Neuroprotective activity of Wedelia calendulacea on cerebral ischemia/reperfusion induced oxidative stress in rats

Objective: This study was undertaken to evaluate the neuroprotective activity of Wedelia calendulacea against cerebral ischemia/reperfusion induced oxidative stress in the rats. Materials and Methods: The global cerebral ischemia was induced in male albino Wistar rats by occluding the bilateral carotid arteries for 30 min followed by 1 h and 4 h reperfusion. At various times of reperfusion, the histopathological changes and the levels of malondialdehyde (MDA), glutathione peroxidase (GPx), glutathione reductase (GR), glutathione-s-transferase (GST), and hydrogen peroxide (H(2)O(2)) activity and brain water content were measured. Results: The ischemic changes were preceded by increase in concentration of MDA, hydrogen peroxide and followed by decreased GPx, GR, and GST activity. Treatment with W. calendulacea significantly attenuated ischemia-induced oxidative stress. W. calendulacea administration markedly reversed and restored to near normal level in the groups pre-treated with methanolic extract (250 and 500 mg/kg, given orally in single and double dose/day for 10 days) in dose-dependent way. Similarly, W. calendulacea reversed the brain water content in the ischemia reperfusion animals. The neurodegenaration also conformed by the histopathological changes in the cerebral-ischemic animals. Conclusion: The findings from the present investigation reveal that W. calendulacea protects neurons from global cerebral-ischemic injury in rat by attenuating oxidative stress.

Signatures of Ge2Sb2Te5 film at structural transitions

Ge2Sb2Te5 (GST) films, one of the most suitable Chalcogenide alloys for Phase change Random Access Memory applications are studied for changes in sheet resistance, optical transmission, morphology and surface science by annealing at various transition temperatures. The crystallization leads to an increase of grain size and roughness in the films and the resistance changes to three orders of magnitude. Optical studies on GST films show distinct changes during phase transitions and the optical parameters are calculated. An increase of Tauc parameters B-1/2 indicates a reduction in disorder during phase transition. It is confirmed from XPS studies that Ge-Te, Sb-Te bonds are present in both amorphous and crystalline phases whereas Sb-Ge, Te-Te, Sb-Sb bonds are absent. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Cloning, expression, purification, and biochemical characterisation of the FIC motif containing protein of Mycobacterium tuberculosis

The role of FIC (Filamentation induced by cAMP)(2) domain containing proteins in the regulation of many vital pathways, mostly through the transfer of NMPs from NTPs to specific target proteins (NMPylation), in microorganisms, higher eukaryotes, and plants is emerging. The identity and function of FIC domain containing protein of the human pathogen, Mycobacterium tuberculosis, remains unknown. In this regard, M. tuberculosis fic gene (Mtfic) was cloned, overexpressed, and purified to homogeneity for its biochemical characterisation. It has the characteristic FIC motif, HPFREGNGRSTR (HPFxxGNGRxxR), spanning 144th to 155th residue. Neither the His-tagged nor the GST-tagged MtFic protein, overexpressed in Escherichia coil, nor expression of Mtfic in Mycobacterium smegmatis, yielded the protein in the soluble fraction. However, the maltose binding protein (MBP) tagged MtFic (MBP-MtFic) could be obtained partly in the soluble fraction. The cloned, overexpressed, and purified recombinant MBP-MtFic showed conversion of ATP, GTP, CTP, and UTP into AMP. GMP, CMP, and UMP, respectively. Sequence alignment with several FIC motif containing proteins, complemented with homology modeling on the FIC motif containing protein, VbhT of Bartonella schoenbuchensis as the template, showed conservation and interaction of residues constituting the FIC domain. Site-specific mutagenesis of the His144, or Glu148, or Asn150 of the FIC motif, or of Arg87 residue that constitutes the FIC domain, or complete deletion of the FIC motif, abolished the NTP to NMP conversion activity. The design of NMP formation assay using the recombinant, soluble MtFic would enable identification of its target substrate for NMPylation. (C) 2012 Elsevier Inc. All rights reserved.

Biochemical characterization of C4 protein of cotton leaf curl Kokhran virus-Dabawali

Background: Cotton leaf curl Kokhran Virus-Dabawali (CLCuKV-Dab) is a monopartite begomovirus encoding two proteins V1 and V2 in the virion sense and four proteins Cl, C2, C3 and C4 in the complementary sense. The C4 protein of monopartite begomoviruses has been implicated to play a role in symptom determination and virus movement. The present work aims at the biochemical characterization of this protein. Methods: The C4 protein of CLCuKV-Dab was purified in fusion with GST and tested for the ability to hydrolyze ATP and other phosphate containing compounds. ATPase activity was assayed by using radiolabeled gamma-32P]-ATP and separating the product of reaction by thin layer chromatography. The hydrolysis of other compounds was monitored by the formation of a blue colored phosphomolybdate complex which was estimated by measuring the absorbance at 655 nm. Results: The purified GST-C4 protein exhibited metal ion dependent ATPase and inorganic pyrophosphatase activities. Deletion of a sequence resembling the catalytic motif present in phosphotyrosine phosphatases resulted in 70% reduction in both the activities. Mutational analysis suggested arginine 13 to be catalytically important for the ATPase and cysteine 8 for the pyrophosphatase activity of GST-C4. Interaction of V2 with GST-C4 resulted in an increase in both the enzymatic activities of GST-C4. Conclusions: The residues important for the enzymatic activities of GST-C4 are present in a motif different from the classical Walker motifs and the non-classical ATP binding motifs reported so far. General significance: The C4 protein of CLCuKV-Dab, a putative natively unfolded protein, exhibits enzymatic activities.

