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水解酪蛋白，146mgl谷氨酰氨，300mg／l天冬氨酸的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水解酪蛋白，146mg/l谷氨酰胺，300mg/l天冬氮酸的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水解酩蛋白，146mg／l谷氨酸胺，300m8/l天冬氨酸的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。

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.

云南兰坪金顶超大型铅锌矿区镉的环境地球化学研究

矿产资源开采利用过程中导致的重金属环境污染问题日益严重。我国铅锌矿资源丰富，其开采利用过程中镉的环境污染也日益突出。本文通过对云南兰坪金顶Pb-Zn矿区矿床开采利用过程中镉等重金属元素的环境地球化学行为及矿区生态环境的研究，得出如下主要结论。 1. 矿石淋滤实验表明矿区部分氧化铅锌矿石可以很快被再次氧化或者被溶解并释放出大量镉等有害元素，滤出元素可以迅速发生沉淀或被沉淀物包裹，其释放能力表现为Zn>Pb>Cd。铅锌氧化矿石中菱锌矿组分含量是影响镉淋失的主要因素。在开放体系的水-岩作用下，矿区岩石、矿物的自然风化极易造成当地水系统中镉污染。 2. 矿区不同岩（矿）石中镉含量分布差异比较大，围岩中镉含量为50-650 ppm，平均310 ppm，原生矿中镉含量为14-2800 ppm，平均767 ppm，氧化矿中镉含量为110-8200 ppm，平均1661 ppm，其平均值最高。Zn、Cd地球化学性质的差异导致了二者在原生矿和氧化矿中的不同地球化学分配特点，原生矿Zn/Cd高于氧化矿Zn/Cd，表明氧化环境中镉更容易在氧化矿中富集，而锌更容易被氧化析出到环境中。氧化矿中Cd与Ca呈负相关，这表明Cd的富集和Ca的氧化淋失是同时进行的，并且还可能有Cd对Ca的类质同像代替存在。 3. 矿区上游对照区土壤中的高含量Cd浓度是因土壤母质层重金属高背景值造成的，而非人为污染。矿区中心区土壤受到严重Cd污染，可能与选厂、采场废石堆、尾矿库和露采矿山大范围暴露有关。矿区沿沘江下游两岸土壤中Cd含量远远超出上游土壤背景值和金顶全区土壤背景值，这可能是与污水灌溉有关。通过加权综合污染指数评价法发现矿区土壤污染的主要因子是Cd，其次是Zn和Pb，矿区土壤重金属污染贡献顺序为：Cd>Zn>Pb。矿区土壤污染主要表现为：矿区土壤污染有从中心区向沘江下游扩散区土壤中蔓延的趋势。 4. 矿区水体中出现较高含量的镉，高出天然河流中镉含量的50-100倍。矿区架崖山、北厂和跑马坪等采矿区水体中镉浓度范围在15-30 µg/L之间。矿区水体中镉含量水平表现为：矿山浅层地下水>矿山溪流水>沘江河水。研究结果表明，矿区沘江下游河段水体明显受镉污染，其中水体中镉的平均含量为15.7 µg/L，悬浮物中镉含量为49.3 mg/kg，沉积物中镉含量为203.7 mg/kg。矿区载镉岩石和矿物的自然风化是造成矿区水环境中镉污染的直接原因。 5. 跑马坪采场的废弃石具有较低的Cd含量，而北厂、架崖山采场的废弃石具有较高的Cd浓度，可能与废弃矿石类型本身差异有关。尾矿剖面中的Cd含量，在表层中随剖面深度呈递减趋势，在中层随剖面深度变化不明显，而在底层中明显富集。尾矿库表层尾矿样品中弱酸提取态和可还原态Cd高于底层尾矿样品，相比之下，表层尾矿中Cd等重金属元素易于释放到环境中，对环境的潜在危害大。老尾矿库尾矿砂中Cd金属总量高于新尾矿库尾矿砂，可能还是因为选矿工艺、技术的差异造成的。 6. 矿区污染段水体中硫同位素值较低，远远低于上游非污染区硫同位素值。矿区水体中δ34S值保持了金顶铅锌矿山源区矿山物质硫同位素的特征，显示了矿山来源物质的影响。根据水体硫酸盐中硫同位素稀释原理，研究发现沘江下游水体SO42-中85 %的硫来源于矿山物质。 7. 从矿区筛选出Cd、Zn、Pb的超富集植物共有4种：其中Cd超富集植物有2种，分别是本地生条裂萎陵菜（Potentilla lancinata Card. In Lecomte）和辣子草（Galinsoga parviflora Cav.）；Zn超富集植物仅发现有1种植物，为节节草（Equisetum ramosissmum Desf.）；Pb超富集植物发现了1种植物，为毛莲菜（Picris hieracioides L.）。这些植物均具备了超富集植物的基本特征，在污染土壤治理与修复方面具有一定的实践意义。 8. 建立了金顶铅锌矿山（床）地质环境模型。Cd的释放、迁移扩散模式为：雨水淋滤时，矿山固体废弃物产生富Cd的酸性或弱酸性矿山排水，通过下渗淋滤发生测向和垂向迁移，进入周边水体和土壤，然后被水系沉积物中针铁矿、方解石等吸附，并在沉降物中沉淀富集，导致矿区主要河流沘江水体的自净能力下降，加速水体的进一步恶化，破坏生物生存环境。矿区受污染水体、土壤和大气中的有害物质通过生物链进入动植物体内，进而危害人类健康。