金粟兰花器官特征基因CsAP1、CsAP3和CsSEP3的结构、表达和进化研究

花是被子植物特有的繁殖器官。花的发育取决于一个复杂的涉及到多个基因和过程的调控体系，因此花的起源和多样化过程实际上可以理解为这个调控体系的进化过程。所以，要全面地理解花和被子植物的起源和多样化，就必须研究花发育基因的功能和进化。 金粟兰科（Chloranthaceae）是基部被子植物的代表类群之一。与研究得比较深入的模式植物（如真双子叶植物中的拟南芥、金鱼草和矮牵牛等，和单子叶植物中的水稻和玉米等）相比，该科植物的花比较简单。花被以及雄蕊或雌蕊的丢失使得该科一些类群（如草珊瑚属Sarcandra和金粟兰属Chloranthus）具有被子植物中最简单的两性花（仅含一枚雄蕊和一枚雌蕊），而另一些类群（如Ascarina和雪香兰属Hedyosmum）具有了被子植物中最简单的单性花（雄花仅由一枚雄蕊、雌花由一枚雌蕊构成）。因此，对金粟兰科植物中花发育基因的研究不仅有助于理解花的起源和早期分化机制，还将为认识花部构造简单化的机制提供资料。 本研究以金粟兰（Chloranthus spicatus）为研究材料，从它的花和花序中分离得到了六个可能与花被的发生和发育有关的MADS-box基因，分析了它们的序列结构、系统发育关系、表达式样和进化中所受到的选择压力，探讨了金粟兰花发育和花被缺失的分子机理。主要研究结果包括： 1. 构建了金粟兰的花和花序的cDNA文库。构建工作使用了Clontech公司的SMART试剂盒，并采用其中的LD PCR方法，还使用了Stratagene公司的包装蛋白。该文库的初始滴度大约为5 × 106 pfu，重组率大约是90%, 插入片断几乎均大于0.5 kb。因此该文库质量优良，为以后的研究工作奠定了基础。 2. 从金粟兰的花中分离出了CsAP1、CsAP1a、CsAP1b、CsAP1c、CsAP3和CsSEP3基因。氨基酸序列分析结果表明它们都是MIKCc型MADS-box基因。系统发育分析结果表明CsAP1、CsAP1a、CsAP1b和CsAP1c与AP1/SQUA类基因聚在一起，而CsAP3和CsSEP3分别与AP3/DEF类和SEP1/2/3/4类基因聚在一起。CsAP1b和CsAP1c可能与CsAP1a互为复制本。但是二者在序列上有异常之处，因此可能只有CsAP1a具有功能。从序列上看CsAP1和CsSEP3能够正常行使功能。CsAP3的C末端出现了一个由鸟嘌呤到胸腺嘧啶的点突变，因此paleoAP3基序不完整，这可能影响了它的功能。 3. 用原位杂交的方法分析了CsAP1、CsAP3和CsSEP3的表达式样。CsAP1在穗状花序分生组织（包括苞片原基）、花原基、雄蕊和心皮原基、雄蕊裂片、花粉囊、胚珠、珠被和胚囊中表达。CsAP3在穗状花序分生组织中不表达，在花原基上发生雄蕊的位置开始表达，进而在雄蕊原基、雄蕊药隔裂片和花粉囊中表达，却不在心皮原基和心皮上表达。CsSEP3在穗状花序分生组织中也不表达，而在花原基、雄蕊原基、药隔裂片、花粉囊、心皮原基和胚珠中表达。CsAP1的表达模式反映了A功能基因决定花分生组织特性的原始作用;CsAP3的表达模式体现了B功能基因在雄性器官中的固有表达，反映了该类基因在两性器官分化中的原始作用;CsSEP3的表达模式反映了E功能基因提供成花背景（floral context）的作用。 4. 分析了已知的金粟兰的花发育相关基因受到的选择压力。同大多数近缘同源基因相比，CsAP1、CsAP3、CsPI、CsAG1受到负选择并且其强度没有明显差异;CsAG2和CsSEP3受到了更强的负选择;CsAP1a则受到减轻了的负选择。该结果表明除了CsAP1a之外，其它基因的功能可能没有改变。 5. 综上所述，在无花被的金粟兰中，仍然存在着与花被发育相关的基因，并且它们的功能没有改变，这充分反映了花发育ABC模型的保守性。金粟兰中花被的缺失可能与这些基因的下游基因有关，也可能与其它途径相关。CsAP1的复制以及CsAP3的末端突变可能是花被缺失之后的结果，而不是花被缺失的原因。