Direct hexagonal transition of amorphous (Ge2Sb2Te5)(0.9)Se-0.1 thin films

Ge2Sb2Te5 (GST) is well known for its phase change properties and applications in memory and data storage. Efforts are being made to improve its thermal stability and transition between amorphous and crystalline phases. Various elements are doped to GST to improve these properties. In this work, Se has been doped to GST to study its effect on phase change properties. Amorphous GST film crystallized in to rock salt (NaCl) type structure at 150 degrees C and then transformed to hexagonal structure at 250 degrees C. Interestingly, Se doped GST ((GST)(0.9)Se-0.1) film crystallized directly into hexagonal phase and the intermediate phase of NaCl is not observed. The crystallization temperature (T-c) of (GST)(0.9)Se-0.1 is around 200 degrees C, which is 50 degrees C higher than the T-c of GST. For (GST)(0.9)Se-0.1, the threshold switching occurs at about 4.5V which is higher than GST (3 V). Band gap (E-opt) values of as deposited films are calculated from Tauc plot which are 0.63 eV for GST and 0.66 eV for (GST)(0.9)Se-0.1. The E-opt decreases for the films annealed at higher temperatures. The increased T-c, E-opt, the contrast in resistance and the direct transition to hexagonal phase may improve the data readability and thermal stability in the Se doped GST film. (C) 2014 AIP Publishing LLC.

Structural transition and enhanced phase transition properties of Se doped Ge2Sb2Te5 alloys

Amorphous Ge2Sb2Te5 (GST) alloy, upon heating crystallize to a metastable NaCl structure around 150 degrees C and then to a stable hexagonal structure at high temperatures (>= 250 degrees C). It has been generally understood that the phase change takes place between amorphous and the metastable NaCl structure and not between the amorphous and the stable hexagonal phase. In the present work, it is observed that the thermally evaporated (GST)(1-x)Se-x thin films (0 <= x <= 0.50) crystallize directly to the stable hexagonal structure for x >= 0.10, when annealed at temperatures >= 150 degrees C. The intermediate NaCl structure has been observed only for x, 0.10. Chemically ordered network of GST is largely modified for x >= 0.10. Resistance, thermal stability and threshold voltage of the films are found to increase with the increase of Se. The contrast in electrical resistivity between the amorphous and crystalline phases is about 6 orders of magnitude. The increase in Se shifts the absorption edge to lower wavelength and the band gap widens from 0.63 to 1.05 eV. Higher resistance ratio, higher crystallization temperature, direct transition to the stable phase indicate that (GST)(1-x)Se-x films are better candidates for phase change memory applications.

Analysis of SUMOylated proteins using SUMO-traps

6 p. [+ 7 p. Supplementary Information]

无机相变信息存储材料研究新进展

硫族化合物合金GeSbTe(GST)和AgInSbTe等相变材料(PCM)已经在光存储技术中得到广泛的应用,用相变电存储器件作为闪存的替代产品已成为国内外研究的热点。与此同时,相变材料在一些领域也取得了新的应用。总结了近年来国内外在相变材料的存储机制、光/电存储性能的改进以及新应用等方面的最新研究成果,并展望了相变材料的研究前景。

Influência do desequilíbrio redox e resposta inflamatória na fibrose pulmonar associada a estímulo inflamatório prévio

