本研究利用选择信号分析方法在美系杜洛克猪和丹系杜洛克猪中筛选与重要经济性状相关的候选基因.选取健康状态良好、饲养管理水平一致的成年美系杜洛克公猪33头、丹系杜洛克公猪11头,提取DNA并重测序,利用Fst&Pi的联合分析,保留候选区域,对注释基因进行GO功能和KEGG通路富集分析,进一步筛选与重要经济性状相关的相关候选基因.美系杜洛克猪和丹系杜洛克猪的全基因组重测序平均测序深度在13×以上,测序数据平均效率为99.82％,Q30平均值分别为91.91％、91.93％,G+C含量分别在42.90％-43.83％和42.48％～43.55％,均表明本次测序数据质量较高.以5％为筛选阈值,关联Fst&Pi提取相关候选区域,采用选择性消除方法检测到相应的选择信号区域,美系杜洛克猪和丹系杜洛克猪之间的Fst值为0.268,θπ比值分别为0.495和-1.415,Pi值分别为4.206和3.506.在美系杜洛克猪的选择性消除分析中有557个受选择区域,注释到1 323个基因;丹系杜洛克猪的选择性消除分析中有207个受选择区域,注释到338个基因.GO分析和KEGG通路富集分析发现,在美系和丹系杜洛克群体中初步筛选到ERLIN2、TMCO2、PITX2、SORCS3和SUFU等5个与精子发生、脂肪形成、生殖功能等性状相关的候选基因.在美系杜洛克猪中筛选到ATP1B1、LAMA4、EP300、ELOVL3、ECHS1、THEME5、PIP5K1A、PPT1、UBQLN1、1L2、CNTFR、ITGA10、SEC24D、MAP3K5 和 HSP90B1 等 15 个与肉质、脂肪合成与代谢、精子发生、生长发育、骨发生和饲料效率等性状相关的候选基因.在丹系杜洛克猪中筛选到PDIA3、CBLIN2、CYCS和CDH7等4个候选基因,分别与产奶量、肉质性状、骨骼肌、饲料效率相关;BMI1、LHX8、ELL3、CATSPER2和CSMD1等5个与繁殖性状相关的候选基因.本研究发现美系杜洛克猪群体和丹系杜洛克猪群体间存在较大的遗传分化,为进一步研究杜洛克公猪的遗传特性提供了基因组数据支撑.

非结构性碳水化合物(NSCs)包括淀粉和可溶性糖,两者之间的相互转化可以增强植物对环境胁迫的抵抗力.热带雨林在陆地生态系统碳库和缓解气候变化中占有重要地位,同时也是大气氮磷沉降的热点区域.目前,热带雨林原始林和次生林优势植物叶片NSCs对长期氮磷输入的响应尚不清楚.该研究基于海南尖峰岭原始林和次生林10年的氮磷添加实验,探究长期氮磷输入对两种森林各8个物种叶片NSCs的影响,并分析叶片性状、光合作用参数和土壤养分含量与NSCs的关系.研究结果表明,次生林优势植物叶片相对于原始林优势植物叶片有更高的可溶性糖和NSCs含量.低氮添加显著降低了原始林优势植物叶片淀粉的含量,磷添加显著增加了原始林优势植物叶片可溶性糖的含量,氮磷同时添加提高了原始林优势植物可溶性糖与淀粉的比值,而氮磷添加对次生林优势植物叶片NSCs含量均无显著影响.两种森林8个物种的叶片NSCs含量均与叶片pH和比叶面积负相关,而与叶片碳含量、光合速率和光合氮利用效率正相关.次生林土壤有效氮含量、总磷含量与叶片NSCs含量显著正相关.上述结果表明热带雨林优势植物叶片NSCs受到叶片性状和土壤养分的综合影响.该研究从叶片碳经济角度揭示了原始林优势植物相对于次生林优势植物对大气氮磷沉降的响应更敏感,并呼吁加强对热带原始雨林的保护.