高山松的群体历史及其适应性进化研究

物种形成一直以来是进化生物学的一个中心议题。因为杂交能够快速创造出新的遗传变异和提高基因组重组率，加速物种形成和适应性进化，所以杂交物种形成是其重要的组成部分。但是直到最近几年，人们才逐渐意识到同倍体杂种形成的重要性和普遍性。此外，人工杂交种群结果证实了杂种的适应性起源于亲本基因的超亲分离现象，这些基因之间通过加和效应或上位效应相互连锁，并在杂种后代中逐渐固定，因此，探讨维持这种适应机制的杂种的连锁不平衡模式就显得尤为重要。到目前为止，关于自然杂种的核苷酸多态性和连锁不平衡结构的报道非常稀见，对杂种的进化历史知之更少。高山松能生长于亲本种不能正常繁殖生长的青藏高原上，这种极端环境为杂种的适应性进化和与亲本的生态隔离造就了绝佳的条件，其生态和生殖的稳定性极大地方便了我们研究植物物种形成和适应性进化的遗传机理，对高山松开展的生态学、遗传学的系列分析已使高山松成为同倍体杂种形成的经典范例。 该论文通过随机挑选7个核基因位点对5个高山松群体、3个油松群体和3个云南松群体的164个大配子体单倍体基因组进行了核苷酸多态性分析。研究发现：所有基因座位的单倍型组成和基因谱系的拓扑结构都支持高山松的多次杂交起源。高山松的平均核苷酸多态性与油松相当，θW达到0.0107;比云南松高出一倍;高于已报道的裸子植物类群遗传变异水平。高山松如此高的遗传多态性与其杂交特性和有效群体大有关。我们运用分子钟和共祖模拟分析，推测出高山松的有效群体为7.32 x 105。等位基因共祖时间模拟分析发现，杂交过程早于青藏高原的隆升，也即是说，在杂种稳定成种以前，两个亲本种之间存在广泛的渐渗杂交。此外，高山松杂种的群体间分化严重，并且在不同的群体中，我们找到了多个偏离中性的基因座位。由此说明，高山松复杂的进化历史和适应的策略区域化。 在显著偏离中性的基因座位上，选取群体历史清晰的高山松群体，对其全基因序列多态性和连锁不平衡结构进行了深入调查，以期找到选择作用位点或区域。Ara-like和Dhn1两个基因在高山松与亲本之间都没有发现固定变异。在高山松中，Ara-like基因和Dhn1基因核苷酸多态性式样和连锁不平衡结构存在明显差异，这说明在两个基因上选择作用的程度和方向不尽相同。 我们对Dhn1基因的多态性分布、LD结构和中性偏离水平进行了分析，结果表明，该基因可能在PdNX和PdLZ群体中受到平衡选择的作用。从Dhn1基因谱系结构可以看出有两种来源的等位基因造成这种平衡多态性，一种属于祖先类型，另一种是从云南松继承衍生而来。这两种等位基因之间的分化很大，极有可能造成编码蛋白的亚功能化。事实上，Dhn1编码的脱水蛋白在植物对环境的抗逆过程中发挥着重要作用。由此我们推测高山松在高海拔极端环境中的适应性进化与Dhn1基因的平衡作用有关。 对Ara-like和Dhn1基因进行HKA检测，结果表明，与Dhn1基因相比，在Ara-like基因上，双维管束亚属与单维管束亚属之间存在显著分化，沉默突变位点的分化Ksil达到了0.1392，远远高于平均水平0.0508;在双维管束亚属共发现了43个固定突变位点，其中有6个能导致氨基酸突变，它们有可能导致了Ara-like基因功能的分化。结合裸子植物近缘物种间共享多态性的普遍性，我们推测Ara-like基因可能在单维管束亚属中的进化速率加快，暗示其在单维管束亚属中的适应性进化。 最后，基因内连锁不平衡分析结果显示，随机筛选的基因座位之间不存在连锁不平衡。高山松平均的基因内LD程度非常低，仅有18%的信息位点之间显著连锁。平均基因内LD在油松和高山松中的衰减速率很快，尤其在杂种中下降最快，在不到200bp以内就降到0.1以下。 LD的结果印证了高山松的有效群体大和多次起源特性。另外，我们也怀疑杂交物种形成过程中染色体组的重组和重排频繁发生，也是造成自然杂种现有群体的LD水平低的一个主要原因。 通过LD衰减曲线估计高山松的平均单位重组率,比亲本油松高17倍，比云南松高45倍。这个结果表明，杂种共适应的基因间要维持超亲分离，需要强烈的自然选择压力，才能保持它们之间的连锁不平衡。