A fibrose pulmonar é uma doença pulmonar crônica caracterizada pelo acúmulo excessivo de matriz extracelular (MEC) e um remodelamento na arquitetura pulmonar. Embora já se saiba da participação do estresse oxidativo e da inflamação na fibrose de forma isolada, é importante observar como se comporta o estresse oxidativo na fibrose quando esta ocorre associada a uma doença de base. O presente estudo teve como objetivo investigar o perfil inflamatório e oxidativo na fibrose pulmonar associado ao enfisema pulmonar prévio. Camundongos C57BL/6 foram divididos em três grupos: grupo controle (n=5) que receberam salina intranasal (50 l) e foram sacrificados no 21 dia; grupo bleomicina (BLEO) (n=15) que receberam bleomicina intratraqueal (0.1 U/animal) no dia 0 e foram sacrificados nos 7 (n=5), 14 (n=5) e 21 (n=5) dias e grupo PPE (elastase) + BLEO (n=21) que receberam elastase (3U/animal) e após 14 dias receberam bleomicina e foram sacrificados nos 14(n=7), 21 (n=7), 28 (n=7) e 35 (n=7) dias. Foram realizadas análises histológicas através de H&E e picro-sirius; análises bioquímicas para superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT), glutationa peroxidase (GPx) e glutationa-S-transferase (GST) e ELISA para Interleucina (IL)-1β e IL-6. A fibrose pulmonar ocorreu a partir do 14 dia (p<0.001) e o enfisema concomitante a fibrose pulmonar a partir do 28 dia (p<0.001) e um aumento de fibras colágenas no grupo BLEO 21(p<0.001) e PPE + BLEO 21(p<0.001). As enzimas antioxidantes CAT (p<0.01), SOD (p<0.01) e GPx (p<0.01) reduziram e a GST aumentou no grupo BLEO 21 dias (p<0.05). No grupo PPE + BLEO 21 dias houve redução das enzimas antioxidantes CAT, SOD, GPx (p<0.05) e GST. Os níveis de óxido foram altos nos grupos BLEO 21 dias (p<0.01) e PPE + BLEO 21 dias (p<0.01). A IL-1β mostrou-se elevada no grupo BLEO 7 dias quando comparado ao controle (p<0.001) e ao grupo PPE + BLEO 7 dias (p<0.01). Concluímos que a resposta inflamatória inibiu a ação do sistema antioxidante contribuindo para o agravamento da lesão. Isso sugere que terapias anti-inflamatórias podem contribuir tanto para redução da resposta inflamatória quanto de forma indireta no sistema antioxidante.

Enzimas antioxidantes em sangue de peixes expostos à hipoxia e hiperoxia

O oxigênio é importante não só por sua participação no metabolismo energético, mas também por sua conversão em derivados parcialmente reduzidos, as espécies reativas de oxigênio (ERO). ERO participam de funções importantes em diversas vias do metabolismo, entretanto, em concentrações desequilibradamente elevadas deflagram a peroxidação lipídica, processo deletério que forma aldeídos tóxicos, como o 4-hidroxi-2-nonenal (4-HNE). A manutenção de concentrações não deletérias das ERO é realizada por moléculas componentes do sistema antioxidante. Peixes podem ser expostos a grandes variações das concentrações de oxigênio, o que provoca ciclos oxidantes. A maioria dos estudos usa fígado e rim para avaliar estresse oxidante por meio de ensaios das atividades antioxidantes, o que requer o sacrifício dos animais. Contudo, o sangue sofre efeitos das ERO e avaliações no sangue podem permitir o estudo de antioxidantes no mesmo animal, sem a necessidade de sacrifício. Em consequência, foram nossos objetivos estabelecer uma técnica de cateterismo branquial em peixes, a padronização dos ensaios e a avaliação em sangue de componentes do sistema antioxidante de duas espécies de teleósteos em diferentes tensões de oxigênio. Pacus e tilápias foram avaliados em 6,0 mg de O2.L-1 e em hipoxia a 0,5 mg de O2.L-1 por 42 horas . Para os ensaios de hiperoxia os animais foram avaliados em 6,0 mg de O2.L-1, depois de 6 horas em 9,5 mg de O2.L-1 e depois de 30 horas de recuperação a 6,0 mg de O2.L-1. A utilização de materiais para o cateterismo de humanos permitiu a implantação de um acesso branquial. Infelizmente, houve formação de trombo após 24 horas. Mesmo assim, a observação de fluxo sanguíneo no interior da cânula e a sobrevida dos animais testados, confirmam a viabilidade da técnica. Verificamos em sangue uma maior atividade da enzima glutationa S-transferase (GST) sobre o 4-HNE em relação ao 1-cloro-2-dinitrobenzeno (CDNB). Isto reflete a importância de avaliações de atividade de enzimas, como a GST, sobre substratos endógenos. As respostas enzimáticas de tilápias mostraram-se mais sensíveis que as dos pacus quando comparadas em diferentes tensões de oxigênio.

