植物络合素合酶基因的功能分析及其应用

植物络合素（phytochelatins，PCs）是含有γ-Glu-Cys重复结构的小分子多肽，其结构通式为：（γ-Glu-Cys）n-Gly（n=2-11）。植物络合素（PCs）由植物络合素合酶（PCS）催化谷胱甘肽（GSH）聚合而成，能够络合重金属离子而具有解毒功能，这是植物解毒重金属胁迫的重要机制之一。本文克隆了来源于重金属抗性植物绊根草（Cynodon dactylon cv Goldensun）的植物络合素合酶基因，通过基因工程手段使其在烟草中过量表达，得到了一些有望用于植物修复（phytoremediation）的工程植株。同时，在水稻（Oryza sativa）种子中利用RNAi技术抑制植物络合素合酶基因的表达，以降低重金属离子在人类最重要的粮食作物水稻的籽粒中的积累。 1. 通过RACE（Rapid Amplification of cDNA Ends）方法从抗性植物绊根草中克隆了植物络合素合酶基因CdPCS1，其1515 bp的读码框编码一个含505个氨基酸的蛋白质，蛋白质序列分析表明它具有植物络合素合酶的结构特征，同时还具有磷酸化位点和亮氨酸拉链结构。 2. CdPCS1基因可以互补对铜和镉离子敏感的酵母突变株ABDE-1（cup1Δ）中缺失的金属硫蛋白基因CUP1的功能，也可以互补对砷离子敏感的酵母突变体FD236-6A（acr-3Δ）中的离子外排载体基因ARC3的缺失。 3. 将CdPCS1转入烟草，共获得过表达CdPCS1的烟草44个株系，其中融合GFP的株系16个。对T0代的转基因植株的PCs含量以及重金属抗性和吸收能力进行了分析，其中抗性实验表明，在300μmol/L 的Cd2+离子胁迫11天之后，野生型植株的叶片出现斑点状坏死，而两个转基因烟草株系S6和K49的植株没有出现受伤害症状。在100μmol/L的CdSO4处理一周后，转基因植株中的PCs含量比对照有不同程度的提高，最多提高了2.88倍。当用300μmol/L Cd2+处理9天再用600μmol/L Cd2+处理2天后，Cd的积累量比野生型植株增加了2倍多;用50μmol/L As3+处理7天再用100μmol/L As3+处理2天后，转基因植株对As的积累量最多增加了3倍多。说明转入绊根草PC合酶基因的烟草增加了植物络合素的合成，并由此增加了对镉离子的抗性以及对镉离子和砷离子的积累。 4. 对转基因烟草中的CdPCS1进行了亚细胞定位研究。在激光共聚焦显微镜和荧光显微镜下分别用转基因烟草叶片组织和叶肉细胞原生质体观察融合GFP的CdPCS1，结果表明融合蛋白定位于细胞核中。 5. .利用RNAi技术抑制水稻种子中植物络合素合酶基因的表达，共获得39个转基因株系。其中35个株系为种子特异性ZMM1启动子驱动OsPCS1基因的RNAi，其余4个株系由组成型的Ubiquitin启动子驱动。RT-PCR的分析结果表明：一个由ZMM1启动子驱动的RNAi转基因水稻株系的种子中，OsPCS1的mRNA水平比对照中的下降了一半。

