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篇1

【關(guān)鍵詞】身心發(fā)展 體育舞蹈 舞蹈教學(xué)

身體的表現(xiàn)結(jié)合了肉體和精神兩方面，而身體其實(shí)也是人們情感的表達(dá)工具。在大學(xué)校體育教學(xué)實(shí)踐中，通過(guò)開(kāi)設(shè)體育舞蹈、健美操等課程，來(lái)突出大學(xué)生的形體美和韻律美，有助于學(xué)生增強(qiáng)自信抒感，以達(dá)到身心和諧發(fā)展的教學(xué)目的，本文就體育舞蹈教學(xué)促進(jìn)大學(xué)生身心發(fā)展進(jìn)行以下探討。

1 觀察對(duì)象與方法

1.1觀察對(duì)象

本文從1所綜合類師范院校，1所理工科類大學(xué)選取400名學(xué)生為觀察對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行連續(xù)3學(xué)期的隨訪。

1.2方法

1.2.1資料查閱法 查閱中國(guó)期刊數(shù)據(jù)庫(kù)、相關(guān)身體運(yùn)動(dòng)及體育舞蹈圖書、身心健康方面相關(guān)文獻(xiàn)。

1.2.2試驗(yàn)法 應(yīng)用電子肺活量計(jì)、測(cè)試注意力穩(wěn)定性的軟件

1.2.3調(diào)查法 使用身心健康調(diào)查表和自制調(diào)查問(wèn)卷，其中自制問(wèn)卷調(diào)查項(xiàng)目包括：學(xué)生對(duì)體育舞蹈的興趣、學(xué)習(xí)體育舞蹈原因、對(duì)體育舞蹈教學(xué)評(píng)價(jià)

1.3數(shù)據(jù)處理 Spss.18和Excel軟件對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，通過(guò)T檢驗(yàn)進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)。

2 結(jié)果

2.1體育舞蹈教學(xué)現(xiàn)狀

2.1.1學(xué)生對(duì)體育舞蹈的興趣

從調(diào)查結(jié)果顯示：400名大學(xué)生中有68名對(duì)體育舞蹈非常感興趣，占調(diào)查人數(shù)的17%;229名大學(xué)生對(duì)體育舞蹈基本感興趣，占調(diào)查人數(shù)的57.25%;在調(diào)查的400例大學(xué)生中感興趣比例為74.25%;另有103名大學(xué)生對(duì)體育舞蹈不感興趣;占調(diào)查人數(shù)的25.75%;同時(shí)調(diào)查結(jié)果還顯示：女生對(duì)體育舞蹈感興趣的人數(shù)多于男生，

2.1.2學(xué)習(xí)體育舞蹈的原因

大學(xué)生學(xué)習(xí)體育舞蹈原因包括：有意識(shí)和無(wú)意識(shí)2種。從問(wèn)卷調(diào)查反饋信息來(lái)看，排名靠前的3個(gè)原因包括：促進(jìn)身心健康發(fā)展（人數(shù)為196名、占比49%），有利于人際交往（人數(shù)為152名、占比38%）、提高綜合素質(zhì)（52名、占比13%）。從以上調(diào)查數(shù)據(jù)可知，大學(xué)生接受體育舞蹈教學(xué)的原因比較正面。

2.1.3學(xué)生對(duì)體育舞蹈教學(xué)的評(píng)價(jià)

從問(wèn)卷調(diào)查中可知，學(xué)生對(duì)教師體育舞蹈教學(xué)中專業(yè)技能比較滿意人數(shù)有230名，占比為57.5%，而學(xué)生對(duì)教師教學(xué)態(tài)度表示滿意人數(shù)達(dá)到了316名，占比為79%;另外據(jù)調(diào)查可知學(xué)生對(duì)教學(xué)體育舞蹈教學(xué)組織能力滿意度調(diào)查，有252名同學(xué)表示滿意，學(xué)生對(duì)體育舞蹈教師組織能力滿意度為62.5%;由此可見(jiàn)學(xué)生對(duì)體育舞蹈教學(xué)總體評(píng)價(jià)還是比較高。

2.2體育舞蹈教學(xué)對(duì)學(xué)生生理健康的影響作用

體育舞蹈教學(xué)對(duì)心肺功能的影響作用，可通過(guò)電子肺活量計(jì)進(jìn)行測(cè)量，以了解大學(xué)生在參加體育舞蹈鍛煉后，肺活量和心率發(fā)生的變化情況。調(diào)查結(jié)果顯示：（2795.42±331.03ml），與參與體育舞蹈鍛煉前的（1796.34±362.31ml）有了明顯改善（p

2.2.1體育舞蹈教學(xué)能促進(jìn)學(xué)生注意力提高

體育舞蹈教學(xué)具有較強(qiáng)的排他功能，能夠在較短時(shí)間吸引學(xué)生注意力。通過(guò)應(yīng)用注意力穩(wěn)定性測(cè)試軟件，從上述參與調(diào)查對(duì)象中選取了60例學(xué)生進(jìn)行檢測(cè)，調(diào)查結(jié)果顯示，形體鍛煉能起到促進(jìn)大學(xué)生注意力的穩(wěn)定作用。參與體育舞蹈鍛煉前因子得分值：9.56～13.95，通過(guò)體育舞蹈課程中的形體訓(xùn)練，有效提高了大學(xué)生注意力的穩(wěn)定性，避免了由于睡眠時(shí)間少、心理壓力因素、以及焦慮和抑郁情緒的潛在影響，使得學(xué)生注意力更為集中了，其中上述60例觀察對(duì)象中注意力穩(wěn)定性因子得分16分以上的占多數(shù)，最高分值達(dá)到了24分只有2名是10分以下?？梢?jiàn)，體育舞蹈教學(xué)增強(qiáng)了學(xué)生注意力，并對(duì)其注意力穩(wěn)定性有明顯提升作用。在體育舞蹈教學(xué)實(shí)踐中，教師結(jié)合瑜伽鍛煉的方式，讓學(xué)生將呼吸、姿勢(shì)和冥想結(jié)合起來(lái)鍛煉，指導(dǎo)學(xué)生呼吸練習(xí)時(shí)，應(yīng)將注意力投射進(jìn)呼吸整個(gè)過(guò)程，讓學(xué)生在特定心理狀態(tài)下，提高自身注意力，通過(guò)體能訓(xùn)練和形體訓(xùn)練等，大學(xué)生注意力的穩(wěn)定性得到了明顯提升[2]。

2.2.2體育舞蹈教學(xué)對(duì)大學(xué)生心理健康的影響

通過(guò)調(diào)查問(wèn)卷來(lái)了解心理健康發(fā)展，所調(diào)查項(xiàng)目包括：

軀體化、強(qiáng)迫征象、人際關(guān)系敏感度、抑郁狀況、焦慮狀況、敵對(duì)情緒、恐怖心理、偏執(zhí)心理、精神病性9項(xiàng)，從調(diào)查數(shù)據(jù)來(lái)看實(shí)施體育舞蹈教學(xué)前后，上述9項(xiàng)調(diào)查項(xiàng)目中，學(xué)生均有較大程度改善[3]。由此可見(jiàn)，體育舞蹈教學(xué)對(duì)學(xué)生身心具有明顯促進(jìn)作用，同時(shí)學(xué)生之間關(guān)系更協(xié)調(diào)了，通過(guò)形態(tài)教學(xué)不僅活躍了教學(xué)氣氛，還緩解了人際關(guān)系敏感度，改善了大學(xué)生強(qiáng)迫癥，通過(guò)體育舞蹈鍛煉學(xué)生在跳舞過(guò)程中，增加了與舞伴的協(xié)調(diào)，增進(jìn)了同學(xué)之間的了解同時(shí)，還培養(yǎng)了學(xué)生與人合作的習(xí)慣[4]。

3 體育舞蹈教學(xué)對(duì)大學(xué)生身心發(fā)展的影響

3.1體育舞蹈教學(xué)在實(shí)踐中的應(yīng)用

體育舞蹈教學(xué)通過(guò)教學(xué)比賽，教師專業(yè)技能進(jìn)修等提高教學(xué)師資力量，運(yùn)用多種方法促進(jìn)體育舞蹈教師業(yè)務(wù)水平的提高，以推動(dòng)體育舞蹈教學(xué)質(zhì)量的不斷增值。同時(shí)還應(yīng)做好體育舞蹈 教學(xué)的宣傳工作，定期舉辦觀摩比賽為學(xué)生提供展示自我的平臺(tái)，這將有利于幫助學(xué)生建立自信，提高大學(xué)生與人合作的能力。另外，體育舞蹈教學(xué)還應(yīng)增加資金投入，從性能方面改進(jìn)教學(xué)設(shè)備，并完善體育舞蹈教學(xué)場(chǎng)地，便于體育舞蹈教學(xué)能順利開(kāi)展。

3.2體育舞蹈教學(xué)具有促進(jìn)大學(xué)生身心健康的影響作用

體育舞蹈課程促進(jìn)了大學(xué)生身心發(fā)展，在生理方面體育舞蹈鍛煉中的蹲、跳、轉(zhuǎn)體等運(yùn)動(dòng)動(dòng)作，增強(qiáng)了人體呼吸肌力量，使大學(xué)生胸廓活動(dòng)量增加，改善了其呼吸方式并促進(jìn)了身體技能水平提高。在體育舞蹈教學(xué)實(shí)踐中，學(xué)生將呼吸、姿勢(shì)和冥想結(jié)合，在特定心理狀態(tài)下，不僅通過(guò)體育舞蹈鍛煉提高了自身注意力，還促進(jìn)自身注意力的穩(wěn)定性得到了明顯提升[5]。在心理健康方面，體育舞蹈教學(xué)讓學(xué)生之間關(guān)系更和諧了，這不僅活躍了教學(xué)氣氛，還緩解了人際關(guān)系敏感度，培養(yǎng)了同學(xué)與人合作的習(xí)慣。所以說(shuō)，體育舞蹈教學(xué)能夠促進(jìn)大學(xué)生身心發(fā)展，作為程度中等的有氧運(yùn)動(dòng)，體育舞蹈不僅提高了提高大學(xué)生心肺功能，還使得參與調(diào)查的大學(xué)生達(dá)到了減脂、減肥的目的。同時(shí)體育舞蹈鍛煉使得大學(xué)生肺活量明顯提高，緩解了學(xué)生身心疲勞和心理壓力。

結(jié)論

綜上，體育舞蹈教學(xué)促進(jìn)了大學(xué)生身心健康發(fā)展，教師在教師實(shí)踐中，通過(guò)結(jié)合體育舞蹈鍛煉各項(xiàng)目特點(diǎn)，以及學(xué)生的具體情況，來(lái)實(shí)行針對(duì)性較強(qiáng)的干預(yù)訓(xùn)練，使得大學(xué)生身心兩方面均有明顯促進(jìn)作用。同時(shí)還應(yīng)看到對(duì)大學(xué)生身心健康發(fā)展的促進(jìn)作用，需要在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)鍛煉才能達(dá)到上述效果，文中用了3個(gè)學(xué)期時(shí)間對(duì)大學(xué)生進(jìn)行觀察，以觀察大學(xué)生通過(guò)體育舞蹈教學(xué)對(duì)其身體的影響作用，另外體育舞蹈課對(duì)學(xué)生社會(huì)性發(fā)展也有促進(jìn)作用，能夠促進(jìn)學(xué)生與人合作能力的提高。

【參考文獻(xiàn)】

[1]姜金偉，姚梅林.學(xué)業(yè)自我概念對(duì)技工學(xué)生學(xué)校投入的影響：群體內(nèi)部認(rèn)同的中介作用[J].心理發(fā)展與教育，2011，6（1）：59.

[2]姜桂萍，李青，紀(jì)仲秋.等. 身體表現(xiàn)類運(yùn)動(dòng)對(duì)大學(xué)生身心健康發(fā)展的促進(jìn)研究[J].北京師范大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，49（1）：99.

[3]吳緒敏. “陽(yáng)光體育”背景下山東省高校體育舞蹈教學(xué)開(kāi)展現(xiàn)狀與對(duì)策研究[J].山東體育學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，27（3）：86-90.

篇2

【關(guān)鍵詞】苔蘚植物；分子生物學(xué)；DNA序列

苔蘚是目前存在于地球表面較為低等的一種植物且分布廣泛，被人們所認(rèn)識(shí)的苔蘚植物約有2萬(wàn)多種[1]。苔蘚植物作為一種耐干旱鹽堿脅迫的植物常常被用來(lái)荒漠治理中的先鋒植物[2]，隨著科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展，分子生物學(xué)技術(shù)也逐漸發(fā)展到苔蘚植物的研究中。但是由于苔蘚不像其他植物試驗(yàn)樣品容易且可持續(xù)獲得，對(duì)苔蘚植物分類學(xué)的研究一直處于形態(tài)學(xué)方面，在分子及生理生化角度來(lái)研究苔蘚植物的進(jìn)展則較為緩慢[3，4]。關(guān)于苔蘚植物分子生物學(xué)的研究主要集中在分子系統(tǒng)學(xué)、分子遺傳、物種的分類鑒定以及資源的拓展及創(chuàng)新方面。

1.苔蘚植物分子系統(tǒng)學(xué)的研究

苔蘚植物的起源和演化在植物界中一直存在著一定的爭(zhēng)議，特別是傳統(tǒng)分類學(xué)在苔蘚植物上的界定[5]，分子系統(tǒng)學(xué)的逐步發(fā)展成為苔蘚分類新的道路。常用在苔蘚分子系統(tǒng)上的研究手段主要有：隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)性DNA（RAPD）、限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性（RFLP）、擴(kuò)增片段長(zhǎng)度多態(tài)性（AFLP）、序列特征擴(kuò)增區(qū)域（SCAR）、微衛(wèi)星（SSR）、DNA序列測(cè)定以及同工酶分析技術(shù)[6]。苔蘚植物在分子水平上進(jìn)行系統(tǒng)的研究起始于90年代初，對(duì)于植物分子系統(tǒng)學(xué)水平的研究大多起始于植物DNA序列，而苔蘚植物在當(dāng)時(shí)缺少DNA序列的研究[7，8]。直到1995年以后，關(guān)于苔蘚植物分子DNA序列發(fā)展至1000個(gè)，包含250個(gè)類別[9]。

苔蘚植物DNA探索是從葉綠體基因組、線粒體基因組以及核糖體基因組開(kāi)始進(jìn)行的。葉綠體基因組中，已經(jīng)較成熟運(yùn)用的基因片段為rbcL、trnL-F、rps4、trnL-trnF等，nad5、nad1、trnS和18S、ITS2等分別為線粒體和核糖體基因片段較為常用檢測(cè)基因[10]。1999年，Beckert對(duì)苔蘚植物門進(jìn)行了大系統(tǒng)進(jìn)化的分析，分析了47種苔蘚植物中nad5基因內(nèi)含子，研究結(jié)果支持將Hypnanae與Dictananae亞綱重組[11]。2009年，Miwa在蛇苔屬（Conocephalum）對(duì)于環(huán)境的適應(yīng)并且隨之進(jìn)化能力的研究中，將小蛇苔（Conocephalum japonicum （Thumb.） Grolle）樣本中的rbcL基因擴(kuò)增并測(cè)序，比對(duì)后結(jié)合其他結(jié)論，說(shuō)明了小蛇苔中發(fā)現(xiàn)了三種不同類型的rbcL基因，認(rèn)為可將其作為系統(tǒng)進(jìn)化和物種鑒定的重要手段[12]。2010年，Kathrin Feldberg通過(guò)對(duì)rbcL， psbA， trnL-trnF region， atpB-rbcL spacer， nrITS1-5.8S-ITS2標(biāo)記基因在108個(gè)隱葫苔科新增成員的分析研究，研究結(jié)果支持將隱葫苔科分為Adelanthoideae 和Jamesonielloideae兩個(gè)亞科，亞科Adelanthoideae包括Adelanthus屬、Pseudomarsupidium屬、及Wettsteinia屬，然而分子數(shù)據(jù)并不支持現(xiàn)代形態(tài)學(xué)體系對(duì)于Jamesonielloideae的劃分，基于分子系統(tǒng)進(jìn)化結(jié)果分析，F(xiàn)eldberg提出了Jamesonielloideae包括了在五個(gè)主要的進(jìn)化枝中具有代表性的Anomacaulis屬、Cryptochila屬、Cuspidatula屬、Jamesoniella屬和Syzygiella屬[13]。細(xì)鱗苔科（Lejeuneaceae）是苔類植物中的大科，它囊括了約90屬，1000余種，Wilson利用134個(gè)細(xì)鱗苔科樣品中的四種標(biāo)記基因rbcL、psbA、源自cpDNA的trnL-trnF以及nrITS，運(yùn)用最大似然貝葉斯分析法（即最大簡(jiǎn)約法）進(jìn)行分析，分析數(shù)據(jù)支持將細(xì)鱗苔科分為兩個(gè)亞科Ptychanthoideae亞科和Lejeuneoidea e亞科，而把Lejeuneoideae亞科又分為L(zhǎng)ejeuneeae屬、Brachiolejeuneeae屬和Symbiezidium屬，然而根據(jù)形態(tài)分類并不符合以上Lejeuneoideae的分類，故需要更多實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證[14]。

2.苔蘚植物分子遺傳學(xué)多樣性的研究

對(duì)于苔蘚植物遺傳多樣性的研究從開(kāi)始的形態(tài)學(xué)水平到細(xì)胞學(xué)水平，逐漸發(fā)展到現(xiàn)在的分子水平。分子水平研究遺傳多樣性分為生化和DNA水平，生化水平多使用酶學(xué)研究方法，利用同工酶或者等位酶方法。近年來(lái)，分子水平上對(duì)于苔蘚植物遺傳研究一般運(yùn)用分子標(biāo)記法，常用手段包括RAPD、SSR、AFLP、SRAP等。張安世等對(duì)11種苔蘚植物的親緣關(guān)系做了RAPD和SRAP的分析，結(jié)果顯示RAPD多態(tài)性比率為100%，SRAP多態(tài)性比率為96.9%，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行Average Linkage法建立聚類樹(shù)狀圖分析表示，兩種方式均可將11種苔蘚分為3類且牛角蘚單獨(dú)一類，與形態(tài)學(xué)分類一致，但是在3類中具體劃分歸屬科以上單位RAPD、SRAP和形態(tài)學(xué)分類存在差異，此外，RAPD與SRAP在對(duì)大葉鳳尾蘚和小牛舌蘚全緣亞種的劃分上也存在差異[15]。墻蘚（Tortula muralis）是一個(gè)世界性分布的苔蘚種類，Werner依據(jù)對(duì)49個(gè)墻蘚新成員中葉綠體rps4基因序列數(shù)據(jù)分析后，表示18.53%序列符合區(qū)域間差異，81.43%認(rèn)為是區(qū)域內(nèi)差異，只有在日本區(qū)域內(nèi)采集樣本完全區(qū)別于其他區(qū)域，通過(guò)生物地理學(xué)系統(tǒng)發(fā)生分析表明，墻蘚可能是一個(gè)并系，不確定的是墻蘚中不同的進(jìn)化枝是繼續(xù)進(jìn)化還是一個(gè)隱藏物種的典例[16].李晶采取20種東北地區(qū)的蘚類植物對(duì)其進(jìn)行RAPD分析，遺傳多態(tài)性約占96.34%，同時(shí)利用數(shù)據(jù)分析建立UPGMA聚類圖，結(jié)果顯示遺傳相似性系數(shù)為0.27可將樣品分為泥炭蘚類和真蘚類；遺傳相似性系數(shù)為0.42則可將樣品分為四類，而聚類圖的分類情況與苔蘚植物經(jīng)典分類系統(tǒng)表示結(jié)果一致[17].2002年，Skotnicki對(duì)黃瓜絲蘚（Pohlia nutans）中核糖體RNA18S-26S ITS進(jìn)行RAPD研究，研究結(jié)果表示黃瓜絲蘚像梨蒴曲柄蘚（Campylopus pyriformis）一樣，表現(xiàn)出低遺傳多樣性[18]。魏海英等對(duì)采用鄰接法和最大似然法對(duì)中國(guó)羽蘚科12屬25種植物rbcL和rps4建立了系統(tǒng)樹(shù)，并結(jié)合DNA序列分析和形態(tài)學(xué)特征分析支持將牛舌蘚科獨(dú)立成科，山羽蘚屬歸為羽蘚亞科，不支持沼羽蘚亞科獨(dú)立成科[19]。

3. DNA條形碼技術(shù)在苔蘚植物物種鑒定的應(yīng)用

苔蘚植物分子水平的物種鑒定主要應(yīng)用DNA條形碼技術(shù)。DNA條形碼技術(shù)主要是從樣本材料基因組DNA中擴(kuò)增適合的目的基因并且基因片段純化后進(jìn)行測(cè)序，提交到Genbank方便物種的鑒定和分類[20].本項(xiàng)技術(shù)在動(dòng)物中已經(jīng)得以使用并獲得成效，少數(shù)高等植物中也有了一定的研究進(jìn)展，而在苔蘚植物鑒定中還需要大量實(shí)驗(yàn)工作。

DNA條形碼中需要確定一個(gè)通用片段作為鑒定探針。動(dòng)物的CO1已經(jīng)較為成熟應(yīng)用[21-22]，而在苔蘚植物中，rbcL、rpoC1、rps4、trnH-psbA、trnL-trnF有很強(qiáng)的特異性且易獲得，而被認(rèn)為可以應(yīng)用的苔蘚植物DNA條形碼[23-25]，但是在近年來(lái)對(duì)上述基因片段的遺傳分辨率以及在鑒別親緣關(guān)系較近的苔蘚物種之間有一定的爭(zhēng)論。其中的rpoC1基因，在植物物種鑒別中效率較低，而由Hollingsworth[26]在2009年發(fā)表的文章中表示，rpoC1基因進(jìn)化速度較快，可以作為陸生植物的DNA條形碼，在科級(jí)水平的鑒別中有很好的表現(xiàn)。

DNA條形碼技術(shù)作為新興物種鑒別技術(shù)，優(yōu)勢(shì)很明顯，雖然已經(jīng)在大部分苔蘚植物基因中得以應(yīng)用，但是因?yàn)槿狈τH緣關(guān)系較近的樣本的鑒定和研究，所以在物種鑒別時(shí)用于親緣關(guān)系近的樣品的應(yīng)用就有一定的誤差。今后對(duì)于物種鑒別研究中，可致力于DNA條形碼技術(shù)在近親物種鑒別的研究和改進(jìn)中。

4.總結(jié)

苔蘚植物對(duì)環(huán)境有很強(qiáng)的適應(yīng)性，耐旱抗寒，我國(guó)苔蘚植物物種豐富，以上條件為我們更好的研究苔蘚植物的系統(tǒng)發(fā)育及演化，以及遺傳鑒定提供了基礎(chǔ)，但是我國(guó)苔蘚分子水平研究起步較晚，在這方面的研究與國(guó)外相比還較為落后。我們需要發(fā)展壯大苔蘚植物分子研究的隊(duì)伍，把更多分子手段運(yùn)用到苔蘚植物系統(tǒng)、遺傳以及鑒定，有很大的發(fā)展空間，將會(huì)有更多可利用的研究?jī)r(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]宋秀珍，李翠蘭，李艷紅.苔蘚植物的分子生物學(xué)研究.生物學(xué)通報(bào)，2004，39（7）：1-3.

