乌兰布和沙漠东北段的防护林是保护东部河套平原农业生产的重要生态屏障,由于对人工造林研究缺乏重视,许多防护林体系中的林分有一定的衰退趋势.研究乡土树种人工栽培后的生态适应性,是指导人工防护林建设和可持续经营的重要举措.为了深入探究乌兰布和沙漠乡土树种人工栽培后的生态适应性,本文以 3种乡 土树种沙冬青(Ammopiptathus mongolicus)、霸王(Zygophyllum xanthoxylon)和蒙古扁桃(Prunus mongoli-ca)为研究对象,通过测定功能性叶片表皮形态、解剖结构、生理指标,结合当地气象数据,阐释3种植物对沙漠环境的适应机制.结果表明:3种植物分别以不同方式适应沙漠环境.沙冬青通过增大叶面积来增加受光面积、提高光合效率,利用密集的表皮毛和发达的角质层强化叶片机械防御能力,降低强光灼伤及水分蒸腾,维持细胞水分平衡,从而降低细胞膜脂过氧化.蒙古扁桃叶片簇生,通过增加叶片数量增加受光面积、提高光合效率,通过卷曲叶片躲避强光灼伤,通过特化气孔位置(将气孔全部分布于叶片下表面),利用发达的维管束、丰富的黏液细胞和晶体结构来降低水分蒸腾,维持细胞水分平衡,从而降低细胞膜脂过氧化.霸王叶片呈圆柱状条形结构,通过降低风阻,降低叶片遭受风沙流危害的概率,通过生理代谢调节提高叶片抗氧化物酶活性和渗透调节物质含量,维持细胞水分和活性氧代谢平衡.这些发现揭示了 3种植物在应对荒漠环境时所采取的不同的适应策略,为乌兰布和沙漠东北部乡土树种的引种驯化提供了新思路.

野生大豆(Glycine soja Sieb.& Zucc.)是栽培大豆(Glycine max[L.]Merr.)的近缘祖先种.在大豆驯化的过程中,栽培大豆丢失了大量的基因或等位变异,导致栽培大豆的遗传多样性降低,这严重限制了栽培大豆品种选育和改良的有效性与丰富性.我国野生大豆种质资源丰富,蕴藏着许多高蛋白含量、抗病虫、耐干旱、耐盐碱等方面的潜力基因,挖掘潜力基因并利用分子设计育种技术应用到现代的栽培大豆品种中,能够有效地拓宽栽培大豆的遗传多样性.本文综述了野生大豆的分布规律和形态特征、近年来在野生大豆中发掘的重要功能基因或位点,包括百粒重、开花期和成熟期、蛋白质和油分含量、抗病、抗虫、耐盐碱、耐干旱等重要农艺性状基因,并讨论这些重要基因或位点在未来栽培大豆育种中的应用潜力,以期为育种家培育和改良大豆新品种提供一种新的育种思路和策略.

气候变化为粮食生产、生态系统的稳定性带来了重要的挑战.在极端气候变化下,发展适应性物种是作物遗传育种的重要目标之一.作为重要的作物之一,玉米在经历强烈的驯化瓶颈之后,已经丢失了大量的遗传多样性,特别是一些与生物和非生物胁迫相关的位点.在野生种和农家种中寻找玉米驯化过程中丢失的遗传多样性,并将其应用于现代遗传育种中,将为适应性新品种的创制提供新的契机.本文在对大刍草(玉米野生近亲)的发现及分类研究进行介绍之后,进一步总结了大刍草和玉米的性状与基因组差异,并综述了目前基于遗传学、群体遗传学、分子生物学等对大刍草和玉米之间差异遗传机理剖析的进展,多角度表明了大刍草在玉米遗传学研究中的重要性.最后,对未来气候变化下大刍草在玉米育种中的重要性提出了展望.