银杉的遗传多样性及系统位置的研究一兼论松科的分子系统学

银杉属Cathaya是我国著名植物学家陈焕镛和匡可任建立的松科单型属，该属是否成立及该属在松科中的系统位置至今仍众说不一。银杉Cathazyaargyro phylla是银杉属的唯一幸存种，被誉为第三纪的活化石，并被列为我国一级保护的濒危植物，也是世界植物红皮书所列少数几种濒危裸子植物之一，保护区虽已设立数个，但该物种的濒危原因仍为未解之谜。本文针对上述问题开展了松科植物的分子系统学研究，探讨了银杉属的系统位置及松科的属间关系，并通过遗传多样性的研究探讨了银杉的濒危机制及保护策略。 1．松科的分子系统学研究 为选取合适的分子标记，本文先探讨了ITS-1在松科等裸子植物中的系统学价值。对1 6种裸子植物（其中含松科10属12种）的ITS-1的扩增结果如下：ITS-1在裸子植物属闻存在极大的长度变异(约600-2600bp)，因而不适用于属级以上的系统学研究;在同属种中，ITs-1的长度虽较一致，但与被子植物的ITS-1相比，裸子植物的ITS-1太长(如在松属中超过2600bp)，难以进行大规模研究。银杉属ITS-1的扩增产物中，一个片段的长度与松属ITS-1的长度相当，另一个片段的长度与云杉属ITS-l的长度相当，这三属间的关系值得进一步研究。此外，在松科植物ITS-1的研究中必须注意真菌“污染”这一问题。 由于ITS不适用于裸子植物属间关系的研究，因而本文运用rbcL-accD基因片段及trnK基因的PCR-RFLP分析探讨银杉属的系统位置及松科的属间关系。rbcL和trnK虽然都是叶绿体基因，但位于trnK内含子区的natK基因与rbcL基因在所受的选择压及进化速率上相差甚远，通过这两个基因研究结果的比较有助于评价系统树的可靠性。此外，考虑到松科的10个属中有9个属的rbcL基因序列已被测定，我们补测了银杉属的rbcL基因序列，进而对松科10个属的rbcL基因序列进行了全面分析。PCR -RFLP分析及rbcL基因的序列分析结果如下： A. PCR扩增的松科rbcL-accD基因片段均长约2550bp，属间没有明显的长度变异，1 8种限制性内切酶的单酶切及7种组合双酶切共获得86个酶切位点，其中54个为变异位点。PAUP和MEGA软件分析均表明：银杉属、松属、黄杉属和落叶松属构成一个单系群，且银杉属与松属的关系似乎近于它与另外二属的关系，但这一结果来得到bootstrap分析的较强支持;黄杉属近缘于落叶松属;冷杉属近缘于油杉属。 B．PCR扩增出的松科trnK基因均长约2557bp，在属间也没有明显的长度变异。16种限制性内切酶的单酶切及7种组合双酶切共获得92个酶切位点，其中68个为变异位点。变异位点中的35个具有系统发育信息，其中28个位于matK基因上。分布于整个trnK基因上的informative位点和仅分布于matK基因上的informative位点分别用于PAUP(version 3.1.1)分析，且PAUP分析中分别用Wagner简约法和Dollo筒约法构建系统树。总体看来，Wager简约树和Dono简约树的结构基本一致（Cedrus的位置除外）：Abies、Keteleeria、Tsuga和Pseudolarix分为一支，且这一支在所有的简约树中均得到分辨;Pseudotsuga近缘于Larix,而Abkes相对近缘于Keteleeria; Cathaya与Ables-Keteleeria-Pseudolarix-Tsuga这一支的关系较远，它与松科的其它属聚在一起，但b∞tstrap分析也不支持它与任何一个属有很近的关 系，说明Cathaya是比较孤立的一个属。Cedrus的位置较特殊，在Wagner简约树中它位于松属以外的其它8个属的基部（因松属为外类群），而在Dollo筒约树中它位于Al}ies-Kete~eer uz-Pseudo/zr/x- Tsuga达一支的基部，并且它与这一支的关系得到了bootstrap分析的较强支持。 C．银杉的rbeL基因长1425bp，其序列与松科其它9个属的rbcL基因序列均有较大差异，从遗传距离(Mega软件中的P-distance)上看，银杉属作为一个属是无可非议的。PAUp和Mega软件分析均表现：Abies、Keteleeria、Pseudolter和Tsuga分为一支，且Cathaya与这一支的关系较远;Pseuaiotsuga近缘于Larix,且这二属间的关系得到了bootstrap分析的强烈支持;Abies近缘于Keteleeria，Pseudolarix近缘于Tsuga，且这两支也得到了bootstrap分析的较强支持;Cathaya与Pinus聚为一支，但支持强度不高。Cetirus的位置与trnK基因的PCR-RFLP分析结果极为相似。 根据rbcL-accD基因片段及trnK基因的PCR-RFLP分析以及rbcL基因的序列分析可以得出如下结论：<1> Cathaya作为一个属不仅是成立的，而且是一个较为孤立的属，将它置于其它任何属内都是不正确的，该属与Abies-Keteleer ia-Pseudolarx-Tsuga这一支的关系较远，相对而言Cathaya与Pinus的关系可能稍近一些。<2>松科主要分为两大支：一支含Abies、KeteZeera、Pseudolarx和Tsuga，该支中Abies近缘于KetelaeriaPseudolarix近缘于Tsuga;另一支含Pseudotsuga、Larix、Cathaya、Pinus和Picete，该支中Pseudotsuga明显近缘于Larix;Cedrus可能更近于Abies-Keteleeria-Pseudolarix-Tsuga这一支。 2．银杉的遗传多样性研究 本研究运用随机扩增多态DNA(RAPD)方法对银杉的1 1 3个个体（分别采自现存全部4个居群：金佛山、花坪、大瑶山和八西山)进行了遗传多样性检测。21个1O-mer的寡核苷酸引物共检测11个位点，其中42个位点是多态的，占37%，这一多态位点百分率仅为裸子植物多态位点百分率平均值的一半左右，说明银杉的遗传多样性水平很低。对多态位点的分析发现银杉屠群内发生了十分严重的遗传漂变，因而导致屠群间的强烈分化。AMOVA分析表明：银杉的遗传变异中，34.7%的变异存在于居群闻，这一数值是裸子植物GST平均值(6。8%)的5倍多;在金佛山屠群中，17%的遗传变异存在于亚居群间，这一数值也是裸子植物GsT平均值的两倍多。银杉的这一居群遗传结构与其它裸子植物的居群遗传结构截然不同。此外，我们提出了度量遗传多样性水平的分化指数概念及其计算方法，并发现遗传多样性水平的高低与生境的复杂程度有一定的相关性。 银杉的遗传多样性水平很低，其适应幅必然很窄，且由于严重的遗传漂变导致居群间的强烈分化，使基因流受阻，进而产生严重的近交，近交又使银杉的适应能力进一步下降，并使极为有限的遗传多样性进一步丧失，这种恶性循环会导致银杉濒危程度的加剧，甚至绝灭。 鉴于银杉独特的居群遗传结构，即有相当大一部分遗传变异存在于居群之间，取样保护时，不仅要在每个居群中取足够多的个体，而且要在尽可能多的居群中取样。就原地保护而言，由于每个居群和亚居群都有独特的基因型，因而都具有保护价值。另外，人工加强居群间的基因流（如人工授粉）对提高银杉各居群的适应能力肯定是有益的。