[2]TROITSKY.AV，IGNATOV.MS，BOBROVA.VK，et al . Contribution of genosystematic to current concepts of phylogeny and classification of bryophytes. Biochemistry，2007，72（12）：1368-1376.

[3]施定基.苔蘚植物的生理生化，苔蘚植物生物學(xué)，吳鵬程主編.北京：科學(xué)出版社，1998，102-122.

[4]施定基.苔蘚植物的分子生物學(xué)，苔蘚植物生物學(xué)，吳鵬程主編.北京：科學(xué)出版社， 1998， 122 -130.

[5]勃，吳玉環(huán).DNA測(cè)序在苔蘚植物系統(tǒng)學(xué)研究中的應(yīng)用.貴州師范大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，28（4）：41-45.

[6]侯義龍，曹同.苔蘚植物與分子生物學(xué)標(biāo)記技術(shù)，生態(tài)學(xué)雜志，2005，24（1）：83-87.

[7]Rippka R.， Deruelles J.，Waterbury J.B.Herdman M.et Stanier R.Y.，Genetic assignments，strain histories and properties of pure cultures of cyanobacteria.Journ.General Microbiol，1979，111：1-61.

[8]汪小全，洪德元.分子系統(tǒng)學(xué)研究進(jìn)展.植物科學(xué)研究進(jìn)展，李承森主編.北京：高等教育出版社，1998，16-30.

[9]施定基，冉亮，寧葉，邵寧，等.苔蘚分子生物學(xué)的一些進(jìn)展.貴州科學(xué)，2001，19（4）：1-5.

[10]尹倩平，于晶.國(guó)外苔蘚植物分子系統(tǒng)學(xué)研究新進(jìn)展.生物技術(shù)，2011，2：17-20.

[11]Beckert S， Steinhauser S， Muhle H， et al. A molecular phylogeny of bryophytes based on nucleotide sequences of the mitochondrial nad5 gene. Plant Systematics and Evolution，1999，218：179-192.

[12]Miwa H， Odrzykoski IJ， Matsui A， et al. Adaptive evolution of rbcL in Conocephalum （Hepatice，bryophytes）. Gene，2009，441：169-175.

[13] Kathrin Feldberg，Jirˇi Vanˇa，David G. Long，et al. A phylogeny of Adelanthaceae （Jungermanniales， Marchantiophyta） based on nuclear and chloroplast DNA markers， with comments on classification，cryptic speciation and biogeography. Molecular Phylogenetics and Evolution，2010，55：293-304.

[14] Rosemary Wilson，S. Robbert Gradstein，Harald Schneider，et al. Unravelling the phylogeny of Lejeuneaceae （Jungermanniopsida）：Evidence for four main lineages.Molecular Phylogenetics and Evolution，2007，43：270-282.

[15]張世安，張為民，邢智峰，等.RAPD和SRAP標(biāo)記技術(shù)在苔蘚植物親緣關(guān)系研究中的比較分析.中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2010，26（3）：32-36.

[16] Werner O， Guerra J.Molecular Phylogeography of the Moss Tortula muralis Hedw. （Pottiaceae） Based on Chloroplast rps4 Gene Sequence Data.Plant Biol，2004，6（2）：147-157.

[17]李晶，沙偉.東北地區(qū)部分大型蘚類植物遺傳多樣性的RAPD研究.植物研究.2008，28（6）：689-692.

[18] Skotnicki M.L. Bargagli R. Ninham J.A. Genetic diversity in the moss Pohlia nutans on geothermal ground of Mount Rittmann， Victoria Land， Antarctica. Polar Biol， 2002，25： 771-777.

[19]魏海英.中國(guó)羽蘚科（Thuidiaceae）系統(tǒng)發(fā)育研究——基于形態(tài)和rbcL、rps4基因序列數(shù)據(jù).南京林業(yè)大學(xué).2005，6.

[20] 陳娟，張安世， 苔蘚植物DNA 條形碼的研究進(jìn)展. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2012，40（5）：2561-2565.

[21] Hajibabaei M， Singer G A， Hebert P D， et al. DNA barcoding： how it complements taxonomy， molecular phylogenetics and population genetics. Trends in Genetics，2007，23（4）：167-172.

[22] Hebert P D， Ratnasingham S， Waard J R， et al.Barcoding animal life：cytochrome coxidase subunit divergences among closely related species. Proc Roy Soc B-Biol Sci，2003，27（S1）： 96-99.

[23] Newmaster S G，F(xiàn)azeka S A J，Ragupathy S.DNA barcoding in the land plants：evaluation of rbcL in a multigene tiered approach.Canadian Journal of Botany，2006，84： 335-341.

[24] Kress W J，Erickson D L.A two-locus global DNA barcode for land plants： the coding rbcL gene complements the noncoding trnH-psbA spacer region.PLoS ONE，2007，2（ 6） ：508.

[25] FazekaS A J，BurgessS K S，KESANAKURTI P R，et al. Multiple multilocus DNA barcodes from the plastid genome discriminate plant species equally well.PLoS ONE，2008，3（ 7）：2802.

[26] Hollingsworth M L，Clarka A，F(xiàn)orrest L L，et al. Selecting barcoding loci for plants：evaluation of seven candidate loci with species level sampling in three divergent groups of land plants. Molecular Ecology Resources，2009，9：439-457.

作者簡(jiǎn)介：

篇3

動(dòng)物形態(tài)的多樣性造就了豐富多彩的動(dòng)物世界.脊椎動(dòng)物附肢形態(tài)的發(fā)生一直以來(lái)是研究物種形態(tài)進(jìn)化發(fā)育的典型例子.脊椎動(dòng)物的附肢在漫長(zhǎng)的進(jìn)化歷程中發(fā)生了多次重大的改變,這大大提高了脊椎動(dòng)物的適應(yīng)性.另外,在由水生鰭向陸生足演化以及四足動(dòng)物形態(tài)各異的四肢發(fā)育過(guò)程中,涉及很多與發(fā)育相關(guān)的基因和調(diào)控通路.本文結(jié)合發(fā)育生物學(xué)和遺傳學(xué)的證據(jù),綜述了近年來(lái)對(duì)脊椎動(dòng)物四肢發(fā)育及進(jìn)化機(jī)制的相關(guān)研究,強(qiáng)調(diào)了基因的時(shí)空差異表達(dá)及調(diào)控是造成生物形態(tài)適應(yīng)性進(jìn)化的主要驅(qū)動(dòng)力.

關(guān)鍵詞：

脊椎動(dòng)物；附肢發(fā)育；附肢進(jìn)化；適應(yīng)性進(jìn)化；信號(hào)通路

脊椎動(dòng)物在由水生到陸生的進(jìn)化過(guò)程中,其賴以運(yùn)動(dòng)的附肢經(jīng)歷了由成對(duì)的鰭向四肢的變化,再由四肢到翅膀的演變,甚至是喪失了四肢(如蛇和鯨)的演變等一系列過(guò)程.這一復(fù)雜的四肢演變過(guò)程使脊椎動(dòng)物能很好地適應(yīng)水、陸、空三大生態(tài)位.所以,從骨骼發(fā)育和進(jìn)化起源來(lái)看四足動(dòng)物的前后肢與魚的胸鰭和腹鰭是同源的,但在功能上卻發(fā)生了適應(yīng)性輻射進(jìn)化[1],這種同源卻不同功能的例子還有同屬哺乳類的蝙蝠的翼手和人的手.于是,關(guān)于脊椎動(dòng)物四肢是如何進(jìn)化和發(fā)育的問(wèn)題一直被人們所關(guān)注.從20世紀(jì)末開(kāi)始,人們對(duì)進(jìn)化過(guò)程中形態(tài)的改變和發(fā)育過(guò)程之間的聯(lián)系甚是感興趣[2].而脊椎動(dòng)物的四肢是研究發(fā)育過(guò)程中形態(tài)發(fā)生以及它們最早是如何從軟骨魚類進(jìn)化而來(lái)的良好模型[3].近年來(lái),比較發(fā)育生物學(xué)、比較基因組學(xué)以及轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析的研究興起,可以通過(guò)對(duì)比同源發(fā)育基因在不同物種之間的差異表達(dá)模式,以及相關(guān)信號(hào)通路上的基因差異表達(dá)來(lái)揭示脊椎動(dòng)物四肢進(jìn)化發(fā)育的分子機(jī)制[4,5].本文結(jié)合發(fā)育生物學(xué)和分子生物學(xué)研究進(jìn)展,一方面闡述了脊椎動(dòng)物四肢從側(cè)芽到有功能四肢的發(fā)育過(guò)程,是由相同的發(fā)育模式和基因信號(hào)途徑調(diào)控的;另一方面通過(guò)分析脊椎動(dòng)物在四肢進(jìn)化過(guò)程中發(fā)生一系列形態(tài)轉(zhuǎn)變的成因,表明最終發(fā)育為不同形態(tài)和功能的四肢則是由發(fā)育相關(guān)基因的差異表達(dá)所致.進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了多學(xué)科的交叉研究以及更多不同物種的基因組和轉(zhuǎn)錄組的解析,是將來(lái)對(duì)非模式生物的形態(tài)發(fā)育及進(jìn)化的研究趨勢(shì).

1脊椎動(dòng)物附肢發(fā)育的研究進(jìn)展

脊椎動(dòng)物的附肢在形態(tài)和功能上表現(xiàn)出系統(tǒng)多樣性:強(qiáng)健的四肢行走奔跑于陸地山野間、矯健的翅膀飛行穿梭于天宇叢林間、靈動(dòng)的魚鰭暢游河流海洋間.但是附肢發(fā)育的基本形態(tài)發(fā)育模式是保守一致的,主要可分為近遠(yuǎn)軸(proximal-distal,肱骨到掌骨),前后軸(anterior-posterior,拇指到小指)和背腹軸(dorsal-ventral,手背和手心)[6,7],見(jiàn)圖1(a).附肢的發(fā)育都是由側(cè)板中胚層的側(cè)芽發(fā)生開(kāi)始[8,9],具體表現(xiàn)為:側(cè)板中胚層細(xì)胞增殖形成側(cè)肢芽,隨后外胚層細(xì)胞沿著肢芽邊緣形成頂外胚脊(apicalectodermalridge,AER);AER分泌纖維生長(zhǎng)因子(Fgfs)到間充質(zhì)細(xì)胞,使肢芽進(jìn)一步生長(zhǎng)[10],最后從3個(gè)軸發(fā)育成不同形態(tài)的附肢.因此,調(diào)控附肢發(fā)育的分子機(jī)制也是保守的,主要涉及Fgfs,Wnts,Shh,RA和Bmps等信號(hào)通路.這些通路主要是與軟骨增生和分化的調(diào)節(jié)有關(guān)[11].

1.1Fgfs,Wnts信號(hào)通路調(diào)控附肢側(cè)芽的發(fā)生

側(cè)芽的發(fā)生主要涉及T-box轉(zhuǎn)錄因子Tbx5和Tbx4以及纖維生長(zhǎng)因子Fgfs8和Fgfs10正確表達(dá)在側(cè)板中胚層,產(chǎn)生附肢芽.在敲除Tbx5的小鼠中,其前肢芽無(wú)法形成[12],同樣在雞胚中抑制Tbx5和Tbx4的表達(dá),則會(huì)形成無(wú)附肢的雞胚[13].另外,在肢芽形成時(shí)如果FGF8沒(méi)有活性,那么形成的肢芽會(huì)很小[10],而FGF10在斑馬魚的胸鰭和雞的前肢肢芽形成中維持了Tbx5的表達(dá)[14].而這些影響附肢芽形成的基因的正確表達(dá)主要由Fgfs,Wnts信號(hào)通路調(diào)控,詳情見(jiàn)圖1(b).

1.2RA,Fgfs信號(hào)通路調(diào)控附肢近遠(yuǎn)軸的發(fā)育

附肢前后軸包括近肢體端的肱骨,中段的橈骨和尺骨以及遠(yuǎn)端的掌骨和指骨.那么在發(fā)育過(guò)程中生物個(gè)體如何控制從肱骨向指骨的發(fā)育轉(zhuǎn)變?四肢的形成主要經(jīng)歷了軟骨細(xì)胞增生、凋亡和骨節(jié)生成的階段[1,8].在此過(guò)程中,Bmp和Sox9影響軟骨細(xì)胞增殖與富集,如果形成的軟骨細(xì)胞較少,發(fā)育形成的四肢則較短[8].Wnts信號(hào)通路是細(xì)胞增殖所必需的,并且負(fù)調(diào)控軟骨生成[15].近遠(yuǎn)軸的三段骨節(jié)的形成主要是由RA/FGF的表達(dá)比例決定的.隨著RA和FGF表達(dá)的比例下降,附肢傾向于由肱骨向橈骨和尺骨轉(zhuǎn)變;隨后在較低的RA/FGF的比例下,HoxA13基因被激活,形成掌骨和尺骨[3,16],見(jiàn)圖1(c).因此,脊椎動(dòng)物的附肢從肱骨到指骨的近遠(yuǎn)軸的發(fā)育是由多條信號(hào)通路相互調(diào)節(jié)決定的.

1.3Shh,Bmps信號(hào)通路調(diào)控附肢前后軸的發(fā)育

脊椎動(dòng)物前后軸的確定源于肢芽形成時(shí),Shh在肢芽后側(cè)區(qū)域特異表達(dá)[17],而Sox9,Gli3和Hand2是確保Shh正確表達(dá)于肢芽后側(cè)的關(guān)鍵基因[18,19],見(jiàn)圖1(d).Gli3于肢芽前側(cè)表達(dá),而Hand2表達(dá)在肢芽后側(cè)[18],二者相互抑制呈現(xiàn)出表達(dá)的極性.研究表明,Gli3是Shh的抑制因子,對(duì)指骨的特化和數(shù)目起決定性作用,當(dāng)Gli3被抑制后,小鼠則出現(xiàn)嚴(yán)重的多趾現(xiàn)象[20].此外,Bmp信號(hào)通路中Sox9和Bmpr1b的表達(dá),使得軟骨凝聚,形成指骨,最后GDF5介導(dǎo)指節(jié)形成[21].而且基因在正確的發(fā)育時(shí)期的正確表達(dá)是附肢正常發(fā)育的前提,如:Bmp4在發(fā)育早期失活,則肢芽停止生長(zhǎng)無(wú)法形成指節(jié);若在后期失活,則會(huì)出現(xiàn)多指(趾)現(xiàn)象[22].這表明,Shh和Bmp信號(hào)通路的正確調(diào)控是脊椎動(dòng)物形成正常前后軸附肢的重要因素.

1.4Wnts信號(hào)通路調(diào)控附肢背腹軸的發(fā)育

脊椎動(dòng)物附肢的背腹之分主要表現(xiàn)為四肢遠(yuǎn)端指頭背部有指甲結(jié)構(gòu)而腹部則有較多的分泌腺分布.這種結(jié)構(gòu)上的差異主要是由上皮細(xì)胞和間質(zhì)細(xì)胞之間相互作用的結(jié)果[23].從分子層面上來(lái)看,主要是由于Wnts信號(hào)通路調(diào)控了基因的背腹極性表達(dá),產(chǎn)生了附肢的背腹軸.附肢芽的背軸外胚層表達(dá)WNT-7a,進(jìn)而調(diào)控lmx1b表達(dá)于背軸;在腹軸肢芽外胚層中則表達(dá)EN-1(由engrailed-1編碼表達(dá)),而且EN-1負(fù)調(diào)控WNT-7a的表達(dá)[23],見(jiàn)圖1(e).在小鼠中,wnt-7a和lmx1b的敲除,都能導(dǎo)致背軸組織結(jié)構(gòu)向腹軸結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化[23,24];同樣地,在engrailed-1功能散失的小鼠中,四肢的腹軸組織結(jié)構(gòu)向背軸組織結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化[25].因此,wnt-7a信號(hào)通路的表達(dá)調(diào)控是附肢背腹軸的正確分化的決定性因素.

2脊椎動(dòng)物四肢進(jìn)化的研究進(jìn)展

在探討了脊椎動(dòng)物的附肢是如何發(fā)育之后,那么相應(yīng)的問(wèn)題油然而生:脊椎動(dòng)物不同形態(tài)的附肢是如何進(jìn)化而來(lái)的呢?它們進(jìn)化的分子機(jī)制又是什么?我們主要從對(duì)稱鰭向四肢的演化和為適應(yīng)不同環(huán)境四足動(dòng)物演化出不同形態(tài)的四肢兩個(gè)方面來(lái)剖析脊椎動(dòng)物四肢進(jìn)化的分子機(jī)制.

2.1基因的時(shí)空表達(dá)差異與對(duì)稱側(cè)鰭向四肢的演化

約在3億6千萬(wàn)年前(360millionyears)[8],脊椎動(dòng)物的祖先離開(kāi)水面進(jìn)化出了適應(yīng)陸生生存的四肢,四肢最早源于硬骨魚的兩側(cè)對(duì)稱鰭,而對(duì)稱鰭則是由中部背鰭(如七鰓鰻)演化而來(lái)[26].在對(duì)稱鰭的出現(xiàn)到向四肢演變過(guò)程中主要是由T-box基因、Hox基因和Shh在側(cè)芽不同部位的差異表達(dá)所致.在上文提及附肢側(cè)芽形成中也提到T-box基因?qū)η昂笾珎?cè)芽的形成起到關(guān)鍵作用.研究表明,在小鼠和斑馬魚胚胎中,Tbx5和Tbx4分別表達(dá)于形成前后肢的側(cè)板中胚層中[12,27].而文昌魚和七鰓鰻雖然都有Tbx5/4,但是在胚胎時(shí)期僅表達(dá)于背部中胚層而非側(cè)板中胚層,這與文昌魚和七鰓鰻只有背鰭而無(wú)側(cè)鰭的發(fā)育模式是一致的[28].同樣地,通過(guò)原位雜交比較發(fā)現(xiàn),Hoxd基因在軟骨魚類(如catshark)中和四足動(dòng)物中有相同的時(shí)間表達(dá)模式:在肢芽發(fā)育早期階段(PhaseⅠ),Hox9表達(dá)于近端;而在后期(PhaseⅡ),Hox10-Hox13沿著遠(yuǎn)端邊緣表達(dá),表明Hox基因在附肢芽發(fā)育的時(shí)間表達(dá)模式是保守的,因此,Hox基因成員在特定發(fā)育時(shí)間的特定表達(dá)是附肢正常發(fā)育的基礎(chǔ).但是其在軟骨魚類肢芽上的表達(dá)區(qū)域要局限得多[29],導(dǎo)致四足動(dòng)物四肢近遠(yuǎn)軸的形成.這種基因的表達(dá)差異也存在于硬骨魚類和四足動(dòng)物中,如HoxA11和HoxA13分別表達(dá)于四足動(dòng)物四肢的近遠(yuǎn)軸,但在斑馬魚的鰭芽中沒(méi)有類似的表達(dá)極性,而表現(xiàn)出重疊表達(dá)[30],因此魚鰭沒(méi)有明顯的近遠(yuǎn)軸區(qū)別.另外,脊椎動(dòng)物的四肢從鰭進(jìn)化而來(lái)以后,在形態(tài)上的一大區(qū)別就是魚鰭無(wú)明顯的前后軸之分.鰭的內(nèi)部骨骼都是在同一平面上排列且骨骼較多,而陸生四足動(dòng)物則有明顯的指骨骨骼分化,見(jiàn)圖1(a).Shh信號(hào)通路在四肢前后軸形成的過(guò)程中起關(guān)鍵作用[31].在非模式生物貓鯊(catshark)的研究中,對(duì)培養(yǎng)中的卵進(jìn)行前后軸相關(guān)基因的原位雜交發(fā)現(xiàn):Shh信號(hào)通路上的2個(gè)標(biāo)志性基因Ptch1和Hand2在鰭的前后端都有表達(dá)[32],因此貓鯊的鰭幾乎沒(méi)有前后端的分化;而在四足動(dòng)物中Ptch1和Hand2僅表達(dá)于后端[7](圖1(d)),基因的這種區(qū)域性表達(dá)形成了四肢的前后軸發(fā)育模式.另外,基因在不同發(fā)育時(shí)期的表達(dá)及表達(dá)時(shí)間的長(zhǎng)短也影響著附肢的形態(tài)發(fā)育.如小鼠的第三到第五指骨的發(fā)育取決于SHH表達(dá)的量和表達(dá)時(shí)間的長(zhǎng)短,其第五指骨的形成需要SHH表達(dá)的時(shí)間最長(zhǎng)[33].同樣地,在雞胚的不同發(fā)育時(shí)期抑制SHH的表達(dá)所生成的指骨數(shù)是不一樣的[34].因此,T-box,Hox和Shh基因在時(shí)空上的差異表達(dá)可能與硬骨魚類對(duì)稱鰭的發(fā)生有關(guān),同時(shí)也是對(duì)稱側(cè)鰭向陸生脊椎動(dòng)物的四肢演變的重要因素.