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。

松嫩平原盐碱化草地模拟模型研究

松嫩平原盐碱化草地是我国著名的天然草场，又是东北西部绿色生态屏障，具有较高的经济价值和重要的生态意义。但是由于各种自然因素和人为因素，致使草地出现退化、沙化和盐渍化，尤其是草地盐渍化加重，生态环境日趋恶化。当地地形条件和气候要素是导致草地原生盐碱化的主要原因。而人类对草地的过度使用，如过度放牧和割草等则是导致草地快速次生盐碱化的主要原因，不仅导致土壤的退化，而且引起草地群落发生次生演替过程。在典型的次生演替过程中，常常可以出现羊革(Aneurolepidium chinense)群落、羊草和一虎尾草(Aneurotepidium chinense＆Chloris virgata)群落、虎尾草(Chloris virgata)群落、碱蓬(Suaeda glauca)群落等演替阶段。 本文试图建立一个过程模型，来模拟草地的生态学过程机理以及人类过度放牧对草地生态系统的影响。本模型包括5个部分：1）主要气候因子的模拟，2)土壤水分动态的模拟，3）土壤盐碱化动态的模拟，4）草地群落生长的模拟，5)不同放牧强度对草地生态系统的影响评价。以下将对各个部分分别描述a 在气候因子模拟子模型中，给出了影响草地生态系统主要气候园子的种类，并重点介绍了如何利用解析法计算太阳辐射，包括平地和坡地的理论可照时间，天文辐射日总量以及总辐射量。利用改进后的Penman式，模拟了全国的潜在蒸散量，与900多个气象站点的水面蒸发观测资料进行了验证，模拟结果很好。 利用面向对象技术，将土壤水分动力学模型与水分平衡模型相结合，建立了土壤水分动态的物理过程模型。模型以ld为步长，可以模拟多种土壤质地的水分动态。利用松嫩平原4中典型土壤（碳酸盐草甸黑钙土、栗钙土、碱化盐土、草甸碱土）1997年土壤湿度观测资料对模型进行了验证，效果根理想。 在水盐平衡模型和动力学模型基础上建立了物理过程模型，来模拟土壤盐碱化动态。模型以ld为步长，适合于模拟异质性强的多层土壤水盐动态。模拟了1997年羊草及碱蓬群落下的土壤盐分、碱化度、pH值动态，并与实验资料进行了比较，模拟结果可以反映土壤盐分和碱化的季节变化规律。 模型将气候要素、土壤湿度、土壤盐分浓度、碱化度和pH值作为影响草地群落生长最重要的环境因子，在土壤水分动态和盐碱化动态模型基础上，建立了过程模型来模拟以羊草(A．chinense)、虎尾草(C.virgata)、星星草(Puccinellialenuiflora)和碱蓬(S. glauca)为建群种的4种植物群落的地上生物量、地下生物量以及枯死生物量变化动态。利用吉林省长岭的气候资料和实验资料，模拟了1991年土壤湿度动态，1991年4种群落土壤盐分、碱化度和pH值变化动态，以及1991年4种群落生长动态，并分另fj利用实验资料进行了验证，模拟效果非常理想。 在此基础上，利用模型对不同放牧强度对土壤水分动态、盐碱化动态的影响进行了评价，并探讨了对群落演替和生长的可能影响。模型选择不放牧、轻牧、重牧、过牧、极牧5种放牧强度，利用模型每15天将地上生物量分别去除0%. 25%、50%、75%和90%，并且相应改变了土壤导水特性来模拟不同的放牧强度。模拟结果表明，重牧、过牧、极牧下土壤湿度显著降低，但在轻牧下土壤温度略有上升。在不放牧时，土壤以脱盐、脱碱过程为主，而轻牧下脱盐、脱碱过程则会变缓：重牧、过牧、极牧下则以盐碱化为主。．不放牧时羊草群落一直占优势，而轻牧下则被羊草一虎尾草群落替代：虎尾草可以忍受轻的盐碱，因此在重牧F取代羊草群落成为优势种;在过牧和极牧下，土壤盐碱化非常迅速，最终只有碱蓬可以忍受强度的盐碱，这时草地变为碱蓬群落或光碱斑。不放牧下草地群落生长良好，生物量最大;轻牧下，草地群落生物量保持在中等水平;而重牧、过牧、极牧下草地生物量迅速减少。通过将每年收割的生物量进行累加，可以发现轻牧下收获的生物量总量是最大的，随着放牧强度的增加，收获的生物量迅速减少，如果同时考虑到适口性的问题，则可以发现轻牧下可 以收获最多的生物量，而过牧和极牧下只能收获极少的适口性非常差的碱蓬。 模拟结果表明，过牧是导致松嫩草地次生盐碱化最重要的原因，它不仅造成草地土壤的退化，而且加速了草地群落的次生演替。适宜的放牧强度对于保护草地免受退化，保持较高的草地生产力水平至关重要。而过牧不仅降低了草地的生产力，而且严重破坏了草地环境，引起草地的迅速退化。

