全 文 ：徐恒哉
(山东理工大学生命科学学院 , 淄博 2 5 5 0 4 9)
摘要 : 比较系统地介绍了南瓜属蔬菜作物的分子育种研究
进展 。 全文从南瓜属作物的基 因资源研究 、 分子标记的应 用和
转基因育种等方面 , 总结 了近几年来取得的成果和存在的问题 ,
提出了南瓜属作物育种的努力方向 。
关键词 : 南瓜属 ;分子育种 ;研究进展
南瓜是世界范围内广泛栽培的一类蔬菜作物 , 主
要包括南瓜属的南瓜 、 笋瓜 、西葫芦和黑子南瓜等种的
栽培作物 , 种内有许多变种 , 基因资源多样性明显 , 拥
有许多重要的抗性基因资源 , 而且南瓜果形 、 果色丰
富 ,极具观赏价值 。 近年来 ,还发现了较多治病保健物
质 ,具有极大的开发价值 。 国外早在 20 世纪 90 年代初
就获得了转基因的抗病毒西葫芦品种 , 而且已经进行
商业化生产 。 近几年来 ,南瓜属作物逐渐受到重视 ,常
规育种成果增多 。 本文对南瓜属蔬菜作物分子水平上
的研究进展进行分析综述 , 以期有助于更好地推动我
国南瓜属育种的发展 。
1 基因资源的研究
1
.
1 南瓜属作物基因组大小的研究 基因组大小是
进行分子研究的重要依据 。 有人采集南瓜属 1 个种共
巧 份材料 , 运用流式细胞仪 , 对其进行了基因组大小
的分析 。 结果显示 ,尽管种间差异较大 ,但种内的差异
则表现不同 ,其中墨西哥南瓜种内差异较大 ,而西葫芦
种内差异不显著 。 种间杂交试验表明 , 杂种后代的基
因组大小与亲本具有明显差异 , 这非常有利于种间杂
交后代的早期检测 “ ’ 。
1
.
2 功能基因的克隆与鉴定 基因工程改良作物具
有许多优越性 , 但基因工程技术需要克隆目的基因 。
多种克隆方法在实践中得到应用 , 目前已在南瓜上获
得了一些基因 。 这些基因的获得和功能鉴定 , 为进一
步的应用奠定了基础 。
1
.
2
.
1 与代谢有关的基 因 基因的功能是通过生理
代谢来实现的 。利用南瓜子叶的 CD N A 文库 ,分离出了3
个过氧化氢酶 ( C A )T 基因 。对这 3个基因表达模式分析发
现 ,他们各自具有不同的功能 ,其中 。 at l 与其他作物具
有很高的同源性 , 在种子和幼苗中具有很高的转录水
平 ,表达产物可能定位于乙醛酸体 , 与衰老过程有关 ;
ca tZ可能定位于过氧化物体中 ,且在绿色组织 中起作用 ,
受到光的促进 ; 。 a t3 则在成熟组织中 ,是组成型表达 ,不
受光的影响 z[] 。显然 ,这为该基因的利用提供了依据 。
另一个被克隆的基因 , 是小西葫芦中编码钙依赖
型蛋白激酶的全长 c D N A 片断 ( 命 `尸犬2 基因 ) 。 研究
发现该基因的表达受到光的抑制 , 能被酞基转移酶专
一性酞基化 , 这对进一步揭示 你 c尸天2 定位于质膜上
的工作机理很有帮助 〔3〕。 1一 氨基环丙烷基竣酸 ( Ac )C
是乙烯合成的前体 , 笋瓜的 Ac c 合成酶基因也被利用
R T 一 Pc R (反转录 一 P c R )方法克隆得到 , 并发现 3 个基
因 (哪一cs Z , c JU刁 c s 了, 翻` IC S 4 )都是伤 口诱导的 ,
分别受乙烯和水杨酸的促进或抑制 , 表明各个基因可
能在不同的生化途径中起作用 `4 , 。
1
.