外源草酸对采后果实的保鲜效应及其生理机理研究

本文以桃(Prunus persica L. cv. Bayuecui.)栽培种‘八月脆’和芒果（Mangifera indica L.）栽培种‘圣心’为材料，研究外源草酸对采后果实的生理生化效应及其作用机理，为果实贮藏保鲜提供新方法。采后桃果实用1、5 mM的草酸溶液浸果10 min，以浸水10 min为对照，然后在常温下贮藏，测定果实在贮藏期间对草酸处理的一些生理生化反应。芒果经采后杀菌剂（post- P）、采后草酸（post-OA）、采前＋采后草酸（pre-OA + post-OA）、采前Ca ＋ 采后草酸处理（pre-Ca + post-OA）处理，以采后浸水为对照，然后分别将果实在常温(25 C)、低温（14 C）和控制性气调（3% CO2 + 2% O2 ，14 ± 1 C）下贮藏，测定草酸处理对芒果的成熟进程、病情发展及其相关生理指标的影响。研究结果表明如下： 1．与对照相比，草酸处理的桃果实在贮藏期间果实的电解质渗漏量和呼吸速率降低、果实硬度高、果实的抗氧化酶（超氧化物岐化酶、SOD;过氧化物酶，POD;过氧化氢酶、CAT;抗坏血酸过氧化物酶、APX）和多酚氧化酶（PPO）活性提高、脂氧合酶（LOX）活性降低。同时，在贮藏后期，果实的活性氧自由基（ROS）产量（超氧阴离子、O2.;过氧化氢、H2O2)和丙二醛（MDA）含量降低。草酸的这些生理效应有利于保持膜的完整性和延缓桃果实的成熟;草酸诱导POD、SOD、PPO活性可能有助于提高采后果实的抗病性。 2．外源5、10 mM浓度的草酸（pH值中和或不中和）对芒果炭疽病原菌（Colletotrichum gloeosporioides）孢子萌发和菌丝生长均表现出显著的抑制作用。这种作用不仅与草酸降低培养基（PDA）的pH值相关，而且与草酸独特的化学特性相关。 3．在常温、低温和控制性气调贮藏下，采后草酸、采前 + 采后草酸、采前Ca + 采后草酸处理均能有效减缓芒果果实的软化速率，延缓芒果的成熟进程，降低芒果的病情指数，同时改善芒果成熟时的表皮着色，对果实完全后熟时的可溶性固形物（SSC）、可滴定酸（TA）含量、果肉口感均没有产生负面的影响。 4．草酸处理增强芒果细胞膜的稳定性，诱导提高芒果抗氧化酶活性，特别是提高果皮SOD、APX活性，降低LOX活性，以及降低果皮O2.、H2O2 和果肉H2O2含量，抑制采后果实的乙烯生物合成。这些生理生化效应与延缓芒果的成熟衰老和提高果实的抗病性相关。 5． 采后草酸、采前 + 采后草酸和采前Ca + 采后草酸处理表现出高效低廉、无毒无副作用、易操作等优点，是芒果采后贮藏保鲜的可供选、具有实际应用前景的新方法。

油菜内源和外源蛋白的表达及环境因素的影响

植物与昆虫的互作关系是个长期进化的过程，虫害给农业生产带来巨大损失。本研究以甘蓝型油菜（Brassica napus）为例，研究了不同环境条件和遗传背景下外源基因的表达与效用，同时利用蛋白质组技术，研究了虫害损伤模拟条件下植物可能存在的内源抗性机制。甘蓝型油菜中转入了人工合成的Bt（Bacillus thuringiensis）杀虫基因，能使植物产生抗虫蛋白抵御虫害。我们在湖北湖南两个实验点进行了大田实验，按植株生长发育的4个不同时期从转基因植株的叶片上采样，研究抗虫蛋白在植物体内的表达动态。植株顶部第三片展开叶的Bt毒蛋白浓度在结荚期前随植物生长而不断增加，而在结荚期出现或增或减的现象。采样叶片的可溶性总蛋白浓度含量一直呈增加的趋势，直到结荚以后出现含量的明显降低。同时，收集了转基因油菜与湘油15号在田间自然杂交形成的杂交后代种子用于栽培，用GFP仪检测杂交后代的绿色荧光蛋白（green fluorescent protein），并用聚合酶链式反应（polymerase chain reaction, PCR）检测并确认带有转基因的杂交植株。为了检测带有转基因的杂交后代油菜中Bt毒蛋白的杀虫效率，用对Bt毒蛋白敏感的试虫品系——初孵棉铃虫幼虫（Helicoverpa armigera）进行杀虫活性检测实验。结果表明，携带Bt基因的杂交湘油及其转基因亲本对试虫的体重增长量均产生了负面影响，可以推断在调查取样的植株生长发育阶段，转基因杂交后代与其转基因亲本植株的杀虫效率没有显著差异。转基因植物及其杂交后代中抗虫蛋白的持续表达及田间带有转基因的自播植物的出现会使害虫产生耐受抗性的潜在可能性增加。 相对于人为增加的抗虫基因，植物在长期对抗昆虫的过程中也进化形成了自我防御机制，能够产生特异的抗性蛋白来应对昆虫的取食。本研究用机械损伤模拟害虫取食，对比了油菜受到物理损伤前后可溶性总蛋白的含量变化并试图通过蛋白质组学技术来检测可能发生变化的蛋白质。Bradford定量测定发现，同一植株同一叶片损伤前后可溶性总蛋白含量差异显著，损伤后蛋白表达量显著增高。蛋白质组双向凝胶电泳及其差异分析显示，损伤前后有8个蛋白质点发生明显的上调或下调。选择其中2个差异蛋白点经过MALDI-TOF质谱鉴定，它们分别是Rubisco小亚基前体以及果糖－1，6－二磷酸醛缩酶和粪卟啉－3－氧化酶的混合物，这些蛋白质在其他植物的抗逆研究中也有报道，它们可能在油菜叶片应答机械损伤过程中对维持植物的生理功能也有重要作用。