2.2基因的表達(dá)水平差異與四肢的適應(yīng)性輻射

演化陸生脊椎動(dòng)物的四肢形態(tài)多樣性呈現(xiàn)出適應(yīng)性進(jìn)化:手、腳、爪子、翅膀,甚至是四肢退化等不同形態(tài).主要差異在于指骨的數(shù)目及指節(jié)長(zhǎng)短的差異,在進(jìn)化中這些差異的形成離不開(kāi)對(duì)四肢發(fā)育起重要調(diào)控作用的信號(hào)通路及其基因.首先我們關(guān)注的是與指骨形成密切相關(guān)的Shh信號(hào)通路.在沒(méi)有四肢的爬行類(如:蛇)和兩棲類(如:蚓螈)中,Shh的增強(qiáng)子序列功能發(fā)生了退化[35];同樣的由于Shh的信號(hào)調(diào)控使得雞和鳥(niǎo)類的翅膀僅有3個(gè)指骨[34].除了兩爬類和鳥(niǎo)類,Shh信號(hào)通路對(duì)四肢發(fā)育的調(diào)控也見(jiàn)于哺乳動(dòng)物中:比起小鼠,在僅有兩個(gè)指骨的豬和牛中,Ptch1在肢芽的后端表達(dá)量較低[36];而且海豚的后肢退化也是轉(zhuǎn)錄因子Hand2和Shh在后肢芽上無(wú)表達(dá)的結(jié)果[37].在哺乳動(dòng)物中除了海豚和鯨類,四肢特化比較明顯的要數(shù)蝙蝠,而且近年來(lái)對(duì)蝙蝠四肢的進(jìn)化發(fā)育研究也很多.以下就以蝙蝠為例,探討基因表達(dá)水平的差異如何調(diào)控脊椎動(dòng)物的四肢形態(tài)進(jìn)化.在現(xiàn)存的蝙蝠中,不同物種間的翅膀形態(tài)各異.無(wú)論是從翅膀的外部形態(tài)(翼尖形態(tài)、縱橫比大小)還是從內(nèi)部骨骼連接(有無(wú)指節(jié))來(lái)看,都有著明顯的差異,而這些差異可能與其不同的飛行環(huán)境和捕食策略有關(guān)[38,39].就形態(tài)而言,現(xiàn)生蝙蝠前肢的第Ⅰ和Ⅱ指節(jié)較短,第Ⅲ,Ⅳ及Ⅴ指節(jié)較長(zhǎng)[40],而且指間的組織并沒(méi)有凋亡脫落,而是有一層富有彈性的肌肉組織組成為翼膜.蝙蝠指節(jié)的這種異常生長(zhǎng)形態(tài),是由于生長(zhǎng)板上的軟骨細(xì)胞的增殖、分化和減慢凋亡[41].從基因策略看,首先要抑制骨節(jié)形成,即抑制軟骨細(xì)胞凋亡.在骨節(jié)形成之前,蝙蝠在指節(jié)間表達(dá)GREM(Bmp抑制蛋白)以及FGF8抑制細(xì)胞凋亡;另外Fgf-Shh-bmp-Gremlin的反饋調(diào)節(jié)作用使得指間組織增生發(fā)育,最后肢長(zhǎng)得到延伸[42].另一個(gè)策略就是增加軟骨形成蛋白的表達(dá)量,例如影響軟骨細(xì)胞增殖的Bmp2,Hoxd13和prx1在蝙蝠中表達(dá)顯著上調(diào).對(duì)比人和小鼠,這些基因在序列上高度保守,但是在蝙蝠中有較高的表達(dá)水平,這使得蝙蝠軟骨細(xì)胞大量增殖,最終導(dǎo)致指節(jié)變長(zhǎng)[43~46].另外,Booker等人[47]在蝙蝠祖先基因組上發(fā)現(xiàn)了多個(gè)快速進(jìn)化區(qū)域,這些快速進(jìn)化區(qū)域與四肢發(fā)育基因(Twist2,Spry1,Shh,Spg20,Hoxd)在位置上相距較近,并認(rèn)為這些區(qū)域?qū)φ{(diào)節(jié)四肢發(fā)育的基因有增強(qiáng)子的功能.因此,這些基因表達(dá)水平的上調(diào)使得蝙蝠進(jìn)化出了與其他哺乳動(dòng)物不同形態(tài)的四肢.蝙蝠的四肢除了進(jìn)化出與其他哺乳動(dòng)物有較大差異的翼手外,其自身的前后肢也有較大的差異,即后肢明顯比前肢短.從脊椎動(dòng)物發(fā)育相關(guān)的信號(hào)通路[48]來(lái)看,這些通路中基因的活性和表達(dá)量在蝙蝠前后肢上也有區(qū)別,這可能與蝙蝠前后肢形態(tài)差異有關(guān).Wnt/β-catenin信號(hào)通路在前肢上受到抑制,此信號(hào)通路的作用是在軟骨發(fā)育過(guò)程中抑制間質(zhì)細(xì)胞的凝集,前肢此信號(hào)通路受到抑制后,大量的間質(zhì)細(xì)胞凝集并發(fā)育成翅膀.Bmps信號(hào)通路則有兩種模式:Bmps和Gremlin1在胚胎發(fā)育前期在后肢表達(dá)較高,而在胚胎發(fā)育后期則在前肢有較高的表達(dá)[5].對(duì)應(yīng)的,一些上述信號(hào)通路中的調(diào)控基因在前后肢上也有顯著的表達(dá)差異,如5ʹHoxd,Tbx3,Tbx5,Mut3和Lhx8僅表達(dá)于前肢而且表達(dá)量相對(duì)很高,尤其是在第Ⅲ和Ⅴ指節(jié)中有更高的表達(dá)水平;而Tbx4,Pitx1以及激活凋亡程序的Msx1和Msx2在后肢中表達(dá)較高[1,5,49].除調(diào)控基因外,先前的相關(guān)研究表明,一些長(zhǎng)鏈非編碼RNA(LncRNAs)也與發(fā)育調(diào)控相關(guān)[50].在蝙蝠的四肢發(fā)育過(guò)程中,一些LncRNAs在蝙蝠中很保守而且在前后肢中存在表達(dá)差異,如Tbx5-as1在蝙蝠前肢中有較高的表達(dá)并影響前肢的發(fā)育[5].另外,基因調(diào)控區(qū)域的改變也會(huì)影響個(gè)體的形態(tài)發(fā)育[51],蝙蝠前肢中H3K27乙?；捷^高,而后肢則H3K27甲基化水平較高[5].綜上所述,多因素調(diào)控下的基因表達(dá)水平差異是導(dǎo)致蝙蝠的前后肢呈現(xiàn)不同形態(tài)的主要驅(qū)動(dòng)力.

3結(jié)論與展望

篇4

【摘要】對(duì)近年來(lái)植物抗鹽的適應(yīng)機(jī)制的研究進(jìn)展作了概述,闡明了植物在鹽脅迫下的反應(yīng)及鹽脅迫作用機(jī)理。

【關(guān)鍵詞】耐鹽性;滲透調(diào)節(jié);適應(yīng)機(jī)制

doi:10.3969/j.issn.1006-1959.2010.08.320文章編號(hào):1006-1959(2010)-08-2289-03

土壤鹽漬化是農(nóng)作物生產(chǎn)中最嚴(yán)重的非生物逆境之一,目前全世界至少有20%的耕地遭受不同程度的鹽漬化威脅。同時(shí),我國(guó)耕地由于灌溉和施肥不當(dāng)引起的次生鹽漬化問(wèn)題日益惡化,對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響逐年加重。選育耐鹽作物,提高作物對(duì)鹽漬環(huán)境的適應(yīng)能力,是減輕土壤鹽漬化危害以及開(kāi)發(fā)利用沿海灘涂等鹽漬化土地資源的重要途徑之一[1]。此外,深入剖析植物耐鹽性的機(jī)理,對(duì)于人們理解植物在環(huán)境脅迫條件下的基因調(diào)控、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、離子轉(zhuǎn)運(yùn)和礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)等方的生物學(xué)機(jī)理也有十分重要的意義,因而成為植物分子生物學(xué)研究的一個(gè)熱點(diǎn)領(lǐng)域。本研究對(duì)植物抗鹽的適應(yīng)機(jī)制作了概述,同時(shí)對(duì)植物在鹽脅迫下的反應(yīng)做了闡述。

1.植物鹽脅迫

逆境是對(duì)植物生長(zhǎng)和生存不利的各種環(huán)境因素的總稱,又稱脅迫。植物所生長(zhǎng)的土壤中所含有的可溶性鹽分過(guò)多,就稱為鹽脅迫。植物在逆境中的生理生態(tài)反應(yīng)就稱為逆境生理[2]。逆境脅迫對(duì)植物的傷害最直觀的表現(xiàn)反映在植株的外在形態(tài)上。例如植物遭受嚴(yán)重水分脅迫后,就會(huì)產(chǎn)生如植株矮小、葉子卷曲及萎蔫、有壞死斑點(diǎn)和過(guò)早凋落等一些明顯的癥狀?？傮w來(lái)說(shuō)鹽脅迫對(duì)植物的生長(zhǎng)產(chǎn)生的影響有以下幾個(gè)方面:

1.1吸收水分于對(duì)的能力降低。土壤鹽分過(guò)高會(huì)使土壤溶液的水勢(shì)降低,導(dǎo)致植物吸水困難,相當(dāng)植物產(chǎn)生干旱脅迫。

1.2離子失調(diào)。植物在受到鹽脅迫時(shí),土壤中Na+含量較高往往會(huì)排斥植物對(duì)其它離子如K+、Ca2+及Mg2+的吸收。研究認(rèn)為,鹽離子對(duì)植物有更直接的毒害方式,即鹽離子會(huì)打破植物細(xì)胞內(nèi)的離子平衡,從而使植物代謝紊亂[3]。

1.3產(chǎn)生滲透脅迫。土壤中鹽分過(guò)多會(huì)使土壤溶液的水勢(shì)降低,導(dǎo)致植物吸水困難,造成生理干旱。研究顯示,鹽脅迫對(duì)植物生長(zhǎng)的影響是間接的,它通過(guò)降低細(xì)胞的水勢(shì),影響植物對(duì)水分和礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收,嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致植物萎蔫或者死亡。

1.4破壞植物的能量平衡。植物在受到鹽脅迫時(shí),會(huì)打破植物體內(nèi)的能量平衡。這是由于ATP的減少或碳水化合物轉(zhuǎn)移的減少造成的,能量平衡的打破還可能是由于光合作用產(chǎn)物由生長(zhǎng)轉(zhuǎn)向了滲透調(diào)節(jié)、生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)產(chǎn)生了變化、維持呼吸和離子運(yùn)輸?shù)哪芰吭黾拥萚4]。

1.5積累有毒物質(zhì)。植物在受到鹽脅迫時(shí),其體內(nèi)會(huì)積累大量的有毒物質(zhì),如氮代謝的中間產(chǎn)物,它們會(huì)轉(zhuǎn)化成具有一定毒性的腐胺和尸胺,還可被氧化為氨氣和過(guò)氧化氫,這些有毒物質(zhì)都會(huì)對(duì)植物造成一定的傷害。此外,鹽脅迫還會(huì)引起體內(nèi)活性氧的積累,導(dǎo)致活性氧代謝的失衡。

2.植物耐鹽性的適應(yīng)機(jī)制

鹽生植物的研究始于十九世紀(jì)初。Harvery于1939年討論植物耐鹽性時(shí),只收集到9篇關(guān)于植物耐鹽性方面的論文[5]。之后的十幾年來(lái),有關(guān)耐鹽性的研究取得了明顯的發(fā)展,國(guó)外學(xué)者對(duì)植物耐鹽性的研究進(jìn)行了大量的工作。研究植物耐鹽性的關(guān)鍵在于探明植物對(duì)鹽脅迫的適應(yīng)機(jī)制,為此國(guó)內(nèi)外研究者都對(duì)植物的耐鹽機(jī)理展開(kāi)了大量的研究,發(fā)現(xiàn)鹽脅迫對(duì)植物造成的傷害主要有兩種途徑:即主要通過(guò)鹽離子的直接作用形成的離子脅迫和間接的脫水作用[6]。因此,植物要能在鹽漬化土壤中正常的生長(zhǎng)發(fā)育,必需具備抗?jié)B透脅迫和離子脅迫的能力。真鹽生植物為了吸收較多的水分和降低水勢(shì),主要通過(guò)將植物組織肉質(zhì)化以及通過(guò)細(xì)胞的離子區(qū)域化作用將鹽分稀釋并運(yùn)輸?shù)揭号葜?泌鹽植物則是通過(guò)自身的器官,如鹽腺或囊泡,將吸收的鹽害離子排出體外,從而避免鹽脅迫的傷害。

2.1誘導(dǎo)合成保護(hù)酶。植物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中產(chǎn)生的活性氧在正常情況下不會(huì)對(duì)植物造成嚴(yán)重傷害,但當(dāng)植物處于逆境時(shí),植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)就會(huì)產(chǎn)生的大量活性氧,造成膜系統(tǒng)和核酸物質(zhì)的氧化傷害,從而破壞正常的生理代謝[4]。為避免活性氧的大量積累,耐鹽植物會(huì)增強(qiáng)體內(nèi)的抗氧化系統(tǒng)活性,清除過(guò)量的活性氧。研究發(fā)現(xiàn),植物在受到鹽脅迫時(shí),其體內(nèi)的保護(hù)酶活性都在一定程度上得到增強(qiáng)[7],但鹽脅迫程度增加時(shí),膜系統(tǒng)受到傷害,一部分活性物質(zhì)溶出,會(huì)導(dǎo)致保護(hù)酶活性降低。

2.2離子區(qū)域化、拒鹽作用及離子平衡。鹽脅迫條件下,不論是鹽生植物還是非鹽生植物,細(xì)胞質(zhì)中Na+濃度過(guò)高都會(huì)對(duì)細(xì)胞內(nèi)的生理活動(dòng)造成傷害。植物細(xì)胞一般會(huì)通過(guò)離子區(qū)域化、拒鹽作用以及維持適當(dāng)鉀和鈣離子的濃度這三種機(jī)制,來(lái)保證細(xì)胞正常的生理活動(dòng)。這是植物適應(yīng)鹽脅迫的比較重要的機(jī)制。

2.2.1離子區(qū)域化。鹽生植物可以將鹽害離子從細(xì)胞質(zhì)或細(xì)胞器中清除出去,或者通過(guò)跨膜運(yùn)輸使離子轉(zhuǎn)入液泡中,這不僅能使整個(gè)細(xì)胞的滲透壓保持在一定的水平,保證植物對(duì)水分的吸收,同時(shí)使細(xì)胞質(zhì)免受離子的毒害。非鹽生植物則是盡量減少對(duì)鹽害離子的吸收,同時(shí)將吸收到的離子輸送到老的組織中,以犧牲這些老的組織為代價(jià),來(lái)保護(hù)幼嫩組織的生長(zhǎng)發(fā)育。

2.2.2拒鹽作用。降低地上部分鹽分濃度是植物耐鹽的重要機(jī)理之一,一些植物的根部很少吸收鹽分或吸收鹽分后基本保留于根莖部,從而阻止鹽害離子向地上部分運(yùn)輸或者運(yùn)輸很少,這就保證了植物地上部分進(jìn)行正常的光和代謝。

2.2.3植物植物對(duì)鉀、鈉離子的選擇性吸收。鉀是植物體內(nèi)的一種常量營(yíng)養(yǎng)元素,是植物進(jìn)行正常生理活動(dòng)所必需的礦質(zhì)元素,正常情況下植物細(xì)胞中的K+/Na+的比值較高,由于K+和Na+的電化學(xué)性質(zhì)極為相似,因此,Na+濃度過(guò)高可抑制植物對(duì)其他離子的選擇性吸收,植株的正常生長(zhǎng)因此也受到一定的阻礙。

2.3滲透調(diào)節(jié)。滲透脅迫是鹽脅迫對(duì)植物造成傷害的重要原因之一。為了避免滲透脅迫,植物細(xì)胞通過(guò)滲透調(diào)節(jié)來(lái)降低胞內(nèi)水勢(shì),保持胞內(nèi)水分,從而保證植物細(xì)胞的正常生理活動(dòng)。為了使細(xì)胞降低水勢(shì),細(xì)胞從外界吸收無(wú)機(jī)離子,同時(shí)自身合成許多有機(jī)小分子物質(zhì)作為滲透調(diào)節(jié)劑,兩者的協(xié)同作用使胞內(nèi)的水勢(shì)低于外界水勢(shì),水分沿著水勢(shì)梯度從胞外流入胞內(nèi),從而保證了植物的正常生命活動(dòng)。參與滲透調(diào)節(jié)的物質(zhì)被稱為滲透調(diào)節(jié)劑,主要包括無(wú)機(jī)離子,如Na+、K+、C1-;有機(jī)小分子,如甜菜堿、脯氨酸、糖類、氨基酸及其衍生物等兩大類。這兩大類物質(zhì)在細(xì)胞質(zhì)和液泡中都有分布,但無(wú)機(jī)離子在液泡中的含量較多,有機(jī)小分子在細(xì)胞質(zhì)中較多。其原因是無(wú)機(jī)離子進(jìn)入細(xì)胞后,在離子區(qū)域化的作用下大多轉(zhuǎn)運(yùn)入到液泡中,降低了液泡水勢(shì),而細(xì)胞質(zhì)中就必須合成有機(jī)小分子來(lái)平衡細(xì)胞質(zhì)內(nèi)外的水勢(shì)。鹽生植物多以無(wú)機(jī)離子作為主要滲透調(diào)節(jié)劑,而非鹽生植物則以有機(jī)小分子的滲透調(diào)節(jié)為主。

甜菜堿是一種重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)。它是一種季銨型的水溶性生物堿,化學(xué)名稱為三甲基甘氨酸,其獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)使其既可以與生物大分子的親水區(qū)結(jié)合,同時(shí)也可以與疏水區(qū)結(jié)合,是一種有效的非毒性滲透調(diào)節(jié)劑[8]。大量研究證實(shí),在鹽脅迫條件下植物體內(nèi)會(huì)積累大量的甜菜堿,Khan等人發(fā)現(xiàn)在鹽脅迫下,彎角梭梭中甜菜堿含量增加,但地上部分和地下部分的增加量有顯著差異[9]。

脯氨酸是另一種重要的含氮滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)。鹽脅迫下,脯氨酸含量的變化是由于其合成過(guò)程增強(qiáng)而氧化速率下降所造成的。植物在鹽脅迫下能積累大量的脯氨酸是一種較為普遍的現(xiàn)象,如泌鹽紅樹(shù)植物桐花樹(shù)的葉中脯氨酸含量在鹽脅迫下顯著提高[10];一般認(rèn)為,脯氨酸的作用是平衡液泡中的高濃度鹽分,避免細(xì)胞質(zhì)脫水,但關(guān)于脯氨酸與鹽脅迫的關(guān)系迄今仍有爭(zhēng)議。有實(shí)驗(yàn)報(bào)道,脯氨酸積累與耐鹽程度成負(fù)相關(guān),因而認(rèn)為脯氨酸積累可能是植物受到鹽害的結(jié)果。然而,更多的研究者認(rèn)為,脯氨酸積累是植物為了對(duì)抗鹽脅迫而采取的一種保護(hù)性措施。此外,脯氨酸還可能具有其他作用,如防止酶變性、作為碳、氮的能量?jī)?chǔ)備及自由基清除劑、調(diào)節(jié)細(xì)胞質(zhì)pH值,防止細(xì)胞質(zhì)酸化等。因此脯氨酸如何對(duì)植物的抗鹽性起作用有待于進(jìn)一步的研究。

可溶性糖也是一種滲透調(diào)節(jié)劑,鹽脅迫初期,植物中的可溶性糖含量增加,但到了鹽脅迫后期,其含量有所降低,這有可能是呼吸作用的增強(qiáng)和光合作用的衰竭所致[11][12]。

2.4分子水平上的耐鹽機(jī)制。在分子水平上,鹽脅迫可使植物某些基因的表達(dá)狀況發(fā)生變化,如合成或者抑制某些蛋白質(zhì)的合成,以提高植物的抗鹽性[9]。但是植物的抗鹽性狀是由多個(gè)基因控制的數(shù)量性狀,這就決定了從分子水平上去認(rèn)識(shí)抗鹽機(jī)制的復(fù)雜性。到目前為止,人們已經(jīng)在植物中發(fā)現(xiàn)了很多的耐鹽基因,許多在植物耐鹽過(guò)程中具有重要作用的基因相繼得到鑒定和克隆。其中一些基因被用于轉(zhuǎn)基因研究,使得轉(zhuǎn)基因植物的耐鹽性在不同程度上得到提高,深化了人們對(duì)耐鹽機(jī)理的了解。如Na+/H+逆向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因(NHX),它是鹽過(guò)敏信號(hào)途徑中的一類基因,它所編碼的蛋白存在于植物細(xì)胞液泡膜上,可以將Na+區(qū)隔化至液泡中,避免細(xì)胞質(zhì)中的高Na+鹽毒害,維持高的K+/Na+比,達(dá)到離子平衡和滲透平衡,以提高植物的鹽耐特性,從而減輕或防止植物生長(zhǎng)受抑制等。

但是由于鹽生植物種類繁多,耐鹽類型不同,至今仍有許多問(wèn)題未能解決,如鹽生植物中確定耐鹽性的關(guān)鍵基因,如何應(yīng)用遺傳學(xué)或者分子生物學(xué)的方法將關(guān)鍵性耐鹽基因?qū)胱魑镏幸垣@得抗鹽的轉(zhuǎn)基因植物,以提高作物的耐鹽性和產(chǎn)量。因此尚有大量工作有待于進(jìn)一步的深入研究。

參考文獻(xiàn)

[1]周三,韓軍麗,趙可夫.泌鹽鹽生植物研究進(jìn)展[J].應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào),2001,7(5):496-501.

[2]喻方圓,徐錫增.植物逆境生理研究進(jìn)展[J].世界林業(yè)研究,2003,16(5):6-11.

[3]Munns R,A Termaat.Whole plant responses to salinity[J].Plant Physio1,1986,l3:l43-l60.

[4]Pasternak D.Salt tolerance and crop production a comprehensive approach[J].Phytopathol,1987,25:271-291.

[5]劉友良,毛才良,王良駒,等.植物耐鹽性研究進(jìn)展[J].植物生理學(xué)通訊,1987,(4):1-7

[6]劉國(guó)花.植物抗鹽機(jī)理研究進(jìn)展[J].安徽農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2006,34(23):6111-6112.

[7]史冬燕.滲透脅迫對(duì)皺果莧葉片滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響[J],2009,19(3):53-55.

[8]張立新,李生秀.甜菜堿與植物抗旱/鹽性研究進(jìn)展[J].西北植物學(xué)報(bào),2004,24(9):1765-1771.

[9]Khan M A,Ungar I A,Showalter A M.Effects of sodium chloride treatments on growth and ion accumulation of the balophyte Haloxylon recurvum[J].Commu Soil Sci Plant Ana,2000,31:2763-2774.

[10]Aubert S,Hennion F,Bouchereau A,et a1.Subcellular compartmentation of proline in the leaves of the subantartic Kerguelen cabbage Pringlea antiscorbutica R-Br[J].Plant Cell Environ,1999,22:255-259.