三种兰科植物的保护遗传学研究

本研究在野外调查的基础上，采用随机扩增多态DNA (RAPD)分析和形态学方法，研究了我国三种珍稀濒危兰科植物硬叶兜兰（Paphiopedilummicranthum）、麻栗坡兜兰（P. malipoense）和独花兰（Changnienia amoena）的遗传多样性与群体遗传结构，主要结果如下： 1．采用1 2个引物对分布于我国云贵地区的4个硬叶兜兰群体共161个体进行RAPD扩增和分析，得出物种水平的多态条带百分率（PPB）为71.6%，Nci的基因多样度(h)为0.217，Shannon多样性指数（1)为0.3301;4个群体的平均多样性水平为PPB=45.2%，h=0.1457，1= 0.2204：低于远交兰花的平均水平。分子方差分析(AMOVA)表明，在总遗传变异中，群体间遗传变异占20.31%．群体内占79.69%;POPGENE给出的基因分化系数 （Gst）为0.2958;遗传分化略高于远交物种的平均水平。空间自相关分析表明，所检测的两个群体中存在明显的空间结构，基因型在群体中以不同的小斑块存在。遗传距离和空间距离不存在相关关系。 2．用于麻栗坡兜兰的RAPD引物同上，但取样范围只有贵州的2个群体共10个个体。就所研究的个体柬看，麻栗坡兜兰的遗传多样性明显低于远交兰花物种的平均水平。物种水平上，多态条带百分率(PPB)为49.5%。Nei的基因多样度（h）为0. 1174， Shannon多样性指数(I)为0.1764：在群体水平上，上述三个指标的平均值则分别为12. 75%、0.0486和0.0712，均大大低于硬叶兜兰。然而，尽管作了种种努力，麻栗坡兜兰的取样个体数量仍很少，因此所得结果可能会有误差。 3．用16个引物对分布于河南、湖北、湖南、江西4个省11个独花兰群体共216个体进行了RA PD扩增和分析，独花兰在物种水平PPB=80. 7%，h=0.197．1=0. 3116;在群体水平，上述三个指标的平均值则分别为40. 9%、0.1247和0. 1902，均低于远交兰花的平均水平。AMOVA分析表明，11个独花兰群体间的遗传变异占43.48%，群体内的占56.52%：在神农架和新宁地区内部，群体间的遗传变异分别占13.68%和49.3g%(AMOVA)。POPGENE给出的11个群体的基因分化系数(Gst)为0.3580．神农架和新宁地区内的Gst，值分别为0.1194和0.2597。可见，群体间的遗传分化明显高于远交物种的平均水平。空间自相关分析表明，独花兰的遗传变异在群体内不存在明显的空间结构。群体之间的遗传距离和空间距离不存在相关关系。 4．对独花兰7个群体形态性状的分析发现，12个形态性状在群体内均有较高的变异性，cv值变动于0.022-0.30O。庐山群体(LS)在所有性状上的平均值均为最高。营养性状和花部性状的变异性基本一致。除花葶长和花距直径与某些花部性状之间没有显著的相关关系外，各性状之间均有显著的相关性。对XN4群体的统计没有发现假磷茎数目与其他性状之间存在显著相关性。 根据以上对硬叶兜兰、麻粟坡兜兰和独花兰遗传多样性和群体遗传结构韵研究，结合其他方面的资料;对三种兰花的濒危机制进行了初步的分析。首先，人为采挖和破坏是导致这些兰花物种濒危的直接原因，尤其是麻栗坡兜兰。其次， 适宜兰花生存的生境正在只益萎缩、退化和片段化。这两方面因素的共同作用导致上述兰花群体的数目和规模日益下降，由此引发的遗传多样性降低和遗传结构的改变进一步加剧其濒危状况。对于独花兰而言，较低的繁殖能力又使其生存状态雪上加霜。针对三个物种不同的繁殖特性和遗传学状况，提出如下保护措施。(1)硬叶兜兰由于繁殖能力较强、现存个体尚多，遗传多样性损失不甚严重，因此以保护其所在的生境为基础、实施原位保护，是比较合适的保护策略。(2)麻粟坡兜兰目前受破坏程度非常严重;所剩个体很少，遗传多样性较低，已经很难进行有效的原位保护。因此;应利用迁地保护手段抢救目前尚存的个体。(3)独花兰的繁殖能力较弱，因此在保护生境和严禁采摘的基础上，可采用人工授粉等方式，提高结实率、增加繁殖效率，促使其复壮：在进行迁地保护时，则应注意不同群体间存在较大遗传变异而群体内多样性较低这一现实。

