羊草繁殖生物学特性的研究

羊草(Leymus chinensis (Trin.) Tzvel. )又称碱草，隶属禾本科，赖草属，因其营养价值高，富含蛋白质，适口性好，抗旱，耐盐碱，耐贫瘠，抗逆性强，适应性广等优点，对我国发展草原畜牧业和退化草地、荒漠化治理方面具有举足轻重的作用。近年来，由于自然环境变劣，荒漠化加剧，以及过度放牧等不利影响，加之羊草本身固有的“三低”问题（即结实率低、出苗率低、产草量低）已对羊草生物多样性维持构成了严重的威胁，严重限制了我国人工草地建设和天然草地的改良和沙化治理的步伐。加强羊草生物学研究，开展羊草种质生物多样性保护，成为当前研究的紧迫课题。经对国内外相关文献的查新发现：国外发表的文献匮乏，国内的报导大多集中在草原生态等宏观领域，在羊草繁殖生物学方面缺乏系统的研究。本文以本课题组从国内外收集的羊草资源为材料，从以下几个方面进行了初步探索： 一、羊草繁殖性状与遗传多样性分子标记指标的相关分析。利用分子标记与形态标记对随机抽取的17份羊草种质进行了种质评估的比较研究。结果表明：两种方法均在17份供试材料中鉴别出9份羊草种质,说明分子标记方法用于羊草种质资源鉴定是可行的，并具有快速、准确、不受环境条件限制等优点。在40个10 Mer的随机引物当中筛选出21个有效引物，以之对9份羊草材料进行RAPD 分析，共扩增出115条带，其中95条带表现出多态性，多态比率82.61%，并筛选出S1213-900，S1213-1700，S1215-5500， S1396-1370，S1384-900，S1202-5180，S1220-2200，S1381-1580，S1211-1300，S1211-800为羊草种质所具有的10个特异性标记，据此可将羊草种质与披肩草、赖草加以区分。同时在羊草种内亦发现13条可区分供试羊草种质的特有标记。形态标记与分子标记相关性分析结果显示：羊草种质的小穗数，种子千粒重，叶色，有性繁殖量和结实率5个形态学指标与遗传多样性指标---特有带百分率及遗传距离之间，存在一定相关性。同时对羊草种质资源在收集和评价过程中存在的问题进行了探讨。 二、羊草不同基因型无性繁殖特性比较研究。以本课题组从吉林、内蒙古等省份收集的10个基因型羊草为供试材料，在相同的生态因子作用下，以吉生1号羊草为对照，对10个基因型羊草的叶数增量、芽数增量、芽高度、芽间距、芽重量、根量六个无性系形态性状指标进行测评。结果表明：基因型的差异也是影响羊草无性系生长发育的重要影响因子。因此，在今后的羊草无性繁殖生物学研究中，应综合考虑环境因子和基因型因子对羊草无性繁殖生长发育的影响。在所测评的10个基因型中，各基因型的形态性状指标差异很大，栽3基因型较其他基因型优于对照吉生1号，此结论可为今后培育羊草新种提供重要资料。 三、羊草幼穗离体培养方法的建立。其方法是取羊草幼穗为外植体，经0.1%升汞溶液表面消毒后，接种到含2mg/L的2,4-D的MS培养基上，置于恒温25℃条件下诱导愈伤组织。在加有1mg/L2,4-D的MS培养基上继代2次后，转移到含1mg/L KT和0.5mg/LNAA的MS培养基上分化培养得到再生芽。在除去激素后的基本培养基上获得了生根的试管苗。试管苗移栽到温室后生长正常。羊草试管苗的分化因基因型和外源激素条件的不同而异。 四、羊草有性生殖特性的研究。在自然条件下进行了羊草自交、异交结实性实验，采用FDA染色法检测羊草小孢子活性，并观测羊草雌蕊、雄蕊发育的时空特点。结果表明：在大田中羊草异交结实率远大于其自交结实率;成熟花药中有活性的花粉达到92.2%以上;同时，在发育时间顺序和空间结构上，羊草的雌蕊、雄蕊并不妨碍自体授粉。因此，初步结论认为羊草具自交不和性。