篇5

關(guān)鍵詞：瓜類蔬菜；分子標(biāo)記技術(shù)；輔助育種；研究進(jìn)展

中圖分類號(hào)：S642.036 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A 文章編號(hào)：1001-4942（2014）04-0136-04

瓜類蔬菜在我國(guó)蔬菜生產(chǎn)中占有重要地位。分子標(biāo)記是以個(gè)體間遺傳物質(zhì)核苷酸序列變異為基礎(chǔ)的遺傳標(biāo)記，是DNA水平上遺傳多態(tài)性的直接反映[1]。分子標(biāo)記技術(shù)的出現(xiàn)，使植物育種的“間接選擇”成為可能，大大提高了遺傳分析的準(zhǔn)確性和選育品種的有效性[2]。近年來(lái)，隨著分子生物學(xué)的迅猛發(fā)展，分子標(biāo)記技術(shù)在蔬菜育種中的作用越來(lái)越受到重視[3]。本文綜述了幾種常見(jiàn)的分子標(biāo)記技術(shù)在瓜類蔬菜育種中的研究進(jìn)展，以期為瓜類蔬菜高效分子育種體系的建立提供參考。

1 分子標(biāo)記技術(shù)種類

Bostein等（1980）最早利用限制性長(zhǎng)度片段多態(tài)性 （Restriction fragment length polymorphism， RFLP）作為遺傳標(biāo)記構(gòu)建了遺傳連鎖圖譜，開(kāi)創(chuàng)了直接利用DNA多態(tài)性發(fā)展遺傳標(biāo)記的新階段[4]。DNA分子標(biāo)記技術(shù)簡(jiǎn)單、快速、易于自動(dòng)化[9]，與傳統(tǒng)的遺傳標(biāo)記相比具有許多特殊優(yōu)點(diǎn)，如不受環(huán)境、季節(jié)限制，不受個(gè)體發(fā)育階段影響，不存在基因表達(dá)與否的問(wèn)題等[5～8]。現(xiàn)已發(fā)展出十幾種DNA標(biāo)記技術(shù)，概括起來(lái)主要包括以下3種類型：

①基于雜交的分子標(biāo)記技術(shù)，如 RFLP。

②基于PCR擴(kuò)增的分子標(biāo)記技術(shù)，它又分為兩類。一是僅基于PCR的擴(kuò)增方法。它包括使用隨機(jī)引物（Arbitrary primer） 進(jìn)行擴(kuò)增的隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)性DNA技術(shù)（Random amplified polymorphic DNA， RAPD），和采用特定引物或引物對(duì)擴(kuò)增的標(biāo)記技術(shù)，主要有序列特異性擴(kuò)增區(qū) （Sequence characterized amplified region， SCAR）、微衛(wèi)星DNA （ Microsatellite DNA），又稱簡(jiǎn)單重復(fù)序列 （Simple sequence repeat， SSR）和ISSR（Inter simple sequence repeat）等。其中SCAR屬于位點(diǎn)特異的PCR標(biāo)記方法，其他則屬于多位點(diǎn)標(biāo)記方法，檢測(cè)區(qū)域均與微衛(wèi)星序列有關(guān)。二是PCR與酶切相結(jié)合的方法。主要指擴(kuò)增片段長(zhǎng)度多態(tài)性（Amplified fragment length polymorphism， AFLP）和酶切擴(kuò)增多態(tài)性序列（Cleaved amplified polymorphic sequence， CAPS）兩類。其中AFLP 是先酶切，再用特殊設(shè)計(jì)的引物進(jìn)行擴(kuò)增；而CAPS是先擴(kuò)增，再酶切擴(kuò)增片段，檢測(cè)酶切片段的長(zhǎng)度多態(tài)性。

③基于DNA序列和芯片的分子標(biāo)記技術(shù)，如單核苷酸多態(tài)性 （Single nucleotide polymorphism， SNP）。

每種DNA 分子標(biāo)記技術(shù)都具有各自的優(yōu)缺點(diǎn)和適用性，需要研究者結(jié)合實(shí)際加以選擇。

2 分子標(biāo)記技術(shù)在瓜類蔬菜育種中的應(yīng)用

分子標(biāo)記技術(shù)主要涉及分子遺傳圖譜的構(gòu)建、遺傳多樣性研究、品種純度鑒定、親緣關(guān)系鑒定、重要基因的標(biāo)記與定位、分子標(biāo)記輔助選擇、基因的圖位克隆等許多領(lǐng)域，其在瓜類蔬菜育種中的應(yīng)用，提高了瓜類蔬菜作物的育種效率[10]。

2.1 種質(zhì)資源親緣關(guān)系和遺傳多樣性的研究

隨著生物學(xué)尤其是遺傳學(xué)和分子生物學(xué)的發(fā)展，植物遺傳多樣性的檢測(cè)水平獲得了顯著提高，從形態(tài)學(xué)、細(xì)胞學(xué)（染色體）、生理生化水平逐步發(fā)展到分子水平，為物種起源、品種分類的研究提供了理論依據(jù)。分子標(biāo)記技術(shù)檢測(cè)的是基因組水平上的差異，非常穩(wěn)定，不受外界環(huán)境影響，并且通過(guò)對(duì)遺傳圖譜的分析，可以準(zhǔn)確區(qū)分品種間的差異，為種質(zhì)資源親緣關(guān)系和遺傳多樣性的分析提供可靠、有效的工具[11～13]。

趙娜等[14]采用61對(duì)SSR特異引物對(duì)46份厚皮甜瓜進(jìn)行UPGMA聚類分析，結(jié)果顯示，供試材料的遺傳相似系數(shù)達(dá)到了0.62，說(shuō)明這46份厚皮甜瓜材料的親緣關(guān)系非常近。盛云燕等[15]在甜瓜SSR標(biāo)記遺傳多樣性研究中，采用50對(duì)SSR特異引物對(duì)46份甜瓜栽培品種（系）進(jìn)行分析，有48對(duì)引物擴(kuò)增出譜帶，其中46對(duì)具有多樣性，結(jié)果顯示，運(yùn)用分子標(biāo)記技術(shù)可以提高甜瓜栽培品種多樣性分析的準(zhǔn)確性。尚建立等[16]以我國(guó)西瓜、甜瓜種質(zhì)資源中期庫(kù)內(nèi)1 200份西瓜種質(zhì)為材料，對(duì)果實(shí)重量、果肉顏色、中心糖、種子千粒重等12項(xiàng)主要植物學(xué)性狀進(jìn)行遺傳多樣性和相關(guān)性分析。高山等[17]采用RAPD和ISSR分子標(biāo)記技術(shù)對(duì)38份苦瓜種質(zhì)進(jìn)行遺傳多樣性分析，兩種標(biāo)記技術(shù)都能擴(kuò)增出各自的多態(tài)性譜帶，反應(yīng)了苦瓜種質(zhì)豐富的遺傳多樣性；其中RAPD標(biāo)記將供試苦瓜種質(zhì)劃分為3個(gè)類群6組，與張長(zhǎng)遠(yuǎn)等[18]對(duì)苦瓜親緣關(guān)系的RAPD分析結(jié)論基本一致。楊衍等[19]對(duì)36份苦瓜種質(zhì)資源利用AFLP技術(shù)進(jìn)行遺傳多樣性和親緣關(guān)系評(píng)價(jià)分析，將供試材料分為2個(gè)類群。Gaikwad等[20]也做過(guò)類似的相關(guān)研究。李曉慧等[21]利用SRAP分子標(biāo)記對(duì)西瓜品種的多態(tài)性進(jìn)行分析，探討了西瓜的遺傳多樣性。段會(huì)軍等[22]對(duì)50個(gè)西瓜枯萎病菌株的RAPD、ISSR和AFLP分子標(biāo)記的研究揭示了西瓜枯萎病菌株分子水平上的遺傳多樣性，同時(shí)也說(shuō)明了西瓜枯萎病遺傳分化較大，存在著比較豐富的遺傳變異，為西瓜抗病育種和西瓜枯萎病的綜合防治提供理論依據(jù)。Paris等[23]利用AFLP、ISSR、SSR標(biāo)記對(duì)45個(gè)南瓜品種進(jìn)行研究，將其分為3個(gè)亞種。黃秀麗[24]利用種子蛋白質(zhì)與幾種同工酶電泳及RAPD標(biāo)記對(duì)南瓜屬4個(gè)栽培種間的親緣關(guān)系進(jìn)行探討，結(jié)果表明中國(guó)南瓜與美洲南瓜親緣關(guān)系最近，與印度南瓜關(guān)系較遠(yuǎn)。

2.2 分子標(biāo)記輔助選擇

傳統(tǒng)的育種主要依賴于植株的表現(xiàn)型進(jìn)行選擇，環(huán)境條件、基因間的互作、基因型與環(huán)境互作等多種因素都會(huì)影響表現(xiàn)型選擇效率，一個(gè)優(yōu)良品種的培育往往需花費(fèi)7～8年甚至十幾年時(shí)間。如何提高選擇效率，是育種工作的關(guān)鍵。分子標(biāo)記輔助選擇育種可以對(duì)作物在早期進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的選擇，減少育種過(guò)程的盲目性和周期性，提高育種效率，加速育種進(jìn)程[25，26]。

王懷松等[27]以抗病的7-2和感病的7-1、7-3雜交組合與分離群體為試材進(jìn)行了甜瓜抗白粉病連鎖分子標(biāo)記研究，建立了甜瓜抗白粉病AFLP標(biāo)記技術(shù)體系，找到了一個(gè)與甜瓜白粉病抗病基因緊密連鎖的AFLP標(biāo)記：M60/E25-520。馬鴻艷[28]利用獲得的2對(duì)SSR標(biāo)記結(jié)合田間接種鑒定對(duì)101份甜瓜種質(zhì)資源進(jìn)行抗白粉病篩選，結(jié)果顯示，引物SSR04816平均符合率為81.4%，引物SSR01498平均符合率為68.6%，引物SSR04816鑒定結(jié)果符合率大于80%，可用于分子標(biāo)記輔助選擇育種。張曉波等[29]對(duì)甜瓜雌雄異花同株和雄全同株材料間雜交后代及回交后代的花性型分離進(jìn)行研究，在F2代中利用SSR技術(shù)對(duì)單性花基因進(jìn)行了分子標(biāo)記篩選并找到了與該基因連鎖的標(biāo)記，遺傳距離分別為7.0 cM和29.5 cM。孫曉丹等[30]利用形態(tài)學(xué)觀察、經(jīng)典遺傳性狀分析、AFLP分子標(biāo)記等技術(shù)在形態(tài)學(xué)和分子標(biāo)記水平上研究了黃瓜嫩果白色果皮顏色遺傳規(guī)律，開(kāi)發(fā)出實(shí)用有效的分子標(biāo)記，提高了黃瓜育種工作效率。為了加速培育出人們青睞的優(yōu)質(zhì)黃皮西瓜，王日升等[31]以西瓜黑皮母本（H97）和黃皮父本（2605）構(gòu)建的BC1分離群體為材料，利用RAPD技術(shù)篩選出一個(gè)與黃皮性狀基因連鎖的RAPD標(biāo)記AI09-1500，重組率為17.2%。

2.3 品種純度鑒定

種子質(zhì)量的高低影響農(nóng)作物產(chǎn)量及品質(zhì)，在種子質(zhì)量檢驗(yàn)的各個(gè)指標(biāo)中，品種純度檢驗(yàn)尤為重要。傳統(tǒng)的品種純度鑒定費(fèi)時(shí)費(fèi)力且受環(huán)境、人為等多方面影響。分子標(biāo)記技術(shù)以種子的DNA作為檢測(cè)對(duì)象，在植物體的各個(gè)組織、各個(gè)發(fā)育時(shí)期均可檢測(cè)，且不受季節(jié)、環(huán)境限制，不存在是否表達(dá)的問(wèn)題[32]。

羊杏平等[33]利用RAPD和ISSR兩種分子標(biāo)記技術(shù)鑒定西瓜雜交種抗病蘇蜜和蘇蜜5號(hào)的遺傳純度，成功發(fā)現(xiàn)了能用于純度檢測(cè)的7個(gè)RAPD母本特異引物、4個(gè)RAPD父本特異引物、2個(gè)ISSR母本特異引物及2個(gè)RAPD父母本特異標(biāo)記共顯性引物，對(duì)于西瓜雜交種的遺傳純度檢測(cè)具有重要意義。李菊芬等[34]應(yīng)用RAPD、ISSR和SSR三種分子標(biāo)記技術(shù)對(duì)西瓜雜交種“東方紅1號(hào)”和“8424”純度的快速鑒定進(jìn)行了研究，在73對(duì)SSR引物中，各篩選到3對(duì)多態(tài)性引物能夠用于雜交種純度鑒定，且SSR鑒定結(jié)果與大田形態(tài)鑒定結(jié)果一致。李菊芬等[35]研究還顯示，應(yīng)用篩選出的SSR引物組合，能夠有效地檢測(cè)出混雜在雜交種中的母本自交系種子，也能檢測(cè)出其它不明來(lái)源花粉所導(dǎo)致的生物性混雜，提高了甜瓜雜交種純度檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度。

2.4 遺傳圖譜構(gòu)建及基因定位

分子遺傳圖譜是指以遺傳標(biāo)記為基礎(chǔ)的染色體或基因位點(diǎn)的相對(duì)位置的線性排列圖[36]。遺傳圖譜的構(gòu)建是瓜類蔬菜分子研究的重要內(nèi)容之一，是基因定位與圖位克隆及基因組結(jié)構(gòu)與功能研究的基礎(chǔ)，為分子標(biāo)記輔助育種提供依據(jù)。

路緒強(qiáng)等[37]利用甜瓜全雌系W1998（無(wú)雄花）與雌雄異花同株品系3-2-2（有雄花）雜交，F(xiàn)1代全部為雌雄異花同株，以F2代為試材，采用SSR分子標(biāo)記構(gòu)建甜瓜遺傳圖譜，并定位了甜瓜控制雄花分化基因（An），進(jìn)一步完善了甜瓜性別分化的表達(dá)機(jī)制。王軍輝等[38]利用抗黃瓜花葉病毒（CMV）的黃瓜材料F-3和感CMV的黃瓜材料HZL04-1為親本，構(gòu)建了包含190個(gè)F2代的遺傳作物群體，采用SSR、EST-SSR、SCAR三種分子標(biāo)記技術(shù)進(jìn)行遺傳連鎖分析，構(gòu)建了黃瓜遺傳連鎖圖譜，該圖譜為黃瓜抗CMV的QTL定位奠定了基礎(chǔ)。易克等[39]以野生西瓜種質(zhì)PI296341為父本，普通西瓜97103為母本，獲得F8的重組自交系群體，通過(guò)16個(gè)SSR引物和5個(gè)ISSR引物組成的48個(gè)標(biāo)記構(gòu)建了一個(gè)包括11個(gè)連鎖群的分子圖譜，總長(zhǎng)度為558.1 cM，平均圖距為11.9 cM。Yeboah等[40]利用SRAP和ISSR標(biāo)記技術(shù)對(duì)黃瓜F2代群體進(jìn)行標(biāo)記分析，共獲得109個(gè)多態(tài)性標(biāo)記，構(gòu)建了包含7個(gè)連鎖群的連鎖圖譜，基因位點(diǎn)平均間距為16 cM。盡管分子標(biāo)記在瓜類作物的遺傳圖譜和基因定位方面取得了很大進(jìn)展，但是飽和度高且能滿足育種需求的遺傳圖譜尚未見(jiàn)報(bào)道。

3 問(wèn)題與展望

近幾年來(lái)，分子標(biāo)記技術(shù)不斷發(fā)展、完善，但是利用分子標(biāo)記大規(guī)模培育瓜類蔬菜作物優(yōu)良品系或品種的愿望仍未實(shí)現(xiàn)。多數(shù)研究仍處在起步階段，缺乏合理有效的試驗(yàn)依據(jù)；瓜類作物的遺傳圖譜飽和度較低，無(wú)法滿足育種的需求[41]；與傳統(tǒng)的形態(tài)鑒別方法相比，DNA分子標(biāo)記技術(shù)所需儀器精密、藥品昂貴、程序復(fù)雜，難以普及和應(yīng)用[26]。因此，今后應(yīng)充分利用不同分子標(biāo)記技術(shù)加快遺傳圖譜的整合工作，提高其飽和度，完善高密度遺傳標(biāo)記連鎖圖譜的構(gòu)建，同時(shí)開(kāi)展新型分子標(biāo)記的研究，尋求經(jīng)濟(jì)實(shí)用的新性狀標(biāo)記，并與常規(guī)育種有效結(jié)合起來(lái)，為瓜類蔬菜育種提供更好的服務(wù)。

參 考 文 獻(xiàn)：

[1] 湯謐， 任儉， 杜念華， 等. 分子標(biāo)記技術(shù)在西瓜甜瓜育種中的應(yīng)用進(jìn)展[J]. 貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2013，41（4）：19-22.

[2] 劉英， 陳柏杰， 金榮榮， 等.分子標(biāo)記技術(shù)在甜瓜育種中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 中國(guó)瓜菜，2009（5）：46-50.

[3] 譚亮萍， 吳朝林， 曾化偉. DNA分子標(biāo)記技術(shù)及其在蔬菜遺傳育種研究中的應(yīng)用[J]. 長(zhǎng)江蔬菜， 2007（11）：35-39.

[4] Botstein D， White R L， Skolnick M， et al. Construction of a genetic linkage map in man using restriction fragment length polymorphisms [J]. Am. J. Hum. Genet.，1980， 32（3）：314-333.

[5] 李隆云， 鐘國(guó)躍， 衛(wèi)瑩芳， 等. DNA分子標(biāo)記及其在中藥中的應(yīng)用[J].中國(guó)中醫(yī)藥科技，2002，9（5）：315-319.

[6] 賈繼增.分子標(biāo)記種質(zhì)資源鑒定和分子標(biāo)記育種[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，1996， 29（4）：1-10.

[7] 羅林廣，王新望，羅紹春.分子標(biāo)記及其在作物遺傳育種中的應(yīng)用[J].江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，1997，9（1）：45-54.

[8] 何風(fēng)華.DNA 分子標(biāo)記及其在植物遺傳育種上的應(yīng)用[J].生物學(xué)教學(xué)，2004，29（1）：8-9.

[9] 焦仁海， 孫發(fā)明， 劉興二， 等. 玉米 DNA 分子標(biāo)記及其研究進(jìn)展[J]. 農(nóng)業(yè)生物技術(shù)科學(xué)，2006，22（4）：48-51.

[10]張海英， 許勇， 王永健. 葫蘆科瓜類作物分子遺傳圖譜研究進(jìn)展[J].分子植物育種， 2004， 2（4）：548-556.

[11]李光光，鄭巖松，李向陽(yáng)， 等.利用分子標(biāo)記研究苦瓜資源的遺傳多樣性[J].南方農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2013，44（1）：6-11.

[12]王燕龍，姜言生，曲志才， 等.SSR分子標(biāo)記在作物種質(zhì)資源鑒定中的應(yīng)用[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，44（10）：11-18.

[13]劉靜.AFLP分子標(biāo)記的發(fā)展及應(yīng)用[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010（5）：10-14.

[14]趙娜，周晶，楊文才，等.厚皮甜瓜遺傳多樣性的SSR分析[J].中國(guó)瓜菜，2009（5）：5-10.

[15]盛云燕，欒非時(shí)，陳克農(nóng).甜瓜SSR標(biāo)記遺傳多樣性的研究[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，37（2）：165-170.

[16]尚建立，王吉明，郭琳琳，等.西瓜種質(zhì)資源主要植物學(xué)性狀的遺傳多樣性及相關(guān)性分析[J].植物遺傳資源學(xué)報(bào)，2012，13（1）：11-15，21.

[17]高山，林碧英， 許端祥，等.苦瓜種質(zhì)遺傳多樣性的RAPD和ISSR分析[J].植物遺傳資源學(xué)報(bào)，2010，11（1）：78-83.

[18]張長(zhǎng)遠(yuǎn)，孫妮，胡開(kāi)林.苦瓜品種親緣關(guān)系的RAPD分析[J].分子植物育種，2005，3（4）：515-519.

[19]楊衍，劉昭華，詹園鳳，等.苦瓜種質(zhì)資源遺傳多樣性的AFLP分析[J].熱帶作物學(xué)報(bào)，2009，30（3）：299-303.

[20]Gaikwad A B， Behera T K， Singh A K， et al. Amplified fragment length polymorphism analysis provides strategies for improvement of bitter gourd（Momordica charantia L.）[J]. HortScience， 2008，43（1）：127-133.

[21]李曉慧，田朝陽(yáng)，王從彥.SRAP分子標(biāo)記分析西瓜遺傳多樣性[J].生物技術(shù)，2007，17（3）：23-26.

[22]段會(huì)軍，張彩英，李喜煥， 等.基于RAPD、ISSR和AFLP對(duì)西瓜枯萎病病菌遺傳多樣性的評(píng)價(jià)[J].菌物學(xué)報(bào)，2008，27（2）：267-276.

[23]Paris H S， Yonash N， Portnoy V， et al， Assessment of genetic relationships in Cucurbita pepo（Cucurbitaceae） using DNA markers[J]. Theor. Appl. Genet.， 2003， 106（6）：971-978.

[24]黃秀麗.南瓜屬4個(gè)栽培品種間親緣關(guān)系的探討及南瓜白粉病抗性評(píng)估的初步研究[D].汕頭：汕頭大學(xué)，2005.

[25]張春秋.甜瓜抗白粉病基因Pm-2F的精細(xì)定位與克隆[D].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院， 2012.

[26]董艷敏，盧金東，劉栓桃.分子標(biāo)記技術(shù)在葫蘆科瓜類作物中的應(yīng)用進(jìn)展[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008（2）：21-24.

[27]王懷松， 賀超興， 張志斌， 等.甜瓜白粉病抗性AFLP連鎖標(biāo)記的初步研究[J].中國(guó)瓜菜，2009（2）：4-6.

[28]馬鴻艷. 甜瓜白粉病抗性遺傳分析及相關(guān)基因SSR標(biāo)記[D].哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)，2011.

[29]張曉波，馬鴻艷，欒非時(shí).甜瓜雌雄異化同株性狀的遺傳特征及SSR分子標(biāo)記的研究[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，38（1）：18-22.

[30]孫曉丹，商慶梅，秦智偉.黃瓜嫩果白色果皮顏色遺傳規(guī)律及其AFLP標(biāo)記及研究[J].北方園藝，2011（3）：135-140.

[31]王日升，李立志，方鋒學(xué)， 等.西瓜黃皮性狀RAPD標(biāo)記的研究[J].華北農(nóng)學(xué)報(bào)，2007，22（增刊）：107-109.

[32]劉英， 陳柏杰， 金榮榮， 等. 分子標(biāo)記技術(shù)在甜瓜育種中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].中國(guó)瓜菜， 2009（5）：46-50.

[33]羊杏平，劉廣，侯喜林， 等.利用RAPD和ISSR 2種分子標(biāo)記鑒定西瓜雜交種的遺傳純度[J].江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2010，26（6）：1313-1318.

[34]李菊芬， 許玲， 馬國(guó)斌. 利用分子標(biāo)記技術(shù)鑒定西瓜雜交種純度[J].上海農(nóng)學(xué)學(xué)報(bào)，2009，25（1）：72-75.

[35]李菊芬， 許玲， 馬國(guó)斌. 應(yīng)用SSR分子標(biāo)記鑒定甜瓜雜交種純度[J].農(nóng)業(yè)生物技術(shù)學(xué)報(bào)，2008，16（3）：494-500.

[36]王賢磊， 高興旺， 李冠， 等. 甜瓜遺傳圖譜的構(gòu)建及果實(shí)與種子QTL分析[J].遺傳， 2011，33（12）： 1398-1408.

[37]路緒強(qiáng)，馬鴻艷，劉宏宇，等.控制甜瓜雄花分化基因的遺傳分子及初步定位[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，41（7）：51-55.

[38]王軍輝，崔興華，張桂華，等.利用SSR標(biāo)記技術(shù)構(gòu)建黃瓜遺傳連鎖圖譜[J].北方園藝，2010（22）：15-18.

[39]易克，徐向利，盧向陽(yáng)， 等.利用SSR和ISSR標(biāo)記技術(shù)構(gòu)建西瓜分子遺傳圖譜[J].湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2003，29（4）：333-337.