横断山区紫乌头复合体的物种形成初探

物种形成是生物进化的重要步骤，是进化生物学中的基本问题。研究一些关键地区植物的物种形成，将提高对这些地区植物区系发生与发展的认识，横断山区就是这样一个非常独特与关键的地区。本文通过对主要分布于横断山区的紫乌头A.delavayi复合体进行nrDNA ITS序列、等位酶与RAPD分析，初步探讨了横断山区紫乌头A.delavayi复合体的起源与物种形成。同时对使用RAPD与等位酶数据研究群体遗传结构的方法进行了探讨。主要研究结果如下： 1. ITS序列研究 对乌头属27个类群的ITS序列进行了简约法与邻接法的研究，两种方法得到的系统发育树基本一致。乌头亚属的蔓乌头系 Ser. Volublia不是一个单系起源的类群，显拄乌头系 Ser. Sstylosa 与兴安乌头系Ser. Ambigua各自作为单系起源也没有得到支持。特产于云南西北部横断山区的一些种之间存在非常近的系统发育关系，说明这些种是近期物种形成的产物。紫乌头A.delavayi复合体的不同类群在系统发育树上被分到不同的分支中，含西南乌头A. episcopale的分支最为独特，处于系统发育树靠近基部的位置;松潘乌头 A.sunpanense与四川西北部的弯喙乌头A.campylorrhynchum组成一个分支，另一个分支含土官村乌头A.tuguancunense、紫乌头A.delavayi、玉龙乌头A.stapfianum与黄草乌A.vilmorinianum; 表明紫乌头A.delavayi复合体有3个独立的起源，因而该复合体在遗传上是不成立的。但是为了讨论与叙述的方便，本研究仍使用紫乌头A.delavayi复合体这个名字。 2. 等位酶研究 用10种酶系统14个位点，对紫乌头A.delavayi分布于云南横断山区的4种8个居群进行了等位酶分析。结果表明横断山区紫乌头A.delavayi复合体居群的遗传多样性明显低于北美和欧洲的乌头属植物。呈垂直替代关系的紫乌头A.delavayi与玉龙乌头A.stapfianum居群之间出现有规律的遗传多样性变化，表明冰川对横断山区植物的遗传多样性有重大影响。聚类分析的结果与ITS分析的结果基本一致，西南乌头A. episcopale仍然是较为独特的一类;其余3个种的居群聚为一类，紫乌头A.delavayi与玉龙乌头A.stapfianum之间的遗传一致度非常高，超过0.95。8个居群的主成分分析没有证实西南乌头A. episcopale中存在杂交渗入。Mantel 检验的结果显示8个居群之间的遗传趋异程度与地理距离之间显著相关。基因分化系数GST与近交系数FIS均显示这些居群不是以异交为主。居群间每代迁移个体数Nm显示这些居群间基因流较弱。 3. RAPD研究 用20个随机引物得到117个RAPD位点，对23个居群进行研究。其中19个属于紫乌头A.delavayi复合体，4个属于与之近缘的瓜叶乌头A.hemsleyanum。根据RAPD表型频率与单倍型频率，分别对23个居群进行了聚类分析。结果显示这两种方法所得结果高度一致，而且也与ITS和等位酶的分析结果基本一致。西南乌头A. episco pale仍然是最为独特一个分支，在本文中称为分支1。其余的居群聚成两个关系较近的大分支，一个分支包含所有分布于云南与四川西南部横断山区的居群，称为分支2，另一个包括所有分布于四川西北部与北部横断山区、重庆东北部、湖北西部与陕西的居群。大部分种处于同一分支中，只有弯喙乌头A.campylorrhynchum与瓜叶乌头A.hemsleyanum的居群分别被聚在分支2与分支3中，完全符合居群的地理位置。从3个分支内的聚类关系可以看出居群间遗传趋异等级与地理隔离程度明显相关。在遗传多样性水平上，分支1明显比分支2和分支3低许多，分支2又高于分支3。 在分支2内部，紫乌头A.delavayi与玉龙乌头A.stapfianum之间的遗传多样性变化与等位酶结果相同。在分支3的松潘乌头 A.sunpanense 5个居群中，横断山区海拔最高的2个居群遗传多样性最低。将23个居群划分成不同等级进行AMOVA分析，结果表明总遗传多样性主要分布于地区间，其次是居群间，居群内遗传多样性所占比例很低。 4．群体遗传结构研究中的数据处理方法 本研究结果表明，在使用RAPD表型数据进行AMOVA分析时，最好采用欧氏距离平方系数。本研究还说明，计算GST的两种不同方法将导致结果不同，而要与Hamrick and Godt（1990）的总结进行对比的话，最好使用他们采用的计算方法。 基于以上研究结果，可得出如下结论：⑴ 紫乌头A.delavayi复合体有3个不同的起源。西南乌头A. episcopale是一个古特有种，其余均为近期物种形成的产物。⑵地理隔离在横断山区紫乌头A.delavayi复合体的物种形成过程中影响最大。而地理隔离主要起因于连续分布区的片段化与瓶颈效应，而这两个原因又与横断山区的地质历史与冰川进退密切相关。

