单性物种一般是多倍体, 且通过单性生殖方式如雌核生殖、杂种生殖或孤雌生殖繁殖. 与其他单性和多倍体物种相比, 银鲫具有更高的倍性, 为六倍体. 它经历了几轮连续的基因组多倍化, 还经历了一次额外的、在较近年代发生的基因组复制事件. 更为重要的是, 银鲫已被证实同时存在雌核生殖和有性生殖双重生殖方式. 本文综述了银鲫的多倍化起源、克隆多样性和双重生殖方式的遗传基础, 概述了其新品种培育和有关其生殖与早期发育相关基因鉴定的研究进展. 已有实验证据表明, 银鲫正处于二倍化的进化轨道中. 作为一个新的进化发育(Evo-Devo)生物学模型, 重点论述了银鲫在重复基因的功能歧化和单性动物的有性起源和进化等方面的研究前景.

远缘杂交可以使基因组从一个物种转移到另一个物种中, 从而导致杂交后代的表现型和基因型都发生改变. 本文描述了在红鲫(♀)与鲤鱼(♂)的远缘杂交后代中, 形成了F3~F18两性可育异源四倍体鲫鲤群体(4n=200, 简称为4nAT). 4nAT的雌、雄个体分别产生的二倍体卵子和二倍体精子, 经过雌核发育和雄核发育, 在没有染色体加倍处理情况下, 分别发育成雌核发育二倍体后代和雄核发育二倍体后代. 其中雌核发育体系衍生出具有遗传变异的改良四倍体鲫鲤和改良二倍体鱼, 二倍体杂交鱼产生不减数的配子的现象与减数分裂前核内复制或者核内有丝分裂或者生殖细胞融合有关. 用雄性4nAT与雌性二倍体鱼进行倍间交配大规模制备了不育三倍体鱼. 在红鲫(♀)与团头鲂(♂)的远缘杂交后代中, 成功地获得两性可育的天然雌核发育红鲫(2n=100), 不育的三倍体鲫鲂(3n=124)以及两性可育的四倍体鲫鲂(4n=148), 此外, 还制备了两种五倍体鲫鲂(5n=172; 5n=198). 该文在细胞和分子水平上对不同倍性鱼的生物学特点和形成机制进行了比较, 揭示了远缘杂交或者将远缘杂交与雌核发育和雄核发育相结合的方法在具有遗传变异的不同倍性鱼的形成中发挥着积极作用, 这在生物进化和鱼类遗传育种方面都具有重要意义.

干细胞广泛存在于多细胞生物的早期胚胎和成体组织中. 干细胞的多能性和易操作性使其在发育生物学和再生医学上具有巨大的研究和应用价值, 如细胞发育潜能的调控、细胞命运的决定、细胞治疗等. 干细胞培养是研究干细胞研究工作的基础, 主要集中在小鼠、人和青鳉这3种脊椎动物上. 青鳉是一种小型淡水鱼, 常被用作发育生物学和生物医学研究的模式物种. 本文将主要介绍青鳉干细胞系及其应用. 青鳉的MES1是除小鼠以外的第一个胚干细胞系; SG3是第一个成体精原干细胞系, 可以在体外形成具有运动能力的精子; HX1是首个单倍体胚干细胞系, 通过核移植技术, 将该单倍体细胞的细胞核移植到未受精卵细胞中, 得到第一个可育的半克隆动物霍利. 这些突破使青鳉毫无疑问地成为干细胞研究的理想模式.

