高亲和力PO4(3-)转运子编码基因的cDNA克隆及特性分析

以简并引物，利用RT -PCR，克隆了普通小麦和黑麦根系的PO 43-转运子( Trans-porter)基因长约1.2kb的部分cDNA序列。对其与GenBank中的已知序列进行同源性比较，结果表明：(1)小麦与拟南芥、番茄等高等植物的氨基酸水平的同源性为60%～78%; (2)与酵母较低为40%左右，而与丝状真菌和细菌的同源性则<27%; (3)小麦与黑麦的同源性为75%。对其表达特性的研究表明：(1)该基因在根系和茎叶组织中均有表达，但在根系组织中转录产物的累积量显著高于茎叶;(2)磷饥饿条件下，茎叶和根系组织中该基因的表达均增强，但根系组织中增强幅度较大，由此认为该基因产物的功能不只是根系从生长环境中吸收PO 43-，而与PO 43-在植物体内的转运密切相关;(3)磷饥饿5天 后的植株重新供给充足的PO 43-，则该基因的表达在24小时内即显著减弱;(4)分根试验中同株的部分根系生长于磷饥饿(OuM)环境中，而另一部分根系生长于PO 43-充足(250uM)的环境中，这两部分根系中该基因转录产物的积累水平并无显著差异。因此认为植物感受磷饥饿胁迫的信号可能来自植物体内部POi-库的耗竭。此外，用磷讥饿条件下的普通小麦根系mRNA构建了cDNA文库，以克隆的部分序列为探针，从cDNA文库中分离了全长序列。

