长日光周期对水稻幼穗发育的影响及其对光敏核不育水稻育性转换的作用研究

光敏核不育水稻晚粳农垦58S具有长日照下不育、短日照下可育的特点，是目前二系法杂交水稻应用的基础。对于其长日光周期引起雄性败育的特性已得到很多实验的支持，但这种光周期反应特性是光敏不育材料所特有，还是在水稻穗发育中普遍存在，目前尚不清楚。对这一问题的认识涉及到对光敏不育性本质的了解及对这一性状的有效利用，本文对此进行了系统的研究分析。 本研究以24种水稻品种包括光敏核不育系及常规水稻品种为材料，在控制光周期下进行。即利用16h长日照处理(LD)和l0h短日照处理(SD)及其不同组合，以抽穗期、叶龄、抽穗叶片总数、花粉育性、结实率、穗长、穗粒密度为指标，结合光敏不育系幼穗发育的形态解剖学特征，探讨了在整个水稻发育中包括叶片生长、幼穗分化以及穗发育等过程中，不同材料的光周期反应特征，尤其是二次枝梗期后的穗发育过程中的光周期反应特征。此外还分析了温度与光周期反应的关系及温度在光敏不育现象中的作用，并研究了代谢抑制剂对光敏不育特征的影响。 研究表明，光周期对水稻的出叶速度基本没有影响，但对水稻的抽穗叶龄有影响，长日照使抽穗叶龄增加而延迟其穗分化及抽穗。光周期还对幼穗分化后的穗发育过程有抑制延迟，作用，影响大小因品种而异，以对早稻、籼稻的影响最弱，对晚稻、粳稻的影响最强，与其穗分化中的感光性有明显的相关性。 除对抽穗期有影响外，穗发育阶段的长日光周期还影响着穗发育的其它性状，如使穗长增加，芒较长、稳粒密度降低，花粉育性降低，结实率下降。此外植株发育的其它性状也可受到影响，如剑叶发育不良表现为叶片缺少仅有叶鞘、倒二叶生长旺盛、植株较高等。同时几组不同组合的光周期处理结果均表明，长日光周期对水稻穗发育的影响主要发生在穗发育的前5-10天即颖花原基分化期、雌雄蕊原基分化期至花粉母细胞形成期。这些结果表明水稻的光周期反应不仅表现在茎端从营养生长向生殖生长的转换上（幼穗分化），而且还表现在幼穗分化完成后的穗发育过程中。长日光周期对晚稻穗发育均有抑制效应，且日长对稳发育的影响时期与光敏核不育水稻的‘育性转换敏感期’完全一致。因此在农垦58S中引起‘光敏不育’的原因很可能不是一种特殊的光周期反应，而是该材料雄性器官发生过程不能对长日光周期做出适当的反应。 对24种不同品种水稻的光周期反应表明，不同材料光周期反应特性不同。光敏不育系农垦58S与农垦58在对长日照的反应上也有较大不同，表现为前者在短日照下穗分化较快，在自然日照下抽穗较早。这表明除了育性不同外，农垦58S与农垦58在光周期反应特征上也有所不同，然而我们认为这种不同不是农垦58S表现光敏不育的主要原因。因为本研究中还发现，光敏不育系农垦58S与其可育回复突变体农垦58S(r)在抽穗期等光周期反应特征上相当一致，但在育性反应上却有较大不同，长日照下农垦58S(r)表现为雄性可育，而农垦58S表现为雄性败育。根据上述几方面的比较，我们认为光敏不育的机制很可能在于农垦58S突变体其雄性器官发育对环境不利信号的反应能力的变弱所致。 