篇6

關(guān)鍵詞：高壓靜電場(chǎng)；植物生長(zhǎng)；微觀機(jī)理

中圖分類號(hào)： Q947.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2014.03.024

目前，靜電生物效應(yīng)的研究和應(yīng)用已日益向縱深發(fā)展，對(duì)植物的生物效應(yīng)研究也取得了可喜的成就[1-3]。本研究利用從試驗(yàn)中獲得的結(jié)果，以現(xiàn)有的認(rèn)識(shí)水平和程度，從理論的角度對(duì)高壓靜電場(chǎng)（以下均簡(jiǎn)稱靜電場(chǎng)）對(duì)植物的誘導(dǎo)機(jī)理進(jìn)行研究。

眾所周知，地球上的植物生長(zhǎng)，除了需要陽(yáng)光、水、礦物質(zhì)等環(huán)境因素以外，還需要靜電場(chǎng)、磁場(chǎng)、射線、聲波等物理因素。從物理學(xué)的角度講，地球本身是一個(gè)帶負(fù)電的球體。電離層與地面之間的電勢(shì)差平均值約為3.0×105 V。晴天時(shí)，地球表面的大氣電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)值約為100～200 V·m-1[5]，而且，大氣電場(chǎng)內(nèi)還存在帶電離子的上、下運(yùn)動(dòng)，這構(gòu)成了植物生長(zhǎng)必需的靜電場(chǎng)和因帶電離子運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的大氣電流。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者用人工方法將靜電場(chǎng)作用到植物上，對(duì)植物的生長(zhǎng)進(jìn)行調(diào)控，達(dá)到了預(yù)期的目的。然而，對(duì)于靜電場(chǎng)誘導(dǎo)植物生長(zhǎng)機(jī)理的研究，還沒(méi)有得到一個(gè)十分完整而滿意的解釋，本研究從5個(gè)方面對(duì)靜電場(chǎng)對(duì)植物的誘導(dǎo)進(jìn)行研究，以彌補(bǔ)理論上的缺陷。

1 靜電誘導(dǎo)植物生長(zhǎng)

國(guó)內(nèi)關(guān)于靜電誘導(dǎo)植物生長(zhǎng)的報(bào)道很多，所采用的靜電場(chǎng)的類型大致有3種：一是正負(fù)離子電場(chǎng)；二是正負(fù)脈動(dòng)電場(chǎng)；三是正負(fù)靜電場(chǎng)。最常用的是第一種和第二種。

王淑惠等[6]采用適宜強(qiáng)度的靜電場(chǎng)對(duì)小麥幼苗進(jìn)行處理，對(duì)小麥幼苗的生長(zhǎng)效應(yīng)、成熟期植株性狀和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行了測(cè)量記錄，見(jiàn)表1和表2。其中，對(duì)照組是指未經(jīng)靜電場(chǎng)處理。

從表1[6]可以看出，除功能葉片無(wú)顯著差別（P>0.05）外，苗高、葉片數(shù)都有顯著差別（0.05>P>0.01）。總根數(shù)、功能葉寬、葉齡、分蘗數(shù)和凍害程度差別明顯（P

從國(guó)內(nèi)多篇報(bào)道看，促進(jìn)植物生長(zhǎng)所采用的靜電場(chǎng)類型大多是正離子電場(chǎng)[3]。在靜電場(chǎng)作用下，植物能加快吸收CO2，對(duì)病蟲害有抑制作用，提高產(chǎn)量[4]。當(dāng)然，為了延長(zhǎng)花卉的開(kāi)花時(shí)間，有時(shí)候也采用負(fù)離子電場(chǎng)[2]。

2 靜電處理使細(xì)胞膜興奮機(jī)理

植物的生長(zhǎng)發(fā)育大部分依賴于植物細(xì)胞吸收營(yíng)養(yǎng)成分，而細(xì)胞膜作為細(xì)胞與周圍生理環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換的重要通道，具有極其關(guān)鍵的作用。細(xì)胞膜的興奮水平可直接影響植物生長(zhǎng)的程度。因此，當(dāng)某種靜電場(chǎng)作用到植物上時(shí)，可使細(xì)胞膜興奮，提高細(xì)胞膜內(nèi)外的物質(zhì)交換的速率，這對(duì)于促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育具有重要的實(shí)際意義。筆者認(rèn)為，靜電場(chǎng)促進(jìn)植物中細(xì)胞膜的興奮，主要有以下2點(diǎn)機(jī)理。

2.1 靜電影響細(xì)胞膜電位促使細(xì)胞膜興奮機(jī)理

細(xì)胞膜是細(xì)胞質(zhì)與外界相隔的一層薄膜，又稱質(zhì)膜，是位于原生質(zhì)體，緊貼細(xì)胞壁的膜結(jié)構(gòu)，而細(xì)胞膜可以看作是具有一定厚度、一定電阻和一定電路的特殊“電路”。細(xì)胞膜的磷脂雙分子層將細(xì)胞內(nèi)液與細(xì)胞外液分隔，由于細(xì)胞內(nèi)外帶電離子不均等分布在膜的兩側(cè)，因此，存在一定的電位差，形成細(xì)胞膜電位，圖1顯示了細(xì)胞膜的等效電路[7]。

細(xì)胞膜電位主要分為兩種：靜息電位和動(dòng)作電位。靜息電位是指細(xì)胞未受外界刺激時(shí)存在于細(xì)胞內(nèi)外兩側(cè)的電位差。細(xì)胞在未受外界刺激時(shí)，細(xì)胞內(nèi)的生理環(huán)境較為穩(wěn)定，在其中發(fā)生著許多重要的生物化學(xué)反應(yīng)。K+順著細(xì)胞膜內(nèi)外的濃度差擴(kuò)散至細(xì)胞膜外，正電荷增多，膜外電位上升，膜內(nèi)呈現(xiàn)極低的負(fù)電位。而Na+內(nèi)流至細(xì)胞膜內(nèi)，進(jìn)而提高膜內(nèi)電位，最終K+、Na+所維持的細(xì)胞膜內(nèi)外的電位差構(gòu)成了細(xì)胞膜的靜息電位，此時(shí)，細(xì)胞膜的離子凈流動(dòng)速率呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)平衡。

動(dòng)作電位是指細(xì)胞受到刺激，在靜息電位的基礎(chǔ)上發(fā)生一次短暫的、擴(kuò)散性的電位變化。當(dāng)外界給予細(xì)胞一定的刺激后，細(xì)胞膜的靜息電位呈現(xiàn)活化狀態(tài)。首先出現(xiàn)緩慢的去極化狀態(tài)，Na+通道開(kāi)放，Na+大量?jī)?nèi)流，膜電位逐漸變小，當(dāng)達(dá)到-50 ～ 55 mV的臨界水平 [8]，即閾電位時(shí)，隨即產(chǎn)生一個(gè)爆發(fā)性的除極化，動(dòng)作電位短時(shí)間達(dá)到0 mV，細(xì)胞內(nèi)外電位相等，膜電位極性反轉(zhuǎn)，之后細(xì)胞膜電位進(jìn)行反極化，大量K+順濃度差電位差流向細(xì)胞膜外，膜電位恢復(fù)到靜息狀態(tài)。

通過(guò)靜電處理細(xì)胞膜，可使細(xì)胞膜上的通道蛋白形態(tài)發(fā)生改變，膜電容增大，促使K+、Na+流向發(fā)生改變。細(xì)胞膜電位由靜息電位轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)作電位，Na+通道蛋白開(kāi)放，內(nèi)負(fù)電位降到閾電位水平。細(xì)胞進(jìn)行去極化過(guò)程，此時(shí)細(xì)胞膜處于興奮狀態(tài)。離子的凈流動(dòng)速率大大加快。并且電流的流向均是朝向內(nèi)，植物表現(xiàn)內(nèi)壓“電恒”狀態(tài)。因此，通過(guò)靜電處理使細(xì)胞膜興奮，提高離子的通透性，進(jìn)而促進(jìn)細(xì)胞吸收離子的過(guò)程，加快細(xì)胞與周邊生理環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換。

2.2 靜電通過(guò)影響細(xì)胞膜分子結(jié)構(gòu)促使細(xì)胞膜興奮機(jī)理

細(xì)胞膜的基本結(jié)構(gòu)是一個(gè)有蛋白質(zhì)鑲嵌的磷脂雙分子層，而膜電位的產(chǎn)生與膜上帶電脂質(zhì)分子與蛋白質(zhì)分子的解離狀態(tài)與膜內(nèi)外的離子濃度場(chǎng)有關(guān)。由文獻(xiàn)[9]可知，細(xì)胞膜外表面處的電勢(shì)為：

5.1 靜電處理使細(xì)胞中DNA分子合成速率加快機(jī)理

眾所周知，基因（遺傳因子）是遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)，在生物學(xué)上的定義為DNA或RNA分子上具有遺傳信息的特定核苷酸序列。它儲(chǔ)存著生命孕育、生長(zhǎng)、凋亡過(guò)程的全部信息，通過(guò)復(fù)制、表達(dá)、修復(fù)，完成生命繁衍、細(xì)胞分裂和蛋白質(zhì)合成等重要生理過(guò)程。在細(xì)胞中，存在CDK啟動(dòng)因子，它是一類重要的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，其主要的生物學(xué)作用是啟動(dòng)DNA的復(fù)制和誘發(fā)細(xì)胞的有絲分裂，以復(fù)合物形式出現(xiàn)[19]。該復(fù)合物分為催化亞基和調(diào)節(jié)亞基兩部分，催化亞基為CDK，調(diào)節(jié)亞基為細(xì)胞周期蛋白。CDK與細(xì)胞周期蛋白是調(diào)控細(xì)胞分裂的核心因子。通過(guò)靜電處理植物細(xì)胞，加速ATP的合成，進(jìn)而促進(jìn)CDK與細(xì)胞周期蛋白的合成，從而促進(jìn)細(xì)胞的有絲分裂。

5.2 靜電處理細(xì)胞促使染色體變異機(jī)理

試驗(yàn)表明[20]，靜電處理植物細(xì)胞能夠增長(zhǎng)有絲分裂中期的細(xì)胞數(shù)目，縮短細(xì)胞有絲分裂周期，提高細(xì)胞的分裂速度。靜電處理植物細(xì)胞不僅可以使DNA復(fù)制加快，還能使核酸蛋白質(zhì)分子中的氫鍵斷合，引起染色體變異。通過(guò)靜電處理，引起細(xì)胞染色體變異大致有以下幾種 [21-23]：染色體斷片、染色體落后、染色體橋不等分裂、單極紡錘體和多極紡錘體。而其主要形成原因是經(jīng)常使核酸蛋白質(zhì)中帶電離子數(shù)目改變，加速氫鍵的形成速度，促使染色體變異。

靜電場(chǎng)對(duì)植物生長(zhǎng)誘導(dǎo)的機(jī)理十分復(fù)雜。它是一門靜電學(xué)與生物學(xué)的交叉學(xué)科，其研究難度大。本研究結(jié)果可為從事用靜電對(duì)植物進(jìn)行調(diào)控的應(yīng)用工作者提供有益的幫助。但是要更詳細(xì)地解釋其機(jī)理，尚需做不少工作。例如，靜電正離子電場(chǎng)與負(fù)離子電場(chǎng)作用到同種植物上，或同一種靜電場(chǎng)作用到不同植物上，其誘導(dǎo)結(jié)果是不一樣的。不同的場(chǎng)強(qiáng)、不同的作用時(shí)間、不同的方向和消退效應(yīng)，其結(jié)果也是不一樣的。如何從微觀的角度分析其差異，是下一步要研究的課題。

參考文獻(xiàn)：

[1]仲兆清.靜電場(chǎng)生物效應(yīng)在作物上的研究進(jìn)展[J].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)科技，1997（S）：18-19.

[2]蔣耀庭，潘麗娜.高壓靜電場(chǎng)對(duì)茉莉等四種花卉的調(diào)控作用[J].自然雜志，2003（4）：237-239.

[3]張振球. 靜電生物效應(yīng)[M].北京：萬(wàn)國(guó)學(xué)術(shù)出版社，1989：1-10.

[4]苗建勛.靜電正離子輻射對(duì)蔬菜生長(zhǎng)的促進(jìn)作用[J].洛陽(yáng)工學(xué)院學(xué)報(bào)，1999，20（2）：6-10.

[5]張三慧.大學(xué)物理：第三冊(cè)[M].北京：清華大學(xué)出版社，1999：115-116.

[6]王淑惠，黎先棟，宋長(zhǎng)銑.高壓靜電場(chǎng)處理小麥種子對(duì)幼苗生長(zhǎng)和有關(guān)化學(xué)成分的影響[J].生物化學(xué)與生物物理進(jìn)展，1991，18（5）：392-399.

[7]賈莉君.離子選擇微點(diǎn)極測(cè)定植物細(xì)胞跨膜電位的液泡中硝酸根離子活度的方法研究[D].南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)， 2006：124.

[8]孟凱，李延海.生后早期大鼠視皮層錐體神經(jīng)元的電學(xué)特性[M].北京：高等教育出版社，2007：87.

[9]那日，馮璐.我國(guó)靜電生物學(xué)效應(yīng)機(jī)理研究新發(fā)展[J].物理，2003，32（2）：87-93.

[10]孫一源，佘登苑.農(nóng)業(yè)生物力學(xué)及農(nóng)業(yè)生物電磁學(xué)[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，1996：50-473.

[11]李新穎，蔣耀庭，孫明.高壓靜電場(chǎng)對(duì)花卉的調(diào)控作用的微觀機(jī)理初探[J].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)科技，2006（2）：46-48.

[12]鮑重光.靜電技術(shù)原理[M].北京：北京理工大學(xué)出版社出版社，1993：311.

[13]高偉娜，顧小清.高壓靜電場(chǎng)對(duì)植物生物學(xué)效應(yīng)的研究發(fā)展[J].現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)發(fā)展，2006，6（7）： 60-62.

[14]李旭英，劉濱疆，陳淑英.空間電場(chǎng)對(duì)植物吸收CO2和生長(zhǎng)速度的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2007（10）：177-181.

[15] 李曉靜，任安祥.茄子種子電磁生物效應(yīng)的研究[J].華北農(nóng)學(xué)報(bào)，2007， 22（2）：180-183.

[16]吳旭紅，孫為民，張紅燕.靜電場(chǎng)對(duì)植物的生物學(xué)效應(yīng)[J].黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2005（2）：44-46.

[17]白希堯，馬之田，劉恒言，等.靜電技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用[J].自然雜志，1984，7（12）：902-906.

[18]白希堯，馬安成，閻之，等.靜電處理作物種子的生理生化研究[J].遼寧農(nóng)業(yè)科學(xué)，1987（5）：24-29.

[19]戴愛(ài)玲.細(xì)胞周期調(diào)控因子的研究進(jìn)展[J].龍巖師專學(xué)報(bào)，2002，6（3）：53-54.

[20]張振球. 國(guó)內(nèi)靜電生物效應(yīng)進(jìn)展[J].靜電，1992（1）：28.

[21]謝菊芳，廖貢獻(xiàn)，張著.高壓靜電場(chǎng)對(duì)植物細(xì)胞的影響[J].中南民族學(xué)院學(xué)報(bào)，2000，19（3）：9-12.

篇7

1 當(dāng)代大學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)現(xiàn)狀及其存在問(wèn)題

生物相關(guān)專業(yè)的學(xué)生對(duì)生物科學(xué)技術(shù)具有濃厚的興趣,生物科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)扎實(shí),對(duì)生物技術(shù)發(fā)展持積極的肯定態(tài)度,具備良好的科技強(qiáng)國(guó)的信念。但是,他們對(duì)高新生物科學(xué)技術(shù)知識(shí)和先進(jìn)實(shí)驗(yàn)技術(shù)了解較少,生物科學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐技能較差,對(duì)生物科學(xué)科研精神的理解和研究方法的掌握不足。有調(diào)查表明,當(dāng)代大學(xué)生對(duì)于當(dāng)前的一些生物熱點(diǎn)問(wèn)題有一定的了解,但是對(duì)于高新技術(shù)的應(yīng)用和新的科學(xué)研究領(lǐng)域的認(rèn)識(shí)不足。在理性上,有43%的學(xué)生是盲目的懷疑,或者是盲從專家和他人的觀點(diǎn),對(duì)事物較少有自己的看法;在探索求知精神上,“科學(xué)功利主義”對(duì)學(xué)生的影響最大,使得學(xué)生視野狹窄、目光短淺;在實(shí)證精神上,有62%的學(xué)生缺乏實(shí)驗(yàn)實(shí)證精神,偏重抽象思維,缺乏科學(xué)實(shí)驗(yàn)的精神和價(jià)值眼光。②此外,許多高校只注重生物專業(yè)課的常規(guī)教學(xué),很少舉辦專門的科研活動(dòng),且科學(xué)技能培養(yǎng)與鍛煉的途徑缺乏,這使得大學(xué)缺乏濃郁的科學(xué)素養(yǎng)氛圍,學(xué)生較難形成一定的科學(xué)技能,由此科學(xué)實(shí)踐能力也較差。

2 細(xì)胞生物學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)的意義

細(xì)胞生物學(xué)是生物學(xué)類及農(nóng)林醫(yī)藥類本科生一門必修的專業(yè)基礎(chǔ)課,是現(xiàn)代生命科學(xué)的前沿分支學(xué)科之一,它是以細(xì)胞為研究對(duì)象,從細(xì)胞的整體水平、亞顯微水平、分子水平等三個(gè)層研究細(xì)胞和細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)和功能、細(xì)胞的生活史和各種生命活動(dòng)規(guī)律的學(xué)科。細(xì)胞生物學(xué)是一門承上啟下的學(xué)科,和分子生物學(xué)一起同是現(xiàn)代生命科學(xué)的基礎(chǔ),并廣泛滲透到遺傳學(xué)、發(fā)育生物學(xué)、生殖生物學(xué)、神經(jīng)生物學(xué)和免疫生物學(xué)等的研究中,和農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、生物高新技術(shù)的發(fā)展有密切的關(guān)系,是生命科學(xué)的重要支柱之一,在解決人類面臨的重大問(wèn)題、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中發(fā)揮重要的基礎(chǔ)作用。同時(shí),細(xì)胞生物學(xué)又是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科,重要理論與實(shí)踐密切地聯(lián)系著。隨著生命科學(xué)自身和生物產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,對(duì)生命科學(xué)相關(guān)領(lǐng)域創(chuàng)新型人才的需求也在不斷增加。由此可見(jiàn),細(xì)胞生物學(xué)課程中科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)對(duì)于建立與其專業(yè)層次、研究方向相符合的細(xì)胞生物學(xué)知識(shí)構(gòu)架體系,培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的科學(xué)思維能力具有非常重要的作用。

3 細(xì)胞生物學(xué)教學(xué)中如何培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)

細(xì)胞生物學(xué)作為生物學(xué)類及農(nóng)林醫(yī)藥類的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程,在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)方面,具有舉足輕的重要作用。然而,科學(xué)素養(yǎng)的提高不是一朝一夕之功,教師應(yīng)始終將其貫穿于自己的教學(xué)之中。如何在細(xì)胞生物學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)和提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng),以下是筆者的一些想法和體會(huì)。

3.1 加強(qiáng)課堂教學(xué)中的“生活化”融合

? 細(xì)胞生物學(xué)的知識(shí)理論性強(qiáng),內(nèi)容抽象深?yuàn)W、難于理解,教師可以試將抽象的內(nèi)容與日常生活相聯(lián)系,使學(xué)生有此聯(lián)想起有趣的、熟悉的生活場(chǎng)景或事物,這不僅使抽象的內(nèi)容具體化和動(dòng)態(tài)化,使其容易理解,而且激發(fā)了學(xué)生的探究欲望和學(xué)習(xí)興趣。例如講解“蛋白質(zhì)的分選”時(shí),引導(dǎo)學(xué)生由細(xì)胞社會(huì)聯(lián)想到人類社會(huì)。細(xì)胞中的各種蛋白質(zhì)發(fā)揮結(jié)構(gòu)或功能作用的部位幾乎遍布細(xì)胞的各種膜區(qū)和組分,只有當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)各就各位并組裝成結(jié)構(gòu)和功能復(fù)合體,才能參與細(xì)胞的各種生命活動(dòng)。這就好比在人類社會(huì)中,各專業(yè)的畢業(yè)生只有找到適合其自身特點(diǎn)的工作崗位才能發(fā)揮所長(zhǎng)?？傊?運(yùn)用發(fā)散性思維,盡可能地將細(xì)胞生物學(xué)抽象的理論知識(shí)與生活實(shí)際聯(lián)系起來(lái),并配合以多媒體輔助手段,使抽象的內(nèi)容變得形象生動(dòng),易于理解掌握。

3.2 側(cè)重教學(xué)內(nèi)容的前沿性和新穎性

細(xì)胞生物學(xué)發(fā)展極為迅速,隨著科學(xué)家們研究成果的不斷涌現(xiàn),其內(nèi)容處在不斷更新的動(dòng)態(tài)過(guò)程中。因此,教師在教學(xué)過(guò)程中,要注重聯(lián)系學(xué)科的前沿和熱點(diǎn),講述較先進(jìn)的科學(xué)結(jié)論,跟蹤國(guó)際上最新進(jìn)展。此外,教師在注重教學(xué)的同時(shí),宜以科研并舉,以科研引導(dǎo)和促進(jìn)教學(xué);教學(xué)與培養(yǎng)科學(xué)研究型人才緊密結(jié)合;教學(xué)內(nèi)容與最新科研進(jìn)展同步,使學(xué)生在正確掌握細(xì)胞生物學(xué)基礎(chǔ)上學(xué)會(huì)解決與之相關(guān)的科學(xué)研究問(wèn)題。如將教師的主要科研成果與基礎(chǔ)理論教學(xué)有機(jī)結(jié)合,結(jié)合教學(xué)內(nèi)容介紹自己的科研成果,這樣既生動(dòng)又貼切,學(xué)生又很熟悉,使學(xué)生獲得學(xué)習(xí)的興趣和動(dòng)力,亦可以啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力,培養(yǎng)學(xué)生的科研鉆研精神。

3.3 增加細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的比例

綜合性實(shí)驗(yàn)注重知識(shí)的綜合運(yùn)用,實(shí)驗(yàn)原理和方法步驟較為復(fù)雜,可以使學(xué)生更好地理解實(shí)驗(yàn)原理,正確使用儀器設(shè)備,鍛煉學(xué)生綜合分析問(wèn)題的能力;設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是指學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)

