作物分子生态学研究与展望

从分子水平研究作物与环境的关系及其作用规律已成为当代作物栽培学研究的重要内容，也是现代分子生态学的热点问题之一。作者从作物生长发育相关基因的遗传生态特性入手，着重分析在作物生长发育过程中的遗传分子生态特性与环境分子生态效应，在此基础上，提出应根据各作物各生长发育阶段相关基因的遗传生态特性，制定科学的调控技术，以实现作物高产、优质、高效、环境友好、安全的生产目的。并进一步阐述了当前作物分子生态学亟待解决的几个理论问题及主攻方向。     

紫苏叶片响应镉胁迫的蛋白质差异表达分析

为阐明紫苏[Perilla frutescens(L.)Britt.]响应镉胁迫的分子机制,应用营养液加镉法,采用蛋白质组学技术分析了紫苏叶片响应镉胁迫3周的蛋白质表达差异。结果表明,镉胁迫下紫苏叶片有25个蛋白发生差异表达,其中20个蛋白质得到LC-MS/MS鉴定:光合作用相关蛋白3个,能量代谢相关蛋白11个,胁迫相关蛋白1个,蛋白质代谢相关蛋白2个,基因表达相关蛋白1个,结构蛋白1个,生物合成与解毒相关蛋白1个。在浓度为2.0 mg·kg-1、5.0 mg·kg-1、10.0mg·kg-1镉胁迫下,紫苏叶片中ATP合成酶、丝氨酸羧肽酶、植物细胞色素P450均上调表达,Rubisco大亚基、核糖体蛋白S3和肌动蛋白表达均下调。光合系统Ⅱ稳定/装配因子HCF136及胁迫反应蛋白乙酰辅酶A硫酯酶在低浓度镉(2 mg·kg-1)处理下表达上调,在高浓度镉(5 mg·kg-1,10 mg·kg-1)处理下表达下调;磷酸核酮糖激酶/尿苷激酶家族蛋白在2 mg·kg-1和5 mg·kg-1镉处理时表达上调,10 mg·kg-1镉处理时不变;逆转录转座子蛋白在10 mg·kg-1镉处理时表达下调。可见,紫苏叶片通过增强能量代谢、降低光合作用、改变蛋白代谢与基因表达和提高解毒能力,增强了镉耐性。     

看麦娘叶片对化感小麦根水提液的生理响应

为阐明小麦化感抑草的生理机制,选择强化感小麦‘115/青海麦’、‘92L89’和弱化感小麦‘抗10103’,通过添加浓度为0.2%、0.5%和1.0%的小麦根水提液进行水培试验3周后,测定了各处理看麦娘的鲜重,分析叶片中叶绿素(SPAD值)、可溶蛋白、MDA、类黄酮、总酚的含量以及SOD、POD、CAT活性。结果表明,水提液处理显著抑制了看麦娘的生长,抑制率在不同处理浓度及小麦品种间均存在显著差异,强化感小麦的抑制率显著高于弱化感小麦。在处理浓度范围内,不同小麦根水提液的抑制率大小依次为‘115/青海麦’(24.7%~74.3%)‘92L89’(15.7%~71.6%)‘抗10103’(13.8%~61.4%);0.2%、1.0%和5.0%水提液处理的抑制率大小依次为13.8%~24.7%、41.7%~66.4%和61.4%~74.2%。看麦娘叶绿素含量(SPAD值)随处理浓度增大显著降低,可溶蛋白含量,SOD、POD、CAT活性,MDA、类黄酮含量随处理浓度增大显著升高,强化感小麦对看麦娘的生理刺激作用高于弱化感小麦。1.0%‘115/青海麦’及5.0%各小麦水提液处理的看麦娘总酚含量高于对照。可见,小麦化感胁迫提高了看麦娘的保护酶系统活性,增强了抗氧化物质代谢,但显著增强了细胞膜脂质过氧化和叶绿素降解,不利于靶标植物看麦娘的生长。     

常绿阔叶林优势种福建青冈RAPD反应体系的建立

以福建青冈幼叶为材料,利用改进的CTAB法提取福建青冈幼叶的总DNA,探索适合于随机扩增多态DNA标记(RAPD)扩增的反应体系.结果表明,福建青冈合适的RAPD反应体系为:反应体积15μL,含10 ng模板DNA、1.5 mmo.lL-1MgC l2、0.3μmol.L-1引物、0.3 mmo.lL-1dNTP、1 UTaqDNA聚合酶.扩增程序为:94℃预变性3 m in,然后于94℃变性30 s,37℃复性30 s,72℃延伸90 s,循环41次,最后于72℃延伸7 m in.应用上述反应体系进行福建青冈的RAPD扩增反应,扩增产物进行12 g.L-1琼脂糖凝胶电泳,EB染色后用紫外凝胶成像系统分析,可获得满意的指纹图谱.     

