探索一种监测典型草原草场退化的新方法--结合群落样方调查资料和卫星遥感数据（TM）

大范围、实时、准确地监测典型草原地区草场退化或健康状况对于草原生态系统的保育、农牧业的可持续性发展具有非常重要的意义。比起传统的群落学研究方法，遥感技术对于监测大尺度的植被状况具有无可争议的优越性，并且已经被广泛引入监测植被覆盖变化的研究中。本项研究系统地分析、综述了过去用非遥感手段对放牧和草场退化的关注和研究，介绍了遥感技术应用于植被研究的理论基础、主要途径（植被指数）、有关领域的研究进展。特别是本文提出草场退化状况或整体健康状况可以由基干相互独立的层面表示，而过去监测植被变化主要依赖的NDVI等植被指数只能监测草原植被的个别层面（总量层）。 本文以草场放牧退化比较典型的内蒙古锡林河流域为研究对象，在进行了大量的野外样方调查的基础上，提出一种结合群落样方调查和遥感技术的监测草场健康状况的新方法。本文引入主成份分析方法（PCA），从包含12个反映群落各方面信息的变量中提取出3个有特定生态学意义的主成份，并进一步对其进行分析组合，得出一个能比较敏感、全面反映群落健康状况的新指标-草场健康指数（GHI）。 从6波段的植被光谱反射数据中比较理想地提取出2个主成份：可见光因子和红外光因子。表征群落总量、放牧退化的主成份和GHI与样方光谱反射值有相当的相关性，由此得到GHI与可光、红外光因子的回归模型。 应用此模型到卫星遥感数据（TM），得到GHI影像，并与同一数据的NDVI影像作对比研究，发现GHI在反映放牧等人为干扰对草原植被的影响效应方面比NDVI有明显的优点。此外，GHI影像对植被分布格局，特别是斑块结构有更好的显示效果。应用GHI到历史TM数据，对所研究地域的植被覆盖变化、农牧业的变迁模式等进行了定性研究。研究还发现有较长放牧史的过度放牧区的植被类型没有沿牧压梯度的规律性分布，而是呈随机斑块分布模式。