2
.
2 与抗性有关的基因 南瓜多样性丰富 , 各个
种类中抗性基因较多 。 特别是黑子南瓜更是具有耐低
温 、耐贫痔 、抗枯萎病等特性 ,拥有丰富的基因资源 ,是
使用广泛的瓜类作物砧木 。 目前 , 已经从黑子南瓜中克
隆了抗冷性相关的基因— 甘油 一3 一 磷酸酞基转移酶(G P A )T 基因 ,分析发现与南瓜中的同一基因有 98 % 的
同源性 , 但有 2 个碱基的差异 , 这些差异导致了酶空
间结构的变化 ,为黑子南瓜的抗冷性奠定了基础 5[ ’ 。
从黑子南瓜基因组 D N A 中 , 通过 P C R 方法还克
隆到了一些 S T K (丝氨酸 / 苏氨酸激酶 ) 类的抗性片
段 ,其中之一编码完整的氨基酸序列 ,可能来源于黑子
南瓜中某个抗病或抗病相关基因 〔“ 」。 这将为进一步从
该植物材料中获得抗病基因提供新线索 。
在抗真菌基因方面 , 也从笋瓜真叶的 c D N A 文库
中 , 克隆了单拷贝的 nI 型几丁质酶基因 ( P L一hc it an se
1 )
, 该基因编码 29 K D 的蛋白 , 可被真菌诱导物诱导 ,
反应快速川 。 这种反应迅速的单拷贝基因 ,将非常有利
于基因工程的利用 。
1
.
2
.
3 其他基因 从笋瓜中也扩增到了韧皮部蛋白
( PZP ) 基因的启动子 , 试验证明可驱动外源基因在烟
草的韧皮部和分生组织中特异性表达 。 最近又从笋瓜
的山西地方品种中克隆到了 p p Z启动子 ,并构建了驱动
G F P (绿色荧光蛋白 ) 的植物表达载体 , 有利于进一步的
应用研究 〔81 。
2 运用分子标记技术的研究
分子标记技术早已成功地应用于植物秘类及重 、 `跳
要基因的标记和克隆 , 在南瓜属作物中也取得了一些
成果 ,但主要是在分类方面的研究 。 在这些研究中 , 大
部分研究结果与传统的分类是一致的 。 运用多种标记
方法 ,对南瓜属的材料进行了分析 ,结果与以同工酶为
基础的分类相一致 , 很好地支持了传统的植物学和园
艺学分类系统 。 并且这些条带很好地标记了南瓜的形
状和大小`9 ] 。
不同的分子标记方法 , 在进行分类研究中有差
异 。 在西葫芦上的研究表明 , 利用扩增性片段长度多
态性 ( A F LP )和相关序列扩增多态性 ( SRA P )这两种方
法都能做出适当分类 ,并且与传统的分类基本一致 ,然
而 , 遗传多样性和遗传一致性在两个标记系统之间并
不一致 , s RA P 的标记结果拥有 72 . 2% 的多态性 ,更加
符合形态学 的变化和外形的进化史 ; A F LP 仅有
53
.
3% 多态性 。 这表明新型的分子标记系统 s R A P 能
更好地对西葫芦的多态性进行分析 〔` “ 〕 。 但也有报道随
机扩增片段多态性 ( RA P )D 能从种的水平上把南瓜属
的作物区分开来 ,但种内有时多态性较少 ,不能把南瓜
属植物从果形 、 果色及果实大小上予以分类 `川 。 这种
结果也可能是研究者所用引物不够多引起的 。
但引物较多的情况也有 , 是对具有抗 4 种病毒能
力的西葫芦材料进行了 R ADP 分析 ,在 943 个引物中 ,
扩增出 4 38 1条带 , 43 . 3% 的引物具有多态性 , 还是没
能找到小西葫芦花叶病毒 ( z Y M v )的 DNA 标记 〔` , ’ 。 这
进一步表明了 R A P D方法的局限性 。 因此选择适当的
分子标记方法 ,还是非常重要的。
3 基因工程方面的研究
采用基因工程方法改良作物 , 已有许多植物获得
成功 。 南瓜植物转基因研究主要集中在抗病毒方面 。
3
.
