植物杂种优势的研究进展

杂种优势现象是普遍存在于自然界的生物学现象之一。在农业生产上,家蚕、水稻、玉米和蔬菜等动、植物已广泛利用该现象,利用杂种优势现象已逐渐成为进一步提高动植物产量、品质、抗病性及其社会经济效益的有效措施。虽然该现象已被广泛利用,但其机理,特别是分子遗传基础,尚未解析清楚,但随着相关分子生物技术的发展,已逐步为揭示其机理提供了契机。为此,本综述概述了杂种优势利用简史、杂种优势研究的新方法,以及着重从配合力、基因组多倍化、单位点或优势基因、全基因组学、转录组学、表观遗传学、蛋白组学和代谢组学等层面对杂种优势遗传机理的研究进展情况进行了概述,以期对国内、外的相关研究工作者近年来在植物杂种优势方面的研究情况尽可能有一个全面、详尽的了解,以及能够为今后进一步深入研究植物杂种优势形成的分子遗传基础提供帮助。     

杉木亲本自交系及其杂交种DNA甲基化和表观遗传变异

表观遗传调控包括DNA甲基化、染色质结构修饰和小分子RNA调控等机制可能在杂种优势形成过程中起重要作用.为了了解DNA甲基化对杉木杂交后代杂种优势的影响,本研究利用甲基化敏感随机扩增PCR技术(methylation-sensitive AP-PCR,MS-AP-PCR),选取40对引物组合对杉木亲本自交及其亲本的杂交组合后代群体的基因组DNA进行了扩增和分析.结果表明:杉木基因组的DNA甲基化模式主要以内侧胞嘧啶的甲基化为主:6个正反交组合总的甲基化百分率相对于亲本的自交系而言,甲基化率呈减少的趋势;同一组合正反交组合后代之间在CCGG位点胞嘧啶的甲基化水平上无明显差异;6个杂交组合在CCGG的位点上的甲基化位点数明显低于它们的亲本自交子代.对3种甲基化的表达类型与性状表型值、杂种优势值、配合力进行的相关分析结果表明,检测位点外侧胞嘧啶半甲基化、内侧胞嘧啶甲基化位点变化与杉木树高,胸径和材积性状的杂种优势均成显著负相关,即杉木基因组外侧胞嘧啶半甲基化程度越低、内侧胞嘧啶甲基化位点越少,3个生长性状的杂种优势愈明显;而其他甲基化程度的指标与杂种优势之间的相关均没有达到统计学的显著水平.     

棉花愈伤组织分化过程中的DNA甲基化分析

DNA甲基化是表观遗传修饰的途径之一,在维持生物基因组稳定性与调控基因转录和表达中起着重要作用。为明确棉花愈伤组织分化过程中基因组DNA的甲基化变异模式以及甲基化图谱,本研究利用全基因组亚硫酸盐测序(WGBS)技术对棉花愈伤组织分化(非胚性与胚性)过程中的DNA甲基化模式进行了全面比较。全基因组DNA甲基化分析表明,在棉花愈伤组织分化过程中非胚性愈伤组织的mCG与m CHG所占比率高于胚性愈伤组织,而不对称m CHH的比率则低于胚性愈伤组织;非胚性愈伤组织的mCG、m CHG、mCHH及mC的平均甲基化水平均低于胚性愈伤组织。基因组甲基化区域分析表明,棉花愈伤组织分化过程中基因间、启动子和基因下游(转录终止位点下游2 kb)的甲基化水平较高,同时胚性愈伤组织的基因间、启动子及基因下游的平均甲基化水平均高于非胚性愈伤组织。因此,本研究分析了棉花愈伤组织全基因组DNA甲基化水平,为进一步研究棉花体细胞胚胎发生的表观遗传机制提供了依据。     

植物杂种优势遗传基础研究进展

杂种优势广泛应用于农业生产中,其遗传基础研究也取得了系列进展。显性学说,超显性学说和上位性学说这三个经典假说都找到了遗传上的新证据。随着大规模测序技术的发展,全基因关联分析、基因组结构变异、转录组、蛋白组、表观基因组的兴起为植物杂种优势的预测带来了新的机遇和挑战。本综述对杂种优势遗传机理的最新研究进展进行了评述,对未来植物杂种优势研究的方向和策略进行了思考,提出了植物杂种优势分子遗传机理研究的新策略。     