roIC基因和MT基因特性及其表达的研究

植物种子萌发、开花结实和衰老等一系列生长发育过程，都受到植物激素的影响。细胞分裂素作为重要的生长调节物质，对其传统生物化学和生理学特性的研究已积累子大量资料。随着分子生物学的发展，对植物激素的研究又进一步从单纯的生物学描述阶段深入到分子水平研究的阶段。尤其是近年来对来自病原微生物植物激素相关基因的研究，为揭示细胞分裂素的作用机理和细胸分裂素的水平调节机制的阐明开辟了新的途径。 根瘤农杆菌T-DNA上ipt、iaaM和iaaH基因和发根农杆菌的rol基因表达产物与植物激素的代谢有关。rolC基因是位于发根农杆菌T-DNA区的12号开放读框，编码细胞分裂素-β-葡萄糖苷酶，水解结合态细胞分裂素为自由态细胞分裂素。ipt基因编码异戊烯基转移酶，是细胞分裂素合成过程中的关键酶。 本文用PCR方法从发根农杆菌（Agrobacterium rhizogenes）1601质粒中扩增 rolC基因，并构建CaMV 35S启动子驱动下的双元表达载体。以农杆菌介导的叶盘法，分别对野生型烟草（Nicotiana tabacum L. cv. W38）和已转入异戊烯基转移酶基因（ipt）的3F1和3F2烟草进行转达化。Southern blot和Northern Dot Blot分析表明，rolC基因已导入烟草植株，并具有转录活性。转基因烟草的形态特征与细胞分裂素过量表达的植株表现出的特征一致。 用ELISA方法测定转基因烟草植株中激素的含量，结果显示，单独转rolC基因烟草和同时转入rolC和ipt两个基因的烟草，细胞分裂素的水平有不同程度的提高。转基因烟草表现多芽、节间缩短、叶色深绿等现象。同时，转基因烟草内部发生生理变化，如总自由氨基酸、脯氨酸在正常情况下较对照减少，气孔延迟关闭。在干旱胁迫下，转基因烟草随水势的降低、总自由氨基酸和脯氨酸的变化与对照不同。转基因烟草在开始干旱阶段较对照的总自由氨基酸和脯氨酸含量低，随着干旱胁迫的加深，植物中自由氨基酸的含量增加，但转基因植物自由氨基酸的含量高峰值出现时间较对照推迟。干旱胁迫48小时后，恢复给水，转基因植物较对照易恢复正常生长状态，表明转细胞分裂素基因植物抗旱能力增强。另外，叶片总蛋白SDS-PAGE电泳分析表明，转基因植物蛋白质含量高于对照，某些蛋白组分所占比例也明显提高。 综上所述，转rolC和ipt基因烟草的形态和生理变化，是细胞分裂素过量表达引起植物体内激素失衡的结果。

水杨酸在水稻抗冷性中的作用

近年来大量研究表明水杨酸（salicylic acid, SA）在植物抵抗生物胁迫与非生物胁迫中都发挥着重要作用。然而在一些单子叶植物如水稻中SA的作用迄今仍不是很清楚。为了更深入地了解SA在水稻抵御冷胁迫中的作用，本研究选用两个抗冷性不同的水稻品种：‘长白九’（Oryza sativa cv. ‘Changbaijiu’）和‘中鉴’（Oryza sativa cv. ‘Zhongjian’）作为实验材料，其中‘长白九’为抗冷性较强的品种，而‘中鉴’为冷敏感的品种。在水稻幼苗长至三叶期后，分别对其施以三种浓度（0.5 mM, 1.0 mM, 2.0 mM）的SA溶液预处理24 h，然后置于5 °C下进行冷处理24 h。形态学观察及各项指标的测定结果表明： 一、冷处理后，‘长白九’和‘中鉴’根与叶片中的SA含量都大幅提高，且结合态SA升高的幅度明显大于其自由态形式。 二、外施不同浓度的SA溶液于水稻根部，24 h后，大量SA尤其是结合态SA积累于根中，且其积累量与处理浓度成正相关;而叶片中积累的SA则较少。 三、形态学及生理指标的测定结果显示，SA预处理没有提高甚至降低了两个水稻品种幼苗的抗冷性。并且SA处理浓度越大，幼苗受到冷伤害程度的越高。 四、对水稻幼苗叶片与根中的抗氧化酶活性进行分析发现，常温下SA处理显著提高了‘长白九’和‘中鉴’根中过氧化氢酶（catalase, CAT）和谷胱甘肽还原酶（glutathione reductase, GR）的活性;而在低温下SA预处理反而降低了两种水稻叶片与根中部分抗氧化酶的活性，推测低温下抗氧化酶活性的下降可能与水稻幼苗抗冷性的降低有关。 五、尽管两个水稻品种具有不同的冷敏感性，然而外施水杨酸均加剧了其低温伤害。分析认为，外施水杨酸后，水稻根部大幅升高的内源SA水平可能加剧了活性氧的产生，破坏了植物细胞内部的氧化还原平衡，从而导致水稻幼苗受到的冷害加重。