植物油脂积累机理和品质改良—利用RNAi改良大豆油脂品质—四合木茎积累三脂酰甘油特征

利用RNAi改良大豆油脂品质 大豆[Glycine max (L.) Merr.]起源于中国，栽培历史悠久，是重要的粮食作物， 同时也是植物油和蛋白的重要来源。随着经济的发展和生活水平的提高，人们不但对大豆的需求量大大增加，同时对大豆的品质也提出了更高的要求。近年来，我国大豆进口量逐年攀升，已远远超过本国生产量。国外转抗除草剂转基因大豆大面积种植大大降低了生产成本，直接影响了我国大豆生产。因此，提高产量和改良品质是当前中国大豆生产所面临的重要课题。基因工程是大豆品种改良更为有效和快速的方法，但是由于历史原因我国的大豆转基因育种与发达国家尚存在一定差距，对我国的大豆生产贡献十分有限。因此，建立高效的大豆转化体系，加强大豆基因工程研究和育种是解决大豆面临困境的关键。 本研究的目的是以我国主要栽培大豆品种（黑农、合丰和东农等）为材料，利用GUS（β-glucuronidase）报告基因和RNAi技术，建立高效的大豆基因转化体系和基因功能研究体系。为大豆产量和品质基因工程改良提供技术手段和理论基础。结果如下： 以大豆下胚轴为外植体，对分生组织产生不定芽的频率进行了研究。培养基中添加高浓度BAP（6-benzylaminopurine）可以诱导外植体分生组织增殖产生不定芽的发生率;在培养基中添加银离子可以明显地促进大豆单个外植体多芽的产生，使得诱导不定芽总数目显著增加;不同基因型大豆再生不定芽能力有着较大区别，黑农44，黑农37，合丰35，合丰39等品种再生能力强;相对于大豆子叶节等再生系统，大豆下胚轴体系具有高效高频的再生特点（总的再生频率高于80%），且重复性好，容易操作。 以大豆下胚轴为外植体，用含有GUS报告基因的根癌农杆菌对其进行遗传转化，并重点对农杆菌菌液浓度、农杆菌侵染时间、乙酰丁香酮（AS）和抗氧化剂浓度等因素对农杆菌大豆转化效率的影响进行了研究。组织化学染色结果显示GUS基因在外植体顶端表达强烈，表达位置主要位于初生芽基部周围的分生组织。 农杆菌浸染时间以 4h 为最佳，此时的GUS瞬时表达频率可达73.0%;培养基中添加浓度为200μmol/L的乙酰丁香酮，可以显著增加GUS瞬时表达频率。抗氧化剂可以显著降低共培养阶段外植体的褐化和坏死率，进而显著提高农杆菌转化效率。用根癌农杆菌转化大豆下胚轴的方法得到了表达GUS基因转基因大豆株系。 利用大豆油酸去饱和酶基因(FAD2-1;Genbank, L43920)在第315-852碱基之间的基因片断构建了反向重复的RNAi表达载体，以农杆菌介导大豆下胚轴转化方法进行转化，并且获得转基因植株。经过PCR，Southern杂交和转基因后代的脂肪酸分析，表明沉默结构已经成功整合到大豆基因组中，并成功抑制了内源基因的表达。与栽培大豆品种相比较，转基因大豆种子的脂肪酸组成发生显著变化，油酸含量由栽培大豆的18.1％增加到71.5％¬-81.9％;亚油酸含量从栽培大豆的46.4％降到了约3.4％。 栽培大豆种子中油酸去饱和比率（ODP, oleic desaturation proportion）为0.76 到 0.84，转基因大豆种子的油酸去饱和比率降为0.06-0.26，表明Δ12-去饱和酶活性降低了74%-94%。上述结果表明，我们构建的RNAi反向重复序列沉默结构高效地抑制了大豆种子FAD2-1基因。 在本研究中，我们通过外源GUS基因的表达和内源FAD2基因的抑制，成功地建立了以大豆下胚轴为外植体的高效农杆菌介导大豆转化体系，并获得了相应的转基因株系。本研究对我国大豆品种基因工程改良以及进一步大豆功能基因组研究有重要参考价值。 四合木茎积累三脂酰甘油特征 四合木(Tetraena mongotica Maxim)是蒺藜科(Zygophyllaceac)四合木属唯一的种，是地球上最具代表性的古老残遗濒危珍稀植物。由于四合木极易燃烧，当地居民称其为“油柴”。 通过对四合木内可能存在的“油”成分进行了分析，我们发现其茎组织含有大量的三脂酰甘油（Triacylglycerols），含量达到46 mg/g DM。在韧皮部中更高，达到90 mg/g DM。我们通过半薄切片对四合木中三脂酰甘油在不同组织的分布和存在形式进行了研究，发现三脂酰甘油主要以油体形式存在于木质部和韧皮部的薄壁组织中。在韧皮部中，几乎所有的薄壁细胞都含有大量的油体。 三脂酰甘油在植物的生长发育中起着非常重要的作用。作为植物生长发育所需的碳源和能量，三脂酰甘油一般储存在植物的种子和果实中。虽然也有关于其在茎和叶中发现的报道，但是含量很少。四合木茎组织含有大量的三脂酰甘油，这种现象可能与四合木茎中存在茎特异油脂合成酶系统有关。因此，克隆相关基因并在作物中表达，将对能源植物的开发具有重要意义。