玉米雌穗发育杂种优势相关miRNA的研究

杂种优势已广泛应用于玉米育种, 在提高玉米产量、品质以及增强抗逆性等方面起到了重要的作用, 然而杂种优势的分子机制尚不清楚。植物miRNA主要在转录和转录后水平调节基因的表达。为阐明miRNA是否及如何对玉米雌穗发育杂种优势产生影响, 本研究对玉米杂交种郑单958及其亲本自交系(昌7-2和郑58)进行了高通量miRNA测序和降解组测序。取玉米雌穗花序分生组织(IM)发育为成对小穗分生组织(SPM), 进而产生小穗分生组织(SM), 及小花分生组织(FM)将3个不同时期的雌穗样品用于miRNA建库测序, 鉴定出16个miRNA家族中的81个保守miRNA为非加性表达, 认为是与雌穗发育杂种优势形成相关的miRNA; 3个阶段中分别检测到80.30%、56.06%和48.10%的非加性表达的miRNA被显性或超显性抑制。鉴定出8种新的miRNA, 属于7个miRNA家族。通过雌穗降解组测序, 发现在郑单958及其亲本自交系中共同检测到的miRNA靶向42个基因的82个转录本。根据测序结果构建了miRNA参与玉米雌穗杂种优势的模型, 并推测在雌穗发育早期阶段杂交种雌穗的miRNA的普遍抑制导致其靶基因上调表达, 随着发育进程miRNA逐步解除抑制, 带来其靶基因表达量的逐步减少, 这种miRNA与其靶基因的拮抗关系也许与玉米雌穗发育杂种优势形成有关。     

大豆亲本间遗传距离与杂种优势的相关性研究

为提高杂交育种效率,有必要对杂种优势预测进行探索。本研究选用国内外不同地区10份材料,按NCⅡ不完全双列杂交法组配45个杂交组合,利用SSR分子标记遗传距离预测大豆亲本间杂种优势。结果表明:10份亲本中检测到417个多态性等位基因变异,多态性位点变化范围为2～5个,遗传相似系数(GS)变幅为0.520～0.695,平均GS值为0.5996。10份供试材料被分为两大类,F₁杂种优势值从3.4%～42.1%,F₁性状均具有不同程度正向杂种优势。其中,单株粒数杂种优势与遗传距离的相关系数为0.461,达显著水平。其余8个农艺、品质性状与遗传距离的相关系数未达显著水平。初步认为,利用该174个SSR分子标记检测亲本间遗传差异,对本研究10份大豆亲本间杂种优势预测效果不显著。利用分子标记遗传距离预测大豆亲本杂种优势的方法有待进一步研究。     

水稻杂种优势遗传基础研究进展

杂种优势是一种普遍而广泛存在的生物学现象,作物杂种优势的遗传基础研究虽经历了百余年,但对其遗传机理的认识仍不甚深入。然而,在作物杂种优势的应用技术研究和杂交种的培育方面,成效斐然。本研究从杂种优势的经典遗传假说、水稻QTL单位点与杂种优势、QTL互作与杂种优势及基因差异表达与杂种优势等方面,综述了水稻杂种优势的遗传研究进展,提出在不同的杂交水稻组合中,显性作用、超显性作用和上位性互作效应均有体现,有利显性位点的积累可能是水稻亚种内杂种高产的基础,而少数超显性位点及基因间的互作可能在亚种间杂种优势中发挥着更重要的作用。随着籼粳亚种间杂种不育的遗传机制的破解,采用在籼稻或粳稻遗传背景下,通过籼渗粳或粳渗籼利用籼粳亚种间杂种优势的技术策略,已实现了杂交水稻高产育种的新跨跃。     

研究发现植物比动物具有广泛的表观遗传牲

纽约冷泉港科学家们发现植物继承表观遗传学修饰的机制。植物通过表观遗传修饰引起的基因组重组由小RNAs遗传给下一代。进一步研究表明，植物表观遗传（后代从亲本DNA中遗传的化学标签修饰基因表达）现象比动物更为普遍。     