高山松的二倍体杂种起源-来自三个基因组的证据

利用松科植物特殊的遗传体系（叶绿体基因组一父系遗传、线粒体基因组—母系遗传、核基因组一双亲遗传），我们对高山松及其两个亲本种进行了广泛的群体取样，通过线粒体基因nadl、叶绿体基因rbcL和trnL-F基因间区以及低拷贝核基因4CL的序列分析或PCR-RFLP分析，为高山松同倍体杂种起源假说提供了翔实的遗传学证据，同时在个体水平上探讨了高山松不同群体的遗传组成、群体遗传结构、基因交流方向、群体建立过程以及杂种基因组的进化。具体结果如下： 1．细胞质基因组分析 1)线粒体基因nudl分析 本研究对油松、高山松和云南松的19个群体、295个个体的线粒体基因nadl的一个内含子进行了序列分析或PCR-RFLP分析，共检测到3种线粒体DNA单倍型-A、B和C。油松所有的取样群体仅含单倍型A;除BX群体外，所有的云南松群体仅含单倍型B; 10个高山松群体中，5个群体固定单倍型A，4个群体固定单倍型B，1个群体(ZD)分布有A和B两种单倍型。2)叶绿体rbcL基因分析 对同一组群体的rbcL基因进行序列分析或PCR-RFLP分析，共检测到两个变异位点和三种叶绿体单倍型（TT、TC和GC）。TT和GC分别是油松和云南松种特异性叶绿体单倍型，而在高山松群体里则三种单倍型均有分布，而且TC单倍型广泛地分布在7个杂种群体中，该单倍型很可能来源于点突变或第三个已灭绝的亲本。rbcL基因检测到的高山松群体分化系数很高(Gst=0.533)。 3)叶绿体trn L-F区序列分析 叶绿体trnL-F分子标记检测到的不同单倍型的差异主要是由引物“e”下游120碱基处一个多聚T结构的长度变异所致（叶绿体SSR位点）。10个高山松群体中共检测到5种叶绿体单倍型，其中两种主要的单倍型(9T和11T)分别为油松和云南松的种特异性单倍型，其他单倍型均为非典型单倍型。群体遗传结构分析表明：杂种群体表现最高的遗传多样性，而且trnL-F分析得到的高山松群体的分化系数也很高( Gst=0.443)。 总之，对高山松、油松和云南松的同一组群体取样进行的细胞质基因组分析表明：高山松群体分布有油松和云南松种特异性的线粒体和叶绿体单倍型，该细胞质DNA单倍型的地理分布为假说“高山松为油松和云南松的的二倍体杂种”提供了翔实的遗传学证据。油松和云南松在不同的杂种群体中分别做父本和母本，即两亲本在杂交过程中发生了双向基因交流。群体遗传结构分析发现高山松群体表现最高的遗传多样性，而且群体间的分化系数很高。不同的杂种群体在遗传组成上的差异表明他们经历过不同的建立和进化历史。从线粒体和叶绿体单倍型的地理分布可以看出杂种群体的建立曾经历强烈的奠基者效应和回交。青藏高原的隆升对高山松的起源、杂种群体的适应辐射以及保持产生了重要的影响。川西南和滇西北作为青藏高原的东边边界，很可能是当初云南松和油松分布的重叠区及杂交地带，即高山松的起源地。 2．核基因4CL分析 对高山松、油松和云南松的19个群体、32个个体的低拷贝核基因4CL进行了克隆及序列分析，获得的78条序列可分为两种类型（类型A和类型B）。这两种类型明显的差别是类型A相对于类型B在内含子区有- 20bp的缺失。以华山松的3条序列为外类群，对得到的78条序列进行基因谱系分析，发现所有的序列分成明显的两支，分别对应于类型A和类型B，而且每一支均包含三个种的部分序列，表明4CL基因在这三个种分化之前就已发生重复。另一个明显的特点是某个种的一条序列与另一个种的序列比其与同种的其他序列关系更近，可能因基因交流（杂交和渐渗）、非共祖、致同进化和重组等进化事件所致。三种松树中共检测到4CL基因序列的两种类型和六个亚类型，高山松群体中没有发现杂种独特的类型或亚类型。高山松和云南松共享三种序列亚类型以及最多的序列多态性，表明这两个种之间曾存在广泛的基因交流。