1 转基因方法 目前 , 植物转基因的方法有多
种 。 南瓜属植物的转基因主要还是利用农杆菌介导的
叶盘转化法 ,在西葫芦上应用成功 ;采用基因枪方法也
成功地获得了转化的南瓜愈伤组织 。 采用发根农杆菌
转化西葫芦也获得成功 , 而且不论活体植株上的子叶
和茎 , 还是离体培养的子叶 , 都能很好地产生发根 , 没
有显著差异 。 随着研究的进展 , 相信还会有更多的方
法获得成功 。
3
.
2 外源基因及遗传表达研究 目前南瓜转基因 ,
主要是具有抗病毒特性的病毒外壳蛋白( CP )基因 。 当
使用不同的病毒 CP 基因 ,其结果表现较大差异 。 将西
葫芦花叶病毒甜瓜种 ( S qM v 一 m 8 )的两个 CP 基因同
时转人西葫芦 ,获得相应的抗性株 ,其中一个株系在室
内和大田鉴定中 ,都表现出了抗性 。 在抗性植株中 , CP
基因的转录水平很高 ,但积累很少 ,也没能检测到任何
C P 蛋 白 ,表现为转录后沉默 `” 〕。
相同外源基因在不同植物中 ,抗性也有差异 。携带
可通过蚜虫传播的黄瓜花叶病毒株 ( CM v 一W )L CP 基
因的西葫芦 , 对 CM v 一C病毒具有较好的抗性 , 而有相
同基因的甜瓜则没有抗性 〔` 4 1。 目前应用的病毒外壳基
因 ,一般只抗同一种病毒 。 试验表明 ,含有甜瓜花叶病
毒 (w M v 一 F L ) 外壳蛋白基因的转基因西葫芦株系 , 不
抗小西葫芦花叶病毒 ,造成大面积感病 。 对携带 Z孙望V
和 W肚V2 双基因的西葫芦品种 ( z w 一 20) 的试验 ,结果
只对这两种病毒有抗性 ,对 c M V不具有抗性 〔’ 4 1。
3
.
3 转基因植物的安全性评价 植株中的 CP 基因
往往引起一些安全方面的疑虑 , 主要在于 CP 蛋白是
否会通过重组引起其他病毒的传播 。试验表明 ,含有可
通过蚜虫传播的病毒 (w M v 一 F )L CP 基因的转基因植
株 ,并不会增加其他非蚜虫传播的病毒的传播 ,是安全
的 , 对非蚜虫传播的病毒 z YM v 一M v 没有任何辅助传
播作用 〔` 4 , 。 另外 ,对转基因南瓜的安全性评价方法 ,也
进行了研究 ,从生物学性状和空间分布两大方面 , 阐述
了如何控制转基因植物的安全性 〔川 , 这对今后转基因
南瓜的释放提供了很好的参考 。
4 问题和前景
南瓜是一类重要的作物 , 尽管利用传统的育种方
法 , 获得了一些优良品种 ,但在基因资源研究和分子育
种方面远远落后 。在生化方面的研究 , 目前在南瓜属植
物中发现的许多具有治病防病潜力的保健物质 , 基因
水平方面都还没有得到确定 ; 许多重要农艺性状基因
特别是抗性基因 ,也研究不足 。 今后 ,应当放弃传统的
对南瓜属作物的忽视 , 在分子标记的应用技术方面和
转基因体系方面 , 尽快取得进展 , 争取在南瓜属作物
中 ,使每一种作物都建立起多种形式的转基因体系 ;尽
快优化分子标记系统 ,对重要基因进行标记和克隆 ,这
样才能促进南瓜属作物发挥应有的作用 。
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(收稿 日期 : 2 0 0 6一 0 8一 1 5 )
问题与探讨 影响计量秤称量误差的因素探讨
姬 尔信
(甘肃酒泉奥凯种子机械有限公司 ,酒泉 7 3 5 0 00)
在种子加工作业中 , 种子在经过清选 、 分级 、 包衣
等精良加工后为满足储藏 、运输和销售的需要 ,定量包
装不可缺少 , 计量秤就是其中的重要设备 。 长期使用
过程中 , 计量秤有时会产生超出其精度范围的称量误
差 ,如何解决好这类问题 ,使计量秤发挥最大效益是用
户使用中的关键所在 。 本文针对我公司 D CS 系列计量
秤在长期使用过程中 , 有时出现超出其精度范围的称
量误差的原因作了简单分析 , 对广大用户调试计量秤
具有一定的参考价值 。
1 工作条件的影响
1
.