冬小麦抗寒性和光合作用对增强UV-B辐射与温度交互作用的响应

人类活动产生的氯氟烃化合物破坏了大气臭氧层，导致了到达地球表面的UV-B辐射大幅度增加。UV-B辐射增强可以影响到植物的生长、形态与发育等各个方面，因此有关增强UV-B辐射对植物的影响，及其与许多环境因子复合作用的研究都已经广泛开展。但是增强UV-B辐射与温度，特别是与低温的相互作用的研究报道很少。在北半球的晚秋至早春这段时期里，一些越冬生长的植物将面临着UV-B辐射增强和低温的双重胁迫，因此，迫切需要进行UV-B辐射和低温生长环境下植物的响应及其机制的研究。 以人工气候生长室中生长的冬小麦(Triticum aestivum)幼苗为试验材料，研究了低剂量（4.2 kJ m-2 d-1 UV-BBE，LUVB）和较高剂量（7.0 kJ m-2 d-1 UV-BBE，HUVB）UV-B辐射处理对20/16℃条件下幼苗抗寒力的交叉适应性及其抗氧化系统的反应;同时还研究了在两种生长温度（25/20℃和10/5℃）条件下，低剂量（4.2 kJ m-2 d-1 UV-BBE，LUVB）和超高剂量（10.3 kJ m-2 d-1 UV-BBE，SHUVB）UV-B辐射处理幼苗的生长速率、光合与荧光参数、叶黄素循环色素、抗氧化系统、以及抗寒性和酚类物质等生理反应，以期阐明不同温度条件下生长的冬小麦对UV-B辐射的生长、光合作用以及抗寒性响应与适应机制。主要结果如下： 1.在LUVB辐射处理下，在20/16℃和25/20℃条件下生长的冬小麦幼苗LT50值都显著降低，HUVB辐射处理对在20/16℃条件下生长的幼苗LT50值也可以显著降低，而SHUVB辐射对25/20℃条件下生长的幼苗LT50值没有显著影响。但是，LUVB和SHUVB辐射处理都导致了10/5℃条件下生长的幼苗LT50值的显著增加。表明适当的UV-B辐射能增强较高温度（20/16℃或25/20℃）条件下冬小麦幼苗的抗寒力，即表现出对冷冻低温的交叉适应性，但低温（10/5℃）生长条件却削弱了UV-B辐射下冬小麦的抗寒能力。 2.在20/16℃条件下接受UV-B辐射预处理的幼苗在-6℃条件下冷冻胁迫6 h再缓慢恢复6 h后，与未进行UV-B辐射处理的对照相比，其叶片过氧化氢酶（CAT）、愈创木酚过氧化物酶（GPX）、谷胱甘肽还原酶（GR）活性，谷胱甘肽氧化还原比例（GSH/GSSG）都显著提高，而由硫代巴比妥酸反应物质（TBARS）代表的膜质过氧化程度显著低于对照。此外，UV-B辐射期间处理幼苗的H2O2含量较对照显著增加，而冷冻恢复以后却明显低于对照。表明UV-B辐射诱导的抗寒力的提高应该与冷冻恢复后植株体内抗氧化系统的上调表达有关，H2O2可能参与了UV-B辐射对低温的交叉适应的信号传导。 3.除25/20℃生长条件下的LUVB处理的小麦幼苗外，UV-B辐射显著降低幼苗的相对生长速率（RGR）、净光合速率（Pn）、光系统II最大量子产量（Fv/Fm）、光系统II实际量子产量（(F΄m−Fs)/F΄m）以及光化学淬灭（qP），但是UV-B辐射并不影响叶片胞间CO2浓度（Ci），而且冬小麦幼苗生长和光合作用的抑制被增加的UV-B辐射剂量和降低的温度加强。UV-B辐射引起的光抑制由非气孔限制所导致，而且主要与PS II光化学效率降低有关。 4.UV-B辐射显著增加了两个温度条件（20/16℃或25/20℃）下生长的冬小麦幼苗叶黄素循环过程中紫黄素（V）的合成，但抑制了V向玉米黄质（Z）的转化，从而造成了对照与LUVB辐射处理幼苗之间的叶片中脱环氧化比例（DEPS）和NPQ无显著性差异，但SHUVB辐射处理幼苗叶片中DEPS和NPQ显著降低。因此，在本试验条件下，增强UV-B辐射处理的冬小麦可能并不通过热耗散形式形成光保护机制，光抑制形成的过剩激发能的耗散可能更多地通过代谢途径来实现。 5.UV-B辐射处理提高了在25/20℃条件下幼苗的超氧化物歧化酶（SOD）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）和GR等活性，以及抗坏血酸氧化还原比例（AsA/DHA）和GSH/GSSG;但是在10/5℃下，UV-B辐射除了导致SOD和CAT活性升高之外，对APX活性和AsA/DHA并不产生明显影响，但GPX和GSH/GSSG则显著降低。说明UV-B辐射幼苗的抗氧化系统在较高生长温度下显著地增强，而在低温10/5℃下被严重地削弱或降低，即低温阻止了代谢途径的光保护机制的正常运转。 6.多酚物质在UV-B辐射或低温10/5℃条件下都能显著地累积，且在UV-B辐射和低温复合作用下增加尤其显著，表明多酚物质在两个温度生长条件下特别是低温条件下都参与了对UV-B辐射幼苗的保护。 7.在高温条件下仅仅SHUVB处理的幼苗TBARS含量显著增加，而低温10/5℃条件下两个UV-B辐射处理都非常显著地上升，说明与高温生长条件相比较，低温加重了UV-B辐射引起的氧化胁迫，低温10/5℃条件下幼苗多酚的增加以及抗氧化系统的部分增强都没有能阻止UV-B辐射对幼苗的伤害。

活性X-3B红染料污染生态毒理效应及机量研究

染料是一大类合成化学品，在纺织、印刷、信息、军事工业、医学及其他多个领域都得到了广泛的应用。然而，随着染料的不断生产和广泛使用，由它引发的土壤一作物系统染料污染已成为当前人们所关注的重要环境问题之一，有关染料污染的生态毒理效应及其机理的研究已成为污染生态化学研究的前沿领域和重要问题。本论文根据我国当前有机染料污染的趋势和有关研究现状，针对迫切需要对染料污染生态毒理效应进行了解的现实情况，以活性X-3B红为例，探讨了活性X-3B红在单一污染条件下对小麦（Triticum aestivum）、白菜（Brassicachinensis）和水稻（Oryza sativa )等常见作物的种子发芽与根伸长的生态毒性效应及其机理，以及我国三种典型土壤（红壤、褐土和棕壤）中脉酶和脱氢酶对活性X-3B红的耐受性及其机理；在种子和幼苗暴露的单一污染试验的基础上，又进一步地研究了活性X-3B红分别与无机污染物（重金属Cd）和有机污染物（农药甲胺磷）复合污染条件下对小麦、白菜种子发芽、根伸长及幼苗生长的毒性效应。实验结果表明，活性X-3B红染料单一污染条件下对三种作物产生不同的生态毒理效应，三种土壤的脉酶和脱氢酶对其都表现出了一定的耐受性，但耐受能力各异；在活性X一3B红与Cd复合污染的实验中，小麦根伸长对其联合作用较种子萌发更为敏感，在Cd不同的浓度范围内表现出协同或是拮抗复杂的效应；在活性X-3B红与甲胺磷复合污染的条件下，小麦和白菜根伸长和生物量的反应有差异，但除小麦根伸长有协同和拮抗两种效应外，总的来看都表现出微弱或明显的拮抗效应。这些研究，有望促进人们对染料污染生态化学行为进行了解，为合成低生态风险的有机染料提供具有参考价值的基础资料与科学依据。

