶,基于此序列构建亲缘关系树,山茶属茶组植物聚成一个组。研究结果对茶树优良品种培育及山茶属植物亲缘关系的研究具有重要价值。     

野生种花生钙依赖蛋白激酶基因家族的生物信息学分析

Ca2+是植物中重要的第二信使,几乎介导了植物生长发育的全部反应。钙依赖蛋白激酶(CDPKs)是植物中重要的钙传感蛋白,在植物生命活动中扮演着重要角色。目前2个二倍体野生种花生全基因组序列已经公布,而由2个野生种杂交后形成的异源四倍体栽培种花生的全基因组序列还没有公布,野生种花生CDPKs的生物信息学分析结果可以为栽培种花生CDPKs的研究提供参考。本研究采用生物信息学方法和工具对2个野生种花生CDPKs基因家族的全基因组分布、基因结构、进化和理化性质等进行分析。结果表明:2个野生种花生全基因组均比对到35个CDPKs基因序列,野生种花生与拟南芥CDPKs基因结构类似,蛋白质结构具有典型的蛋白质激酶和EF手型结构域,2个野生种花生与其它物种在进化过程中CDPKs变异较小,可能作为钙传感蛋白在细胞内各个部位和细胞器中行使功能。本研究结果可为栽培种花生的CDPKs结构和功能研究提供参考。     

Structure-Activity Relationships of the Bioactive Thiazinoquinone Marine Natural Products Thiaplidiaquinones A and B

In an effort to more accurately define the mechanism of cell death and to establish structure-activity relationship requirements for the marine meroterpenoid alkaloids thiaplidiaquinones A and B, we have evaluated not only the natural products but also dioxothiazine regioisomers and two precursor quinones in a range of bioassays. While the natural products were found to be weak inducers of ROS in Jurkat cells, the dioxothiazine regioisomer of thiaplidiaquinone A and a synthetic precursor to thiaplidiaquinone B were found to be moderately potent inducers. Intriguingly, and in contrast to previous reports, the mechanism of Jurkat cell death (necrosis vs. apoptosis) was found to be dependent upon the positioning of one of the geranyl sidechains in the compounds with thiaplidiaquinone A and its dioxothiazine regioisomer causing death dominantly by necrosis, while thiaplidiaquinone B and its dioxothiazine isomer caused cell death via apoptosis. The dioxothiazine regioisomer of thiaplidiaquinone A exhibited more potent in vitro antiproliferative activity against human tumor cells, with NCI sub-panel selectivity towards melanoma cell lines. The non-natural dioxothiazine regioisomers were also more active in antiplasmodial and anti-farnesyltransferase assays than their natural product counterparts. The results highlight the important role that natural product total synthesis can play in not only helping understand the structural basis of biological activity of natural products, but also the discovery of new bioactive scaffolds.     

植物异源多倍体中特定染色体组的剥离与重建

由于异源多倍体物种的进化时间久远,难以知晓确切的二倍体亲本,现在推测的自然界现存二倍体种又经历过独立的演化,因此,通过特定的实验方法从天然的异源多倍体物种中剥离出特定染色体组并重建异源多倍体的基本种,将为研究异源多倍化过程中祖先基因组的遗传与互作提供独特的材料。现已通过不同的杂交策略,从异源六倍体普通小麦和异源四倍体种甘蓝型油菜中成功重建它们的一个基本种。例如以人工合成的芸薹属异源六倍体（如埃塞俄比亚芥与白菜杂交的AA.BBCC)为桥梁,其中的C染色体组被选择性的丢失后产生的芥菜型油菜（AA.BB）与埃塞俄比亚芥杂交形成的杂种（BBAC）自交后便可重建黑芥(BB)祖先种;将四倍体与二倍体种之一杂交后形成的同源异源六倍体（如AAAACC）连续自交,使处于同源四倍体状态的染色体组（A）快速丢失而重建另一个二倍体基本种（CC）。     