目,自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,自主準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料,自主配制實(shí)驗(yàn)所需試劑,根據(jù)自己的時(shí)間自主安排實(shí)驗(yàn)進(jìn)程,設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)積極性,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和勇于探索的精神。由此可見(jiàn),綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)可以鍛煉學(xué)生綜合分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。③然而目前許多高校由于實(shí)驗(yàn)條件和課時(shí)安排的限制,細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)主要以基本操作和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主,綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)較少甚至沒(méi)有,這在一定程度上限制了學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。④因此,教師應(yīng)根據(jù)科學(xué)性、可行性和實(shí)用性原則增大綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的比例。如我們精選了真核生物基因組的提取、純化、鑒定、擴(kuò)增、酶切、重組、轉(zhuǎn)化、篩選的大實(shí)驗(yàn),膜蛋白的分離與鑒定等綜合設(shè)計(jì)型大實(shí)驗(yàn),這些實(shí)驗(yàn)中的每個(gè)實(shí)驗(yàn)都構(gòu)成了一個(gè)綜合性整體,同時(shí),在實(shí)驗(yàn)材料的選擇上盡量做到由學(xué)生自主選擇。通過(guò)每一次的綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),使學(xué)生進(jìn)一步鞏固了已學(xué)習(xí)的知識(shí)和已掌握的技術(shù),并能夠?qū)?shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行合理的正確的資料采集、整理、分析和歸納,有效地培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)、科學(xué)精神、創(chuàng)新思維及分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。 3.4 組織各種“科學(xué)小組”,布置學(xué)科發(fā)展前沿的討論,與全程科研訓(xùn)練對(duì)接,以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神

篇8

大鼠生后MGBv神經(jīng)元主動(dòng)膜特性的變化及GABA受體激動(dòng)劑的影響姚小紅萬(wàn)子兵熊鷹(182)

凝血酶對(duì)原代培養(yǎng)海馬神經(jīng)元游離鈣濃度的影響楊文瓊孫圣剛童萼塘曹學(xué)兵(188)

大鼠咬肌神經(jīng)切斷后三叉神經(jīng)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元高親和性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子受體表達(dá)的變化張富興龐有旺郭峰董玉琳熊抗輝李金蓮(193)

大鼠坐骨神經(jīng)修復(fù)后重組睫狀神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子對(duì)相關(guān)神經(jīng)元生長(zhǎng)相關(guān)蛋白43、生長(zhǎng)抑素表達(dá)的影響許家軍陳爾瑜路長(zhǎng)林何成(198)

神經(jīng)科學(xué)通報(bào) 不同程度睡眠剝奪對(duì)大鼠認(rèn)知和腦線粒體呼吸功能的影響竇偉趙忠新繆明永王文昭黃流清(204)

銀杏葉制劑對(duì)大鼠腦缺血再灌注后N-甲基-D-天冬氨酸受體表達(dá)的影響及腦保護(hù)作用李曉紅張峰趙明霞張秋玲趙忠新(210)

胰島素治療對(duì)糖尿病大鼠學(xué)習(xí)記憶功能障礙及大腦皮層額葉和海馬神經(jīng)肽含量變化的影響管慶波韓輝董建軍蔣玲趙文博趙家軍王桂蘭(215)

RNA干擾對(duì)阿爾茨海默病家族性瑞典型APP突變的沉默作用邱昕潘紀(jì)安陳宇張瑋瑩楊華靜張?zhí)K明(219)

《中華現(xiàn)代醫(yī)院管理雜志》免費(fèi)查閱、全文上網(wǎng)(192)

《神經(jīng)生物學(xué)》（高等教育出版社）第二版壽天德主編(252)

《神經(jīng)科學(xué)通報(bào)》第一屆編委會(huì)成員簡(jiǎn)介（續(xù)）(253)

Caspase和calpain在神經(jīng)元凋亡和亨廷頓舞蹈病發(fā)病機(jī)制中的作用王燕顧振綸秦正紅(224)

亨廷頓舞蹈病的治療王琳輝林芳(230)

神經(jīng)科學(xué)教學(xué)與醫(yī)學(xué)模式革命關(guān)新民施靜(236)

在《神經(jīng)生物學(xué)》教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神和作風(fēng)壽天德(241)

正確處理《神經(jīng)科學(xué)基礎(chǔ)》教學(xué)改革中的幾個(gè)關(guān)系李金蓮(242)

編寫高質(zhì)量的教材是課程建設(shè)的核心崔浩軍(242)

神經(jīng)生物學(xué)的教材建設(shè)要體現(xiàn)相對(duì)獨(dú)立的學(xué)科體系蔣星紅郭試瑜單立冬印其章(243)

開(kāi)設(shè)神經(jīng)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課的做法和存在的問(wèn)題龔珊?jiǎn)瘟⒍炱媸Y星紅(243)

關(guān)于在本科生的神經(jīng)生物學(xué)教學(xué)中采取啟發(fā)式教學(xué)的思考伍忠鑾周文良(244)

制作和使用多媒體課件教學(xué)中需改進(jìn)的問(wèn)題付建華李露霞(244)

碩士研究生《神經(jīng)生物學(xué)》教學(xué)方法探討楊盛昌潘盛武(245)

搞好青年教師培養(yǎng)實(shí)現(xiàn)學(xué)科可持續(xù)發(fā)展曹莉張勇由振東何成路長(zhǎng)林王成海(245)

重視更新教學(xué)內(nèi)容提高神經(jīng)生物學(xué)教學(xué)質(zhì)量張勇曹莉由振東王成海(246)

在神經(jīng)生物學(xué)教學(xué)中積極開(kāi)展第二課堂活動(dòng)張勇曹莉由振東王成海(246)

培養(yǎng)神經(jīng)生物學(xué)創(chuàng)新型人才要加強(qiáng)專業(yè)英語(yǔ)的訓(xùn)練王建軍羅蘭(247)

改革神經(jīng)生物學(xué)課堂教學(xué)模式的嘗試張勇曹莉由振東王成海(247)

不同層次學(xué)生的神經(jīng)生物學(xué)課程教學(xué)重點(diǎn)確定神經(jīng)科學(xué)通報(bào) 崔希云(248)

關(guān)于神經(jīng)生物學(xué)教學(xué)課件制作的幾點(diǎn)思考沈建新(248)

以“學(xué)”為中心構(gòu)建神經(jīng)生物學(xué)教學(xué)模式的嘗試?yán)顤|亮趙紅崗?fù)跏缧?249)

體育師范類院校運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)教學(xué)中的神經(jīng)生物學(xué)張日輝(249)

在成人教育中開(kāi)展神經(jīng)生物學(xué)教學(xué)的必要性祁文秀(250)

《神經(jīng)生物學(xué)》教學(xué)的體會(huì)與思考陳其才吳飛健唐佳王欣(250)

在課堂教學(xué)中優(yōu)化組合多媒體教學(xué)手段神經(jīng)科學(xué)通報(bào) 鄧建新李曉蓓(251)

醫(yī)學(xué)神經(jīng)生物學(xué)課程體系的建設(shè)與實(shí)踐阮懷珍楊忠胡志安蔡文琴(251)

神經(jīng)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探討陳盛強(qiáng)孫衛(wèi)文蘇濤廖衛(wèi)平鄭德樞(252)

首屆全國(guó)頭部斷層影像解剖學(xué)及其臨床應(yīng)用學(xué)習(xí)班在紹興成功舉辦(18)

《神經(jīng)科學(xué)通報(bào)》啟事(32)

MAP激酶在細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳遞，神經(jīng)可塑性及痛覺(jué)易化中的作用Ru-RongJiYu-QiuZhang(3)

痛情緒和相關(guān)記憶機(jī)制的研究進(jìn)展張玉秋紀(jì)如榮(10)

大腦音樂(lè)功能的研究狄海波陳宜張(82)

GBS與空腸彎曲菌感染吳錚范文輝(87)

腎上腺皮質(zhì)激素和神經(jīng)細(xì)胞黏附分子在應(yīng)激影響記憶的個(gè)體差異性中的作用王宗文嚴(yán)進(jìn)(91)

朱鶴年教授與立體定向技術(shù)倪國(guó)壇(95)

睡眠剝奪及睡眠恢復(fù)后大鼠中縫核群星形膠質(zhì)細(xì)胞的反應(yīng)及其與神經(jīng)元的關(guān)系王曉東宿長(zhǎng)軍李柱一王者晉饒志仁(19)

大鼠骨髓基質(zhì)細(xì)胞分泌膠質(zhì)細(xì)胞源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子的研究葉民陳生弟戚晨陸國(guó)強(qiáng)梁梁徐潔懿(23)

CGRP和NGF對(duì)腦局部缺血再灌注大鼠腦組織神經(jīng)元凋亡及PKCmRNA表達(dá)的調(diào)節(jié)作用邢雪松呂威力方秀斌(28)

高滲刺激后大鼠視上核星形膠質(zhì)細(xì)胞和神經(jīng)元的反應(yīng)及其相互關(guān)系的光、電鏡研究段麗申晶袁華張萍曹榮饒志仁(33)

神經(jīng)科學(xué)通報(bào) 海人藻酸致癇大鼠海馬神經(jīng)元凋亡中caspase-3作用的實(shí)驗(yàn)研究趙瑞劉建民趙文元黎莉霍克克周曉平(39)

NNMS抑制大鼠腦缺血再灌注后氧自由基產(chǎn)生的作用沈明徐建興(44)

腺苷A1受體在雙相呼氣和吸氣神經(jīng)元電活動(dòng)中的作用王劍莉吳中海李軍(48)

GABA對(duì)大鼠伏隔核痛反應(yīng)神經(jīng)元電活動(dòng)的影響許艷徐滿英閏彬彬(53)

神經(jīng)干細(xì)胞分化的神經(jīng)元離子型谷氨酸受體NMDA亞單位的mRNA和蛋白表達(dá)楊林王宇倩朱劍虹(58)

甘珀酸抑制大鼠唇下注射Formalin引起的傷害和Sp5C神經(jīng)元的Fos表達(dá)蘭莉袁華曹榮段麗申晶高蓓饒志仁(63)

原位雜交檢測(cè)Sema4C基因在胚胎和成年小鼠組織中的表達(dá)吳海濤劉淑紅景孝堂吳燕范文紅范明(68)

心肌缺血傷害性刺激對(duì)大鼠丘腦束旁核痛敏神經(jīng)元放電的影響原大江張林忠溫建忠張策郭政(73)

Nogo-A在成年大鼠脊髓和背根節(jié)的分布程希平劉惠玲宋朝君金伯泉焦西英游思維鞠躬(77)

爪蟾頂蓋神經(jīng)元的大微抑制性突觸后電流（mIPSCs）依賴從鈣儲(chǔ)池釋放的鈣？王紅蔡浩然(101)

谷氨酸鈉對(duì)大鼠背部皮神經(jīng)傳入放電的影響曹東元郭媛張琪田雨靈王會(huì)生趙晏(111)

神經(jīng)元膜NMDA受體蛋白免疫復(fù)合物單分子納米結(jié)構(gòu)及定位AFM比較研究郁毅剛徐如祥姜曉丹柯以銓蔡穎謙(117)

炎性痛誘導(dǎo)海馬神經(jīng)元形態(tài)學(xué)變化及PKC的表達(dá)上調(diào)楊麗平李清君(129)

神經(jīng)膠質(zhì)瘤中緩激肽B2受體的表達(dá)水平與病理級(jí)別的相關(guān)性趙逸松薛一雪劉云會(huì)付偉姜乃佳安平王萍(135)

多巴胺和乙酰膽堿抑制脂多糖刺激原代膠質(zhì)細(xì)胞iNOS的表達(dá)劉佳福劉振國(guó)周海燕陳生弟陸國(guó)強(qiáng)梁梁(141)

6-羥多巴胺毀損的帕金森病模型大鼠腳橋核神經(jīng)元放電頻率和放電形式的變化王勇張巧俊劉健馮潔褚玉霞高蕊劉婭萍(146)HtTp://

電針抗氧化應(yīng)激參與對(duì)MCAO大鼠再灌注腦功能損傷的保護(hù)王次霞李忠仁陳伯英(153)

肌苷減少高濃度鋅損傷的PC12細(xì)胞壞死而不是凋亡史明鄭春霞游思維(158)

第5屆國(guó)際老年癡呆及相關(guān)疾病學(xué)術(shù)研討會(huì)征文通知(110)

優(yōu)秀論文征稿評(píng)選活動(dòng)(116)

聲明原大江(128)

關(guān)于召開(kāi)“第三屆全軍生理與病理生理專業(yè)學(xué)術(shù)會(huì)議”的第一輪通知(170)

伏核在藥物成癮中的作用衡立君高國(guó)棟(165)

《神經(jīng)科學(xué)通報(bào)》第一屆編委會(huì)成員簡(jiǎn)介（續(xù)）(173)

電刺激構(gòu)建大鼠皮層網(wǎng)絡(luò)癲癇的海馬細(xì)胞電生理特征神經(jīng)科學(xué)通報(bào) 汪勝劉青鄒祖玉韓丹(257)

3-硝基丙酸多次化學(xué)預(yù)處理對(duì)多巴胺能神經(jīng)元的保護(hù)作用鄧學(xué)軍孫圣剛曹學(xué)兵李紅戈梁直厚(266)

Nogo-66受體分子在體外培養(yǎng)的星形膠質(zhì)細(xì)胞中的表達(dá)孫芳金衛(wèi)林龍梅鞠躬(273)

急性重復(fù)缺氧暴露小鼠海馬HIF-1α表達(dá)的變化邵國(guó)張然高翠英呂國(guó)蔚(278)

睡眠剝奪大鼠大腦皮層和海馬nNOS表達(dá)的改變?cè)谄鋵W(xué)習(xí)記憶損傷中的作用陳俊李積勝王華仁張珩(283)

大鼠脊髓損傷后Nogo-A表達(dá)變化的免疫組織化學(xué)研究郭強(qiáng)李淑蓉蘇炳銀(287)

帕金森病患者程序性學(xué)習(xí)的初步研究王曉平趙永波LassondeM耿昌明(291)

阿爾茨海默病大鼠模型海馬MAPK的表達(dá)商秀麗徐萬(wàn)鵬劉云會(huì)楊金霞張化薛一雪(296)

第三屆北京神經(jīng)變性病及卒中國(guó)際研討會(huì)(300)

情緒領(lǐng)域中杏仁核研究的幾個(gè)主要問(wèn)題胡治國(guó)劉宏艷彭聃齡(301)

反義Noggin基因?qū)Τ赡甏笫蠛ｑR內(nèi)Nestin及GFAP表達(dá)的影響徐海偉范曉棠(319)

在尾核痛反應(yīng)神經(jīng)元和整體甩尾反射水平上研究CCK-8對(duì)抗電針的鎮(zhèn)痛作用楊春曉石鐵鋒何秋月徐滿英劉鳳玉(324)

百草枯干預(yù)不同時(shí)間后DAT和VMAT2基因表達(dá)的時(shí)程變化任今鵬任惠民蔣雨平(330)

突觸前活動(dòng)區(qū)的分化與功能沈露露王大勇(335)

血腦屏障——形態(tài)、調(diào)節(jié)和臨床意義劉曄管陽(yáng)太(344)

血腦屏障上P-糖蛋白研究進(jìn)展蘆穎洪浩劉國(guó)卿(351)

未折疊蛋白反應(yīng)及其在生理功能與疾病中的作用陳志欣顧振綸秦正紅(356)

中樞神經(jīng)系統(tǒng)炎性脫髓鞘損傷髓鞘再生的細(xì)胞學(xué)治療管陽(yáng)太張廣先AbdolmohamadRostami(364)

骨形態(tài)發(fā)生蛋白-2在大鼠腦內(nèi)嘴側(cè)遷移流中的發(fā)育學(xué)表達(dá)劉建軍姚忠祥鄒麗云陳興書蔡文琴楊輝(371)

人參皂甙對(duì)老齡大鼠基底前腦-皮質(zhì)膽堿能系統(tǒng)TrkB蛋白表達(dá)的影響賴紅曾亮趙海花方欣楊吉平呂永利(376)

神經(jīng)科學(xué)通報(bào) 三羥異黃酮對(duì)大鼠海馬CA1區(qū)神經(jīng)元自發(fā)放電的影響王茹武宇明張浩王昕何瑞榮(380)

針刺對(duì)缺血性腦損傷大鼠的治療作用及對(duì)GDNF表達(dá)水平和MAPKs信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的調(diào)節(jié)咼登俊趙永波陳英輝(385)

大鼠局灶性缺血再灌注后大腦皮質(zhì)ADM及其mRNA的表達(dá)畢國(guó)榮張輝周慧杰張賀敏海虹方秀斌(391)

PrP可抑制tau介導(dǎo)的體外微管形成作用韓俊王小凡姚海蘭高晨李鋒張寶云姜慧英(398)

一氧化氮合酶活性與抑郁癥的相關(guān)性張靜徐漢明張昌勇童俊張紅周曉亮(404)

胰島素干預(yù)加重海馬注射Aβ阿爾茨海默病大鼠模型認(rèn)知損害趙倩華羅玉敏周玢洪震(408)

藥物難治性癲癇患者腦內(nèi)水通道蛋白-4的表達(dá)上調(diào)陳英輝趙永波劉文文咼登俊王乃東馬愛(ài)梅(413)

生酮飲食對(duì)海藻酸致癇大鼠海馬突觸重建和GluR5、GluR6mRNA的影響徐向平孫若鵬金瑞峰(418)

骨髓源干細(xì)胞在腦組織的遷移和分化鄒西峰徐群淵(425)

篇9

關(guān)鍵詞：牡丹（Paeonia suffruticosa）；鮮（切）花；衰老；花期調(diào)控

中圖分類號(hào)；S685.11 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2013）20-4852-05

Advances on Studies of Senescence and Florescence Control in Fresh（Cut） Flower of Paeonia suffruticosa

LI Yan-mei1，WANG Han1，HAN Wen-zhong2，YANG Ying-jun1

（1.Department of Gardening & Forestry， Henan University of Science and Technology， Luoyang 471003，Henan， China；

2.The Government of Cangtou Town in Henan Province， Xin-an county， Xin-an 471814，Henan， China）

Abstract： The short florescence and the rapid senescence of Paeonia suffruticosa have already significantly restricted its development. Therefore， many researchers focus their studies on the florescence prolonging and the senescence control. The advances in senescence physiology and florescence control in Paeonia suffruticosa are reviewed in detail for the past 20 years in this paper. The application of genetic engineering in Paeonia suffruticosa is also presented.

Key words： Paeonia suffruticosa； fresh flower（cut）； senescence； florescence regulation

牡丹（Paeonia suffruticosa）為多年生落葉小灌木，素有“國(guó)色天香”、“花中之王”的美稱。一年一度的牡丹花會(huì)不僅增加了河南洛陽(yáng)和其他牡丹產(chǎn)區(qū)的旅游收入，而且?guī)?dòng)了當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展，提高了城市的知名度。但是由于牡丹花自然花期較短，一般為7～10 d，且過(guò)于集中，可謂是“弄花一年，看花十日”，使牡丹的觀賞質(zhì)量和產(chǎn)區(qū)的經(jīng)濟(jì)效益都受到了較大影響。據(jù)預(yù)測(cè)，如果牡丹花期延長(zhǎng)1 d，將會(huì)增加1 000萬(wàn)元的旅游收入，同時(shí)一些其他的積極意義尚未計(jì)入。因此研究如何延長(zhǎng)牡丹鮮（切）花花期及其調(diào)控技術(shù)、培育新種質(zhì)具有重要意義。在牡丹花期延長(zhǎng)及調(diào)控方面已有許多學(xué)者進(jìn)行了大量研究，本文綜述了牡丹鮮（切）花衰老機(jī)制、花期調(diào)控和延遲開(kāi)花措施等研究進(jìn)展。

1 牡丹鮮（切）花衰老機(jī)制研究

1.1 牡丹開(kāi)花生物學(xué)研究

長(zhǎng)期以來(lái)，一些學(xué)者對(duì)牡丹開(kāi)花生物學(xué)、栽培環(huán)境和花期調(diào)控等進(jìn)行了深入探討。王忠敏[1]認(rèn)為牡丹開(kāi)花生物學(xué)與溫度密切相關(guān)，而且溫度是主導(dǎo)因子，但水分和光照也不可缺少。劉克長(zhǎng)等[2]也認(rèn)為影響牡丹開(kāi)花早晚的主要?dú)庀笠蜃邮菤鉁睾腿照?，并且認(rèn)為可用3月中旬到4月上旬的活動(dòng)積溫（>0 ℃）和日照總時(shí)數(shù)兩個(gè)因子作為花期預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)，擬合出二元回歸預(yù)報(bào)方程，并對(duì)歷史上的相應(yīng)時(shí)期進(jìn)行擬合，發(fā)現(xiàn)其準(zhǔn)確率可達(dá)100%（允許誤差為±2 d）。蔣勤等[3]研究認(rèn)為要使牡丹花期延遲到夏季開(kāi)花，宜選用的品種應(yīng)該是瓣化程度較低的類型。高志民等[4]和弓德強(qiáng)等[5]則研究了栽培措施對(duì)花期的影響，他們分別施用多效唑（PP333）、B9等植物生長(zhǎng)延緩劑，對(duì)冬季催花牡丹花朵（花器官）的影響進(jìn)行研究，認(rèn)為這些生長(zhǎng)延緩劑對(duì)牡丹有顯著地促進(jìn)成花作用，同時(shí)高志民等[6]研究了催花基質(zhì)附加溫處理的催花效果，認(rèn)為通過(guò)栽培基質(zhì)加溫，可以促進(jìn)催花花大色艷，花期提早、質(zhì)量提高。江德娥等[7]研究認(rèn)為南方牡丹催花前使牡丹植株經(jīng)過(guò)20～30 d的0 ℃低溫處理，才能完成花芽分化與發(fā)育，促進(jìn)開(kāi)花。所有這些基礎(chǔ)性的探索與研究，為人們認(rèn)識(shí)牡丹的開(kāi)花生物學(xué)和人為調(diào)控花期奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，自20世紀(jì)90年代以來(lái)，牡丹的反季節(jié)催花生產(chǎn)才逐漸實(shí)現(xiàn)商品化和程序化。

1.2 牡丹鮮（切）花衰老過(guò)程的生理生化變化

對(duì)牡丹鮮（切）花衰老過(guò)程的一些生理生化變化，目前人們有了一定認(rèn)識(shí)，已經(jīng)清楚其衰老是一個(gè)有許多因子參與并相互作用的過(guò)程[8-16]。在衰老過(guò)程中，花瓣中可溶性蛋白質(zhì)含量、細(xì)胞質(zhì)膜透性、丙二醛（MDA）、超氧陰離子（O2-）、脯氨酸、超氧化物歧化酶（SOD）等變化是有一定規(guī)律可循的，它們的含量與變化與花朵衰老之間呈顯著相關(guān)關(guān)系[10，17]。另外，與其他生理過(guò)程一樣，衰老也同樣受許多環(huán)境因子（如營(yíng)養(yǎng)虧缺、病原物入侵、缺水、光照和溫度失常等）以及一些化學(xué)物質(zhì)（如乙烯、ABA、水楊酸、Ca2+、O3、外源乙烯等）的誘導(dǎo)[10，18，19]，這些因子和化學(xué)物質(zhì)可作為衰老信號(hào)的傳遞分子參與衰老過(guò)程。牡丹在開(kāi)花過(guò)程中，不飽和脂肪酸在膜脂過(guò)氧化作用中發(fā)生了一系列自由基反應(yīng)，導(dǎo)致膜脂趨于飽和化，使切花衰老。Miller等[20]研究表明，牡丹花衰老是多種內(nèi)外因素綜合調(diào)控而導(dǎo)致細(xì)胞編程性死亡（Programmed cell death，PCD）的結(jié)果，是一個(gè)十分復(fù)雜的過(guò)程。