RNAi沉默光合膜磷脂合成酶基因的研究

磷脂是动物和植物非光合组织细胞膜系统的主要组成成分，在细胞生命过程中扮演着重要角色。尽管绿色植物光合膜的的甘油脂主要是糖脂，但是它仍然含有大约10％的磷脂，说明磷脂在光合膜的结构和功能中起重要作用。构成生物膜的磷脂有多种，但是，光合膜只含有磷脂酰甘油（PG）一种磷脂。光合膜中的PG有其特殊性，即：在PG的sn-2位上总连着一个棕榈酸（16:0）或者反式十六碳烯酸（16:1trans），说明了这种具有特殊结构的甘油脂在维持类囊体膜的结构和功能方面具有重要的作用。 叶绿体中有两个重要酶参与了PG的生物合成，它们分别是胞嘧啶二脂酰甘油合成酶（CDS）和磷脂酰甘油合成酶（PGS）。本实验以烟草和马铃薯为材料，利用RNAi技术，对CDS和PGS基因的表达进行抑制，通过PG缺失突变体，研究其功能。 对转含有PGS片段的沉默结构的转基因烟草叶片膜脂进行了分析，结果表明，与野生型烟草相比较，其PG含量下降了约20%，同时，SQDG和PC的含量增加。PG含量的降低没有引起MGDG和DGDG含量的变化。另外，我们还对转基因植株目的基因片段的RNA表达水平进行了RT-PCR分析，发现其表达量大幅度降低。这些结果表明，在转基因株系中，PGS基因的表达受到了抑制，说明我们获得了PG部分缺失的烟草PGS突变体。 对烟草PG缺失体的PG脂肪酸组成进行分析，表明其特征性脂肪酸反式十六碳烯酸含量明显下降，比野生型降低了44%，C18:0、C18:1和C18:2的相对含量增加，整个变化与总脂脂肪酸变化基本一致。 为了研究PG缺失对光合作用的影响，我们分析了多种光合指标。对叶绿素含量的分析表明，PG含量的降低影响了光合色素的组成。PG部分缺失的转基因烟草中的叶绿素总的含量下降，其中叶绿素b含量下降更为明显，结果，叶绿素a与叶绿素b的比值较野生型高。转基因植株净光合速率下降，二氧化碳利用率降低;PSII的最大光化学效率（Fv/Fm）和实际光化学效率（фPSII）降低，光化学猝灭下降，非光化学猝灭增加，尤其老叶的变化更为明显。这些结果说明了PG的部分缺失影响了植株的光合能力，捕光色素蛋白复合体的结构受到了影响，PSII功能遭受损伤。 同时，我们根据已经报道的马铃薯CDS基因，克隆了一个片段，构建沉默结构，并对沉默结构进行了转化。通过抗性基因的筛选以及RT-PCR检测，证明了沉默结构转化成功，目的基因的表达受到抑制，获得了马铃薯CDS转基因植株。 对马铃薯野生型和CDS转基因植株进行膜脂和脂肪酸分析表明，转基因植株叶片的PE、PG和PC等磷脂含量降低，SQDG和DGDG含量增加;C16:1（3t）、C16:2、C16:3、C18:1和C18:2含量下降，C16:0和C18:3含量增加，而C16:1和C18:0变化不明显。马铃薯CDS转基因植株的叶绿素荧光分析表明，PSII最大光化学效率降低，从野生型的0.82下降到0.77。

RNAi, DRD1, and histone methylation actively target developmentally important Non-CG DNA methylation in Arabidopsis

Cytosine DNA methylation protects eukaryotic genomes by silencing transposons and harmful DNAs, but also regulates gene expression during normal development. Loss of CG methylation in the Arabidopsis thaliana met1 and ddm1 mutants causes varied and stochastic developmental defects that are often inherited independently of the original met1 or ddm1 mutation. Loss of non-CG methylation in plants with combined mutations in the DRM and CMT3 genes also causes a suite of developmental defects. We show here that the pleiotropic developmental defects of drm1 drm2 cmt3 triple mutant plants are fully recessive, and unlike phenotypes caused by met1 and ddm1, are not inherited independently of the drm and cmt3 mutations. Developmental phenotypes are also reversed when drm1 drm2 cmt3 plants are transformed with DRM2 or CMT3, implying that non-CG DNA methylation is efficiently re-established by sequence-specific signals. We provide evidence that these signals include RNA silencing though the 24-nucleotide short interfering RNA (siRNA) pathway as well as histone H3K9 methylation, both of which converge on the putative chromatin-remodeling protein DRD1. These signals act in at least three partially intersecting pathways that control the locus-specific patterning of non-CG methylation by the DRM2 and CMT3 methyltransferases. Our results suggest that non-CG DNA methylation that is inherited via a network of persistent targeting signals has been co-opted to regulate developmentally important genes. © 2006 Chan et al.