银杉的分子谱系地理学研究

银杉（Cathaya argyrophylla）是中国特有的濒危裸子植物，孤立分布于我国亚热带山地。虽然以往等位酶和RAPD标记的研究表明，银杉群体的遗传多样性水平很低而群体间的遗传分化很高，但迄今对该种群体的动态变化以及物种的进化历史仍缺乏了解，包括影响群体遗传结构的因素以及物种可能的避难所等，对如何有效地保护和恢复银杉群体仍缺乏科学依据。本文根据8个核基因片段和2个线粒体片段的序列数据，运用群体遗传学和谱系地理学方法，探讨了银杉在DNA水平上的多样性和群体的动态历史，探讨了影响银杉特殊的群体遗传结构的各种因素，并推测了银杉第四纪冰期的避难所，对银杉花粉活力及其变异进行检测。在此基础上，提出了保护和恢复银杉群体的具体策略和措施。主要研究结果如下： 　　1. 核甘酸多态性和群体遗传结构 　　从101个核基因片段中筛选了8个适用于银杉的片段，对来自四个地区15个群体共86个个体的胚乳总DNA进行了扩增和测序。8个核基因座位的平均核苷酸多态性（θs＝0.0022，πs＝0.0027）显著低于其它松杉植物遗传多态性的多座位估计值。四个地区中，大瑶山（DY）的多态性最高（θs＝0.0026，πs＝0.0027），八面山（BM）最低（θs＝0.0014，πs＝0.0018），大娄山（DL）和越城岭（YC）介于二者之间。大多数座位内的多态位点间紧密连锁，座位间的连锁只在八面山地区检测到。AMOVA分析表明显著性的多态性比例存在于地区间（20.05％）和地区内群体间（9.37％）。FST分析也显示群体间（FST＝0.294）和地区间（FST =0.131-0.319）存在显著的遗传分化。推测伴随着瓶颈效应而出现的遗传漂变及其有限的基因流（Nm=1.2）是导致银杉群体低水平多态性和群体间强烈分化的主要原因。 　　2．谱系地理学分析 　　利用2个线粒体片段（nad1和nad4）序列以及高变异量的核2009片段序列对银杉的谱系地理进行了探讨。2个线粒体片段的多态位点组合成3种单倍型，将银杉分成大娄山（DL）、八面山（BM）以及越城岭（YC）和大瑶山（DY）3个地区，地区间的单倍型完全不同（GST=1.0），结合核基因呈现的群体遗传结构，推测现存银杉群体至少来源于4个冰期避难所，相当于银杉现存的4个相互隔离的地区。2009座位上12个变异位点组合成8种单倍型，位于单倍型谱系内部节点的4种祖先单倍型分布广泛、出现频率最高，其它7个核基因座位具有类似谱系结构。遗传距离和地理距离没有相关性，NST (0.138)与GST (0.134)没有显著性差异，说明现存的银杉群体是相对较近的时间内片断化的产物。2009片段分离位点的失配分布（mismatch distribution）呈双峰和多峰，表明银杉群体没有经历近期的扩张，与古生物学研究证据相吻合。 　　3. 银杉的基因杂合性和花粉生命力 　　利用2009和cad两个核基因片段，采用多胚乳序列法得到总的杂合体比率为64％（2009）和60％（cad），说明银杉群体中存在高比例的杂合体。大娄山地区的杂合体比率是八面山地区的2倍。银杉杂合体比率的高低可能与其遗传多态性有关，也可能是自然选择的结果。采用TTC染色法对银杉的花粉生命力进行了测定，在干燥低温条件下银杉花粉的活力很稳定，保存一年后有活力的花粉数仍高达80％以上。通过对来自两个地区（DY和YC）7个群体共16个银杉个体花粉活力的测定发现，银杉有活力花粉比例高达93.3％，与其它裸子植物相当。花粉活力在地区间和群体间存在显著差异，花坪地区（95.2%）的花粉活力高于大瑶山（91.3%）。花粉活力在群体内个体间差异不显著。 　　4．银杉的进化历史及其保护 　　银杉的低水平的遗传多样性和独特的群体遗传结构对我们推测其冰川期避难所提供了重要依据。本研究在银杉4个孤立分布区发现了彼此不重叠的线粒体单倍型，同时核基因表现出了4个地理群，说明随着第四纪冰期气候的波动和银杉分布范围的片段化，原来广布的群体逐步萎缩，最后被保留在位于西部大娄山（DL），东部八面山(BM)，中南部越城岭(YC)和南部大瑶山(DY) 4个相互隔离的避难所。银杉独特的群体结构和动态历史对进一步制定相应的保护措施具有重要参考价值。由于遗传多态性很低，群体又小，几乎所有现存的银杉群体都面临由于随机事件导致的物种灭绝。更严重的是，当前该物种的适生环境不断恶化和片段化，以及异常低的生殖和存活率导致银杉与其它物种竞争能力很低。因此，除目前采取的原地保护策略外，迁地保护应给予优先考虑。此外，采用传统的控制授粉策略（在遗传上有显著差异的群体间开展人工杂交）是丰富其遗传多态性、恢复衰退群体的可行措施之一。