光敏色素的结构及其信号调控机制

光信号参与并调节植物生命周期中的许多生理过程,而植物可通过自身的光感受器来感知多样的光照信息。光敏色素(Phytochromes,phy)作为一种感知红光/远红光的植物色素蛋白,在植物种子发芽、开花、发育转变、趋光性、避阴反应等适应性应答中发挥着重要作用。光敏色素以吸收红光的非活性形式Pr和吸收远红光的活性形式Pfr存在,这一差别明显体现在二者的结构中。综述了光敏色素两种形式的结构差异及其信号调控机制,并以光敏色素在植物光合作用中的调节作用为例,进一步理解光敏色素对于植物生长发育的重要性,最后对未来的研究方向进行了展望。     

利用修饰光敏色素信号途径进行作物改良的可行性

介绍了模式植物拟南芥中受光敏色素调控的光形态建成机制;综述了有关禾本科植物光敏色素信号途径及其突变体与产量性状关系的相关研究进展。指出：对小麦、玉米等作物光敏色素过表达和/或功能缺失突变体的株高、开花期、避荫性反应和产量等变异进行系统研究,对其产量性状突变体进行遗传学、生物化学和分子机制进行解析,有望探索出通过修饰作物的光信号途径改良农作物的新策略。     

植物避荫反应调控机制研究获得新突破

正近日,中国农业科学院生物技术研究所科研团队在高等植物避荫反应调控机制方面取得新进展,首次阐明了光敏色素和基因调控模块之间的互作联系,完善了避荫反应的调控机理,为耐荫、耐密植作物新品种的培育奠定了理论基础。生物所研究团队发现拟南芥在遮荫条件下光敏色素的功能受到抑制,导致其互作因子(PIFs)蛋白快速积累,并且这些PIF蛋白能与MIR156基因家族多个成员启动子直接结合并抑     

前沿动态

正植物避荫反应调控机制面对可用耕地日趋减少和人口的不断增加,密植栽培是提高作物单位面积产量的有效途径。密植会引起植株的相互遮荫导致植株感受的光照质量发生改变,从而激发植株的一系列避荫反应(shade avoidance syndrome,SAS),因此,生产上要求培育耐密植的作物品种。耐密高产必需具有合理的株型,而合理的株型将对密植条件下源、库、流的合理分配起到重要的调节作用。光敏色素(phytochromes,Phy)是植物体内感受红光和远红光     

光敏色素互作因子(PIFs)对植物生长发育的调控

光敏色素相互作用因子(PIFs)属于拟南芥bHLH转录因子家族的第15亚族,是光信号响应过程中的关键负调控因子。光激活的光敏色素通过促进PIFs蛋白降解,直接或间接抑制它们与DNA的结合,从而实现光对植物生长发育的调控。研究发现PIFs在调控种子萌发、幼苗形态建成、避荫反应、昼夜节律以及各种植物激素响应过程中起着重要作用。此外,PIFs作为细胞信号传导的"枢纽"具有更为广泛的作用,能够整合不同信号,精细调控整个转录网络。     

激素与光信号携手调控植物分枝

正中国农业科学院生物技术研究所与华南农业大学合作,揭示了植物通过耦合光敏色素信号途径与独脚金内酯信号途径协同调控植物分枝的分子机制。该研究首次从蛋白互作层面阐明了调控植物密植栽培条件下分枝发生的分子机制,完善了植物避荫反应的调控机理,可为耐密植作物新品种的培育提供理论指导。该成果在线发表在《自然·通讯》上。     