一种简易的人艾滋病毒( HIV21) 载量测定方法的建立与初步评价

　目的:建立一种简易的HIV21 感染者和艾滋病人血浆病毒载量测定的方法。方法:构建含保守的引物SK145P SK431 扩增靶序列的重组质粒pSPgag737 ,重组质粒体外转录产物经系列稀释得到HIV21 定量测定的外参照,在同样条件下以 引物SK145PSK431 对外参照和待测样品进行RT2PCR 扩增,用电泳图谱分析系统分析经EB 染色的扩增产物电泳图谱,作出外 参照的初始加入拷贝数与光强度的标准曲线,获得相应的回归方程,进而计算出待测样品的HIV21 病毒载量。结果:重组质粒 pSPaga737 经酶切和PCR 鉴定,确认含有引物SK145PSK431 的扩增靶序列,用重组质粒体外转录,得到了1～105 copies 的10 倍系 列稀释的外参照,外参照标准曲线有较好的线性关系( r = 0196) 。该方法的测定范围为5 ×102～5 ×107 拷贝Pml 血浆。对10 个样品进行3 次重复测定,平均变异系数较小( CV = 20 %) 。结论:所建立的HTV21 病毒载量定量测定方法,操作简单,价格 便宜,特异性好,同时有较好的可重复性。

从岩相特征和孢粉组合探讨洞庭盆地第四纪自然环境的变迁

<正> 一、区域自然地理背景 洞庭盆地位于荆江南岸,跨湘鄂两省,总面积18,780km~2,周围群山环抱,中央为辽阔的冲积平原。自湖盆周围向中心地带,低山、丘陵、阶地、平原呈层状分布,逐级降低,明显地可分为三至四级。盆地中心则为多级阶地和50m以下的冲积平原。这里河湖密布、堤垸交错、地势低平,主要是长江及其支流湘、资、沅、澧诸水形成的泛滥平原。整个盆地的

Morphology, biometry and distribution of Difflugia biwae Kawamura, 1918 (Protozoa : Rhizopoda)

The freshwater testate amoeba Difflugia biwae Kawamura, 1918, isolated from Mulan Lake, Hubei Province, China is investigated using light microscopy and scanning electron microscopy. The morphology, biometry and distribution of this little known species are supplied. After careful comparison with three other similar species, including D. delicatula Gauthier-Livre et Thomas, D. elegans Penard and D. oblonga caudata Stepanek, we believe that the characteristics of smooth fusiform shell, conspicuous great collar flare (always larger than body-width) around the aperture, constriction behind the aperture and a somewhat curved aboral horn set D. biwae apart from all other Difflugia species. This species shows a great diversity in total length, collar height and aboral horn length which have high variability (CV between 11.76 and 24.52). However, body width, collar diameter, neck width, body length and aperture diameter are fairly constant with low variability (CV between 5.34 and 8.79) which shows a remarkable uniformity of D. biwae. Also, the size frequency distributions of both body width and body length yield bell-shaped (normally distributed) curves and indicate that D. biwae is a size-monomorphic species, characterized by a main-size class and a small size range. D. biwae is probably endemic to East Asia (China and Japan) because it has such a large size (165-306 mu m) that it would have been easily found in Europe and North America, if it were there. Consequently, D. biwae must have a restricted geographical distribution, disproving the old hypothesis that microscopic organisms are cosmopolitan.

