近年来,钩吻(Gelsemium elegans)的药用和饲用价值日益凸显,但钩吻在生长过程中不耐低温,挖掘其低温响应基因,为钩吻的抗寒育种研究奠定基础.植物中,脂氧合酶(lipoxygenase,LOX)在种子老化、抗逆境胁迫等方面的生理生化过程中有重要影响.基于课题组构建的钩吻转录组数据库,挖掘响应低温胁迫的钩吻LOX基因,运用RT-PCR技术,从中克隆到一条GeLOX1 的cNDA全长序列,对其进行生物信息学、亚细胞定位、基因表达、原核表达及平板胁迫等分析.结果显示,GeLOX1 所编码蛋白的氨基酸长度为761 aa,蛋白相对分子质量为 87.00 kD,预测为不稳定的亲水性蛋白,含有 28 个丝氨酸磷酸化位点,22个苏氨酸磷酸化位点和9个酪氨酸磷酸化位点.进化树分析结果表明,GeLOX1属于9-LOX家族的成员.亚细胞定位检测结果显示,GeLOX1 蛋白定位于细胞质中.实时荧光定量PCR分析发现,GeLOX1 在钩吻的根中高表达,且其在 4℃低温胁迫下的表达量呈现下调的趋势.经原核表达诱导后,GeLOX1 的重组蛋白在约 111 kD处出现目标条带,且重组蛋白的积累量在诱导 8 h时达到峰值.此外,平板胁迫试验表明,GeLOX1的原核表达菌株相较于对照组对低温胁迫更敏感.钩吻GeLOX1能够应答低温胁迫.

该研究以新疆本地审定且大面积推广应用的陆地棉品种'新陆早33'、'新陆早36'、'新陆早50'种子为研究材料,采用高温高湿(40℃,RH100%)人工老化方法获得不同活力种子,双向电泳分离'新陆早50'活力劣变种子总蛋白并对差异蛋白点进行二级质谱(MALDI-TOF/TOF)鉴定分析,以明确棉花种子活力劣变过程中蛋白质组表达的变化,探讨棉花种子老化的分子机制.结果显示:(1)经人工老化获得不同活力水平的种子,经生活力检测发现'新陆早50'的种子活力随老化时间的延长呈线性下降,可作为蛋白质组研究材料.(2)T C A-丙酮法分别提取'新陆早50'对照和劣变种子的总蛋白,经2-DE分离,获得了分辨率和重复性较好的蛋白质组差异表达图谱,在等电点4~7、分子量14.4~97.4 kD之间发现约350个肉眼可辨的蛋白点,其中上调2倍以上且达到99%统计学显著水平的差异表达蛋白点30个.(3)二级质谱分析发现,有29个蛋白点被成功鉴定,生物信息学分析和功能分类结果表明,与贮藏相关的蛋白有13个,免疫相关蛋白2个,脂代谢相关蛋白1个,能量代谢相关蛋白1个,肌动蛋白2个,功能未知蛋白5个,调控相关蛋白2个,次级代谢物1个,细胞修复防御相关蛋白1个,分泌性蛋白1个.研究认为,分离鉴定的29个差异蛋白的变化可能与棉花种子活力劣变有关.

利用四因素(超声时间、超声温度、输出功率和浸种时间)三水平[L9(34)]正交试验,对自然老化的高羊茅(在室温条件下储藏1年和5年)、黑麦草(储藏5年)和新麦草(储藏6年)种子进行超声波处理,研究超声波对老化种子萌发、幼苗生长的作用及其生理机制.结果表明:超声温度是影响老化种子萌发的主要因素.适宜的超声波处理可以提高老化的高羊茅(储藏5年)和新麦草种子发芽率,显著促进胚根和胚芽伸长,而对老化的高羊茅(储藏1年)和黑麦草种子萌发无明显改善,但可促进其胚根伸长.超声波可通过提高超氧化物歧化酶、过氧化物酶活性及显著降低丙二醛含量来恢复种子活力.超声波处理效果存在参数阈值效应,通过回归模型分析得出其处理老化草种的最优参数为:超声时间22 min,超声温度26℃,超声输出功率254.29 W,浸种时间2.89 h.

组织工程皮肤在各种皮肤缺损特别是大面积烧伤的临床治疗上具有广泛的应用前景,而种子细胞来源不足及其功能完善是目前该领域面临的主要难题.现有组织工程皮肤种子细胞由于获取、增殖及老化等方面的限制难以满足临床应用的需要.诱导多能干细胞的出现,为组织工程皮肤提供了安全高效种子细胞新来源.本文主要论述诱导多能干细胞的来源及其向角质形成细胞、成纤维细胞、黑素细胞、血管平滑肌细胞、神经元、毛囊分化等特性,并展望其在组织工程皮肤构建与创面修复应用中所面临的主要问题和前景.

目的:分析不同浓度聚乙二醇6000 (PEG-6000) 溶液对人工诱导老化远志种子4种发芽指标的影响 (发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数), 阐明远志种子在贮存过程中的衰老规律及PEG引发处理对远志老化种子的影响.方法:以远志种子为试验材料, 在高温 (45±1) ℃, 高湿 (100％相对湿度) 和密闭条件下, 人工模拟老化种子条件, 对远志种子进行不同程度的老化处理, 随后用不同浓度PEG-6000溶液 (10％, 20％, 30％PEG-6000) 对已老化的种子进行引发处理.结果:远志老化种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数随处理时间的延长呈逐渐降低趋势, 老化60 h以上的远志种子不再发芽;20％PEG-6000溶液对远志老化种子发芽指标具有促进作用, 接近正常种子的发芽指标;10％, 30％PEG-6000溶液对远志老化种子发芽指标也有一定的引发效果, 但引发效果较差.20％PEG-6000溶液引发能促进老化36 h远志幼苗株高、根长、地上部分生物量和地下部分生物量的增加.结论:该研究表明不同浓度PEG-6000溶液处理对远志老化种子有一定修复作用, 可以提高其种子活力, 但适宜浓度因种子老化时间不同而存在差异, 可为种子引发技术在远志种子贮藏上的应用提供基础数据.