陆地棉主要农艺与纤维品质性状的双列杂交分析

本文利用加性-显性与环境互作的遗传模型(ADE模型),分析8个陆地棉亲本及其F1在不同环境下的农艺和纤维品质性状,在估算遗传方差分量、遗传效应的基础上,分析各类性状间的遗传相关性,并预测F1和F2的杂种优势,为棉花杂种优势利用和新品种选育提供了较有价值的信息。研究表明,农艺与纤维品质性状的遗传主要受加性、显性和加性与环境互作效应控制。遗传相关分析表明,皮棉产量与纤维品质性状的显性相关系数值较大,利用杂种优势在早期世代可以得到协同改良,纤维品质性状间易实现协同改良。杂种优势分析表明,F1和F2的皮棉产量均具有显著的超亲优势,纤维品质性状的杂种优势不明显。     

湿加松及亲本DNA甲基化和表观遗传分析

DNA甲基化对基因表达具有重要的调控作用。本研究采用甲基化敏感扩增多态性技术(MSAP)技术对11个不同湿地松×洪都拉斯加勒比松子代及亲本进行甲基化和表观遗传分析。结果表明内侧胞嘧啶的甲基化为湿加松及亲本DNA甲基化主要模式,其中8个杂交组合内侧胞嘧啶的甲基化相对高于亲本中值,不同组合后代之间在CCGG位点胞嘧啶的甲基化水平上存在差异,但差异不显著。进一步分析表明内侧胞嘧啶甲基化与湿加松生长性状表型值及杂种优势值呈负相关关系,但相关关系不显著;与生长性状特殊配合力呈正相关关系,其中与胸径特殊配合力相关关系显著。本研究为湿加松杂种优势与表观遗传分析提供参考。     

基于GIS的推荐施肥智能决策模型研究

为了探索解决传统推荐施肥技术中缺乏空间属性信息、无法处理经验性知识等问题的途径,以春玉米推荐施肥为例,通过多年多点的大田玉米缺素试验、耕层土壤网格取样的养分测试和推荐施肥知识库的构建,建立了基于GIS的推荐施肥智能决策模型。该模型可以在土壤空间信息平台上,既对施肥过程中结构化要素进行定量模拟,又对施肥过程中非结构化要素进行定性分析,这样就可以相对全面地对推荐施肥进行智能决策支持。该模型经过山西省忻州市二十里铺村春玉米大田试验进行应用,取得了良好的产量效果,具有一定的实用价值。     

Analysis on Superstruct-foundation-soil Interaction on Karst Region

Karst region is a kind of complicated groundsill.To design tall-buildings built on karst subgrade,precise analyse result is needed.The method based on superstruct-foundation-soil interaction theory can precisely calculate the(internal) force of structural,foundation and groundsill.The method of finite element is an effective way to solve the problem.Finite element analys is software ANSYS is used to analyze superstruct-foundation-soil interaction on Karst Subgrade.Through comparing methods based on superstruct-foundation-soil interaction with traditional analysis method(in this condition,superstruct-foundation-soil interaction is not taken into account),the interactional effect to structure,foundation and rock are discussed.Through the analysis,several conclusion can be drawn as follows: The side stress of column is small for buildings on Karst region,but the side stress of corner columns is much larger than the others.The side stress of shear wall is great and the location of shear wall is significant for the interaction.Slab foundation is effective for Karst region,it plays a great role on interaction.     

Analysis on cooling load on hot mine

Air stream of hot mines is taken as research object, and energy balance equation is established. Cooling load expressions under five different conditions are derived through strict theoretical derivation, i.e. unsteady multi-stream, steady flow, steady flow ignoring kinetic energy change, steady flow ignoring potential energy change and steady flow ignoring fan power change. Then the enthalpy variable expression of the subsurface moist air and heat calculating process of surrounding rock are deduced. Finally, Yong Chuan coal mine illustrates and summarizes the process of calculation cooling load quantitatively. It is conducive to scientificly manage hot mine and design mine ventilation.     

乙醇—超声波法提取枣汁的研究

以德州乐陵金丝小枣为原料,以乙醇为浸提液,采用超声波提取枣汁,确定工艺条件为:酒精体积分数为95%,提取时间15min,浸提液体积与原料质量之比为470mL∶100g,浸提温度为70℃。用此方法提取枣汁,具有提取时间短、中间生产过程中物料不易被杂菌污染和料液易过滤等优点。     

基于Modpath的矿井突水应用

运用粒子反向示踪理论,根据安徽铜陵新桥硫铁矿各含水层的水文地质条件、工程地质条件,利用抽压水试验得出的渗流系数、给水度等岩性特征,针对突水水源识别问题,建立Modpath的矿井突水可视化模型,并以时步分段量化研究水源渗透规律,分析了矿井突水的水源来向、侵害范围、影响程度等特征元素。研究结果验证了突水点上层含水层的岩溶裂隙带和断裂带对突水点的重要补给关系,并且有较强的直观判别能力;模型可以清晰判别分析矿井突水现象。     