PLANKTON AND SESTON STRUCTURE IN A SHALLOW, EUTROPHIC SUBTROPICAL CHINESE LAKE

The seasonal dynamics in the nutrient concentrations, chlorophyll-a amount (Chl-a), total algal volume (CV), Chl-a/CV ratio, seston structure were studied at two sampling stations in a shallow, highly eutrophicated subtropic lake (the Guozheng Hu area of the East Lake) on the plain of the middle basin of the Chang Jiang (the Yangtze River) of China. The lake ecosystem of the Guozheng Hu area is dominated by two planktivorous fishes (silver carp and bighead carp), phytoplankton and zooplankton. Macrophytes are extremely scarce in this area. Concentrations of the total dissolved nitrogen and phosphorus in the Guozheng Hu area in 1990 were very high. Fish yield, of which, more than 90 % was composed of silver carp and bighead carp in the Guozheng Hu area was very high (ca. 1140 kg/ha or 45.6 g/m3 in 1990). Grazing pressure by the fishes on the plankton community is considered to be rather strong. The annual average biomass of zooplankton was ca. 1/3 - 1/2 that of phytoplankton. On the average, dry matter in the living plankton only constituted ca. 3-7 % of the total dry seston, and plankton carbon only constituted ca. 5 - 10 % of the seston carbon. The present results indicate that, in the Guozheng Hu area of the East Lake, of the organic part of the seston, detritus is quantitatively an important constituent, while living plankton is only a very small component.

The effect of growth temperature on structural quality of GaN/AlN quantum wells by metal-organic chemical vapour deposition

The effect of the growth temperature on the surface and interface quality for the GaN/AlN multiquantum well (MQW) layer grown by metal-organic vapour chemical deposition is investigated. The obtained GaN/AlN MQW structure is almost coherent to the underlying AlGaN layer at improved growth conditions. With a relatively low growth temperature, the GaN/AlN MQW growth rate increases, the surface roughness reduces considerably and no macro steps are observed, resulting in a better periodicity of MQW.

MBE growth of very short period InAs/GaSb type-II superlattices on (001) GaAs substrates

First, GaSb epilayers were grown on (001) GaAs substrates by molecular beam epitaxy. We determined that the GaSb layers had very smooth surfaces using atomic force microscopy. Then, very short period InAs/ GaSb superlattices (SLs) were grown on the GaSb buffer layer. The optical and crystalline properties of the superlattices were studied by low-temperature photoluminescence spectra and high resolution transition electron microscopy. In order to determine the interface of SLs, the samples were tested by Raman-scattering spectra at room temperature. Results indicated that the peak wavelength of SLs with clear interfaces and integrated periods is between 2.0 and 2.6 mu m. The SL interface between InAs and GaSb is InSb-like.

The difference of Si doping efficiency in GaN and AlGaN in GaN-based HBT structure

An AlGaN/GaN HBT structure was grown by low-pressure metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD) on sapphire substrate. From the high-resolution x-ray diffraction and transmission electron microscopy (TEM) measurements, it was indicated that the structure is of good quality and the AlGaN/GaN interfaces are abrupt and smooth. In order to obtain the values of Si doping and electronic concentrations in the AlGaN emitter and GaN emitter cap layers, Secondary Ion Mass Spectroscopy (SIMS) and electrochemical CV measurements were carried out. The results showed that though the flow rate of silane (SiH4) in growing the AlGaN emitter was about a quarter of that in growing GaN emitter cap and subcollector layer, the Si sputtering yield in GaN cap layer was much smaller than that in the AlGaN emitter layer. The electronic concentration in GaN was about half of that in the AlGaN emitter layer. It is proposed that the Si, Al co-doping in growing the AlGaN emitter layer greatly enhances the Si dopant efficiency in the AlGaN alloy. (c) 2006 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co KGaA, Weinheim.

辽河流域降雨侵蚀力的时空变化分析

降雨侵蚀力是反映流域降雨侵蚀能力的综合指标之一。根据辽河流域10个气象站的日降雨量资料,利用日降雨侵蚀力模型估算辽河流域的降雨侵蚀力。结果表明:辽河流域降雨侵蚀力的空间变异与降雨量的空间分布趋势基本一致,由东南向西北递减,变化于1 000~3 800 MJ.mm/(hm2.h.a)之间;降雨侵蚀力年内集中度高,6—8月3个月约占全年的80%;降雨侵蚀力年际变化大,年际变率Cv在0.367~0.649之间,采用时序系列的Mann-Kendall检验表明,降雨侵蚀力并无显著变化趋势;特别是在流域水土流失严重的西辽河地区,年降雨侵蚀力较小,但年内集中程度大,年际变化更突出。

基于日雨量的延安地区降雨侵蚀力动态特征分析

延安地区是黄土高原水土流失最为严重的地区之一。利用延安气象站1951-2005年的日降雨量数据,采用日雨量侵蚀力模型估算延安地区降雨侵蚀力,结果表明:该地区降雨侵蚀力主要集中在6-9月,占到了全年的85.6%。年降雨侵蚀力的平均值为1765.73MJ.mm/(hm2.h),55年间,年降雨侵蚀力变异程度适中,从整体上看,趋势保持平稳,其离差系数Cv和变异趋势系数r分别为0.41和-0.071。