小麦高分子量谷蛋白新亚基基因1Dx5’的克隆与分子标记

小麦是世界第一大粮食作物, 而HMW- GS 是直接影响小麦品质的重要因子。我国小麦面粉的烘烤品质普遍较差, 这与我国品种缺少优质的HMW- GS 有关，因此创造与发掘新的优质谷蛋白亚基编码基因，并开展相关生化、农学、分子生物学等方面研究、探讨优质的分子机理，对于培育优质小麦新品种具有重要意义。W958是我们培育的种间远缘杂交（T.durum Desf. ×T.aestivum L���优良品系，该品系在1D染色体上具有父母本没有的新型亚基，由于此亚基在SDS- PAGE电泳中具有和1Dx5亚基一样的电泳迁移率, 因此我们将该亚基命名为1Dx5’亚基。为了进一步从分子水平确证该亚基为新亚基和在育种中利用该亚基，本研究对该亚基的遗传规律、基因分子结构、品质特性和农艺性状等进行了分析。结果表明1Dx5’亚基在品质上与1Dx5亚基一样优质，对于品质的贡献大于1Dx2亚基。1Dx5’亚基具有特异的遗传规律，在分离群体中，此亚基占有极大的比例，该特性十分有利于将其导入高产小麦遗传背景中。此外，本研究扩增出了1Dx5’亚基基因的启动子区域、N－端区域和部分中间重复区域，并比较了1Dx5’和传统的1Dx5、1Dx2亚基在此区域氨基酸序列。结果进一步证明了1Dx5’是一个新的基因。通过蛋白质结构模拟分析，认为1Dx5’亚基的优良特性可能是由于1Dx5’亚基的的中部重复区域能形成分子间较强的氢键，加大了分子间的相互作用，使1Dx5’亚基的面团具有优良的品质，这为1Dx5’亚基的应用提供了理论基础。同时，本研究还设计用于区分1Dx5’和1Dx5等位基因的分子标记，解决了利用SDS-PAGE生化标记难以将二者区分的问题。Wheat is one of the major crops utilized worldwide. Nevertheless, due to the lackof the superior HMW- GS, the wheat quality in China is not satisfying. Therefore,identification and characterization of the superior HMW- GS will lay good foundation to the wheat breeding.W958 is a new bread wheat line developed by interspecific cross (T.durum Desf.×T.aestivum L). It contains a novel HMW- GS. We have designated such subunit as1Dx5’ here for its unique character. To confirm that such subunit is innovative andbeneficial for wheat breeding program on the molecular level, we have investigated itin terms of inheritance, DNA and protein sequence, dough property and agronomictrait associated with it. The result shows that 1Dx5’is as superior as 1Dx5 in terms of dough property.In addition, we have cloned the promoter, N- terminal as well as partial centralrepetitive domain of the allele coding for this subunit. Comparison of the amino acidsequence of 1Dx5’ with that of 1Dx5 and 1Dx2 showed that the superior quality of1Dx5’ subunit may result from the degree of conservation of the repetitive sequencesby which the glutenin polymers interact via inter-chain hydrogen bonds formedbetween the subunit repetitive domains with longer subunits forming more stableinteractions. In addition, we have developed two dominant molecular markers tofacilitate the discrimination of 1Dx5’ and 1Dx5 which could no be achieved by SDS-PAGE.