软骨损伤自身修复能力有限一直是骨科界的难题之一,软骨组织工程为解决此难题提供了新的思路.软骨组织工程需要合适的种子细胞.软骨细胞作为种子细胞时,因其在体外培养中增殖能力有限、扩增后容易老化的特点限制了其在软骨组织工程中的进一步应用.脂肪干细胞具有来源充足、取材方便、对自体损伤小、多向分化能力、免疫原性低等诸多优势,能够弥补软骨细胞的不足,是软骨组织工程理想的种子细胞之一[1].在脂肪干细胞应用到软骨组织工程之前,脂肪干细胞如何有效的分化为软骨细胞仍然是一个研究热点.目前关于脂肪干细胞成软骨诱导分化相关的研究较多,但缺乏系统的总结.本文从成软骨诱导方法、影响因素两个角度综述了近几年来脂肪干细胞成软骨诱导分化的研究进展,并对未来研究方向进行展望.

莲(Nelumbo nucifera Gaertn.)为莲科、莲属多年水生宿根草本植物.莲子生命力极强,在自然条件下的泥碳层中能存活千年,甚至在极端高温、高湿条件下仍能保持较高的萌发活力.随着莲基因组测序与基因注释的完善,莲子长寿机制的相关研究取得了一定进展.本文对莲子的结构形态、保护系统和基因组特性方面的研究进展进行了综述,阐明莲子的长寿机制,对后续研究方向进行了展望.

种子耐储藏特性是粮食作物的特殊农艺性状之一,耐储藏性能对种子生产和种质资源保存有重要意义.以粳型超级稻龙稻5 (LD5)和高产籼稻中优早8(ZYZ8)杂交衍生的重组自交系(RILs)群体(共180个株系)为实验材料,自然高温高湿条件下放置1年、2年和3年后,对不同储藏时段种子发芽率进行比较,并利用223个分子标记的遗传图谱进行动态QTL鉴定.结果 表明,不同储藏时段龙稻5的发芽率均显著低于中优早8,株系间耐储性存在较大差异;不同储藏时段发芽率显著相关,相邻存储时段发芽率关系紧密.共检测到17个耐储性相关的QTLs,3个老化时段分别检测到5、4和3个,检测到5个动态条件QTLs,单一QTL解释5.60％-32.76％的表型变异,加性效应在-16.78％-16.95％范围内.主效QTL簇qSSC2、qSSC6、qSSC7和qSSC8能调控不同储藏时段的发芽率,qSSC6具有明显降低发芽率的效应.共检测到26对上位性互作位点,主效QTL qSS1和qSS4参与上位性互作,这表明上位性互作是调控耐储藏性状的重要遗传组成.研究结果为水稻(Oryza sativa)耐储性相关QTL的精细定位奠定基础,同时丰富了耐储性分子标记辅助选择育种的基因资源.

以未老化和人工老化后的沙葱(Allium mongolicum Regel.)种子为材料,采用氯化铈(Ce3+)和氯化镧(La3+)浸种,测定种子萌发和生理指标,探讨Ce3+和La3+浸种对种子萌发、老化种子活力和生理特性的影响.结果 显示:(1)在老化0～5 h时,Ce3+和La3+处理可显著促进沙葱种子萌发,提高种子活力;在老化5h后,Ce3+和La3+处理对种子萌发无明显促进作用.(2)在老化0～15 h时,Ce3+和Las+处理的沙葱种子中抗氧化酶活性和抗坏血酸(AsA)含量提高,其超氧阴离子自由基(O2·)产生速率、过氧化氢(H2O2)含量和丙二醛(MDA)含量显著降低;在老化15h后,Ce3+和La3+处理的种子抗氧化酶活性提高、AsA含量降低,O2*产生速率和MDA含量提高.(3)在老化5h时,沙葱种子呼吸速率发生跃变达到最大,Ce3+和Las处理显著降低了种子呼吸速率.(4) Ce3+和Las+处理在老化0～5 h时提高了沙葱种子超弱发光(UWL)强度,但在老化5h后沙葱种子的UWL强度降低.研究认为,在沙葱种子人工老化初期,Ce3+和La3+浸种处理可以诱导增强种子抗氧化酶活性和提高AsA含量,有效清除因老化产生积累的过量活性氧(ROS),减轻过氧化伤害,提高种子活力;种子老化中后期,其内部ROS产生与清除系统发生紊乱,加剧了ROS对种子结构的损伤,Ce3+和La3+浸种处理的缓解效应丧失.

基因工程技术是未来提高种子抗老化能力的理想途径.种子人工老化试验结果表明,水稻(Oryza sativa)'Kasalath'与其农杆菌转导pri-osa-miR164c突变体株系L8-1-2和L8-2-6-1的种子抗老化能力存在显著差异.qRT-PCR和基因组重测序分析显示,一方面,L8-1-2和L8-2-6-1种子的miR164c表达量分别低于和高于野生型;另一方面,L8-1-2和L8-2-6-1的基因组发生了大量的单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)和插入/缺失(insertion/deletion,InDel)突变且存在显著差异.因此推测pri-osa-miR164c导入'Kasalath'后引起miR164c的差异表达和基因组变异可能是突变体株系L8-1-2、L8-2-6-1种子抗老化能力或种子活力发生变化的一个重要原因.