转基因水稻发展态势研究

为了揭示转基因水稻研究领域的发展态势,采用文献计量学方法,对1982—2012年期间Web of Science收录的转基因水稻研究领域学术文献,分别从文献的国家/地区、研究作者、研究机构、载文期刊、被引频次、涉猎学科及影响力等多角度进行了分析和研究。结果表明,转基因水稻文献6625篇,中国1462篇,位居第一;累计被引频次125170次,中国17380次,位居第三。表明中国在转基因水稻研究领域尚处于国际领先行列,发文量位居榜首,但被引频次和均被引频次均不高,质量与影响力都还与美国、日本存在较大差距。转基因水稻研究涉及582种期刊,1290家机构,85个国家/地区,5120位作者,内容涵盖数十个学科,八十多个方向,表明转基因水稻载文期刊呈离散状态,研究涉及的领域较广,属典型交叉学科。中国转基因水稻领域现整体处于蓬勃发展态势,建议可持续跟踪和加大科研力量投入。     

蟾酥注射液对小鼠免疫细胞影响的实验研究

为了观察蟾酥注射液对小鼠的免疫细胞增殖及其分泌细胞因子的作用,采用中药免疫药理学方法,选择不同浓度的蟾酥注射液作为试验组,分别与小鼠的脾淋巴细胞以及LPS或者ConA共同孵育48 h,检测细胞增殖水平的变化;将蟾酥注射液与小鼠腹腔巨噬细胞共培养,检测蟾酥注射液对巨噬细胞吞噬中性红能力的影响;将蟾酥注射液与自然杀伤细胞共培养,检测蟾酥注射液对NK细胞杀伤能力的影响;取脾细胞与蟾酥注射液共培养上清,ELSIA法检测蟾酥注射液对几种重要的细胞因子（IFN-γ、IL-2、IL-12）分泌水平的变化。结果显示蟾酥注射液在一定剂量范围内单独或者协同非特异性丝裂原（Con A或LPS）作用能够显著增强小鼠脾淋巴细胞的增殖能力（P〈0.05或P〈0.01）;蟾酥注射液单独作用可以显著提高巨噬细胞吞噬中性红的能力;蟾酥注射液能够显著提高小鼠NK细胞对靶细胞的杀伤活性;同时蟾酥注射液能够显著增强小鼠脾淋巴细胞分泌Th1型细胞因子。说明蟾酥注射液在体外能够显著提高几种主要免疫细胞的增殖和功能,研究结果显示蟾酥注射具有显著的非特异性免疫增强作用。     

蟾酥注射液对小鼠淋巴细胞影响的研究

为了研究蟾酥注射液对机体淋巴细胞免疫功能的影响,选择不同浓度的蟾酥注射液作为试验组,分别与小鼠的脾淋巴细胞共同孵育48 h,检测细胞增殖水平的影响;用ELSIA法检测蟾酥注射液对几种重要的细胞因子(IFN-γ、IL-2和IL-12)分泌的影响;应用流式细胞技术检测蟾酥注射液对小鼠脾中T淋巴细胞CD4/CD8表达和细胞周期的影响。结果显示,蟾酥注射液在一定剂量范围内能够显著增强小鼠脾淋巴细胞的增殖能力;能够显著增强IFN-γ、IL-2和IL-12分泌;能够显著提高小鼠脾中CD4+ CD8-和CD4- CD8+表型的T淋巴细胞亚群百分率;能够显著提高小鼠脾中淋巴细胞进入S期的百分率。表明蟾酥注射液在体外能够显著提高淋巴细胞的增殖及功能,说明蟾酥注射能显著地增强机体特异性免疫功能。     

TTPC对模拟池塘微生态系统影响的研究

试验设定3个TTPC浓度梯度处理组和1个对照组,研究 TTPC(处理96 h)对模拟池塘微生态系统理化因子、浮游生物及鲤鱼苗的影响.结果表明,模拟池塘微生态系统中水温、盐度、pH、DO、COD、NO-2-N与TTPC浓度之间均呈现负相关关系,而透明度、NH3-N、TN、PO3-4-P和TP与TTPC浓度之间则呈现正相关...