在本研究中发现，温度对水稻穗发育的影响表现在两个方面：一方面是通过影响光周期反应强弱而起作用，如高温可加强短日照下的穗分化和发育过程，高温亦可加强长日照对穗分化发育的抑制作用;另一方面是直接对器官发生过程产生影响，如在对短日照下光敏不育系和常规稻不同温度条件下处理时的结实率比较分析发现，常规稻的结实率与其抽穗扬花期的平均温度显著负相关，而光敏核不育水稻的结实率虽与抽穗扬花期的温度有一定相关性，但更与穗发育期的平均温度呈显著负相关，二者在受温度影响的作用时期上有显著差异，因此温度也可直接对雄性器官发育起作用。区分温度对光敏不育的两方面影响，同时考虑到光敏不育机制更有可能在于光敏不育系农垦58S雄性器官发育对环境信号反应能力的变弱的假设。我们就可以较好地理解农垦58S‘光敏不育’性状经杂交转育到对光周期弱感的籼稻中所出现的‘温敏不育性’。 核酸代谢抑制剂5-FU，2-TU对SD下的幼穗分化有较强抑制作用，使幼穗分化被迟滞，而2-BrDU和蛋白质合成抑制剂CHX、CL对其影响较小。抑制剂处理也不能诱导LD下的穗分化。 短日照下，5-FU可对穗发育有强烈抑制作用，可使常规品种农垦58及光敏不育系农垦58S穗畸形，颖花减少并发育不良，穗长缩短，枝梗减少，花粉败育甚至无花粉，结实率显著降低，其有效作用时期为穗发育的二次枝梗分化期至雌雄蕊原基分化期，与长日照诱导农垦58S败育的作用时期也完全吻合，5-FU对SD下穗发育的影响还可被核酸抑制剂的恢复剂乳清酸所部分恢复。其它代谢抑制剂如2-TU、CHX、CL等也可使农垦58S育性明显降饭，而所有这些抑制剂对常规可育的农垦58及农垦58S(r)的育性影响较小，表明它们与光敏不育系对抑制信号的反应能力有显著不同。 长日照下5-FU对LD下的农垦58S的幼穗发育也有很强的抑制作用，使稳长缩短，颖数减少，但它还可使部分LD下处理植株抽穗期较LD对照明显提前，并可使农垦58S育性部分恢复而有结实，说明5-FU还可对LD的抑制作用有抑制，通过对LD抑制作用的抑制使LD下的育性转换有部分恢复。其它代谢抑制剂在穗发育前期处理LD下农垦58S叶片均可看到植株在抽穗期较LD下提前5—8天的同时，其花粉育性有不同程度的提高，在高温长日下甚至有一定程度的结实率，表明各种抑制剂均可对穗发育中的光周期作用产生影响。 总之，本研究结果表明，短日植物水稻的光周期反应不仅存在于幼穗分化上，还存在于幼穗发育和花器官发生等发育过程中。幼穗发育的光周期效应表现为抽穗期、穗长、穗粒密度、结实率等多方面的变化，作用时期以穗发育早期的花器官发生阶段影响最大。作用强弱因品种不同而异，以粳稻和晚稻中作用较强。光敏不育突变的更主要变化可能在于农垦58S的雄性器官分化发育时对环境不利信号的反应能力变弱，导致其正常发育受阻，育性不能正常表达。温度在水稻穗发育上既可通过影响光周期反应而起作用，还可直接对穗器官发育产生影响而对育性表达起作用。此外我们还发现农垦58S与农垦58不仅在雄性育性上有显著不同，而且其光周期反应特性也有较大的差异。抑制剂处理结果也支持光敏不育系农垦58S的雄性器官发生过程较农垦58更易受抑制剂影响而育性降低，而抑制剂对长日光周期抑制作用的部分解除，可以使其育性有一定程度的恢复，也表明光周期对雄性育性的影响最为显著。这些结果可以帮助我们更加全面地认识光敏不育水稻的基本特性，从而为进一步开展光敏不育的转育及应用研究提供可靠的科学依据。