甘蓝光敏色素B基因的克隆及在拟南芥中异源转基因的功能验证

目的】甘蓝（Brassica oleracea L.）是世界上最广泛种植的蔬菜作物之一,其种植已由春、秋两季种植转变为四季栽培,因此,研究甘蓝对光温的反应能力是品种改良的重要基础。光敏色素是植物最重要的一类光受体,主要响应远红光和红光的变化,其中,光敏色素B是红光的最主要受体,与光形态建成、避荫性以及生物产量等性状密切相关。克隆甘蓝的光敏色素B基因（BoPHYB）,在拟南芥中验证异源基因BoPHYB在光形态建成和避荫性反应中的作用,丰富植物光敏色素基因功能研究,评价光敏色素在甘蓝品种改良中应用的潜在价值。【方法】利用RT-PCR的方法克隆、测序验证得到甘蓝自交不亲和系12C的BoPHYB编码区cDNA序列;利用生物信息学软件分析其编码的氨基酸序列及结构域,并与其他植物的光敏色素B进行序列比对,分析它们之间的同源关系;构建其35S启动子驱动的植物表达载体pJIM19-Myc-BoPHYB,通过农杆菌介导法转化拟南芥野生型Col-0和phyB-9突变体,并获得纯合转基因株系;比较BoPHYB与拟南芥光敏色素B（AtPHYB-GFP）的转基因株系在不同光质下的下胚轴伸长和成株期的表型,验证其在光形态建成和避荫性反应中的作用。【结果】从甘蓝中克隆了BoPHYB的编码区cDNA序列,该基因编码区含有3 507个核苷酸,编码具有1 168个氨基酸残基、分子量为128.9 kD的蛋白质;与拟南芥和白菜的phyB结构域类似,BophyB包含1个GAF结构域、2个PAS结构域、1个HisKA结构域和1个HATPase_c结构域;氨基酸序列同源性分析发现,BophyB与拟南芥以及白菜的phyB同源性最高,与小麦、玉米、水稻等单子叶植物的同源性较低;与AtPHYB-GFP类似,在红光和白光下不但Myc-BoPHYB能互补phyB-9极端黄化的表型,而且转基因株系均表现为下胚轴加剧缩短;长日照和短日照下成株期转基因导致植株矮化、叶片深绿和叶柄缩短。【结论】克隆了甘蓝光敏色素B基因,甘蓝光敏色素B与拟南芥和白菜的光敏色素B具有相似的结构和功能,在红光和白光下促进幼苗的去黄化反应,在成株期显著抑制长日照和短日照下植株的避荫性反应。     

光受体的研究进展

光是植物生活中最重要的环境因子之一,它不仅给植物提供辐射能,而且可作为信号调节植物生命周期中的各种生理过程。植物的光周期反应主要是通过光受体接收或传递光信号来完成。介绍了植物光周期和几种光受体红光或远红光受体光敏色素、蓝光受体隐花色素、向光素、紫外光受体UV-B的研究进展。     

光敏色素基因与作物改良利用

基因克隆、基因功能研究、作物转基因以及遗传育种的有效结合,对棉花等作物新品种的选育具有推动作用。在作物改良利用的基因中,光敏色素基因是一类重要的光信号传递基因,是主要的红光和远红光的光信号受体,与植物的整个生长发育过程紧密相关。详述了近年来光敏色素基因的功能、结构等方面的研究进展,对深刻研究了解植物光信号转导途径所调控的植物发育具有积极意义。     

光敏色素研究进展

综述了自20世纪20年代光敏色素被发现以来的研究概况及进展.主要包括(1)光敏色素作为主要光受体在调节从种子萌发到器官衰老的植物生长过程中所发挥的作用;(2)光敏色素的5种不同基因型及基因同源性和主要的反应方式,尤其是光敏色素的主要分子基因PhyA和PhyB在反应方式上的区别;(3)从生物化学和分子水平阐述了光敏色素的生理功能,其中包括光敏色素对细胞生长的调节,光敏色素是如何通过调节光周期反应进而调节了生长和开花的,光敏色素对基因表达的调控以及光敏色素与植物激素协同作用于植物生长和育性等;(4)虽然迄今为止人们极少研究光敏色素和植物激素在苜蓿秋眠中的作用,但对此方面提出了研究展望.     

寄生虫引起的草鱼鳃病的组织病理比较研究

本文对草鱼的隐鞭虫病、车轮虫病、小瓜虫病、指环虫病、三代虫病及中华鱼蚤病六种寄生虫性鳃病的组织病理变化进行比较研究，寄生虫性鳃病均可引起鳃组织发生炎症反应，粘液分泌亢进，嗜酸粒细胞和淋巴细胞浸润；但又因病原体的种类不同，危害鱼的方式、方法不同，因此病理变化又有很大差别，对鱼危害较大的均为变质性炎，如隐鞭虫病；对鱼危害较小的则属增生性炎，如中华鱼蚤病．     