1 环境要求 D C s 系列计量秤是一种由称重传感
器 、 称重控制仪 、 可编程序控制器 ( PL c) 等组成的数显
电子衡器 。 电子产品对使用环境有较高的要求 , 一般
不要在有导电性尘埃 、 腐蚀性气体 、 高温 、 结露现象的
环境下使用 。 因为 ,上述不宜使用场合可能会引起 P L C
震电 、 误动作及其他电子器件质量下降 。 若在这种环
境下使用时间越长 , 对计量秤的稳定性及其精度的影
响越大 ,尤其温度会影响传感器的零漂 ,从而影响到传
感器的稳定性 , 因此 ,要求系统在温度为 一 10 ~ 40 ℃ 的
环境下工作 。
另外 ,环境压力 、环境振动及冲击引起的环境压力
误差 、 环境振动误差和冲击误差等都会影响传感器的
稳定性 ,进而影响到计量秤的稳定性 。
1
.
2 工作 电压要求 计量秤配电应满 3 8 0 V 土
10% 和 A C 2 2 0 V 士 10 % 的要求 。 波劫较快 影响
给料器喂料不均匀 ; 电压过低 , 会使给料器电磁力下
降 ,影响称量速度和精度 。此时需给计量秤配备一台稳
压电源 。
1
.
3 气压要求 计量秤一般专门配备一台空压机 ,
气压由调压阀调 整到恒定数值 , 一般设定在 0 . 6 -
0
.
7 M aP 左右 。 快喂料和卸料机构气缸的气压要适中 ,
调节节流阀以满足不同量程的给料速度 。气压过低 ,会
使快喂料和卸料机构工作不正常 ,动作迟缓 ,产生超值
误差 ,影响称量精度 。 气压过高 ,称重及卸料过程中会
产生秤体振动 ,称重斗不易稳定 ,产生随机误差 。
1
.
4 物料及加工车间环境中大量粉尘积在秤体中
造成的误差 系统长期工作中 , 要定期清理秤体中的
粉尘 。
2 其他方面的影响
2
.
1 校秤不正确造成的误差 一般表现为每次称量
显示值准确 ,但复秤时不准 ,且每次误差大致相同 。 此
时需在空载状态下重新校秤 。
2
.
2 参数设置不准确或误操作产生的误差 一般是
由快喂料值 、细喂料值等参数设置不准确造成的 ,体现
在每次称量显示值偏离 目标值的误差大致相同 , 此时
要参照使用说明书 , 依据不同的称量量程重新设置参
数 ,逐次逼近 目标值 。
2
.
3 给料器机械部件松动 , 造成细喂料不均匀 此
时要检查给料器弹簧板 、 电磁铁衔铁及电磁铁等紧固
件是否松动 。 (收稿 日期 : 2 0 06 一08 一 16)
_
沪一 ,一 尸-