半干旱区典型植物对气候变化与C02浓度升高的响应与适应

1.羊草对土壤水分的响应与适应 羊草生物量随着土壤水分含量的降低逐渐降低，后期的降低幅度远远大于前期。干旱促进鞘分配增加，增加了在处理初期的根的分配，但到后期则使之减少，表明羊草在经历较长期的持续干旱后通过增加根部的比重来提高抗旱性的能力逐渐降低。轻度(LD)、中度干旱(MD)对羊草叶片相对含水量(RWC)、气孔密度、光合参数、荧光猝灭参数和群体日交换速率无显著影响，但严重土壤干旱使它们显著降低。 羊草叶片的可溶性蛋白质以中度干旱的最高，严重干旱(SD)特别是极严重干旱(VD)使之显著降低，游离氨基酸含量(FAA)的变化与之相似。随着土壤水分含量的降低硝酸还原酶(NR)活性逐渐下降，而谷氨酰胺酶合成酶(GS)的活性变化则是LD和MD使之分别增加了25.75%和12.22%，SD和VD则分别减少了8.21%和28.72%，说明了NR的活性变化对土壤干旱较敏感，而GS的活性则对适度的干旱有一定程度的适应性。LD处理没有增加天冬酰胺酶(AE)和内肽酶(EP)两种酶的活性，但MD、SD和VD使两种水解酶的活性显著增加，说明轻度土壤干旱对蛋白质和氨基酸的分解作用有稍降低作用，但随着土壤干旱程度的加剧，又极大地促进了这个分解过程。严重和极严重土壤干旱显著降低了叶片的总核酸含量和RNA的含量，暗示严重程度的土壤水分胁追限制了核酸的合成代谢，加强了其分解代谢，严重土壤干旱还显著增加了丙二醛(MDA)的含量，说明提高了羊草叶片叶肉细胞的膜质过氧化水平。 2.羊草对土壤干旱和复水的响应与适应 羊草受到适当的干旱驯化可促进生长，但过长时间的干旱处理，复水后未能补偿损失的生物量和叶面积。羊草叶片的气孔密度以中度干旱持续期(Mtd)处理的最高，其次是短期干旱持续期( Std)，二者分别比没有经过土壤干旱的处理（对照）增加了14.90%和3.61%，但长期干旱持续期(Ltd)却使之减少了27.19%，气孔指数亦有类似的趋势。复水增加羊草叶片的光合速率、气孔导度、蒸腾速率，近期复水的激发效应明显大于前期，而对夜晚的呼吸作用影响不显著。水分利用率( WUE)的日变化动态呈“M”字型曲线，以Mtd的WUE值的峰值最大，以三次曲线拟合WUE的24小时日进程最佳。叶绿素荧光动力学的分析结果表明，复水，特别是最近的复水可显著改善羊草叶片的PS II性能，增加叶绿素a，b的含量及其比值，提高碳酸酐酶的活性。 羊草含氮量以叶片的最高(4.40%)，根部的最低(1.99%)，枯叶、茎鞘和根茎的含量差异较小(2.26～4.40%)。所有器官的含氨量对土壤水分处理的响应基本一致，以对照处理的最低，Std的最高。各器官的碳氮比都是以对照的最高，而其它土壤水分处理相差不显著，给于一定时间的土壤干旱处理可使羊草获得较强的氨代谢能力。Std的氮素总拥有量最多，和对照相比，绿叶、枯叶、茎鞘、根茎和根分别提高了35.58、26.88、23.49、31.66、40.75%，而Ltd的含氨总量呈下降趋势，说明短时间的土壤水分干旱处理可明显促进羊草各器官和植株的氮素积累，而较长时间的土壤干旱则不利于氮素的积累。羊草各器官氮素绝对量占整株的百分比从大到小依次为：绿叶(42.42-44.00%)、根茎(20.13—23.69%)、根(15.43～17.18%)、枯叶(10.07～11.30%)和茎鞘(7.27～8.67%)，表明叶片的氮素存量占植株的一半以上。Mtd处理增加了叶片的氮素贡献率，减少了茎鞘和根茎的贡献率，有利于加强叶片的光合性能。 以中度干旱持续期(Mtd)处理的叶片可溶性蛋白质含量、谷氨酰胺合成酶(GS)活性、RNA含量为最高，但中长期的土壤干旱处理再复水后则显著降低了羊草叶片内肽酶(EP)的活性和MDA的含量，说明给于一定时间的土壤干旱处理可使羊草叶片保持较高的蛋白质代谢水平，降低膜脂过氧化水平。 