高多糖含量植物--莲DNA的提取方法

提出一种适用于莲等高多糖含量植物叶片组织的DNA提取方法.用CTAB-free 缓冲液对叶片组织匀浆洗涤后再进行DNA提取,可有效克服多糖等次生代谢物质对提取的干扰,所得DNA的分子量达49kb,OD260/OD280比值为1.87±0.06,产率为230～320μg/(g*鲜重),可用于RAPD分析.     

乘数关系――从局部性状优势到整体杂种优势的预测性模型

探讨了杂种优势理论无法充分解释育种实践上的杂种优势的现象及原因.认为局部优势并不一定导致整体的杂种优势,已有的理论可以解释局部性状优势,但无法解释作为整体的杂种优势.对局部优势与整体优势的关系做初步分析,提出局部性状优势主要通过乘数关系组织为整体杂种优势的观点,认为乘教关系和乘数效应是整体杂种优势形成的重要基础,还就此观点做进一步的讨论.     

超声波在憎水性黑米色素制备中的应用

在超声波作用下,采用乙酸酐酯化处理水溶性黑米色素,制备了憎水性黑米色素.探讨了超声水浴温度、反应时间、黑米色素与乙酸酐料液比等因素对黑米色素酯化度、色价的影响.结果表明:采用料液比2 g∶10 mL、在70℃超声水浴中反应3 h,为制备憎水性黑米色素的最优条件.同时通过红外光谱、可见吸收光谱及溶解性对黑米色素的酯化进行了初步探讨.     

ISO-DALT双向电泳方法的优化与改进

通过对ISO-DALT双向电泳技术进行优化与改进,建立了一套适合于UV-B胁迫下水稻蛋白质组分析的双向电泳技术.用此方法对经低剂量UV-B辐射处理的水稻品种IR64的叶片蛋白进行双向电泳,可以分辨出1200-1300个蛋白(肽)点,等电点(pI)在3.5-9.3之间,相对分子质量在10-120 ku之间,分辨率较高,且重复性较好.     

苗期水稻叶片发育进程的差异蛋白质组学分析

 【目的】从蛋白质组学角度对杂交水稻汕优63苗期的叶片蛋白质组变化进行研究，以揭示水稻苗期叶片蛋白质组的表达差异。【方法】蛋白质点经双向电泳得到分离，并采用Imagemaster 2D Elite 5.0软件对所得到的双向电泳图谱进行分析比较。【结果】经图谱分析共得到差异蛋白质点41个，其中三叶期后新增蛋白质点17个,包括9个仅在三叶期出现特异的特异蛋白质点，13个蛋白质点表达丰度先逐渐增强随后减弱或在消失，其它11个蛋白质点中，自二叶期开始表达丰度呈现下降的蛋白质点有3个，保持上升的有6个，不规律出现的有2个；其中的15个蛋白质点经质谱分析得到鉴定。【结论】蛋白质是细胞功能执行者，受细胞功能或细胞环境变化的影响，因此,上述蛋白质发生变化的原因可能与水稻苗期分蘖发生有关系。     

水稻灌浆期叶鞘蛋白质差异表达分析

为研究叶鞘在籽粒灌浆期间代谢的分子机理, 应用差异蛋白质组学方法分析了大穗型水稻“金恢809”在籽粒灌浆不同时期, 叶鞘的蛋白质组变化趋势, 共检测到23个差异蛋白质点, 其中11个得到鉴定, 并按其表达丰度的变化分为6类。第1类, 随着灌浆进程表达量逐渐降低, 如α-亚基草酰乙酸脱羧酶; 第2类, 表达量先升后降, 如二磷酸核酮糖羧化酶小链和ADP-核糖基化因子１; 第3类, 表达量先降后升再降低, 如生长素响应因子、锌指-C3HC4型家族蛋白、液泡H+-ATP酶和二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶活化酶; 第4类, 表达量先升后降再升又降, 如核酮糖α亚基结合蛋白; 第5类, 表达量先降后升, 如金属硫蛋白II相似蛋白-1A和牻牛儿基牻牛儿基二磷酸合酶; 第6类, 表达量逐渐升高, 如蛋白激酶家族蛋白。这6类蛋白分别参与叶鞘光合作用、激素调节、物质转运、植株衰老的抗性反应以及细胞信号转导, 共同调控叶鞘的源、库、流转化。