低能N+诱导拟南芥突变体DNA变异的研究

低能离子束的诱变效应首先由我国科学家发现并将其广泛应用于育种实践，但是离子注入诱导DNA变异的研究结果主要是以微生物离体质粒DNA为材料获得的，以活体高等生物为材料的研究尚未见报道。 我们以30 keV N+（注入剂量80×1015 ions/cm2）注入拟南芥后获得的稳定突变体T80II为实验材料，对突变体植株进行了RAPD标记，并将T80II和对照部分RAPD特异条带进行克隆测序和DNA序列分析。结果显示，在可分辨的总计397个RAPD条带中，T80II株系中有52个条带表现出差异，包括条带的缺失和增加，条带变异率为13.1%;克隆的T80II序列中，平均每16.8个碱基出现一个碱基变异位点，表现出较高频率的碱基突变。碱基突变的类型包括碱基的颠换、转换、缺失、插入等。在检测到的275个碱基突变中，主要是单碱基置换（97.09%），碱基缺失或者插入的比例较小（2.91%）。在碱基置换中，转换的频率（66.55%）高于颠换的频率（(30.55%)。此外，构成DNA的四种碱基均可以被离子束辐照诱发变异，而且每一种碱基都可以被其它三种碱基所替换，但是胸腺嘧啶（T）的辐射敏感性要高于其它三种碱基。通过分析突变碱基周边序列，对低能N+离子注入拟南芥突变体引发的碱基突变热点进行了讨论。 另外，低能离子注入诱变获得的突变体特异表达基因的克隆方面也没有报道。我们以突变体T80II作为实验材料，用PCR增效的减法杂交技术构建了T80II特异表达的cDNA减法文库，克隆特异表达的cDNA片段，并对其中1个与14-3-3 protein GF14 nu (GRF7) gene有部分同源性、长712 bp的cDNA片段进行了讨论。我们的研究证明通过减法杂交技术克隆低能离子诱发的突变体特异表达的cDNA是可能的，这为低能离子注入技术在分子生物学上的应用开辟了一个新思路。

青蒿素含量影响因子分析及青蒿生殖结构的研究

由于青蒿中青蒿素含量很低，造成生产上成本过高，限制了青蒿素的应用。因此找到青蒿素含量的影响因子，并利用这些因子提高青蒿素含量是十分必要的。 研究青蒿有性生殖过程和生殖结构能够为青蒿遗传育种方面的研究提供理论依据。 利用青蒿高产株系001的茎段作为外植体，通过诱导丛生芽的方法得到无性克隆系s．，利用s．进行了青蒿素含量影响因子的研究。发现在Hoagland培养液中添加0. 44mg/L浓度的ZriS04.7H20,5.72 mg/L的HB03,0.32 mg/L的CuS04.5H20或者5uLmol／L的茉莉酸甲酯时能够明显提高青蒿素含量。 一些试验结果表明青蒿素含量不但受到培养条件的影响，而且和青蒿自身的生长发育有很大的关系。青蒿素含量在营养生长阶段随着青蒿的生长而逐步提高，当每天日照长度短于临界日长一16.5小时，青蒿进入生殖生长阶段，青蒿素含量短日照处理的第9-18天最高，而这一阶段也恰好是青蒿花蕾出现和发育的时期，此后青蒿素含量持续变低。青蒿素在青蒿植株不同器官中含量不同，其中叶片青蒿素含量最高，花蕾中也较高，但茎中含量极低。在不同部位的叶片中含量由高到低的顺序为中部叶片》下部叶片》上部叶片。青蒿植株不同部位器官中青蒿素含量的差异可能和这些部位腺毛数量的差异有关。 遗传差异是导致青蒿各个植株间青蒿素含量差异的主要原因。对青蒿素低产（02卜1，021-5）高产02卜18, 02卜19, 021-20）的五个青蒿株系进行了RAPD研究，以中间型产量02卜g和02卜d两个株系作对照。用OPRON公司的A，B，c，D，K五组100条随机引物进行PCR扩增。发现OPA15 (5' TTCCGAACCC 3')能在所有高产株系中扩增到一条lOOObp的条带，而在低产株系中则扩增不到这条带。这个条带很可能是高产青蒿株系特有的条带( OPA151000)，并有可能作为高产株系的分子标记。 利用整体透明和石蜡切片技术对青蒿的生殖结构进行了研究，研究表明青蒿的头状花序球形，直径大约2—3mm。两性花10-30朵，单层花冠合生，开放时顶端5裂，内有5枚聚合雄蕊。一枚雌蕊，柱头两裂。单性雌花10-18朵，花冠舌状，雄蕊退化。两种花都是子房下位，单室倒生型胚珠。 雌配子体的的发育过程，大孢子母细胞经过减数分裂形成二分体和四分体，四分体中合点端的一个发育成具功能的大孢子，其它三个分解掉，胚囊发育成单核胚囊。然后通过三次有丝分裂经过二核胚囊、四核胚囊阶段发育到八核胚囊，最后形成七细胞、八核胚囊。卵细胞和两个助细胞组成卵器分布在珠孔端，而三个反足细胞分布在合点端。 小孢子母细胞经过两次减数分裂形成二分体和四分体，四分体中的小孢子释放出来后发育成单核花粉，单核花粉经过有丝分裂发育成二核花粉和三核花粉。