1.3 內(nèi)源激素變化

乙烯是一種重要的器官致衰內(nèi)源激素，最近研究表明，牡丹鮮（切）花的衰老都與乙烯的釋放與作用密切關(guān)聯(lián)。栽培的牡丹品種多是天然或人工雜交后代，因此不同品種在衰老過(guò)程中，內(nèi)源激素變化和乙烯釋放類型也不盡相同[16，21-23]。如史國(guó)安等[24，25]研究表明，洛陽(yáng)紅花朵中乙烯釋放量呈典型的躍變型，躍變高峰出現(xiàn)在盛花末期，乙烯的大量產(chǎn)生導(dǎo)致了牡丹切花的快速衰老。楊秋生等[26]對(duì)品種勝丹爐研究發(fā)現(xiàn)，隨著衰老進(jìn)程推進(jìn)，乙烯釋放量有一個(gè)明顯的高峰。王榮花等[21]研究指出另一切花品種趙粉也屬于呼吸躍變型。郭聞文等[23]進(jìn)一步探討了牡丹切花中乙烯的釋放速率與ACC含量變化、ACC合成酶（ACS）與ACC氧化酶（ACO）活性變化之間的相互關(guān)系，認(rèn)為牡丹內(nèi)源乙烯的代謝可分成3種類型：類似躍變型，以春紅嬌艷為代表，乙烯躍變峰出現(xiàn)在盛花期之前，比開(kāi)花初期和衰老期均高出2倍以上；類似非躍變型，以層中笑為代表，乙烯生成量均保持在一個(gè)較穩(wěn)定的低水平，上下波動(dòng)的幅度很小；類似末期上升型，以百花叢笑和洛陽(yáng)紅為代表，乙烯生成量至衰老期仍持續(xù)上升。除了對(duì)內(nèi)源乙烯發(fā)生作用的機(jī)制進(jìn)行深入研究外，外用乙烯對(duì)花器官的發(fā)育與衰老也有重要影響，而且發(fā)現(xiàn)不同種類的花以及同一種花在不同發(fā)育時(shí)期對(duì)乙烯的敏感性不同[22，27-28]。

除了乙烯之外，還有其他激素參與了衰老進(jìn)程的調(diào)控。魏文輝等[29]認(rèn)為衰老過(guò)程中ABA含量多次出現(xiàn)高峰，每次高峰過(guò)后牡丹（鮮）切花衰老進(jìn)程就會(huì)加劇1次，而且在低溫下ABA含量更高；CTK含量在低溫下比室溫下含量高，而且維持高含量的時(shí)間也更長(zhǎng)；IAA含量變化只出現(xiàn)了1次高峰，低溫冷藏下IAA含量較低，且含量高峰出現(xiàn)的時(shí)間也比較晚。低溫條件能有效地抑制乙烯的釋放，低溫下乙烯釋放量逐漸降低。

1.4 其他內(nèi)源因素的影響

水分是生物體重要的組成部分，花瓣中水分含量及變化會(huì)直接影響整個(gè)牡丹的開(kāi)花進(jìn)程?；ㄩ_(kāi)放過(guò)程中，存在的水分形成并維持一定膨壓，促使花瓣細(xì)胞擴(kuò)張，促進(jìn)開(kāi)花。如果花期水分不足，就會(huì)阻礙花蕾開(kāi)放，還會(huì)影響開(kāi)花率和開(kāi)放程度。張紅磊等[30]研究證實(shí)，牡丹花期天數(shù)與花瓣相對(duì)含水量呈極顯著正相關(guān)。但是，水分也是導(dǎo)致花朵衰敗的一個(gè)重要因素，這在以往許多以花朵為試材的研究中得到了驗(yàn)證。郭聞文等[23]發(fā)現(xiàn)瓶插牡丹初期吸水量越大導(dǎo)致花瓣含水量增加越大，從而促使開(kāi)花，而失水量越大則導(dǎo)致含水量降低越大，則加速了花朵衰老進(jìn)程。

可溶性糖也是影響植物開(kāi)花進(jìn)程的重要因素，可溶性糖含量提高會(huì)降低花瓣滲透勢(shì)促進(jìn)細(xì)胞吸水，從而促進(jìn)開(kāi)花。不同牡丹品種花瓣中可溶性糖含量及變化均不一致，從而造成各品種間花期的差異性。劉帥等[31]和史國(guó)安等[32]研究認(rèn)為牡丹通過(guò)可溶性糖對(duì)含水量的調(diào)節(jié)控制花朵發(fā)育，Yamada等[33]在切花月季開(kāi)花過(guò)程中也有同樣的研究結(jié)果。

由此可見(jiàn)，牡丹的開(kāi)花與衰老過(guò)程是一個(gè)十分復(fù)雜的過(guò)程，它不僅涉及內(nèi)源物質(zhì)（各種衰老物質(zhì)、激素）深刻而廣泛的控制與影響，而且還受到外界因素（日照、氣溫、營(yíng)養(yǎng)狀況、病蟲為害等）和栽培技術(shù)措施（修剪程度、生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑使用等）的影響，要人為地影響或調(diào)控牡丹的花期，人們必須采取綜合措施才能實(shí)現(xiàn)。

2 花期的調(diào)控措施

牡丹自然花期為每年的4～5月份，并且只開(kāi)花1次。為使牡丹多季開(kāi)花、提高品質(zhì)，園藝學(xué)家和牡丹花農(nóng)在總結(jié)傳統(tǒng)催花經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，進(jìn)行了相關(guān)催花生理研究，其中延遲花期是研究的重點(diǎn)。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期探索，他們一致認(rèn)為牡丹花期調(diào)控的途徑應(yīng)該是在溫室內(nèi)對(duì)一些品種通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)育階段的環(huán)境因子，利用栽培措施并結(jié)合一些激素物質(zhì)，調(diào)控其內(nèi)在生理生化過(guò)程以達(dá)到提早或延緩花器官發(fā)育進(jìn)程，從而達(dá)到調(diào)控、延長(zhǎng)花期的目的。

2.1 選擇適當(dāng)品種

目前大多數(shù)品種花期短而集中，延長(zhǎng)牡丹花期應(yīng)在早花品種和晚花品種選擇上下功夫，選擇花色齊全的早花和晚花品種系列，使花期延長(zhǎng)。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，雖然牡丹栽培品種很多，全國(guó)有1 000個(gè)以上，但適宜冬季催花和抑制栽培達(dá)到延長(zhǎng)花期目的并能批量應(yīng)用的品種并不多，尚不足100個(gè)。目前，在山東荷澤、河南洛陽(yáng)兩地基本上以胡紅、趙粉、似荷蓮、洛陽(yáng)紅、朱砂壘、烏龍捧盛、肉芙蓉、銀紅巧對(duì)、銀河金鱗、藍(lán)田玉、狀元紅、魯荷紅、黑花魁等品種為主[34]。而要實(shí)現(xiàn)夏季開(kāi)花的目的，則只能選用瓣化程度低的品種了[3]。

另?yè)?jù)報(bào)道，寒牡丹（P. suffruticosa var. hiberniflora Maki-no）是指不需要特殊管理就能在冬季露地、氣溫較低條件下正常生長(zhǎng)并開(kāi)花的牡丹品種，花期一般在11月下旬至翌年1月下旬。日本是世界上惟一擁有寒牡丹的國(guó)家，中國(guó)雖沒(méi)有真正的寒牡丹，但有關(guān)牡丹秋季開(kāi)花的現(xiàn)象時(shí)有報(bào)道[34-36]。秋發(fā)牡丹可以作為寒牡丹栽培延長(zhǎng)花期，另一方面可用于選育寒牡丹的育種親本。

2.2 合適的栽培技術(shù)措施

2.2.1 控制積溫和光照 溫度是控制牡丹開(kāi)花早晚的主導(dǎo)因子，尤其幼蕾發(fā)育期的有效積溫更為關(guān)鍵。高志民等[37]發(fā)現(xiàn)，不同品種或同一品種的不同發(fā)育階段對(duì)有效積溫需求不同，晚花品種所需的有效積溫較中花品種多。同時(shí)花蕾的不同發(fā)育時(shí)期對(duì)溫度的敏感程度也不同，郭霞等[38]發(fā)現(xiàn)牡丹的幼蕾期對(duì)溫度最為敏感，如果此時(shí)溫度不適，可能會(huì)導(dǎo)致幼蕾敗育，無(wú)法開(kāi)花。除溫度外，光照也是不可缺少的條件。牡丹是典型的長(zhǎng)日照植物，花芽在長(zhǎng)日照下形成，中長(zhǎng)日照下開(kāi)花。如果前期光照不足則不能抽蕾，后期光照不足則影響開(kāi)花質(zhì)量和開(kāi)花時(shí)間。而且部分品種不能適應(yīng)強(qiáng)光照，特別是在含苞待放之時(shí)，必須用遮陽(yáng)網(wǎng)進(jìn)行適當(dāng)遮光，或者把植株轉(zhuǎn)移到光線較弱的地方，才可達(dá)到延遲開(kāi)花目的。根據(jù)這些發(fā)現(xiàn)，目前各牡丹產(chǎn)區(qū)采取降溫、遮陽(yáng)、冷藏等措施來(lái)延遲、延長(zhǎng)牡丹的花期[39]。

2.2.2 結(jié)合修剪促使花期延遲 利用修剪技術(shù)也可以延遲花期。在牡丹上，對(duì)一些具有活動(dòng)休眠花芽的品種適時(shí)修剪，轉(zhuǎn)移頂端優(yōu)勢(shì)，并增施水肥和補(bǔ)充養(yǎng)分，活動(dòng)休眠花芽就會(huì)很快萌發(fā)、抽莖、開(kāi)花，從而達(dá)到延遲花期目的。如王忠敏[40]利用人工二次剪枝延遲花期，有效地延長(zhǎng)了牡丹的觀賞期。弓德強(qiáng)等[5]進(jìn)一步研究了修剪措施對(duì)牡丹花芽分化和開(kāi)花的影響，探討了修剪措施對(duì)露地牡丹花期的調(diào)控機(jī)制。還有更多學(xué)者研究了對(duì)影響因子的綜合處理達(dá)到了某些品種的促成栽培[1，4，5，24，41-44]。

正是基于這些基礎(chǔ)研究，園藝工作者根據(jù)牡丹植株前期的長(zhǎng)勢(shì)，參考當(dāng)?shù)禺?dāng)時(shí)的光照、溫度、土壤持水狀況等，采取適當(dāng)?shù)恼{(diào)控措施，達(dá)到預(yù)期的催花與延花效果，滿足元旦、春節(jié)的市場(chǎng)需要以及其他重大節(jié)日的慶典需要。

2.3 應(yīng)用生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑和化學(xué)物質(zhì)延遲花期

生長(zhǎng)延緩劑B9、PP333、青鮮素（MH）和乙烯利已廣泛應(yīng)用于園藝、園林植物上。在牡丹花期延遲研究上，李高鋒[45]認(rèn)為春施B9對(duì)牡丹成花有顯著促進(jìn)作用，使整株花期延長(zhǎng)大約8.5 d；秋施PP333能延遲牡丹萌芽3～5 d，花期延遲1～2 d；秋施青鮮素、乙烯利可使牡丹延遲花期1～2 d。另有一些學(xué)者的研究也取得了類似的結(jié)果[4，6]。

2.4 現(xiàn)代基因工程技術(shù)的應(yīng)用

目前延緩衰老的基因工程研究主要集中于控制乙烯的生成與釋放。乙烯生物合成的重要限速步驟是從SAM以ACS催化成ACC，而ACO是乙烯生物合成途徑中的最后一個(gè)酶，催化ACC向乙烯的轉(zhuǎn)化，因此研究乙烯生物合成相關(guān)酶ACS和ACC氧化酶（ACO）活性以及參與乙烯信號(hào)傳遞相關(guān)酶的基因表達(dá)，尤其是編碼乙烯受體蛋白基因（ETR）的分離等各方面成為牡丹乙烯調(diào)控研究中的主要內(nèi)容。周琳等[46]克隆了牡丹品種洛陽(yáng)紅的ACO基因cDNA序列，楊英軍等[47]克隆牡丹ACO基因的部分片段，構(gòu)建了反義表達(dá)載體，范丙友等[48]構(gòu)建了牡丹ACS反義基因植物表達(dá)載體。這些研究為利用反義RNA技術(shù)沉默牡丹ACO、ACS基因，達(dá)到控制乙烯合成的目的，為進(jìn)一步探討乙烯在牡丹切花衰老進(jìn)程中的作用模式和調(diào)控機(jī)理奠定了基礎(chǔ)。

3 問(wèn)題與展望

目前生產(chǎn)上廣泛采用傳統(tǒng)的溫度、光照、激素處理等調(diào)控措施來(lái)促成催花、延長(zhǎng)花期，而且報(bào)道較多、效果最好的是牡丹的元旦、春節(jié)催花，從而達(dá)到反季節(jié)栽培的目的，而抑制栽培延遲開(kāi)花的研究則很少[49]，再加上真正適合催花與調(diào)控花期的牡丹品種不多，不同年份氣象因子的變化，使得預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和延長(zhǎng)（遲）花期的效果不夠理想。育種實(shí)踐上，中國(guó)從事牡丹育種的人員大部分是基層技術(shù)人員，育種方式主要是從混收的實(shí)生苗中選育優(yōu)系，而專業(yè)人員的定向雜交培育新品種途徑運(yùn)用較少，僅見(jiàn)于成仿云等[50]對(duì)紫斑牡丹雜交育種的報(bào)道。隨著對(duì)牡丹野生種質(zhì)資源的調(diào)查、收集等工作的開(kāi)展，一些科研單位已經(jīng)開(kāi)始重視牡丹的種內(nèi)、種間雜交，或采用誘變育種、空間誘變等，但仍未見(jiàn)到成功的報(bào)道，因此牡丹的花期調(diào)控研究仍有大量的工作需要今后繼續(xù)完成。

對(duì)于園藝植物及產(chǎn)品的保鮮研究，人們通常采取兩種策略：一是探索有效的抗乙烯生理作用的化學(xué)物質(zhì)，在這方面發(fā)現(xiàn)的1-MCP（1-methylcyclopropane，1-甲基環(huán)丙烯）不可逆轉(zhuǎn)地與乙烯受體結(jié)合，從而使乙烯信號(hào)不能被轉(zhuǎn)導(dǎo)和翻譯；二是通過(guò)轉(zhuǎn)基因技術(shù)培育乙烯合成少的轉(zhuǎn)基因品種，如Never-ripe 西紅柿[51，52]和抗衰老的水果[53]。牡丹花朵衰老也是一個(gè)由基因調(diào)控的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程受眾多激素和其他一些未知因素的啟動(dòng)，在深入研究牡丹鮮（切）花衰老機(jī)制基礎(chǔ)上，利用現(xiàn)有乙烯抑制劑、保鮮劑和抗氧化劑，來(lái)延長(zhǎng)和延遲牡丹鮮（切）花壽命與自然花期，是今后牡丹鮮（切）花保鮮研究的重要方向之一，這方面已有學(xué)者進(jìn)行了相關(guān)研究[54，55]。另一方面，利用現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)，進(jìn)一步從事乙烯的生物合成基因的分離、鑒定以及乙烯信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)研究，尋找更有效地抑制乙烯生物合成的化學(xué)物質(zhì)與途徑乃是今后研究的重點(diǎn)。

隨著分子生物學(xué)的不斷發(fā)展，相信在不久的將來(lái)，人們有望通過(guò)對(duì)控制衰老的基因進(jìn)行定位、表達(dá)、調(diào)整乃至克隆，以期弄清牡丹內(nèi)源激素的平衡與基因表達(dá)的關(guān)系以及激素對(duì)衰老調(diào)控的分子機(jī)理及其相互之間的作用關(guān)系，弄清誘導(dǎo)系統(tǒng)、乙烯產(chǎn)生的具體方式，從而對(duì)進(jìn)一步了解衰老的啟動(dòng)過(guò)程以及如何人為地調(diào)控都將具有重要的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王忠敏. 牡丹周年開(kāi)花的基本原理與技術(shù)措施[J].中國(guó)園林，1991，7（2）：48-54.

[2] 劉克長(zhǎng)，劉懷屺，張繼詳，等.牡丹花前溫度指標(biāo)的確定與花期預(yù)報(bào)[J].山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1991，22（4）：397-402.

[3] 蔣 勤，高志英.牡丹夏季開(kāi)花抑制栽培技術(shù)初探[J].中國(guó)牡丹芍藥，1992（2）：38-42.

[4] 高志民，王蓮英.植物生長(zhǎng)延緩劑在牡丹上的應(yīng)用[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1997，19（2）：99-102.

[5] 弓德強(qiáng)，鄭 鵬，任小林，等.B9對(duì)牡丹生長(zhǎng)及開(kāi)花的影響[J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2003，12（1）：81-83.

[6] 高志民，王 雁，王蓮英.基質(zhì)加溫對(duì)牡丹催花的影響[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1999，21（6）：22-27.

[7] 江德娥，王海宗.牡丹南移栽培與催花技術(shù)研究[J].江西林業(yè)科技，1999（6）：9-15.

[8] 許旭旦，陳國(guó)參，白陽(yáng)明，等.不同藥劑對(duì)牡丹切花保鮮效果的研究[J].園藝學(xué)報(bào)，1987，14（1）：69-72.

[9] 楊正申，張益民，孔祥生，等.牡丹、芍藥切花保鮮技術(shù)研究[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，1988（7）：21-24.

[10] 張圣旺，鄭榮生，孟 麗，等.牡丹花衰老過(guò)程中的生理生化變化[J].山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2002，33（2）：166-169.

[11] 高 勇，楊美蓉.保鮮劑延緩月季切花衰老及其對(duì)碳水化合物代謝的影響[J].江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，1992，8（1）：43-46.

[12] SHARMA A D. CO2 evolution rate decease of an thurirmas affected in storage[J]. Horticulture Abstract，1986，56：425.

[13] GAO J P， KUBO Y， NAKMURA R， et al. Induction of ethylene biosynthesis in banana fruit under different ripening conditions[J]. J Japan Sco Hort Sci，1990，59（3）：665-671.

[14] GAO J P， NAKMURA R， KUBO Y， et al. Biosynthesis of trace-ethylene in some fruits[J]. J Japan Sco Hort Sci，1992，61（1）：199-204.

[15] YANG S F. Regulation of ethylene biosynthesis[J]. Hort Science，1980，15：238-243.

[16] HALAVY A H. Flower senescence[A]. LESHEM Y Y， HALAVY A H， FRENKEL C. Processes and control of senescence[C]. Amsterdam， Holland： Elsevier Amsterdam，1986.150-200.

[17] 李亞杰，施 江，胥華偉，等.不同類型牡丹花期蛋白質(zhì)和脯氨酸的含量變化[J].河南科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，40（1）：28-31.

[18] 張圣旺，鄭國(guó)生，孟 麗.鈣素對(duì)栽培牡丹花衰老的影響[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2002，8（4）：483-487.

[19] 姜澤盛， 威海峰， 張世忠. 外源乙烯與脫落酸對(duì)牡丹切花衰老進(jìn)程的影響[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，44（4）：40-44.

[20] MILLER J D，ARTECA R N， PELL E J. Senescence-associated gene expression during ozone-induced leaf senescencein Arabidopsis[J]. Plant Physiol，1999，120（4）：1015-1024.

[21] 王榮花，劉雅莉，李嘉瑞.不同發(fā)育階段牡丹和芍藥切花開(kāi)花生理特性的研究[J].園藝學(xué)報(bào)，2005，32（5）：861-865.

[22] 彭永宏，宋麗莉，李 玲.鮮切花衰老生理與保鮮技術(shù)研究進(jìn)展[J].華南師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2002（2）：120-126.

[23] 郭聞文，董 麗，王蓮英，等.幾個(gè)牡丹切花品種的采后衰老特征與水分平衡研究[J].林業(yè)科學(xué)，2004，40（4）：89-93.

[24] 史國(guó)安，楊正申，王長(zhǎng)忠，等.溫度和化學(xué)藥劑對(duì)牡丹切花乙烯釋放及貯藏品質(zhì)的影響[J].北方園藝，1997（6）：62-63.

[25] 史國(guó)安，郭香風(fēng)，韓建國(guó)，等.牡丹開(kāi)花和衰老期間乙烯及脂質(zhì)過(guò)氧化的研究[J].西北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1999，27（5）：50-53.

[26] 楊秋生，宋鴻雁，何松林，等.牡丹切花貯藏期內(nèi)源激素水平變化規(guī)律的研究[J].河南科學(xué)，1997，15（3）：303-306.

[27] 張 微，張 慧，谷祝平，等.九種花衰老原因的研究[J].植物學(xué)報(bào)，1991，33（6）：429-436.

[28] 高俊平，張曉紅，黃綿佳，等.月季切花開(kāi)花和衰老進(jìn)程中乙烯變化類型初探[J].園藝學(xué)報(bào)，1997，24（3）：274-278.

[29] 魏文輝，王力軍，覃 瑞，等.牡丹切花衰老過(guò)程中內(nèi)源激素水平變化的研究[J].湖北民族學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2000， 18（4）：1-6.

[30] 張紅磊，豐 震，郭先鋒，等.牡丹花期的重復(fù)力與遺傳相關(guān)分析[J]. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2010，26（14）：243-246.

[31] 劉 帥，豐 震，徐 艷，等. 牡丹不同品種花期差異的生理機(jī)理研究[J].北方園藝，2012（3）：67-71.

[32] 史國(guó)安， 郭香風(fēng)， 張國(guó)海，等.牡丹開(kāi)花和衰老期間花瓣糖代謝的研究[J].園藝學(xué)報(bào)，2009，36（8）：1184-1190.

[33] YAMADA K， ITO M， OYSMA T， et al. Analysis of sucrose metabolism during petal growth of cut roses[J]. Postharvest Biol Technol，2007，43（1）：174-177.

[34] 周興文，劉改秀，董曉宇，等.牡丹花期調(diào)控的研究進(jìn)展[J].陜西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006（1）：49-51.

[35] 喻 衡.牡丹[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1998.

[36] 陳新露.中國(guó)秋發(fā)牡丹種質(zhì)資源及秋發(fā)機(jī)理研究[D].北京：北京林業(yè)大學(xué)，2000.

[37] 高志民，王蓮英.有效積溫與牡丹催花研究初報(bào)[J].中國(guó)園林，2002（2）：86-88.

[38] 郭 霞，蘇 冰.牡丹催花栽培的關(guān)鍵技術(shù)[J].山東農(nóng)業(yè)科技，2002（2）：35-36.