一种小G蛋白TaRAN1在植物细胞周期和发育过程中的功能研究

　　小G蛋白作为信号转导中重要的分子开关， 进化相当保守，与许多不同的调控因子和效应器分子相互作用，产生细胞功能的多样性。近年来，人们不断发现植物中小G蛋白家族的新成员，也不断揭示小G蛋白的新功能，许多植物特有的信号途径和功能需要小G蛋白这个重要的分子开关来完成，使它越来越成为人们研究的热点问题。但是，有关植物中Ran GTPase及其编码基因的研究工作报道很少，对与之相互作用的调控蛋白研究进展也刚刚开始。 　　TaRAN1 (AF488730) 是小麦来源的Ran同源蛋白编码基因，全长1055 bp, 编码221个氨基酸，它在植物发育过程中的功能还没有任何报道。本论文在验证了它是小G蛋白Ran家族的成员后，从分子水平上还发现它在植物细胞周期调控、对生长素以及胁迫应答信号转导过程中都起着重要作用，这也说明了它可能作为信号转导过程中重要的转换因子，参与了很多细胞的基本生理过程。 　　利用原核表达系统及亲和色谱的方法纯化了TaRAN1融合蛋白，并用放射性标记的GTP和竞争实验证实了它具有特异的GTP结合活性。TaRAN1的转录产物在小麦幼茎和花芽等分生组织活动旺盛的器官表达较多，而在老叶中表达较少。利用洋葱表皮瞬时表达系统分析表现，TaRAN1蛋白主要定位于细胞核，但其没有典型的核定位信号。 　　细胞周期一直是生物学领域中的热门问题，人们虽然在动物细胞中取得了很大进展，但在植物细胞中的研究远落后于动物。裂殖酵母（Schizosaccharomyces pombe）是研究细胞形态和细胞周期的良好系统，利用此系统发现超表达TaRAN1的酵母细胞表现出许多新的细胞学表型，例如G2细胞周期延滞、染色体对紫外线敏感、细胞超长或多隔细胞的出现等;反义表达TaRAN1的酵母细胞呈近圆型、具有高度凝集的核并且生长速度缓慢、核质混合和无核细胞的数目明显增加。流式细胞仪检测实验也证实其细胞周期的异常。这些结果推测TaRAN1蛋白可能参与细胞周期的有丝分裂过程和发育的调控机制，并且在维持染色体结构稳定和完整性方面起着重要的作用。通过免疫荧光实验观察表明，超表达转基因酵母的微管多呈异常的狭小扇形结构，反义表达TaRAN1的酵母微管不能形成丝状结构，推测TaRAN1还可能参与微管（包括纺锤体）的结构形成过程。最后，我们用超表达TaRAN1的转基因拟南芥和水稻也证实了它的功能，其生长点表现出分生组织增多的原基、根生长点的有丝分裂指数有所改变、出现异常的细胞分裂时相等有关细胞周期异常的现象，更进一步说明了TaRAN1确实参与着细胞周期的调控过程，推测其与细胞周期从G2期进入M期的过程有关。 　　TaRAN1基因受IAA的诱导表达，且随着浓度的增加表达量增强。超表达的TaRAN1植株（包括拟南芥和水稻）的根表现出对外源生长素异常敏感，侧根显著变少，地上部分表现出生长素过量的表现型，顶端优势减弱，分蘖增多，生长周期延长等。HPLC测定转基因植物的IAA含量，明显高于对照。所以，TaRAN1可能还参与了复杂的生长素信号转导过程。TaRAN1基因还受各种胁迫处理的诱导表达，并且超表达植株对胁迫的忍受能力有明显提高，这说明TaRAN1还参与了胁迫信号应答的相应机制。Ran蛋白这些新功能目前还未见到其它报道。