不同的光照萎凋时间对铁观音风味组分影响

光照作为重要外源信号因子参与调控乌龙茶品质特征形成。为了系统研究不同光照时间的日光萎凋对乌龙茶风味组分的影响,以铁观音鲜叶为供试材料,分析测定 5 个不同时间（0、15、30、60、120 min）日光萎凋处理制成铁观音毛茶的儿茶素、香气组分和感官品质。结果表明,乌龙茶加工过程中香气积累和儿茶素降解与日光萎凋时间延长不存在持续线性正相关关系,适度日光萎凋有利于促进清香型铁观音品质特征形成;与日光萎凋20 min 处理相比,日光萎凋 15 min 处理制成铁观音毛茶中呈花果香气味的 α-法呢烯和橙花叔醇的相对含量分别提高了 4.4%和 6.8%,与全程无光萎凋处理相比,日光萎凋 15 min 和 30 min 处理的毛茶非酯型和酯型儿茶素组分含量降低明显,下降幅度分别达到 7.26%~19.77%和 14.36%~30.09%,日光萎凋 60 min 和 120 min 叶片过度光胁迫产生红褐变,毛茶综合品质表现较差。     

Carotenoids from Marine Microalgae: A Valuable Natural Source for the Prevention of Chronic Diseases

Epidemiological studies have shown a relation between antioxidants and the prevention of several chronic diseases. Microalgae are a potential novel source of bioactive molecules, including a wide range of different carotenoids that can be used as nutraceuticals, food supplements and novel food products. The objective of this review is (i) to update the research that has been carried out on the most known carotenoids produced by marine microalgae, including reporting on their high potentialities to produce other less known important compounds; (ii) to compile the work that has been done in order to establish some relationship between carotenoids and oxidative protection and treatment; (iii) to summarize the association of oxidative stress and the various reactive species including free radicals with several human diseases; and (iv) to provide evidence of the potential of carotenoids from marine microalgae to be used as therapeutics to treat or prevent these oxidative stress-related diseases.     

湖北省典型花生种植区土壤中黄曲霉菌分布及产毒力研究

为掌握湖北省花生种植区土壤中黄曲霉菌的分布和产毒特征,从罗田、红安、钟祥、襄阳四个典型花生种植区采集土壤样品40份,并进行黄曲霉菌分离、鉴定和产毒力研究。研究结果表明:湖北省不同花生种植区共分离鉴定到黄曲霉菌51株,土壤中黄曲霉菌落数为127.5cfu/g。不同种植区土壤中黄曲霉菌分布存在显著差异,钟祥土壤中黄曲霉菌落数最高,罗田最低;鉴定获得黄曲霉菌株中产毒菌株占96%,产毒量范围0～227.81μg/L,不产毒菌株占4%;产毒菌株分为只产AFB_1、产AFB_1+AFB_2、产AFB_1+AFB_2+AFG_1和产AFB_1+AFB_2+AFG_1+AFG_2毒素4种类型,其中以产AFB_1+AFB_2的菌株占比最高,为65%;不同种植区黄曲霉菌株产毒力研究发现,钟祥每克土壤中黄曲霉菌产AFB_1的量最高,达11 679.70μg/L。本研究可为湖北花生黄曲霉毒素污染预警和防控提供理论依据。     

A Marine λ-Oligocarrageenan Inhibits Migratory and Invasive Ability of MDA-MB-231 Human Breast Cancer Cells through Actions on Heparanase Metabolism and MMP-14/MMP-2 Axis

Sugar-based molecules such as heparins or natural heparan sulfate polysaccharides have been developed and widely studied for controlling heparanase (HPSE) enzymatic activity, a key player in extracellular matrix remodelling during cancer pathogenesis. However, non-enzymatic functions of HPSE have also been described in tumour mechanisms. Given their versatile properties, we hypothesized that sugar-based inhibitors may interfere with enzymatic but also non-enzymatic HPSE activities. In this work, we assessed the effects of an original marine λ-carrageenan derived oligosaccharide (λ-CO) we previously described, along with those of its native counterpart and heparins, on cell viability, proliferation, migration, and invasion of MDA-MB-231 breast cancer cells but also of sh-MDA-MB-231 cells, in which the expression of HPSE was selectively downregulated. We observed no cytotoxic and no anti-proliferative effects of our compounds but surprisingly λ-CO was the most efficient to reduce cell migration and invasion compared with heparins, and in a HPSE-dependent manner. We provided evidence that λ-CO tightly controlled a HPSE/MMP-14/MMP-2 axis, leading to reduced MMP-2 activity. Altogether, this study highlights λ-CO as a potent HPSE “modulator” capable of reducing not only the enzymatic activity of HPSE but also the functions controlled by the HPSE levels.     