小鼠Bicc1基因RNAi序列的筛选与鉴定

通过网上提供的生物信息学分析软件进行搜索和比对,初步筛选到3个较好的针对小鼠双尾-C(Bicc1)基因的RNA干扰(RNAi)序列。合成这3个干涉序列片段后克隆到pRS-HushshRNA载体中。构建Bicc1基因的真核表达载体pEGFP-C3-Bicc1,将绿色荧光蛋白(GFP)标签标记在Bicc1蛋白上。利用细胞转染技术将pEGFP-C3-Bicc1与3个干涉序列载体共转染至体外培养的HEK-293细胞中,最后通过细胞荧光强度、半定量PCR和Westernblotting鉴定出其中两个序列(pRS-Hush-RNAi-Bicc1-N/-C)能明显降低Bicc1蛋白在HEK-293细胞中的表达水平,为下一步建立起低表达Bicc1的稳定细胞株和研究小鼠Bicc1的功能提供了良好的材料。

Tm-doped fiber laser mode-locked by graphene-polymer composite

We demonstrate mode-locking of a thulium-doped fiber laser operating at 1.94 μm, using a graphene-polymer based saturable absorber. The laser outputs 3.6 ps pulses, with ∼0.4 nJ energy and an amplitude fluctuation ∼0.5%, at 6.46 MHz. This is a simple, low-cost, stable and convenient laser oscillator for applications where eye-safe and low-photon-energy light sources are required, such as sensing and biomedical diagnostics. © 2012 Optical Society of America.

2 to 3 μm Raman-soliton continuum enabled by a nanotube mode-locked Tm-doped MOPFA

We demonstrate a Raman-soliton continuum extending from 2 to 3 μm, in a highly germanium-doped silica-clad fiber, pumped by a nanotube mode-locked thulium-doped fiber system delivering 12 kW sub-picosecond pulses at 1.95 μm. © OSA 2013.

Grass carp reovirus activates RNAi pathway in rare minnow, Gobiocypris rarus

Dicer catalyzes the initiation step of RNA interference (RNAi) which is known to play a significant role in innate immune response to viral infection in many organisms. To study the RNAi-related pathway after virus infection in fish, we identified a partial cDNA sequence of dicer from rare minnow, Gobiocypris rants. Real-time quantitative RT-PCR (qRT-PCR) demonstrated the Dicer transcript level was the highest at zygote stage, decreased at prim-5 stage, and was stable from the protruding mouth to adult stage. Regular RT-PCR analysis showed that the Dicer gene expressed widely in the tested tissues, including brain, gill, heart, intestine, kidney, liver, muscle, ovary, spleen and testis. The expression of Dicer mRNA was significantly increased in the early period of Grass carp reovirus (GCRV) infection, and declined from 24 It post-injection (h p.i.) (P<0.05). The mRNA expression returned to control levels at 48 h p.i. (P>0.05). Under transmission electron microscope, virions were difficulty to find out in 12 h p.i., and virus inclusion bodies and few scattered viral particles were easily visualized from 24 h p.i. to moribund. These results implied GCRV triggered the RNAi pathway in the early stages of infection and perhaps virus inclusion bodies suppressed the antiviral functions of RNAi mechanism. (C) 2009 Published by Elsevier B.V.

RNAi suppression of zebrafish peptidoglycan recognition protein 6 (zfPGRP6) mediated differentially expressed genes involved in Toll-like receptor signaling pathway and caused increased susceptibility to Flavobacterium columnare

In Drosophila, Toll signaling cascade, which resembles the mammalian Toll-like receptor (TLR)/IL-1R signaling pathways and regulates the expression of anti-microbial peptide genes, mainly relies on peptidoglycan recognition proteins (PGRPs) for the detection of bacterial pathogens. To explore the effect of zebrafish peptidoglycan recognition protein 6 (zfPGRP6) on Toll-like receptor signaling pathway, RNA interference (siRNA) and real time quantitative PCR (RQ-PCR) methods were used to identify differentially expressed genes regulated by zfPGRP6. The target genes included TLR2, TLR3, TLR5, TLR7, TLR8, IL1R, Sterile-alpha and Armadillo motif containing protein (SARM), myeloid differentiation factor 88 (MyD88) and nuclear factor (NF)-kappa B2 (p100/p52). The results of RQ-PCR showed that RNAi-mediated Suppression of zfPGRP6 significantly down-regulated the expression of TLR2, TLR5, IL1R, SARM, MyD88 and p100/p52. The expression of beta-defensin-1 was also down-regulated in those embryos silenced by zfPGRP6. In challenge experiments to determine the anti-bacterial response to Gram-negative bacteria, RNAi knock-down of zfPGRP6 markedly increased susceptibility to Flavobacterium columnare. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.