大车前（Plantago major L. "Giant Turkish."）体外优化再生体系的建立及Na+/H+逆向转运蛋白基因SeNHX1 和TtNHX1 的功能鉴定

大车前（Plantago major L. "Giant Turkish."）不仅有很高的药用价值，在生态学研究方面也是重要模式植物。大车前的组织培养工作，目前报道很少。对其组织培养体系的建立，为筛选大车前耐盐突变体和基因转化建立高效的体外再生系统和实验平台体系。通过愈伤组织诱导和直接不定芽再生途径， 建立了大车前（Plantago major L. "Giant Turkish."）的快速高效再生系统。叶片外植体在含有1.0 mg/L NAA的MS培养基中培养3周后，形成愈伤组织，愈伤组织在含4.0 mg/L 6-BA的MS培养基中成功再生，得到完整植株。种子外植体在含0.2 mg/L IAA和1.0 mg/L TDZ的MS培养基中培养4周后产生大量的丛生芽，对9株再生植株进行RAPD检测表明，部分植株在DNA水平上发生了变异。 植物抵御盐胁迫的一个重要机制是在液泡中积累Na+，从而使细胞质内Na+保持在较低水平，并且降低细胞渗透势。Na+运输到液泡是由液泡Na+/H+逆向转运蛋白完成的。本实验室已从盐生植物盐角草（Salicornia europaea）和番杏（Tetragonia tetragonioides）中分别克隆得到SeNHX1和TtNHX1基因。本文研究了SeNHX1和TtNHX1基因在酵母突变体里的作用。TtNHX1和SeNHX1蛋白在缺陷型酵母菌株里的表达能够提高这些菌株对NaCl、LiCl和潮霉素的抗性，提高到与野生型相当的抗性水平。说明TtNHX1和SeNHX1有着与酵母ScNHX1相似的细胞定位和作用机制，是ScNHX1的功能类似蛋白。

药蒲公英（Taraxacum officinale weber）耐盐变异体的筛选及其耐盐性分析研究

以药蒲公英（Taraxacum officinale Weber）叶片外植体为材料诱导愈伤组织。以NaCl作为选择因子，从愈伤组织直接筛选。在选择培养基上，大部分愈伤组织褐化死亡，在一些褐化死亡的愈伤组织周围有少量新的细胞团生长，挑选生长存活状况好的细胞团转接到新鲜培养基上，每3周继代一次，经3个月继代筛选获得了耐1.5% NaCl的药蒲公英细胞团。以普通愈伤为对照，发现随着NaCl浓度的升高，耐盐愈伤的相对生长率下降但显著高于对照;且随着盐胁迫处理时间的延长持续升高，而普通愈伤对照几乎停止生长，说明耐盐愈伤具有相对稳定的耐盐性。在蛋白水平上，耐盐愈伤与对照愈伤差异明显，SDS-PAGE分析显示：耐盐愈伤比对照多出一条34 KD大小的蛋白带，且30 KD，18 KD左右的蛋白带明显上调。相同处理条件下耐盐愈伤脯氨酸的增加幅度高于对照。盐胁迫条件下，耐盐愈伤的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性明显高于对照，且随着处理时间的延长和盐浓度的增加呈现升高的趋势，而对照则呈现先升高后下降的趋势。1.5% NaCl处理前后，耐盐愈伤的总黄酮含量显著高于对照。结果说明耐盐愈伤一方面通过积累蛋白和其他小分子有机溶质的方式调节其渗透平衡，另一方面还可通过提高抗氧化能力降低盐分造成的次级伤害。 将耐1.5% NaCl的药蒲公英愈伤组织接种在分化培养基上分化出芽，之后将再生芽转接到生根培养基中进行生根培养，经4个月得到了12株耐1.5% NaCl的药蒲公英再生植株。与野生型相比，耐盐植株叶片宽大、叶柄粗短、叶表面覆盖白色细毛，根粗壮较短，花茎中部具有2 cm左右的苞叶。RAPD和SDS-PAGE检测表明，耐盐植株与对照植株在DNA及蛋白水平上均存在明显差异。1.5% NaCl处理后，与普通再生植株相比，耐盐株系的抗氧化酶活性明显提高，脯氨酸含量上升幅度更为显著，而丙二醛含量降低，其主要药用成分黄酮的含量显著增加。这些结果说明耐盐植株的抗氧化防御能力明显增强。以上结果表明耐1.5% NaCl的药蒲公英再生植株为耐1.5% NaCl药蒲公英变异体，这些耐盐变异体有望成为抗盐耐海水蔬菜家族的新成员。同时，这些耐盐变异体植株比普通植株具有更高的医用商业价值。耐1.5% NaCl的药蒲公英再生变异体遗传稳定性的研究正在进行中。