中国蕨类植物保护生物地理学研究

保护生物地理学（Conservation biogeography）就是运用生物地理学的原理、理论和分析方法，特别是那些有关物种分布格局的信息，去解决生物多样性保护的相关问题，是当前生物多样性及其保护生物学研究领域的热点。通过构建中国蕨类植物物种及分布数据库得知，中国现有蕨类植物63科，221属，2456种，其中有1218种属于中国特有（中国蕨类总数约50%），3种蕨类植物为外来种。科的统计表明：最大的科为鳞毛蕨科、蹄盖蕨科、金星蕨科和水龙骨科4个科所包含的种类占全国总种数的51.5%。鳞毛蕨科、蹄盖蕨科、金星蕨科、水龙骨科、铁角蕨科、凤尾蕨科、碗蕨科、中国蕨科、叉蕨科、观音座莲科等十个大科所含种数占了中国特有种总数的80%。云南、四川、贵州、广西、台湾、湖南、西藏等省区是中国蕨类植物种类数量及中国特有种数量较多的地区；全国有22个省区拥有地方特有种，地方特有蕨类植物数量由西向东、由南向北逐渐递减，云南、台湾、西藏、海南等四省区的地方特有蕨类植物种数占各省区蕨类植物总数10%以上，反映了青藏高原隆起及岛屿现象对中国特有蕨类植物分化的影响。 中国蕨类植物与各地理、环境及气候因子的相关性分析结果表明：（1）随着经度、纬度的增加， 蕨类植物物种总数及中国特有蕨类植物总数具有减少的趋势；（2）蕨类植物在海拔1000-1600米之间、特有蕨类植物在海拔700-2100米之间具有最大的多样性，此区间外随着海拔的降低及升高，物种丰富度依次降低；（3）气候因子特别是一月均温、年均温、相对湿度、年降雨量等因素对蕨类植物及中国特有蕨类植物均具有较大的影响，与最热月均温成低度线性相关或相关不显著；（4）地形因子是影响蕨类植物多样性的一个独立因素，地形条件越复杂，蕨类植物种类及中国特有蕨类植物种类越丰富。 运用SPSS统计分析软件分析了中国蕨类植物在各省之间种的相似性，以省区为单元对中国各省区蕨类植物物种组成进行了聚类分析，最后结果划分成：①南方蕨类植物区（包括横断山—青藏高原亚区、华中亚区、华东亚区、华南亚区）和北方蕨类植物区（包括东北—华北—西北亚区、秦岭亚区、江淮亚区）。 中国蕨类植物区系地理成分分析结果表明：（1）中国—喜马拉雅分布（40.86%）、热带亚洲分布（30.95%）、东亚分布（12.77%）和中国—日本分布（8.24%）构成中国蕨类植物区系成分的主体；在洲际关系方面，中国蕨类植物与大洋洲的蕨类植物关系最为紧密，共有种最多，达94种；与南美洲共有的蕨类植物种类最少，仅32种。（2）基于地理成分的聚类分析结果表明，可将我国蕨类植物区系地理区划为代表温带亚洲成分的（特别是中亚、西亚地中海分布成分）西北温带亚洲植物区、代表古热带成分的华南古热带植物区和代表广义东亚成分的东亚植物区，东亚植物区可继续下分为中国东北—俄罗斯远东亚区（该区分布有大量的东亚－北美间断分布类型）、中国—日本植物亚区、中国—喜马拉雅植物亚区。 运用IUCN濒危物种等级对中国蕨类植物及其国家重点保护蕨类植物进行了现状评估，结果表明：可能灭绝（EX）的2种，极危（CR）的蕨类植物有33种，属于濒危（EN）的蕨类植物51种，属于易危（VU）的蕨类植物有109种，接近受危（NT）的蕨类植物158种，需予关注（LC）的845种，数据不足（DD）的1255种。对国家重点保护蕨类植物的保护级别提出部分变更的建议，对部分没有列入保护名录珍稀蕨类提出保护的建议，并就建议保护级别变更和增加保护的种类进行了必要的说明。

Melanoma cell growth inhibition by beta gamma-CAT, which is a novel non-lens betagamma-crystallin and trefoil factor complex from frog Bombina maxima skin