蓝细菌是唯一可进行放氧光合作用的原核微生物,基于光合蓝细菌构建"自养型细胞工厂"具有广阔前景.但以蓝细菌作为底盘进行生物燃料及化学品的合成仍存在细胞耐受能力差、产量低等问题,导致实现工业化生产的经济可行性还比较低,亟需通过合成生物学等技术手段构建新的藻株.近年来,实验室适应性进化(adaptive laboratory evolution,ALE)已被用于底盘工程中,实现了优化生长速度、增加耐受性、加强底物利用和提高产品产量等目标.ALE 在提高蓝细菌鲁棒性方面取得了一定进展,已获得了耐受高光、重金属离子、高盐和高浓度有机溶剂胁迫的进化藻株.但是,蓝细菌中的 ALE 策略效率相对较低,耐受各胁迫的分子机制并未阐释完全.本文综述了ALE 相关技术策略及其在蓝细菌底盘工程中的应用,讨论了如何借鉴其他微生物中 ALE 手段,构建更大 ALE 突变文库、增加菌株的突变频率、缩短进化时间、探索多重胁迫耐受工程菌构建原则及研究策略等,高效解析进化菌株的突变体库,构建高产量、鲁棒性强的工程菌株等,以期未来促进蓝细菌底盘的改造及其工程菌的规模化应用.

水产养殖过程中氮元素超标易造成水质恶化,威胁水产动物的生长繁殖,亟需安全、高效的脱氮方法.从福建某水产养殖池底的污泥中筛选出一株氨氮降解菌,菌种鉴定后进行适应性驯化,并研究不同条件对菌株生长和氨氮降解的影响,随后又以亚硝态氮为唯一氮源检测菌株的好氧反硝化特性.菌株经 16S rRNA鉴定为阿氏芽孢杆菌Bacillus aryabhattai,命名为JN01;驯化后,菌株的生长、氨氮去除率均有不同程度提高,初始NH4+-N浓度为 200 mg/L的氮去除率最高达 87.29%;影响菌株脱氮的单因素实验结果表明,当NH4+-N浓度为 200 mg/L、丁二酸钠为碳源、碳氮比为 15∶1、pH 7.5、培养温度为 30℃时,菌株的氨氮降解率可以达到 92.78%.在亚硝态氮为唯一氮源的条件下,菌株JN01 也能进行好氧反硝化转化,NO2--N降解率为 82.30%.B.aryabhattai JN01 具有良好的异养硝化和好氧反硝化特性,具备同时解决养殖废水中氨氮和亚硝酸盐超标的应用潜力.

芸薹属(Brassica)包含多种重要经济作物.近年来,随着DNA测序技术的快速发展和测序成本的不断降低,全基因组重测序已成为芸薹属植物研究的重要手段.本文简要介绍了芸薹属植物全基因组测序近况以及在利用重测序技术研究该属植物的驯化起源、环境适应性和重要性状形成的分子基础等方面所取得的一些重要进展,包括目前已经全测序的8个芸苔属植物基因组,利用全基因组重测序技术研究甘蓝、白菜、芥菜等物种的驯化起源及关系,鉴定芸苔属植物中与病害、节律、矿质养分响应以及与色素合成、雄性不育、重要生产性状相关基因等方面取得的重要进展.这些进展不仅展示了全基因组重测序技术与前期基于线粒体DNA和叶绿体DNA标记技术相比在研究芸苔属植物的优势,也为培育具有优良环境适应性和优良生产性状的芸苔属作物品种提供了重要理论和技术支撑.未来,全基因组重测序技术在芸薹属植物研究中将会进一步普及,其对芸苔属植物的基础生物学研究和新品种培育的影响将会得到彰显.

藏药独一味为唇形科独一味属植物,为常用大宗藏药材,作为一级濒危藏药其资源的可持续利用具有代表性,掌握其在高原逆境下的物种特征与适应机理尤为重要.本文从独一味生境特点、形态特征、种群生态学特征、繁殖特征等方面进行了整理,分析独一味在青藏高原草地生长特点及逆境生态因子,并从生物学特征和生理特性两方面分析其在干旱、寒冷、不同退化草地下的适应机理.笔者认为,需从基因和分子生物学等多方面深入研究其抗逆机理,探寻适宜独一味的种植模式,为引种驯化、栽培管理、资源保护及可持续利用提供理论依据.