棉花是全球重要的经济作物和纺织工业原料,选育优良新品种是提高棉花产量、品质和植棉效益的主要途径.然而,传统育种方法在改良作物遗传特性方面存在很大的局限性,而基因编辑技术为加快棉花种质创新和遗传改良提供了契机.基因编辑技术是一种利用人工设计的核苷酸酶,对生物体特定DNA序列的基因组片段进行删除、修改、插入或替换单个或多个核苷酸,从而实现对目标基因精确编辑的技术方法.本文首先综述了ZFNs、TALENs和CRISPR三种主要基因编辑系统的原理,以更好地理解如何利用基因编辑技术改良棉花的生长发育、抗逆性等性状;其次,重点评述了当前备受关注的CRISPR基因编辑系统在改良棉花抗逆性、纤维与种子品质性状等方面的应用;最后分析了基因编辑技术在应用过程中存在的不足和局限,并指出未来应进一步优化开发有知识产权的基因编辑系统,提高其精确性、安全性,促进其在棉花种质创新和遗传改良中的应用.

细根是植物在生长发育过程中吸收与运输养分的重要器官,研究不同菌根类型植物幼苗细根功能性状之间的变异与权衡有利于更全面地理解植物早期的生存策略.该研究以黑龙江凉水国家级自然保护区阔叶红松(Pinus koraiensis)林内3种丛枝菌根(AM)和3种外生菌根(EM)树种幼苗为研究对象,通过测定其细根的3个形态性状:比根长(SRL)、根组织密度(RTD)、根直径(D)与4个化学性状:全磷(P)含量、全碳(C)含量、全氮(N)含量、碳氮比(C∶N),分析了细根性状在不同菌根类型间、根级间以及根功能模块间的差异及其权衡.结果表明,与AM幼苗相比,EM幼苗细根具有更大的RTD,这是由于AM真菌的定植方式会增大细根的体积,同时提高AM菌根对限制性养分的吸收能力,而其余性状在两种菌根间无显著差异;AM幼苗细根整体符合资源获取型策略,而EM则相反;随着根级增加,两种菌根幼苗细根的RTD、D均显著增加,SRL则显著减小,细根的功能从主要负责吸收转变为主要负责运输,细根的C含量、C:N随之上升,N含量下降;细根的形态特征与化学计量特征间存在权衡关系,即根功能模块随根级变化时,细根的形态性状与化学性状也产生相应改变,研究结果支持根经济谱假说.

[目的]葡萄是重要的经济作物之一,香气是构成葡萄果实品质的重要组分之一.葡萄香气复杂,由包括萜烯类化合物、挥发性脂肪族化合物、芳香族化合物、吡嗪类化合物以及含硫化合物等多种化合物构成,同时受多因素影响.遗传是影响其香气分布的主要因素,选育不同香气类型的葡萄品种是目前重要的育种目标之一,因此分析葡萄香气物质遗传模式是实现育种目标的基础.[评论]文章在综述葡萄香气测定方法的基础上,对葡萄果实香气性状遗传规律、香气性状的QTL定位研究进行归纳与分析.[展望]以期为解析葡萄香气遗传规律奠定理论支撑,为葡萄香气性状定向育种提供参考.

植物叶功能性状的变异模式以及相关关系一直是解析植物对气候变化响应机制的关键,然而不同生长型阔叶植物间叶片结构性状和光合生理性状变异及相关性的异同性尚不清晰.该研究以典型阔叶红松(Pinus koraiensis)林中的优势或常见的18种阔叶植物为研究对象,通过测量4个结构性状(叶面积(LA)、叶片厚度(LT)、叶干物质含量(LDMC)和比叶质量(LMA))和4个光合生理性状(叶绿素值(SPAD)、胞间CO2浓度(Ci)、气孔导度(Gs)和净光合速率(Pn)),分析了在不同生长型阔叶植物叶片结构性状和光合生理性状的变异及相关性.结果表明:不同生长型植物叶功能性状的变异范围为7.73％-74.54％,其中种间变异是LA和LT的主要变异来源,Ci、SPAD、LDMC以及LMA的变异主要由生长型驱动,Gs和Pn变异的主要来源是种内;不同生长型叶功能性状间存在显著差异,其中草本的LA、LT和Ci显著高于灌木和乔木,乔木的LMA、LDMC、SPAD、Pn和Gs显著高于灌木和草本;不同生长型之间Pn和LMA、LDMC之间具有显著的异速生长关系,且斜率大于1,而SPAD和LA、LT、LDMC、LMA,Ci与LT、LDMC、LMA之间则呈斜率小于1的异速生长关系;草本采取"快速投资-收益"型(获取型)策略,相对而言,乔木采取"缓慢投资-收益"型(保守型)策略,灌木采取介于乔木与草本之间的资源利用策略,这可能与不同生长型植物所处环境的光照条件有关.植物叶片结构性状和光合生理特征的变异及相互关系的研究对于揭示植物资源获取与分配策略具有重要意义.