2个荔枝品种胚性愈伤组织诱导体胚发生过程的细胞学观察

以’新球蜜荔’和’大丁香’2个荔枝品种胚性愈伤组织为材料,利用石蜡切片技术研究了’新球蜜荔’和’大丁香’接种在TD(MS+0.1 mg/L NAA+0.5 mg/L TDZ+0.1 g/L肌醇+0.4 g/L水解乳蛋白(LH)+100 m L/L椰汁+60 g/L蔗糖+10 g/L琼脂)培养基(XQTD和DDXTD)与’新球蜜荔’接种在TX(MS+0.1 mg/L NAA+5 mg/L ZT+0.1 g/L肌醇+0.4 g/L水解乳蛋白(LH)+100 ml/L椰汁+60 g/L蔗糖+10 g/L琼脂)培养基(XQTX)上各培养物体胚发生过程中细胞学变化。结果显示:XQTD从6 d开始变褐,9 d时观察到球状凸起,石蜡切片中观察到球形胚结构,12~21 d时观察到球形胚、心形胚和鱼雷形胚等不同形态体胚;而DDXTD从9 d开始逐渐变褐,15~21 d时石蜡切片中能看到少量的球形胚和心形胚。XQTX在第12 d时观察到有完整原形成层的球形胚,21 d时石蜡切片中观察到子叶形胚。2个荔枝品种的体胚发生过程中都观察到内起源和外起源两种起源方式,体胚发生均为单细胞起源,都经历了球形胚、心形胚、鱼雷形胚和子叶形胚等相似的发育过程。     

Buckwheat Seed Milling Fractions: Description, Macronutrient Composition and Dietary Fibre

The structure of the mature buckwheat achene and groat is discussed in relation to milling fractions and nutritional composition. Whole groats contain 55% starch, 12% protein, 4% lipid, 2% soluble carbohydrates, 7% total dietary fiber (TDF), 2% ash, and 18% other components (organic acids, phenolic compounds, tannins, phosphorylated sugars, nucleotides and nucleic acids, unknown compounds). The composition of the milling fractions reflects the relative abundance of seed tissues. Starch is concentrated in the central endosperm. Protein, oil, soluble carbohydrates and minerals are concentrated in the embryo. Commercial «Fancy» flour, a light-coloured flour, is mostly central endosperm and contains 75% starch, 6% protein, 1% lipid, 1% soluble carbohydrates, 3% TDF, 1% ash, and 13% other components. Although the embryo traverses the central endosperm, during milling parts of the embryo separate with the aleurone and seed coat in the bran fraction. Bran, with little central endosperm, contains 18% starch, 36% protein, 11% lipid, 6% soluble carbohydrates, 15% TDF, 7% ash, and 7% other components. Buckwheat bran also is a rich source of TDF and soluble dietary fibre (SDF), particularly bran with hull fragments (40% TDF of which 25% is SDF), while bran without hull fragments has 16% TDF of which 75% is SDF.     

稻草不同覆盖厚度对甘薯产量和氮代谢的影响

研究稻草不同覆盖厚度对甘薯产量和氮代谢的影响,并探讨甘薯产量、叶片氮含量与代谢相关酶活性之间的相关性,旨在筛选出适合甘薯栽培的最佳覆盖方式,为甘薯高产栽培提供理论依据。结果表明:(1)各覆盖处理的产量高低顺序为:"草2+土">"草4+土">"草">对照;(2)相关性分析表明,各处理的甘薯产量与叶片全氮含量呈显著正相关,与硝酸还原酶(NR)活性呈极显著正相关;叶片全氮含量与可溶性蛋白含量、NR、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸脱氢酶(GDH)活性均呈极显著正相关。综合各项指标认为,"草2+土"可用作甘薯栽培上适宜的覆盖方式,氮代谢相关指标可作为判断甘薯长势与产量高低的理论参考。      

外植体再生分子调控机理

植物细胞全能性被认为是植物细胞工程的基础。不同类型的外植体,受创伤刺激诱导器官再生和体细胞胚胎发生,可形成完整植株,实现无性繁殖。外植体再生高度依赖发育和环境信号。本文概述了外植体对创伤信号的感知和重编程启动、芽和根器官发生过程中的外源激素平衡和基因表达、体细胞胚胎发生的分子调控和内源激素的动态变化等内容,特别概述了外植体再生重编程过程中的表观调控机制研究进展,旨在为获得高效的再生体系、提高遗传转化效率提供理论支撑。