民勤绿洲荒漠交错带三种沙丘类型的自然植被特征

基于对民勤沙井子地区植被调查数据,研究了固定沙丘、半固定沙丘和流动沙丘3种沙丘类型的自然植被特征.结果表明:从固定沙丘、半固定沙丘到流动沙丘,总盖度、灌木盖度下降,草本盖度增加.物种丰富度减小是物种多样性下降的主要原因.从植物的生活型来看,多年生草本和灌木类植物受沙丘类型的影响最大,而一年生草本和半灌木可存活于不同沙丘类型.白刺的生态优势度(重要值)由小到大依次为固定沙丘、半固定沙丘、流动沙丘.植物多样性与白刺的生态优势度呈负相关.不同沙丘类型白刺地上生物量变化明显,半固定沙丘白刺生物量最大.     

Yield and quality of maize stover: Variation among cultivars and effects of N fertilization

Biomass yields and concentrations of crude protein(CP), ether extract(EE), neutral detergent fiber(NDF), acid detergent fiber(ADF), and crude fiber(CF) were analyzed for five cultivars of summer-sown maize(Zea mays L.) stover grown in field trials at three rates of N fertilization, and sampled immediately after grain harvest.The results revealed differences in yields and concentrations of nutrients according to stalk height and hence harvest portion among the cultivars.N application greatly increased biomass yield and CP, especially in upper stalks and to a lesser extent, EE.Concentrations of NDF and ADF decreased as N rate increased.The results show that stovers from all local popular maize cultivars are suitable as animal fodder and that moderate N application improves feed quality of stover.     

葡萄盆栽技术

葡萄盆栽技术,包括择土选种、露地扦插、田间管理、装盆及整形、肥水管理等内容,对葡萄盆栽爱好者有一定的指导意义。     

Web2.0,以个人为中心的互联网时代的到来

本文介绍了Web2．0的知识和背景，对Web2．0出现的基础以及典型技术和应用作了阐述，同时对其作出了前景展望。     

小菜蛾阿维菌素和虫酰肼抗性品系对几种新型药剂的交互抗性研究

以敏感品系为对照,利用室内筛选获得的虫酰肼和阿维菌素高抗品系Teb-R和Aba-R,测定了小菜蛾对几种新型杀虫剂的交互抗性。结果发现:小菜蛾对虫酰肼产生高水平抗性后(抗性倍数185.5倍),对阿维菌素表现出中等水平交互抗性(41.0倍),对茚虫威(11.4倍)和溴虫腈(5.3倍)仅表现出低水平交互抗性,对多杀菌素(1.7倍)和氯虫苯甲酰胺(1.4倍)则没有表现出明显的交互抗性。用阿维菌素筛选Teb-R品系39代后获得阿维菌素高抗品系Aba-R(593.8倍),该品系对茚虫威(12.3倍)表现出中等水平交互抗性,对多杀菌素(7.9倍)表现出低水平交互抗性,对溴虫腈(2.7倍)和氯虫苯甲酰胺(0.9倍)的交互抗性不明显;同时该品系对虫酰肼的抗性也由阿维菌素筛选前的185.5倍下降到筛选后的28.0倍,也没有交互抗性。基于上述研究结果认为,使用虫酰肼防治小菜蛾出现抗性后,可以使用多杀菌素和氯虫苯甲酰胺进行替代防治,但不宜用阿维菌素、茚虫威和溴虫腈进行替代防治;利用阿维菌素防治小菜蛾产生抗性后,可以用溴虫腈、氯虫苯甲酰胺和虫酰肼进行替代防治,但不宜用多杀菌素和茚虫威。     

Water quality,agriculture and food safety in China:Current situation,trends, interdependencies,and management

Water quality in China is becoming a severe challenge for agriculture and food safety,and it might also impact health of population via agriculture and food. Thus,it is causing widespread concern. Based on extensive literatures review and data mining,current situation of water pollution in China and its effects on food safety were analyzed. The 2nd National Water Resource Survey in China show that the surface water all over the country was under slight pollution and about 60% of groundwater is polluted. Drinking water quality is basically guaranteed in urban area but it is worrisome in rural areas. In addition,China is the largest consumer of fertilizer and pestici de in the world and the amounts of application still show increasing trends. Fertilizers and pesticides are the most important sources of pollution,which affect human health as persistent organic pollutants and environmental endocrine disruptors. Eutrophication of surface water and nitrate pollution of groundwater are serious threats to drinking water safety. Sewage irrigation is becoming a pollution source to China's water and land because of lacking of effective regulations. Although,with the advance in technology and management level,control of nitrogen and phosphorus emissions and reducing water pollution is still a major challenge for China.     