重瓣花表现为花瓣数目增加、花瓣褶皱或面积增大,具有较高的观赏价值和经济价值.该文针对重瓣性状中花瓣或花瓣类似器官数目增多的特点,综述了模式植物和观赏植物中重瓣花形成的分子机理,包括参与花瓣数量调控的重要转录因子,以及miRNAs、DNA甲基化、组蛋白修饰和染色质重塑等表观遗传调控方式,并在此基础上展望未来的研究方向.

在热带地区种植的香蕉、番木瓜、甘蔗、木薯、天然橡胶、油棕等热带作物,是我国农业的重要组成部分,不仅为我们的日常生活和工农业生产提供了重要的原材料,而且为我国热带与亚热带地区的主要农业产量和经济增长做出了贡献.然而,这些作物的现代分子育种受其生物学特性和遗传复杂性的严重阻碍,多倍化、杂合性、无性繁殖、童期长和植株高大等问题导致热带作物的传统杂交育种周期长、难度大、进展慢.基因编辑技术的发展为热带作物育种带来了新途径和新机遇.CRISPR/Cas9系统介导的基因组编辑技术以其更高的靶向效率、多功能性和易用性,已被广泛应用于植物基因组编辑育种中.近年来,该技术在香蕉、木薯、天然橡胶、甘蔗等热带作物上也实现了广泛应用.本文介绍了基于CRISPR-Cas9系统的基因组编辑、CRISPR-Cas9在热带作物改良中的应用进展以及所面临的挑战和问题,同时对热带作物基因编辑育种方面提出建议,以期为后续研究提供思路,并为进一步开发应用该技术以有效改良热带作物的植物性状提供参考.

揭示功能性状如何影响关键植物种群特征有助于深化对群落动态的理解.该研究基于上海大金山岛26种常见木本植物5年期(2016-2021年)生长死亡动态的监测数据,通过测量各物种与光、水和养分资源竞争与利用策略相关的9个叶片和木质性状,分析了不同功能性状单独及其综合形成的植物经济谱与物种相对生长率和死亡率的关系.结果显示:叶面积和叶片氮含量与物种相对生长率显著正相关,叶片厚度、小枝密度和叶干物质含量与相对生长率显著负相关.干材密度和小枝密度与物种相对死亡率显著负相关.由9个功能性状构成的植物经济谱可解释物种相对生长率32.8％的变异,但是与相对死亡率无显著相关关系;资源获取型物种比保守型物种具有更高的相对生长率.以上结果表明,植物功能性状是影响植物生长的重要因素,植物经济谱可较准确地预测物种间相对生长率的差异,但对物种相对死亡率的预测较弱.

花生是我国分布极广的重要油料和经济作物,地理环境因子对其品质产生具有显著的影响.在实际生产过程中,不同花生品种对不同生态区域的适应性各不相同.因此,研究花生品质与环境因子之间的关系是有必要的.为了深入研究花生生长过程中各种地理环境因子的影响,本研究在2018-2020年间以12个花生品种共30种环境的花生品质性状及其对应的地理环境为基础,利用描述性统计、变异系数、AMMI模型、相关性和多元线性回归等分析方法,探讨了地理环境对花生品质的影响.结果发现含油量与全生育期≥10℃活动积温和全生育期日照时数呈显著或极显著正相关;蛋白质含量与纬度和平均风速呈极显著负相关;油酸含量与平均相对湿度和日平均气温呈显著或极显著正相关;亚油酸含量与纬度呈极显著正相关,与日平均气温呈极显著负相关.研究结果表明温度、降水、昼夜温差、全生育期日照时数、平均风速和相对湿度是影响花生品质的主要气象因素.该研究结果为花生生产区域品质地理优势的综合开发利用提供了依据和技术指导.