3.羊草对昼夜温差与土壤水分交互作用响应与适应 昼夜温差减少使单株羊草的生物量降低21.3%，分蘖和根的生物量减少，而鞘的生物量稍增加，显著降低了严重和极严重条件下的生物量。温差缩小降低了分蘖和根的投资比例，减少植株的地下部分生物量，而增加新叶、鞘和分蘖光合产物的比例，表明温差的减少将抑制光台产物向地下部分的转移。温差减少对充足土壤水分和轻度干旱处理的放射性比强影响较小，但减少了其它3种干旱处理的放射性比强。其原因主要是减少了植株鞘、根和根茎的放射性比强，显著增加了饲喂叶和心叶的放射性比强，表明温差的缩小阻止了“源”的光合产物向“库”的转移，降低对分蘖和根的投资，不利于羊草对干旱逆境的适应。 昼夜温差缩小使羊草叶片的气孔密度降低4.01%，而且减少了土壤干旱对气孔密度的影响。较高的昼夜温差和较低的昼夜温差相比，羊草叶片的光合速率和WUE分别增加了7.37%和20.09%;而气孔导度、胞间CO2浓度和蒸腾速率分别降低了14.03%、2.57%和10.80%。昼夜温差减少降低了土壤干旱的δ13C值，说明可能减少处在干旱条件下的植株WUE，暗示减小昼夜温差不利于增大羊草叶片对土壤水分亏缺的耐性。昼夜温差的缩小主要影响了下午羊草群体的CO2交换速率，增加了对照、LD和MD处理的夜间呼吸速率，降低了尤其是显著降低了在土壤缺水条件下的CO2昼夜净交换量，而在两个昼夜温差条件下都是以LD的最高。 昼夜温差缩小影响氮素含量在羊草各器官中的氮素分配，降低了叶片和茎鞘中的氮素百分比含量，但增加了根茎和根中的氮素含量。在较小的昼夜温差条件下，LD显著增加了叶片的氮素含量，但其它土壤水分处理影响不显著，在较大的昼夜温差条件下，亦是LD显著增加了叶片的氮素含量，但MD也使其显著增加。昼夜温差缩小增加了叶片和茎鞘的碳氮比，降低了根茎和根的碳氮比，使叶片在中度和严重土壤水分胁迫时无变化，降低了响应于土壤水分变化的调节弹性。 昼夜温差缩小使羊草叶片可溶性蛋白质降低了16.14%。LD和MD显著促进叶片可溶性蛋白质含量增加，SD和VD都显著地降低了羊草叶片的可溶性蛋白质含量。昼夜温差缩小有使羊草叶片游离氨基酸降低的趋势，主要是降低土壤干旱条件下的游离氨基酸含量，虽然昼夜温差缩小稍增加了可溶性耱的含量(4.68%)，但使土壤干旱激发效应变得不显著，表明温差的缩小降低了叶片中渗透调节物质的积累，不利于羊草抗旱性的提高。昼夜温差缩小显著降低了羊草叶片的NR、GS和谷氨酸脱氢酶(GDH)的活性，在较小昼夜温差条件下几乎看不出土壤水分降低的激发效应，而在高温差下则明显看出LD的激发效应。昼夜温差减少加强土壤干旱对天冬酰胺酶和内肽酶活性的影响，加强了蛋白质和关键氨基酸的分解作用，提高了叶片的膜脂过氧化水平，不利于羊草对干旱的适应性响应。 在土壤水分充足条件下，昼夜温差缩减对羊草叶片气孔形态的影响不明显，但可以看出温差较大时有较多的星状蜡质覆于气孔表面及其周围，这可能是由于夜间温度升高后植物为了减少水分的散失而采取的一种适应性策略。在本实验条件下，中度和严重土壤水分胁迫使气孔变得更加凹陷，气孔更加坚挺，体现了对土壤干旱的适应性反应。对羊草叶片叶肉细胞超微结构的观察表明，昼夜温差对土壤水分充足时的超微结构影响不显著，但在严重土壤干旱条件下，昼夜温差缩减似乎减少了叶绿体中的淀粉粒，加速了叶绿体和线粒体膜的裂解，表明昼夜温差缩减加大了严重土壤干旱对羊草叶片叶肉细胞超微结构的负面影响。 4.羊草对温度和土壤水分交互作用的响应与适应 温度升高使羊草叶片气孔导度和蒸腾速率增加，使光合速率(A)和水分利用率( WUE)降低。土壤干旱和高温均导致最大光化学效率、量子产额和光化学荧光猝灭系数降低，使非光化学荧光猝灭系数升高。