紫薇种质资源的研究

本文回顾了紫薇在国内外的栽培历史。在中国，紫薇的栽培虽历史悠久，但种质资源缺少系统的研究。本研究通过宏观与微观的技术和方法，探索紫薇种间及品种间的演化关系，并为今后开展种质鉴定、 品种分类以及有计划、有目的的进行新品种的培育提供依据，以期达到紫薇种质资源多样性保护的目的。主要的结果及结论： 1．认为紫薇栽培的历史是紫薇不同种质进行组合和渗透的历史，也在一定程度上反映了品种演化的历史。并提出除了抗病、矮型紫薇的育种外，还要重视重瓣紫薇的育种。 2．通过对紫薇的形态学性状进行聚类分析，寻找到了评价紫薇种质资源的标准，进而提出栽培观赏植物种质资源的评价标准， 即将其性状分为种源性状和观赏性状，这种对观赏植物性状的分解反映了栽培植物不同于野生植物的特点。同时，对其形态学性状进行主分量分析表明，花色与其它营养器官性状相关性不大，很难从其营养器官性状推测花的颜色。 3．通过对紫薇的分子生物学研究，建立了紫薇的DNA提取流程及RAPD扩增体系，利用RAPD标记可以进行紫薇种质的鉴定及探求不同种质间的关系。 4．综合形态学及分子生物学的结论，建立了紫薇种质资源的划分体系，在此基础上，建成了种质资源圃及紫薇种质资源数据库。

云南4个少数民族的随机扩增多态DNA分析

1990年,Williams和Welsh领导的2个小组几乎同时独立地发展起来一项新技术,即随机扩增多态DNA(Random amplified polymorphic DNA,RAPD).该技术通过PCR进行DNA扩增,所用引物是G+C含量为50%—70%的单个随机短引物,这些引物在一定的退火条件下能与基因组DNA中的互补顺序配对,启动DNA的合成.RAPD具有以下特点:(1)无需预先知道受试有机体基因组DNA的序列,因而能应用于所用的生物体;(2)绝大多数

滇金丝猴的随机扩增多态DNA与遗传多样性分析

对6只笼养滇金丝猴(Rhinopithecus bieti)进行了随机扩增多态DNA(RAPD)及遗传多样性分析.用45个10bp随机短引物对每只滇金丝猴的基因组DNA进行了扩增,平均每个个体观察到的RAPD标记约为130个左右,单个引物获得的标记在1～7个之间.80%的RAPD标记表现为无多态的单型性.个体间的遗传距离为0.052,表明笼养滇金丝猴群体的遗传多样性很低.此研究结果与在蛋白多态研究中得到的一致.贫乏的遗传多样性一方面使目前处于濒危境地的滇金丝猴生存情况更加危险,同时其本身也可能是造成目前滇金丝猴濒危的原因之一.另外,通过成对的遗传距离分析,构建了这一群滇金丝猴的谱系关系图,提出了让遗传距离较远的个体间进行交配的笼养繁育计划.