大赖草总DNA转化小麦引起的HMW-GS基因变化及大赖草HMW-GS基因的克隆

应用花粉管通道技术将新疆大赖草总DNA导入小麦，用高重序列分析方法，已为大赖草总DNA转入小麦提供了初步的分子证据。在转 化后代中选育出稳定遗传的大穗变异株系，分析表明，这些转化株中蛋白质含量明显增高(13%-17%)。对基因供体新疆大赖草、受 体春麦761、转化株的高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)进行了SDS-PAGE分析，发现这些转化株中HMW-GS发生了很大变化，并在此基础 上，用来自小麦基因组的四对特异引物，以PCR方法扩增供体、受体以及转化株的1Ax、1Bx、1Dx及1Ay、1By、1Dy型HMW-GS全基因 ，比较他们扩增产物的差异，结果表明，受体与转化株在HMW-GS基因1Ax、1Bx位点上的扩增产物差异不大，在HMW-GS基因位点1Dx 和y型基因上的扩增产物有较大差异，说明了受体在基因位点1Dx、1Ay、1By和1Dy上可能发生了多位点插入，可能由于这些基因位 点上的插入引起了转化株的高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)的变化，这就再一次为大赖草总DNA导入提供了直接的分子证据。虽然大 赖草总DNA导入提高了小麦蛋白质的含量，改变了HMW-GS的组成，部分改变了品质评分，但我们感到这些转化株在品质改良方面仍 有很大余地，如何更好地利用新疆大赖草蛋白质的优良特性及避免总DNA导入给转化株带来的不良性状，一个大赖草HMW-GS基因正 被分离及克隆，并准备将其利用于未来的品质育种当中。Total DNA of Leymus racemosus had been transformed into wheat through pollen tube pathway. Analysis of the repeated gene sequence had provided an elementary proof. Some variant cultivars with big ear were screened from their offsprings, and their protein content increased greatly from 13% (receptor)to 17%(transformed). The result from SDS-PAGE analysis of high-molecular-weight glutenin subunits(HMW- GS) respectively in donor(Xinjiang Leymus racemosus), receptor(spring wheat cultivar 761)and transformed wheats, showed the HMW-GS composition changed in the transformed plants. On the basis of the research, Four special pairs primers from wheat(T.aestivum L.) genome were used to amplify complete coding regions of HMW-GS genes on 1Ax、1Bx 、1Dx and 1Ay、1By、1Dy loci of donor、receptor and the big ear transformed cultivars. By comparing amplified PCR products. Faint differences were found among receptor and transformed cultivar's 1Ax、1Bx PCR amplifed products and apparent differences on those of 1Dx、y-typePCR product. We gueseed that there may be some DNA inserts in 1Dx 、1By、1Dy loci resulted in the changes of the HMW-GS among transformed cultivars. This provides second direct molecular witness to the exogenous DNA introduction. Even though the transformed plants have higher protein content, changed HMW-GS composition, partially improved process quality, there still leave much work to improve quality. In order to make full use of the excellent property of Leymus racemosus protein and avoid the disadvantages introducced by total DNA transformation, a HMW-GS gene of Leymus racemosus was being isolated and cloned.

苜蓿干草和秸秆组合体外发酵营养特性及其利用研究

应用体外发酵产气技术,评价了苜蓿Medicago sativa干草和玉米Zea mays、小麦Triticum aestivum秸秆分别以0∶100、25∶75、50∶50、75∶25和100∶0进行两两组合时的发酵特性。结果表明：不同比例组合产气量（GP）、理论最大产气量（A）、产气速率（b）及产气延滞时间（LAG）变化趋势不同;苜蓿干草与玉米秸秆按50∶50的比例或苜蓿干草与小麦秸秆按75∶25的比例组合时的效应明显好于其他组合。48 h产气量与粗蛋白（CP）（P〈0.05）及中性洗涤可溶物（NDS）含量呈正相关关系,而与中性洗涤纤维（NDF）、酸性洗涤纤维（ADF）、半纤维（HC）含量及NDS/CP（P〈0.01）呈负相关关系;理论最大产气量与CP、NDS的含量呈正相关关系,与NDF、ADF、HC和NDS/CP（P〈0.01）呈负相关关系;产气速率与CP（P〈0.01）、HC（P〈0.01）、NDS（P〈0.01）呈极显著正相关关系,分别与NDF（P〈0.01）、ADF（P〈0.01）、NDS/CP（P〈0.05）呈负相关关系;产气延滞时间与饲草料的主要营养成分的相关关系不明显,只与NDS/CP（P〈0.05）呈显著正相关关系。结论认为,饲草中非结构性碳水化合物与蛋白质比例决定了体外发酵产气的特性。生产实践中应针对低质粗饲料营养特性,适当添补易发酵或高蛋白牧草,提高粗饲料利用效率。