土壤干旱减少了羊草幼苗的生物量，却显著增加了根的贡献率和根冠比，而高温使二者显著地降低。在本实验条件下，直到极端干旱才显著降低了羊草叶片的A和WUE，而其他的水分处理影响不显著。土壤干旱使得叶片中的含氮量显著降低：温度对叶片氮含量无显著影响，但却显著地降低了根中的氮含量，尤其显著增加根与叶片氮含量的比率。高温加强了干旱对光合性能的影响，表明高温降低了羊草对干旱的适应能力。 温度过低或过高都对叶片保持高水平的可溶性蛋白质不利，温度过高还削弱了土壤水分亏缺对叶片中游离氨基酸的激发作用。水分梯度对20℃时的GS活性无显著影响，但LD促使26℃和29'C下的GS活性增加，MD以上强度的土壤干旱都显著降低了23℃以上温度尤其是29℃和32℃时的GS活性，表明高温和干旱的协同效应对谷氨酰胺的合成不利。高温增加了AE和EP的活性，加强了土壤干旱对羊草叶片蛋白质和氨基酸分解的促进作用，在一定的土壤水分条件下，高温对RNA的合成作用增强，认为这是对高温胁迫的一种适应性响应。 随着温度的升高羊草叶片中的可溶性糖含量逐渐增加，土壤干旱亦增加了其可溶性糖的含量，但至极端干旱时则使之降低。在20℃下，土壤水分对羊草叶片的可溶性糖的含量无显著影响，在23—32℃温度条件下则是土壤干旱增加了其值，但至VD时则使之显著降低。不同温度条件下，土壤水分对羊草叶片的MDA影响不同，在20℃下，无显著影响，在23和26℃下，SD和VD使MDA稍升高，但在29和32℃条件下使之显著增加，说明温度升高加强了土壤干旱所引发的增加叶片膜质过氧化水平的负面影响。 5.柠条和杨柴对CO2浓度倍增和土壤水分交互作用的响应与适应 土壤干旱使拧条和杨柴的生物量在倍增CO2浓度条件下比在正常浓度条件下降低幅度更大。CO2浓度倍增较大地促进了充足水分条件下的植物生长，而对干旱条件下的生长促进作用则较小。无论在中度条件下还是在严重干旱条件下，两种优势植物均是在倍增CO2浓度条件下增加的根冠比幅度较大;无论在中度条件下还是在严重干旱条件下，且无论正常CO2浓度条件下还是在倍增CO2浓度条件下均是杨柴增加的幅度大。CO2浓度倍增主要增加了水分充足和MD的单位叶面积质量(LMA)，但反而降低了严重干旱的LMA。 CO2倍增使δ13C降低，但土壤干旱使之增加。用“库”（根）中的δ13C值对“源”（叶片）中的δ13C作图，可以用以评价碳分配以及“库”中新增生物量，两种沙生灌木叶片与根部的δ13C值呈极显著线性关系，杨柴的斜率大于柠条的，表明前者叶片与根部在光合产物分配上具有较高的可塑性，这和干旱条件下杨柴的根冠比增加相关联。杨柴的“源库”调节特性反映了对逆境具有较高的耐性。 CO2倍增使柠条和杨柴叶片含氮量分别降低了10.40%和5.06%，土壤干旱有使柠条叶片含氮量增加的趋势，但中度干旱没有增加羊柴叶片的含氮量。CO2倍增使叶片的碳氮比显著增加，而干旱使之降低。CO2浓度倍增降低叶肉细胞质膜的过氧化产物MDA的含量，干旱亦使叶片的MDA含量增加。叶片含氮量与MDA呈显著正相关，表明CO2倍增有保护叶片免受土壤干旱的作用，但干旱的负面影响是CO2倍增效应所难以弥补的。 CO2倍增降低了柠条叶片的可溶性蛋白质的含量，但在干旱条件下降低幅度较小，说明CO2浓度升高条件下可减轻干旱影响叶片中可溶性蛋白质的强度，体现了CO2浓度倍增对植物的抗旱性有利的一面。CO2浓度倍增使土壤水分充足条件下的柠条叶片中游离氨基酸含量降低17.24%，却使SD条件下增加10.78%，表明土壤干旱导致的叶片游离氨基酸含量的增加平衡了CO2升高造成的降低。在充足土壤水分和MD条件下，CO2浓度倍增对核酸总含量和RNA含量有稀释效应，但严重干旱条件下，CO2倍增提高了核酸总含量和RNA的含量。