冬虫夏草(Cordyceps sinensis)的随机扩增多态DNA及其遗传分化

冬虫夏草地理群体间存在着遗传分化,且地理群体间的遗传差异度与地理距离呈正相关。因此,RAPD作为有效的遗传标记,可用于研究冬虫夏草的遗传多样性、起源以及系统演化等。

Molecular Phylogeny of Geographical Isolates of Bursaphelenchus xylophilus: Implications on the Origin and Spread of this Species in China and Worldwide

The genetic diversity and phylogeny of 26 isolates of Bursaphelenchus xlophilus from China, Japan, Portugal and North America were investigated based on the D2/3 domain of 28S rDNA, nuclear ribosomal Internal Transcribed Spacer (ITS) sequences, and random amplified polymorphic DNA (RAPD) analysis. The genetic diversity analysis showed that the D2/3 domain of 28S rDNA of isolates of B. xlophilus from China, Portugal, Japan and the US were identical and differed at one to three nucleotides compared to those from Canada. ITS sequences of isolates from China and Portugal were the same; they differed at one or two nucleotides compared to those of Japanese isolates and at four and 23 nucleotides compared to those front the US and Canada, respectively. The phylogenetic analysis indicated that Chinese isolates share a common ancestor with one of the two Japanese clades and that the Canadian isolates form a sister group of the clade comprised of isolates from China, Portugal,Japan, and the US. The relationship between Japanese isolates and those from China was closer than with the American isolates. The Canadian isolates were the basal group of B. xylophilus. This suggests that B. xlophilus originated in North America and that the B. xylphilus that occurs in China could have been first introduced from Japan. Further analysis based on RAPD analysis revealed that the relationship among isolates from Guangdong, Zhejiang, Shandong, Anhui provinces and Nanjing was the closest, which suggests that pine wilt disease in these Chinese locales was probably dispersed from Nanjing, where this disease first occurred in China.

云南东方蜜蜂随机扩增多态DNA研究

本文利用随机扩增多枣DN^技术研究r云南 东方童蜂t工蜂)32个个体的遗传变异。帆25个叫物中缔 选出11十引物，其中9个引物扩增出事惫谱带。共检测到 63杀扩增片段，其中46条出现变异。用Nei的片断共事度 盐式计算了，2个个体的遗传距离，用㈣M^聚盎芒构营， 系统发育蝌状图。系统寨娄图中大多数采自同～地匹的样奉 聚在一起．但也存在一宅的交叉，提示地理群体H近期可能 存在一定程度的善因流。

云南微小按蚊随机扩增多态DNA及遗传分化关系

对来自云南昭通、景洪、元阳、潞西和镇康等5个地区的25只雌按蚊,及4只雄按蚊进行随机扩增多态DNA分析。从使用的20个随机引物中,选择其中扩增谱带清晰的12个引物进行分析。结果发现,只有2个引物获得的RAPD谱带呈单型,其余均表现为不同程度的多态型。UPGMA法构建的分子系统树表明该29只微小按蚊实际上可以归并为显著不同的5个组,分别对应于它们的地理来源,说明云南微小按蚊群体间的基因流程度不高,不同地理群体间存在显著的遗传分化。

中国貉随机扩增多态DNA及其亚种分化关系

不同地理群体间的中国貉存在遗传分化;中国貉可分为4组:(1)广西貉,(2)安徽貉,(3)陕西貉,(4)云南貉和越南貉。其中安徽貉和广西貉间的关系稍近,陕西貉则与云南貉-越南貉稍近。结合中国貉的形态分类、地理分布、mtDNA多态分析以及进化遗传学的观点,认为陕西貉、广西貉和安徽貉可能与云南貉-越南貉具有等同的分类地位。

滇西北地区冬虫夏草和阔孢虫草的遗传分化研究

应用随机扩增多态性DNA(RAPD)技术对来自云南西北部高黎贡山和丽江玉龙雪山的6个冬虫夏草Cordyceps sinensis (Berk.) Sacc.,来自德钦地区三个地方的8个阔孢虫草C. crassispora Zang,Yang et Li以及来自云南昆明的一个蛹虫草C. militaris (Vuill) Fr.进行分析。18个随机引物获得的RAPD谱带清晰并呈现多态。遗传距离分析表明,冬虫夏草/阔孢虫草与蛹虫草之间存在显著的遗传差异。

我国主要地方山羊品种随机扩增多态DNA研究

利用RAPD技术对我国主要地方山羊品种以及部分引自国外的育成品种进行了研究,从分子水平上阐明其遗传多样性及其遗传分化关系,为我国地方山羊品种的遗传分化研究以及合理利用和保护提供科学依据。