硬粒小麦（Triticum durum Desf.）单倍体诱导新技术单倍体原生质体植株的再生

硬粒小麦DR147授以超甜玉米(ss7700)的花粉后，83.4%的小麦柱头上的玉米花粉萌发，花粉管经由花柱抵达胚囊，受精率和成胚率分别为44.4%和42.6%。杂种合子核型高度不稳定，在细胞分裂过程中来自父本玉米的染色体逐渐被排除，最后形成硬粒小麦单倍体胚。尽管硬粒小麦×玉米存在较高频率的双受精(32.7%)，同时形成胚和胚乳，但由于胚乳发育异常及败育，最后难以获得有生活力的种子。 硬粒小麦授以玉米的花粉后用100ppm 2，4-D进行处理（浸蘸穗子或向穗茎节间注射），可以延长杂种胚在植株上的存活时间。授粉9-13天后将颖果表面灭菌后在实体显微镜下剥取不同发育时期的幼胚，分别接种于含或不含2.0mg／l2，4-D，3%蔗糖，200mg／l���解酪蛋白，146mgl���氨酰氨，300mg／l���冬氨酸的MS固体培养基上进行胚拯救或诱导愈伤组织。结果表明，发育程度较高的胚（具盾片的胚，长度大于0.5mm）容易通过胚拯救获得单倍体植株或诱导出愈伤组织，而发育程序较低的胚（琏形胚，梨形胚，鱼雷形胚，长度小于0.3mm）不易获得单倍体植株或诱导愈伤组织而常常变褐，最后死亡。如果将这些胚预先接种子含0.1mg／l BAP，3%蔗糖，200mg/l���解酪蛋白，146mg/l���氨酰胺，300mg/l���冬氮酸的MS固体培养基上预培养20天，再转移至愈伤组织诱导培养基上则易于产生愈伤组织，通过选择和继代培养可以获得淡黄色，结构致密的胚性愈伤组织。将这种愈伤组织转移至含1.Omg/l BAP和0.1mg/l NAA的MS固体分化培养基上培养20天后即可分化出小植株和绿色芽点，将这些小植株和绿色芽点再在分化培养基上继代培养20天，形成大量根系发达的健壮植株及次生小植株。其中一个胚性愈伤组织系的分化频率高达70. 6%。从获得的100余棵植株中随机取6棵再生植株进行根尖细胞染色体计数发现它们均为单倍体。具发达根系的健壮植株移入实验田后成活率可达80％以上，并生长至成熟。 利用硬粒小麦×玉米建立的单倍性胚性愈伤组织系进行了原生质体培养的研究。胚性愈伤组织经液体悬浮培养4个月后形成了生长迅速的由大小不同(0.5mm至5mm)的愈伤组织块组成的混合悬浮愈伤组织系，酶解试验表明2.0%纤维素酶RS和0.5%离析酶Y-23组合效果最好，而液体悬浮培养物和固体培养的愈伤组织（在酶解时用锋利的解剖刀片切成1mm左右的块）都能释放出大量原生质体，但悬浮培养物释放出的原生质体状态较好，胞质更浓厚，用KM8p培养基以琼脂糖包埋培养方式培养时得到了较高的（5%左右）分裂频率。 原生质体再生的小愈伤组织经增殖、筛选后可获得胚性愈性组织，将其转移至分化培养基Ⅰ（0.2mg/l 2，4-D，1.0mg/l BAP，0.1mg/l NAA，3%蔗糖，200mg/l���解酩蛋白，146mg／l���氨酸胺，300m8/l���冬氨酸的MS固体培养基）和Ⅱ（不含2，4-D，其它成份同I）上进行分步分化培养可再生出完整植株，分化频率约为20%。从获得的22棵原生质体再生植株中，随机取4株进行根尖细胞染色体计数表明，它们均为单倍体。

Adlayer Structures of DL-Homocysteine and L-Homocysteine Thiolactone on Au(111) Surface: an in situ STM Study

The adsorption Of DL-homocysteine (Hcy) and L-homocysteine thiolactone (HTL) on Au(1 1 1) electrode was investigated in 0.1 M HClO4 by cyclic voltammetry and in situ scanning tunneling microscopy (STM). Hcy and HTL molecules formed highly ordered adlayers on Au(1 1 1) surface. High-resolution STM images revealed the orientation and packing arrangement in the ordered adlayers. Hcy molecules formed (2root3 x 3root3)R30degrees adlayer structure and H-bonds between carboxyl groups were assumed to be responsible for the origin of tail-to-tail or head-to-head molecular arrangement, while HTL molecules formed (4 x 6) adlayer structure, and two different orientations and appearances in the ordered adlayer were found. Structural models were proposed for the two adlayers.