光敏核不育水稻中光敏色素的分析

本文报道了在育性转换敏感期光周期处理对光敏核不育水稻（农垦58S）及农垦58最新全展叶中光敏色素Ⅰ(PhyA)水平的影响PartI）．在10个光周期处理的最后一个暗期结束前,收获每株水稻的最上部二叶。PhyA用酶联免疫吸附测定法(ELISA)测定。 结果表明：0.5%(v／v)聚乙烯亚胺(PEI)可除去水稻叶片粗提液中干扰ELISA的物质;所用的ELISA专一性地检测水稻PhyA。和长日照(LD)处理相比，短日照(SU)处理导致农垦58S中PhyA的相对含量增加38.5%;而农垦58只增加18.5%。显然，在较长的暗期条件下（SD），农垦58S中PhyA的合成比农垦58快。SD处理下大量增加的PhyA可能和农垦58S的育性恢复有关。 上述结果也说明：在同一品种甚至不同品种的植株间，PhyA水平均易受光周期影响而剧烈变化。 为了进一步验证农垦58S中PhyA较快积累的推论，比较了农垦58s和农垦58幼苗（三叶期）在一延长暗期(24h)中PhyA的积累时程。和育性转换敏感期的植株相似，农垦58S幼苗中PhyA积累速度快于农垦58。在暗期开始6h后，这种差异更明显。这一结果证实了过去的假设：甲基化水平低的农垦58PhyA基因可能比农垦58PhyA基因更活跃地表达。 PhyA和PhyB同时存在于水稻叶片中。为了探讨PhyB是否参与农垦58S雄性不育的调节，在育性转换敏感期每日光期结束、暗期开始开始前进行短暂的FR照射实验(即end-of- dayFR irradiations)。EOD FR反应应由PhyB介导。和SD下的对照相比，经过10次EODFR处理(EOD FR+SD)的农垦58S植株抽穗和开花期都相应地推迟2天，而花粉败育率和种子结实率都没有变化。 EODFR处理抑制了农垦58的开花，但花粉育性几乎不受影响。 综上所述，可能是PhyA而不是PhyB参与调节农垦58S的雄性不育。 另外，本文采用免疫印迹(Immunoblotting or Western blotting)比较了农垦58S和农垦58黄化苗(3天龄)中PhyA的相对含量(PartⅡ)。 结果表明，RPA可以专一性地检测两品种中120KD多肽。该肽在照射R或FR后对内源蛋白酶水解的敏感性不同，照射FR后，该肽易降解产生116KD的片段;照射R后，相对较稳定。因此，上述120KD多肽是水稻PhyA。未观察到农垦58S和农垦58的PhyA在免疫原性、分子量及内源蛋白酶解水解带型有差异。定量分析表明农垦58s黄化苗中PhyA的相对含量比农垦58多40%。这一结果和上述光周期处理的结果是相辅相成的。由于干种子、以及吸涨36h以前的水稻胚中均检测不PhyA的存在，因此两品种间PhyA含量的差异是PhyA蛋白重新合成的结果。 活体低温(80K)荧光光谱分析表明：农垦58黄化苗（3天龄）具有典型光敏色素(主要为PhyA）的荧光发射，其最大波长为683.8nm，而农垦58S以及由其转育来的培矮64s都缺少明显的光敏色素峰。显然，农垦58S和农垦58的PhyA荧光光谱特性有所不同。这一差异是否和雄性不育有关仍待深入研究。 本文第三部分比较了农垦58S和农垦58黄化苗（6天龄）最初转到白光下(4h)合成叶绿素的情况。无论是短暂红光(R)处理或对照，农垦58幼苗合成叶绿素的量（在白光下4h）都多于农垦58S。由于R促进叶绿素合成的效果可被随后的远红光照射(FR)逆转，因此水稻幼苗中叶绿素合成是在光敏色素的控制下。FR逆转性在农垦58S中似乎更完全。连续FR（12h最有效）促进叶绿素合成的效果在农垦58S中更明显，但叶绿素合成的量（在白光下4h）仍是农垦58多。然而，对于自然光周期下生长的幼苗（2-4叶期），农垦58S的叶绿素含量明显高于农垦58。文中讨论了这种差异的可能原因。

Evolution of the DRD2 gene haplotype and its association with alcoholism in Mexican Americans

The human D2 dopamine receptor gene (DRD2) plays a central role in the neuromodulation of appetitive behaviors and is implicated in having a possible role in susceptibility to alcoholism. We genotyped an SNP in DRD2 Exon 8 in 251 nonalcoholic, unrelated, healthy controls and 200 alcoholic Mexican Americans. The DRD2 haplotypes were analyzed using the Exon 8 genotype in combination with five other SNP genotypes, which were obtained from our previous study. The ancestral origins of the DRD2 polymorphisms have been determined by sequencing the homologous region in other higher primates. Twenty DRD2 haplotypes, defined as H1 to H20 based on their frequency from high to low, were obtained in this major minority population. The ancestral haplotype "I-132-G-C-G-A1" and two one-step mutation haplotypes were absent in our study population. The haplotype H1, "I-B1-T-C-A-A1", with the highest frequency in the population, is a three-step mutation from the ancestral form. The first five or eight major haplotypes make up 87% or 95% of the entire population, respectively. The prevalence of the haplotype H1+ (H1/H1 and H1/Hn genotypes) is significantly higher in alcoholics and alcoholic subgroups, including early onset drinkers and benders, than in their respective control groups. The Promoter -141C allele is in linkage disequilibrium (LD) with five other loci in the nonalcoholic group, but not in the alcoholic group. All of the other five loci are in LD in both the alcoholic and control groups. The DRD2 TaqI B allele is in complete LD with the allele located in intron 6. Five SNPs, Promoter -141C, TaqI B (or Intron 6), Exon 7, Exon 8, and TaqI A, are sufficient to define the DRD2 haplotypes in Mexican Americans. Our data indicate that the DRD2 haplotypes are associated with alcoholism in Mexican Americans. (c) 2005 Elsevier Inc. All rights reserved.