盐胁迫对葡萄苗期多胺和激素代谢的影响

【目的】 研究盐胁迫条件下,葡萄叶片中多胺含量、多胺氧化酶、多胺合成酶活性以及激素的动态变化,研究不同盐胁迫强度对多胺类物质及激素代谢的影响。【方法】 采用盆栽基质培养模拟盐胁迫环境,设置4个NaCl处理梯度:0 (CK)、1、2和3 g/kg。多胺和激素含量的测定采用高效液相色谱法,多胺合成及分解酶活性的测定采用紫外分光光度计比色法。【结果】 盐胁迫处理后,葡萄叶片中多胺含量和脱落酸含量较对照而言显著增加,玉米素含量显著降低,随胁迫时间的延长,Put、Spm、Spd、ABA以及PAO、DAO、ADC、ODC、SAMDC活性均呈先上升后下降趋势,在10 d及10 d后达到峰值。ZT呈逐渐下降的趋势,并随胁迫强度增大而减小;进行显著性分析后,叶片中多胺含量与Put、Spm、Spd含量呈极显著正相关,DAO、ADC、ODC活性与Put含量呈显著正相关,PAO与SAMDC活性与Spm和Spd含量也呈极显著正相关。【结论】 3种多胺经酶的合成代谢后和激素共同缓解葡萄苗所遭受到的盐胁迫,期间主要发生作用的是多胺合成酶,盐胁迫下多胺与激素含量之间的变化关系也十分密切。     

市级综合气象信息分析与管理系统的设计与实现

以抚顺地区3个国家基本站50余年气象资料为依托,采用Microsoft Excel工作表实现由气候和农业气候2部分构成的气象与农业综合信息处理系统的基本思路、方法、内容、用途和使用情况。为了实现气候分析及应用的科学化、客观化、系统化、规范化、程序化及连续化的业务目标,按业务流程设计与实现的,包括资料处理、气候趋势模拟、气候预测、气候鉴定、季节性信息化处理、农作物产量预报、气候生产潜力分析等一系列内容在内的系统建设。关键是解决了大量的计算问题,建立了区域性通用模式。     

断根与打顶对番茄嫁接愈合的抑制作用

【目的】断根嫁接苗和打顶双干或多干嫁接苗日益广泛用于番茄栽培,丰产作用显著。了解断根与打顶对番茄嫁接愈合的作用机制,可为番茄嫁接生产提供理论依据。【方法】以‘硬粉8号’为接穗品种,‘砧爱1号’为砧木品种,观测断根和打顶后番茄嫁接愈合进程、成活率和木质部连通性等,同时测定嫁接接合部生长素和细胞分裂素的含量及愈合相关基因的表达。【结果】断根和打顶抑制了嫁接接合部上方木质部分化基因VND7的表达,并显著延迟了木质部的重构。断根显著降低了嫁接后12和72 h接合部玉米素核苷（tZR）和反式玉米素（tZ）的含量,以及嫁接后12 h接合部吲哚-3-乙酸（IAA）,吲哚-3-乙酸甲酯（ME-IAA）和吲哚-3-甲醛（ICAld）的含量;打顶嫁接后12 h接合部IAA和ME-IAA含量显著低于对照和断根处理,下调了嫁接后3和12 h接合部上方和下方韧皮部分化相关基因NEN4表达水平。断根或打顶均下调了嫁接后3—48 h接合部上方细胞分裂相关基因Histone H4和SlcycB1-4的表达水平;断根和打顶同时处理使嫁接接合部IAA和ME-IAA含量显著低于断根处理,使tZR和tZ的含量及木质部连通性显著低于打顶处理。打顶和断根后分别在嫁接接合部施用10 mmol∙L^-1 IAA和10 mmol∙L^-1 6-BA可显著促进嫁接苗木质部的重构。【结论】断根和打顶分别降低接合部细胞分裂素和生长素积累,下调愈合相关基因表达,降低木质部输导能力,进而延缓番茄嫁接愈合进程。