动物能量代谢的适应性调节影响动物生长、发育、繁殖、衰老等生活史特征.代谢率和组织线粒体呼吸率与自由基水平有关,是影响机体衰老的重要因素.为了探讨高温环境下能量代谢、主要代谢活性器官组织呼吸率、自由基水平和抗氧化能力的内在联系,我们将室温(21 ℃)和暖温(32.5 ℃)驯化4周的黑线仓鼠(Cricetu-lus barabensis)分别进行急性高温暴露(37 ℃)48 h,分别测定摄入能、代谢率,以及褐色脂肪组织(brown adipose tissue,BAT)、肝脏和肌肉的线粒体呼吸率,解偶联蛋白(uncoupling protein,UCP)基因(ucp)表达,蛋白羰基和丙二醛(malondialdehyde,MDA)水平,以及超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)和谷胱甘肽过氧化物酶(glu-tathione peroxidase,GSH-Px)活性.结果显示,暖温驯化和急性高温暴露使摄入能、消化能、基础代谢率和非颤抖性产热显著降低.暖温驯化后BAT、肝脏和肌肉的细胞色素c氧化酶(cytochrome c oxidase,COX)活性分别降低了 84.2％、50.0％和56.6％,急性高温暴露后肝脏COX活性降低了 23.3％,但BAT和肌肉COX活性未发生显著变化.21℃组黑线仓鼠在急性高温暴露后BAT中ucp1表达下调89.5％、肝脏ucp2下调76.2％、肌肉ucp3下调58.8％,而32.5℃组在急性高温暴露后未发生显著变化.暖温驯化使心脏、肺脏、肾脏和肌肉组织MDA水平显著降低,而未影响肝脏和脑MDA水平;使肾脏蛋白羰基水平显著升高,但对其他组织影响不显著.急性高温暴露对各组织MDA水平的影响不显著,但显著降低了肝脏和心脏蛋白羰基水平.暖温驯化使肝脏和肌肉SOD活性显著降低,但未影响心脏、肺脏、肾脏和脑组织SOD活性.暖温驯化使心脏、肺脏、肾脏GSH-Px活性显著降低,使肌肉GSH-Px活性显著升高,而对肝脏无显著影响.结果表明:(1)急性高温暴露对能量代谢和线粒体呼吸率的影响与动物生存的环境温度有关,生存的环境温度越低,受高温的影响越大;(2)在暖温驯化和急性高温暴露条件下,机体代谢率与线粒体呼吸率降低,但心脏、肝脏、肺脏、肾脏、肌肉和脑未出现显著的氧化应激和损伤,与"自由基假说"不一致.

该文旨在研究红毛五加Acanthopanax giraldii Harms对不同遮阴强度的响应机制,以指导红毛五加的人工驯化栽培.以茂县栽培种群为研究对象,设立不同遮阴程度的处理组,分析各组的光合、生理、亚显微结构等差异来探究红毛五加对不同光强的响应机制.光照成为限制其光合速率的主要影响因素,对照(CK)组上午和下午时段Pn的降低分别由气孔限制和非气孔限制因素造成;中度遮阴(A1)组和重度遮阴(A2)组在14:30后Pn的降低则是由非气孔限制因素造成.A1,A2组LSP,LCP,Rd明显低于CK组;A1,A2组的SS,SP含量低于CK组,A2组的Pro含量明显低于CK组,A1,A2组的SOD,POD活力较CK组高.A1,A2组自由基清除酶系统分别以CAT,POD活力相对较高;CK组叶绿体中淀粉粒增加而基粒减少.该文研究了大田栽培条件下红毛五加对不同遮阴的响应机制,为进一步提高其栽培适应性,保障产量与质量提供了参考.

全基因组测序研究主要包括通过不同测序技术和组装比对方法,获得某物种的全基因组序列图谱,及在此基础上构建物种全基因组遗传变异图谱进行个体或群体遗传多样性、选择信号或起源进化等方面的研究.利用单核苷酸多态性(SNP)、插入和缺失(Indel)和拷贝数变异(CNV)等遗传变异作为分子标记,全基因组测序研究已经在家畜起源进化、驯化、适应性机制、重要经济性状候选基因、群体历史动态等方面取得了许多重要的研究成果.本文主要对近几年全基因组测序在常见家畜(猪、马、牛、羊等及其近缘物种)的取得的重要研究成果进行了综述,并讨论了全基因组测序的优势、缺点及在生产中意义.此外,对基因组测序研究的未来发展进行了归纳及展望,以期为今后家畜重要经济性状的功能基因定位和物种起源、驯化研究提供参考.