Haplotype frequency distribution and linkage disequilibrium analysis of single nucleotide polymorphisms at the human FMO3 gene locus

We analyzed flavin-containing monooxygenase 3 (FMO3) polymorphisms, haplotype structure, and linkage disequilibrium (LD) in 256 Han Chinese and 50 African-American individuals to compare their haplotype frequencies and LD with other world populations. For

Association of pro staglandin-endoperoxide synthase 2 (PTGS2) polymorphisms and Alzheimer's disease in Chinese

Cyclooxygenase-2 (COX-2, encoded by the gene prostaglandin-endoperoxide synthase 2, PTGS2) is a key enzyme in the conversion of arachidonic acid to prostaglandins. The prostaglandins produced by COX-2 are involved in inflammation and pain response in diff

Learning large-scale spatial relationships in a maze and effects of MK-801 on retrieval in the rhesus monkey

Monkeys have strong abilities to remember the visual properties of potential food sources for survival in the nature. The present study demonstrated the first observations of rhesus monkeys learning to solve complex spatial mazes in which routes were guid

密度和温度对萼花臂尾轮虫产卵量和混交雌体的影响

用小球藻(Chlorella sp.)为食培养萼花臂尾轮虫(Brachionus calyciflorus),食物浓度约1×10~6cells/mL,温度25℃,光照强度约40001x,昼长比LD=18:6。在1.0mL、0.5mL和0.25mL培养液中同时进行单个体和群体培养。结果发现:1)单个体培养时每个母体平均产卵量分别为12.0,13.8和7.8个;后代个体中混交雌体的百分比分别是46.38％,53.49％和55.83％。2)群体培养时,每个母体平均产卵量分别为8.7、3.1和2.65个,随密度增

Hepatic Histopathological Characteristics and Antioxidant Response of Phytoplanktivorous Silver Carp Intraperitoneally Injected with Extracted Microcystins

Objective To investigate the hispathological characteristics and antioxidant responses in liver of silver carp after intraperitoneal administration of microcystins (MCs) for further understanding hepatic intoxication and antioxidation mechanism in fish. Methods Phytoplanktivorous silver carp was injected intraperitoneally (i.p.) with extracted hepatotoxic microcystins (mainly MC-RR and -LR) at a dose of 1000 mu g MC-LReq./kg body weight, and liver histopathological changes and antioxidant responses were studied at 1, 3, 12, 24, and 48 h, respectively, after injection. Results The damage to liver structure and the activities of hepatic antioxidant enzymes including catalase (CAT), superoxide dismutase (SOD), and glutathione peroxide (GPX) were increased in a time-dependent manner. Conclusion In terms of clinical and histological signs of intoxication and LD50 (i.p.) dose of MC-LR, silver carp appears rather resistant to MCs exposure than other fishes. Also, the significantly increased SOD activity in the liver of silver carp suggests a higher degree of response to MCs exposure than CAT and GPX.

Isolation of a novel cyanophage infectious to the filamentous cyanobacterium Planktothrix agardhii (Cyanophyceae) from Lake Donghu, China

A previously unknown cyanophage, PaV-LD (Planktothrix agardhii Virus isolated from Lake Donghu), which causes lysis of the bloom-forming filamentous cyanobacterium P. agardhii, was isolated from Lake Donghu, Wuhan, China. PaV-LD only lysed P. agardhii strains isolated from Lake Donghu and not those isolated from other lakes. The PaV-LD particle has an icosahedral, non-tailed structure, ca. 70 to 85 nm (mean +/- SD = 76 +/- 6 nm) in diameter. PaV-LD was stable at freezing temperature, but lost its infectivity at temperatures >50 degrees C. Lysis of host cells was delayed about 3 d after the PaV-LD treatment with chloroform, and the virus was inactivated by exposure to low pH (<= 4). The latent period and burst size of the PaV-LD were estimated to be 48 to 72 h and about 340 infectious units per cell, respectively. The regrowth cultures of surviving host filaments were not lysed by the PaV-LD suspension. To our knowledge, this is the first isolation and cultivation of a virus infectious to the filamentous bloom-forming cyanobacterium Planktothrix from a freshwater lake.

Characterization of diurnal photosynthetic rhythms in the marine diatom Skeletonema costatum grown in synchronous culture under ambient and elevated CO2

Photosynthetic performance was examined in Skeletonema costatum (Greville) Cleve. under 12: 12-h light: dark (LD) cycle at ambient CO2 (350 muL L-1) and elevated CO2 (1000 muL L-1). At ambient CO2, the cellular chlorophyll a content, the light-saturated photosynthetic rate (P-m), the initial slope of the light saturation curves ( a), the photochemical efficiency of PSII (F-v/F-m), the apparent carboxylating efficiency (ACE) and the photosynthetic affinity for CO2 [1/K-m (CO2)] all showed rhythmical changes with different amplitudes during the light period. The P-m had similar changing pattern in the light period with the ACE and 1/K-m (CO2) rather than with the alpha and F-v/F-m, indicating that rhythmical changes of photosynthetic capacity may be mainly controlled by the activity of C- reduction associated with CO2 uptake during the light period. The CO2 enrichment reduced the ACE and the affinity to CO2, and increased the a, cellular chlorophyll a content and P m based on cell number. By contrast, the changing patterns of all photosynthetic parameters examined here during the light period had almost the same for cells grown at ambient CO2 and elevated CO2, suggesting that the photosynthetic rhythms of S. costatum are not affected by CO2 enrichment.