In vertebrates, non-lens beta gamma-crystallins are widely expressed in various tissues but their functions are unknown. The molecular mechanisms of trefoil factors, initiators of mucosal healing and being greatly involved in tumorigenesis, have remained

A horsefly saliva antigen 5-like protein containing RTS motif is an angiogenesis inhibitor

The Ag5 proteins are the most abundant and immunogenic proteins in the venom secretory ducts of stinging insects. An antigen 5-like protein (named tabRTS) composed of 221 amino acid residues was purified and characterized from the salivary glands of the horsefly, Tabanus yao (Diptera, Tabanidae). Its cDNA was cloned from the cDNA library of the horsefly's salivary gland. TabRTS containing the SCP domain (Sc7 family of extracellular protein domain) was found in insect antigen 5 proteins. More interestingly, there is an Arg-Thr-Ser (RTS) disintegrin motif at the C-terminus of tabRTS. The RTS motif is positioned in a loop bracketed by cysteine residues as those found in RTS-disintegrins of Crotalidae and Viperidae snake venoms, which act as angiogenesis inhibitors. Endothelial Cell Tube formation assay in vitro and chicken chorioallantoic membrane (CAM) angiogenesis assay in vivo were performed as to investigate the effect of tabRTS on angiogenesis. It was found that tabRTS could significantly inhibit angiogenesis in vitro and in vivo. Anti-alpha(1)beta(1) monoclonal antibody could dose-dependently inhibit the anti-angiogenic activity of tabRTS. This result indicated that tabRTS possibly targets the alpha(1)beta(1) integrin to exert the anti-angiogenic activity as snake venom RTS-/KTS-disintegrins do. The current work revealed the first angiogenesis inhibitor protein containing RTS motif from invertebrates, a possible novel type of RTS-disintegrin. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Comparative study of three short-chain neurotoxins from the venom of Naja kaouthia (Yunnan, China)

Three short-chain neurotoxins named NT-I, NT-II, and NT-III were purified from the venom of Naja kaouthia, a snake distributed throughout the south of Yunnan province, China, by a series of chromatographic steps, including an FPLC Resource S column. Their molecular weights, determined by matrix-assisted laser desorption ionization time-of-flight (MALDI-TOF) MS, were 6952.19 Da, 6854.92 Da, and 6828.80 Da, respectively. NT-I consisted of 62 amino acid residues, and the other two consisted of 61 amino acid residues, including 8 cysteines. After hydrolysis by endoproteinase Glu-C, their primary sequences were determined. A test of their activities demonstrated that they effectively inhibited muscle contractions induced by electric stimulation. Furthermore, the extent of inhibition caused by NT-II and NT-III was less than that of NT-I. The IC(50)s were 0.04 mug/ml, 0.20 mug/ml, and 0.23 mug/ml for NT-I, NT-II, and NT-III, respectively. Compared with NT-II and NT-III, the higher activity of NT-I may be a result of the amino acid residue substitution Ile36 to Arg36.

随机扩增多态DNA影响因素的研究

随机扩增多态 DNA(PAPD）分析受诸多因素的影响, 作者发现不同厂家制造的 PCR 扩增仪, 不同厂家出品的 TaqDNA 聚合酶和 PCR 缓冲液, PAPD 反应体系中的引物浓度, Mg~(2+)浓度, dNTP 浓度, BSA（牛血清白蛋白）和明胶, 以及模板 DNA的量等均可能对 PAPD 结果有不同程度的影响. 为了使 PAPD 结果在不同实验室间具有重复性和可比性, 提高 PAPD 数据的科学价值, 作者建议在 PAPD 分析过程和文章写作中应规范化. 方法部分, 除一般写明的引物浓度、TaqDNA 聚合酶单位数、dNTP 浓度、每一次 PCR 反应的循环条件和循环数等外, 还应注明 PCR 仪的制造厂家及型号、TaqDNA 聚合酶生产厂家 、PCR 缓冲液的成分、Mg~(2+)浓度, 模板 DNA 浓度等。