[39] 王志遠(yuǎn)，張冬潔，薛發(fā)軍.牡丹花保鮮技術(shù)研究[J].洛陽(yáng)工學(xué)院學(xué)報(bào)，2001，22（增刊）：64-66.

[40] 王忠敏.利用人工二次枝延長(zhǎng)牡丹花期[J].中國(guó)花卉盆景，1991（4）：13.

[41] HOSOKI T， HAMADA M， KANDO T， et al. Cultivar selection of tree peony suitable for December flowering[J]. Bulletin of the Faculty of Agriculture， Shimane University，1989，23：16-24.

[42] HOSOKI T. Breaking dormancy and accelerated flowering with sulphur-containing volatiles[J]. Chemical Regulation of Plants，1990，25（2）：199-202.

[43] HOSOKI T， HAMADA M， MAEDA T， et al. Forcing of tree peony [Paeonia suffruticosa Andr.] for December shipping using spring and winter blooming cultivars[J]. Journal of the Japanese Society for Horticultural Science，1992，61（1）：121-126.

[44] 徐 睿， 梁 臣.葉面施肥對(duì)洛陽(yáng)牡丹促成栽培開(kāi)花質(zhì)量的影響[J].河南林業(yè)科技，2003，23（1）：20-22.

[45] 李高鋒.洛陽(yáng)牡丹花期調(diào)控技術(shù)研究[D]. 南京：南京林業(yè)大學(xué)，2005.

[46] 周 琳， 董 麗. 牡丹ACC氧化酶基因cDNA克隆及全序列分析[J].園藝學(xué)報(bào)，2008，35（6）：891-894.

[47] 楊英軍，劉保國(guó)，盧軍剛，等.牡丹ACC氧化酶基因的克隆與反義載體的構(gòu)建[J].北方園藝，2008（5）：187-189.

[48] 范丙友，高水平，劉改秀，等.牡丹ACS基因片段的克隆及反義植物表達(dá)載體構(gòu)建[J].華北農(nóng)學(xué)報(bào)，2010，25（6）：34-37.

[49] 惠曉萍，殷麗青，竺唯杰， 等.冷藏處理延遲牡丹開(kāi)花初探[J].上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)（農(nóng)業(yè)科學(xué)版），2009，27（1）：86-88.

[50] 成仿云，陳德忠.紫斑牡丹新品種選育及牡丹品種分類研究[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1998，20（2）：27-32.

[51] BARRY C S， BLUME B， HAMILTON A J， et al. Regulation of ethylene synthesis and perception in tomatos and its control using gene technology[A]. KANELLIS A K，CHANG C，KENDE H，et al. Biology and Biotechnology of the Plant Hormone Ethylene[C]. Dordrecht：Kluwer Academic Publishers，1997.299-306.

[52] GRIERSON D， HAMILTON A J， BOUYAZEN M， et al. Regulation of gene expression， ethylene synthesis and ripening in transgenic tomatos[A]. WRAY J L. Inducible Plant Proteins[C]. Cambridge， United Kingdom： Cambridge University Press，1992.155-174.

[53] BOLITHO K M， LAY-YEE M， KNIGHTON M L， et al. Antisense apple ACC-oxidase RNA reduces ethylene production in transgenic tomato fruit[J].Plant Science，1997，122（1）：91-99.

篇10

關(guān)鍵詞 表觀遺傳學(xué)；獲得性遺傳；靈活性；可逆性

中圖分類號(hào) Q3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2013）08-0248-02

表觀遺傳是指生物不改變基因序列而只通過(guò)化學(xué)修飾來(lái)調(diào)控基因表達(dá)所導(dǎo)致的可遺傳的改變，與之對(duì)應(yīng)的學(xué)科就是表觀遺傳學(xué)（epigenetics），它最早于1939 年由英國(guó)學(xué)者Waddington在其著作《現(xiàn)代遺傳學(xué)導(dǎo)論》一書中提出，當(dāng)時(shí)認(rèn)為表觀遺傳學(xué)是研究基因型產(chǎn)生表型的過(guò)程[1-3]。近年來(lái)，表觀遺傳學(xué)已成為生命科學(xué)研究的前沿和熱點(diǎn)，其幫助生物適應(yīng)環(huán)境和應(yīng)對(duì)外力脅迫的作用和優(yōu)勢(shì)已逐漸被揭示出來(lái)，不僅在改良生物新品種和防治疾病等應(yīng)用方面顯示了巨大的潛力，而且還為人類進(jìn)一步認(rèn)識(shí)和理解生物進(jìn)化提供了全新的思維方式。

1 表觀遺傳修飾

表觀遺傳修飾主要包括DNA甲基化和組蛋白修飾[1，4]。DNA甲基化是真核生物基因組中最常見(jiàn)的一種DNA共價(jià)修飾形式。在真核生物DNA中，5-甲基胞嘧啶是唯一存在的化學(xué)性修飾堿基，CG二核苷酸是甲基化的主要位點(diǎn)。DNA甲基化時(shí)，胞嘧啶從DNA雙螺旋突出，進(jìn)入能與酶結(jié)合的裂隙中，在胞嘧啶甲基轉(zhuǎn)移酶催化下，有活性的甲基從S-腺苷甲硫氨酸轉(zhuǎn)移至胞嘧啶5′位上，形成5-甲基胞嘧啶（5m C）。真核生物中有2%～7%的胞嘧啶存在甲基化修飾，同時(shí)70%的5-甲基胞嘧啶參與了CpG序列的形成，而非甲基化的CpG序列則與管家基因以及組織特異性表達(dá)基因有關(guān)。DNA甲基化會(huì)導(dǎo)致基因轉(zhuǎn)錄抑制或沉默，與胚胎發(fā)育、組織特異性基因的表達(dá)調(diào)控、X染色體失活和基因組印記等密切相關(guān)，不僅可影響細(xì)胞基因的表達(dá)，而且這種影響還可隨細(xì)胞分裂而遺傳下去。

組蛋白是染色體基本結(jié)構(gòu)——核小體中的重要組成部分，其氨基端尾巴上的許多殘基可以被共價(jià)修飾，包括甲基化、乙?；?、磷酸化、泛素化、多聚ADP糖基化、羰基化等修飾，其中甲基化和乙酰化是最普遍最重要的組蛋白修飾。組蛋白修飾可影響組蛋白與DNA雙鏈的親和性，改變?nèi)旧|(zhì)的疏松或凝集狀態(tài)，也可影響其他轉(zhuǎn)錄因子與結(jié)構(gòu)基因啟動(dòng)子的親和性，調(diào)控基因表達(dá)，進(jìn)而導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄激活或基因沉默，參與細(xì)胞分裂、細(xì)胞凋亡和記憶形成等眾多生命過(guò)程。

除了DNA甲基化和組蛋白修飾外，表觀遺傳修飾還有染色質(zhì)重塑、基因組印記、非編碼RNA和副突變等。研究表明，表觀遺傳修飾過(guò)程是相當(dāng)復(fù)雜的，許多修飾存在著依賴關(guān)系和協(xié)同作用[4]。比如，組蛋白修飾可以指導(dǎo)DNA甲基化[5-7]，從而導(dǎo)致基因沉默或激活。同時(shí)，DNA甲基化也可引導(dǎo)組蛋白修飾[8-9]，進(jìn)而影響基因轉(zhuǎn)錄等。

2 靈活性

由于化學(xué)修飾比改變基因結(jié)構(gòu)更快捷、更容易，所以相對(duì)于穩(wěn)固的基因型遺傳來(lái)說(shuō)，表觀遺傳則具有更大的靈活性。這為生物快速適應(yīng)千變?nèi)f化的環(huán)境提供了一種適宜的應(yīng)變機(jī)制。最新的研究發(fā)現(xiàn)，古生物能夠適應(yīng)快速變化的環(huán)境所依賴的正是表觀遺傳修飾。在距今3萬(wàn)年前，全球氣候波動(dòng)頻繁，短時(shí)間內(nèi)便可出現(xiàn)巨大起伏。按照傳統(tǒng)的“基因突變+自然選擇”的進(jìn)化模式，生物肯定難以跟上這么快的節(jié)奏，然而事實(shí)上絕大多數(shù)生物都能夠快速地適應(yīng)這種巨大的氣候變化壓力而不至于滅絕，這其中的秘密就在于表觀遺傳修飾。Llamas et al[10]通過(guò)對(duì)凍土層中發(fā)掘出的3萬(wàn)年前美洲野牛的DNA胞嘧啶甲基化分析，發(fā)現(xiàn)這一時(shí)期野牛的表觀遺傳變化在2代內(nèi)即可產(chǎn)生，也就是說(shuō)，產(chǎn)生可遺傳變異所需的時(shí)間遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)進(jìn)化模式所需要的時(shí)間。這一結(jié)果表明，是表觀遺傳修飾幫助古代的動(dòng)物度過(guò)了環(huán)境巨變的難關(guān)。具有土生習(xí)性的植物，由于難于移動(dòng)，其生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖更容易遭受逆境（如干旱、病蟲侵襲和輻射等）脅迫影響。面對(duì)各種逆境壓力，植物應(yīng)變的對(duì)策也是表觀遺傳修飾。美國(guó)學(xué)者Dowen et al[11]研究發(fā)現(xiàn)，植物在受到病菌侵襲時(shí)，其全基因組會(huì)出現(xiàn)大量DNA甲基化修飾的改變，并且這種甲基化修飾會(huì)因環(huán)境刺激的變化而變化，以動(dòng)態(tài)的方式調(diào)控基因表達(dá)，限制感染病菌的生長(zhǎng)，幫助植物抵御病菌的入侵。表觀遺傳與環(huán)境密切相關(guān)，所以植物表觀基因組存在明顯的地域差異[12]，這種表觀遺傳差異在幫助生物適應(yīng)不同的環(huán)境和向多樣性發(fā)展方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

3 習(xí)得性

表觀遺傳修飾有2個(gè)明顯特征：一是受環(huán)境影響，生物可以通過(guò)表觀遺傳修飾來(lái)改變性狀；二是這些與環(huán)境相適應(yīng)的表型（性狀）可以遺傳下去。這2個(gè)特征所表現(xiàn)出的獲得性遺傳，為生物的多樣性和種群的適應(yīng)性演化提供了一種習(xí)得性進(jìn)化機(jī)制。最早關(guān)于DNA甲基化的可遺傳特性是通過(guò)agouti viable yellow（Avy）小鼠模型研究發(fā)現(xiàn)的。該研究確定了一個(gè)啟動(dòng)子被甲基化的程度與小鼠的毛色（即棕色小鼠）的關(guān)聯(lián)性[13-14]。英國(guó)學(xué)者Enrico Coen及其同事[15]發(fā)現(xiàn)，在野生植物群體中存在可遺傳的具甲基化修飾的突變株。一種名為柳穿魚的野生植物的正常植株的花呈兩側(cè)對(duì)稱狀。Enrico Coen et al在研究中發(fā)現(xiàn)了一種突變體，該突變體的花呈輻射對(duì)稱狀，而這一表型突變是由一個(gè)叫Lcyc的基因被甲基化修飾導(dǎo)致的，該基因與控制金魚草（Antirrhinum）的背腹不對(duì)稱的cycloidea基因同源。Lcyc的基因高度甲基化導(dǎo)致基因沉默，無(wú)法正常轉(zhuǎn)錄，這一基因在向后代傳遞時(shí)保持了甲基化狀態(tài)，后代植株的花也呈輻射對(duì)稱狀。Rechavi et al[16]在一項(xiàng)研究中發(fā)現(xiàn)，表觀遺傳能夠幫助線蟲獲得可遺傳的免疫力。他們利用一種昆蟲病毒Flock house virus（FHV）感染線蟲，發(fā)現(xiàn)線蟲通過(guò)RNA干擾的方式沉默病毒基因從而獲得了針對(duì)這一病毒的免疫力。當(dāng)這些線蟲的后代再暴露在這類病毒中時(shí)，它們?nèi)匀痪哂袑?duì)病毒的免疫力。

由表觀遺傳所致的獲得性遺傳現(xiàn)象不僅發(fā)生在線蟲、植物中，而且在小鼠、豬和人類的研究中均被發(fā)現(xiàn)[16-19]。這種獲得性遺傳對(duì)于生物積累應(yīng)對(duì)外力脅迫的經(jīng)驗(yàn)和向多樣性發(fā)展是極其重要的。一些生物之所以能夠在十分惡劣的環(huán)境和強(qiáng)大的天敵脅迫下長(zhǎng)久生存下來(lái)并不斷進(jìn)化，一個(gè)重要的原因就是生物能夠遺傳和繼承抗脅迫的能力。雖然目前還不能證明表觀遺傳會(huì)轉(zhuǎn)化為基因型遺傳，但是從表觀遺傳的機(jī)制來(lái)看，這種轉(zhuǎn)化是完全可能的。因?yàn)橛醒芯堪l(fā)現(xiàn)，DNA甲基化修飾可以永久改變遺傳密碼。例如，胞嘧啶C的甲基化會(huì)使核酸經(jīng)脫氨基作用轉(zhuǎn)變?yōu)樾叵汆奏[20]。按照遺傳漂變中性理論[21]，C轉(zhuǎn)變?yōu)門的過(guò)程應(yīng)該是隨機(jī)的，但是人們發(fā)現(xiàn)甲基化CpG島中的自發(fā)性脫氨基比非甲基化CpG序列中的將近快2倍，而人類基因組中近80%的甲基化位點(diǎn)發(fā)生在CpG序列中的C上（后跟有鳥(niǎo)嘌呤G）。這些現(xiàn)象用“隨機(jī)”無(wú)法解釋，人類更相信是生物機(jī)體有目的的為之?；蛟S表觀遺傳是基因型遺傳的前奏和準(zhǔn)備，而基因型遺傳則是表觀遺傳的積累和沉淀。所以，表觀遺傳很可能是基因型遺傳的一個(gè)中間過(guò)渡階段，通過(guò)這個(gè)中間過(guò)程的篩選，可以把更適應(yīng)的性狀選擇和保留下來(lái)，以有利于生物的生存和進(jìn)化。

4 可逆性

表觀遺傳的可逆性主要是指表觀修飾的可逆性。這種可逆性既可使基因沉默[22-23]，又能夠激活基因[24-25]。反映到表型上就是一種性狀既可后天獲得并能夠遺傳下去，也可在獲得后又很快消失。這種可逆性也是一種靈活性，它在生物某些機(jī)能和組織的自我矯正、修復(fù)中發(fā)揮了重要作用。表觀遺傳修飾其實(shí)也是一把雙刃劍，它雖然在幫助生物快速適應(yīng)環(huán)境和應(yīng)對(duì)外力脅迫方面起著至關(guān)重要的作用，但是不當(dāng)?shù)谋碛^遺傳修飾也會(huì)對(duì)生物產(chǎn)生負(fù)面作用，如導(dǎo)致細(xì)胞癌變等[26-27]。基因突變引發(fā)的癌變是無(wú)法逆轉(zhuǎn)的，但是表觀遺傳修飾（表型突變）導(dǎo)致的癌變則可以通過(guò)表觀遺傳修飾來(lái)治愈。例如，Okada et al[28]發(fā)現(xiàn)了一種蛋白質(zhì)復(fù)合體——延伸體（elongator），能夠清除DNA上的表觀遺傳標(biāo)記物，對(duì)胚胎發(fā)育過(guò)程形成不同類型的細(xì)胞有重要作用。這種延伸體就可能通過(guò)清除表觀遺傳標(biāo)記的方式再次激活腫瘤抑制基因，從而使腫瘤細(xì)胞逆轉(zhuǎn)化為正常細(xì)胞。趙雅瑞等[29]發(fā)現(xiàn)，siRNA誘導(dǎo)EZH2基因增強(qiáng)子的表觀沉默能夠抑制前列腺癌細(xì)胞的增殖和生長(zhǎng)。近年來(lái)，類似的表觀遺傳抑制癌細(xì)胞生長(zhǎng)的研究層出不窮[26-27，30]。另外，在細(xì)胞分裂和DNA復(fù)制中經(jīng)常會(huì)發(fā)生DNA雙鏈斷裂，需要及時(shí)修復(fù)，否則就會(huì)影響基因組的穩(wěn)定，引發(fā)癌變。研究表明，組蛋白的共價(jià)修飾，包括甲基化、乙?；⒘姿峄?、泛素化等修飾，對(duì)DNA修復(fù)進(jìn)程起著關(guān)鍵的調(diào)控作用[31]。

5 結(jié)語(yǔ)

表觀遺傳修飾具有不改變DNA序列而能夠?qū)е逻z傳變化的特點(diǎn)，為生物快速適應(yīng)瞬息萬(wàn)變的環(huán)境和應(yīng)對(duì)外力脅迫提供了一種應(yīng)變機(jī)制。但是，這種機(jī)制對(duì)生物適應(yīng)環(huán)境、多樣性發(fā)展和生物進(jìn)化的作用目前還無(wú)法評(píng)估。隨著研究的深入，表觀遺傳修飾的分子機(jī)制和若干修飾細(xì)節(jié)將逐步被揭示，表觀遺傳的優(yōu)勢(shì)和作用必將進(jìn)一步地凸顯在人類面前。

6 參考文獻(xiàn)

[1] DUPONT C，ARMANT D R，BRENNER C A.Epigenetics：definition，mec-hanisms and clinical perspective[J].Semin Reprod Med，2009，27（5）：351-357.

[2] 李光雷，喻樹(shù)迅，范術(shù)麗，等.表觀遺傳學(xué)研究進(jìn)展[J].生物技術(shù)通報(bào)，2011（1）：40-49.

[3] 董玉瑋，侯進(jìn)慧，朱必才，等.表觀遺傳學(xué)的相關(guān)概念和研究進(jìn)展[J].生物學(xué)雜志，2005，22（1）：1-3.

[4] 李建許，劉紅林.DNA甲基化與組蛋白甲基化的關(guān)系[J].遺傳，2004，26（2）：267-270.

[5] JIEJUN WU，SHU-HUEI WANG，DUSTIN POTTER，et al.Diverse histone modifications on histone 3 lysine 9 and their relation to DNA methylation in specifying gene silencing[J].BMC Genomics，2007（8）：131.

[6] LEHNERTZ B，UEDA Y，DERIJCK AA，et al.Suv39h-mediated histone H3 lysine 9 methylation directs DNA methylation to major satellite repeats at pericentric heterochromatin[J].Curr Biol，2003，13（14）：1192-1200.

[7] CERVONI N，SZYF M.Demethylase activity is directed by histone acety-lation[J].Biol Chem，2001，276（44）：40778-40787.

[8] SOPPE W J，JASENCAKOVA Z，HOUBEN A，et al.DNA methylation controls histone H3 lysine 9 methylation and heterochromatin assembly in Arabidopsis[J].Embo J，2002，21（23）：6549-6559.

[9] BIRD A.DNA methylation patterns and epigenetic memory[J].Genes Dev.，2002，16（1）：6-21.

[10] LLAMAS B，HOLLAND M L，CHEN KEFEI，et al.High-Resolution Analysis of Cytosine Methylation in Ancient DNA[J].PLoS ONE，2012，7（1）：e30226.

[11] DOWEN R H，PELIZZOLA M，SCHMITZ R J，et al.Widespread dynamic DNA methylation in response to biotic stress[J].Proc Natl Acad Sci U S A，2012，109（32）：2183-2191.

[12] SCHMITZ R J，SCHULTZ M D，URICH M A，et al.Patterns of population epigenomic diversity author[J].Nature，2013，495（10）：193-198.

[13] DUHL D M，VRIELING H，MILLER K A，et al.Neomorphic agouti muta-tions in obese yellow mice[J].Nat Genetm，1994（8）：59-65.

[14] MICHAUD E J，VAN VUGT M J，BULTMAN S J，et al.Differential expre-ssion of a new dominant agouti allele（Aiapy）is correlated with methylation state and is influenced by parental lineage[J].Genes Dev，1994，8（12）：1463-1472.

[15] COLNEY LANE，NORWICH NR4 7UH，UK.An epigenetic mutation （下轉(zhuǎn)第252頁(yè)）

（上接第249頁(yè)）

responsible for natural variation in floral symmetry[J].Nature，1999，401（6749）：157-161.

[16] RECHAVI O，MINEVICH G，HOBERT O.Transgenerational inheritance of an acquired small RNA-based antiviral response in C. elegans[J].Cell，2011，147（6）：1248-256.

[17] BRAUNSCHWEIG M，JAGANNATHAN V，GUTZWILLER A，et al.Inv-estigations on transgenerational epigenetic response down the male line in F2 pigs[J].PLOS ONE，2012，7（2）：30583.

[18] HEIJMANS B T，TOBI E W，STEIN A D，et al.Persistent epigenetic diff-erences associated with prenatal exposure to famine in humans[J].Proc Natl Acad Sci U S A，2008，105（44）：17046-17049.

[19] CARONE BR，F(xiàn)AUQUIER L，HABIB N，et al.Paternally induced trans-generational environmental reprogramming of metabolic gene expression in mammals[J].Cell，2010，143（7）：1084-1096.

[20] SHEN J C，RIDEOUT W M，JONES P A.The rate of hydrolytic deamination of 5-methylcytosine in double-stranded DNA[J].Nucleic Acids Res，1994（22）：972-976.

[21] WEN-HSIUNG L I.Kimura’s Contributions to Molecular Evolution[J].theoretical population biology，1996（49）：146-153.

[22] WEINBERG M S，VILLENEUVE L M，EHSANI A，et al.The antisense strand of small interfering RNAs directs histone methylation and transcriptional gene silencing in human cells[J].RNA，2006（12）：256-262.

[23] CAO R，WANG H，WANG L，et al.Role of Histone H3 Lysine 27 methylation in polycomb group silencing[J].Science，2002（298）：1039-1043.

[24] BERT S A，ROBINSON M D，STRBENAC D，et al. Regional Activation of the Cancer Genome by Long-Range Epigenetic Remodeling[J].Cancer Cell，2012，23（1）：9-22.

[25] INOUE A，ZHANG Y.Replication-dependent loss of 5-hydroxymethyl-cytosine in mouse preimplantation embryos[J].Science，2011，334（6053）：194.

[26] DAWSON M A，KOUZARIDES T.Cancer Epigenetics：From Mechanism to Therapy[J].Cell，2012，150（1）：12-27.

[27] 張永彪，褚嘉祐.表觀遺傳學(xué)與人類疾病的研究進(jìn)展[J].遺傳，2005，27（3）：466-472.

[28] YUKI OKADA，KAZUO YAMAGATA，KWONHO HONG，et al.A role for the elongator complex in zygotic paternal genome demethylation[J].Nature，2010，463（28）：554-558.

[29] 趙雅瑞，羅誠(chéng)祖，黃文彬，等.siRNA誘導(dǎo)EZH2基因增強(qiáng)子的表觀沉默及其對(duì)人前列腺癌細(xì)胞的增殖抑制[J].中國(guó)男科學(xué)雜志，2009，23（7）：4-9.