鱼类和其他大多数动物一样, 胚胎发育产生两大细胞系, 一个是生殖细胞系或种质系, 另一个是体细胞系. 生殖细胞系和体细胞系的分离发生在胚胎发育的早期, 其标志是形成生殖细胞系的祖细胞, 即原始生殖细胞(primordial germ cells, PGCs). PGC形成后从其“出生地”进行“长途跋涉”迁移到性原基, 成为性原细胞, 即卵原细胞和精原细胞; 随后在经过配子生成的一系列发育过程后, 最终产生成熟的配子——卵子和精子. 生殖细胞发育的每个步骤都可能都可能影响生物个体的生殖能力或育性.巨大的生物学意义及其令人振奋的研究进展, 使“生殖细胞”日益成为科学研究的热点, 且作为特别议题出现在Science杂志2007年4月20日第5823期的封面上.近10年见证了对生殖细胞的认知的长足进步, 这些都得益于对青鳉和斑马鱼等模式生物的研究. 生殖细胞已能被准确地标记且分离以进行体外培养及移植, 这为濒临绝种的动物借助近缘物种进行生殖繁衍提供了技术基础, 譬如最近就有人成功地“借鲑鱼之腹”获得了虹鳟后代. 另外, 单倍体细胞体外培养已获成功, 如最近有研究人员获得了青鳉鱼单倍体胚胎干细胞, 而且把这种细胞的核移植到正常的卵子中, 其能像正常精子授精一样发育并产生可育的子代. 这种鱼其实最初是由嵌合卵发育而成, 也就是由正常减数分裂生成的单倍体卵母细胞核和植入的体外培养的有丝分裂单倍体细胞核组成的卵. 这种繁殖技术也被称作半克隆技术. 这条首次获得的半克隆青鳉鱼被命名为“霍莉”(Holly). 总之, 本文将从基础研究和繁殖技术两方面, 就生物界对鱼类生殖细胞研究和操作现状及未来研究方向进行小结与探讨.

程序性和非程序性DNA双链断裂起始于生理条件下的需求(如减数分裂重组)和外界的刺激(如离子辐射等). DNA的双链断裂会严重影响基因组的稳定性, 因而需要恰当的处理并以一种可调控的方式加以修复. 近期研究表明, 蛋白质的泛素化修饰在DNA损伤反应以及减数分裂重组修复过程中发挥了重要作用. 本文拟综述参与在同源重组依赖的DNA双链断裂修复过程中与泛素化相关的蛋白质以及一些蛋白质复合体在此过程中的作用及功能.

在硬骨鱼类, 生长激素的合成是由从下丘脑分泌的神经内分泌因子和由垂体及其他外周器官分泌的调节因子来调控的. 从细胞水平上阐明这些调控因子在脑垂体的生长激素分泌细胞中的信号分化和整合机制, 对于更好地了解鱼类生长激素的合成与分泌的内分泌调控网络有重要意义. 本文综述了GH调节因子作用机制研究的新进展, 包括神经内分泌因子, 垂体及外周水平的调控因子, 主要侧重于它们的受体系统及受体后的信号转导通路.

通过在结构基因或基因启动子的5’和/或3’端加入天然1.006 kb或人工合成0.733 kb的富含GC的DNA片段(包括内含子), 所构建的稳定表达载体在实验室规模实现了20多种蛋白质在哺乳动物细胞中超高表达. 该实验提供了证据表明, 非编码的富含GC的DNA片段(包括内含子)是一种超级“染色质开放元件”, 在哺乳动物细胞基因表达中起关键作用. 实验还进一步表明, 哺乳动物细胞的基因表达调控在染色质水平主要与DNA的一级结构, 即DNA的GC含量有关.

半干旱区灌木群落的生物量和土壤水分的年际变化, 会受到群落自身发展阶段和当年降水格局的耦合作用. 这是分析群落生物量和土壤水分动态以及降水波动对生态系统过程的长期影响效应时必须高度重视的问题. 本研究依靠机理模型计算, 同时整合实验观测的结果, 从群落发展的多年尺度来研究生物量和土壤水分动态的耦合变化. 在此前提下, 通过长期气象数据驱动模型与没有降雨年际波动的数据驱动模型之间的对比, 来探索降雨的年际波动对半干旱灌木群落生物量和土壤水分动态会存在何种程度的影响. 研究发现, 降雨的长期波动以及干旱的影响, 使得灌木相对于草本植物而言, 显示出更强的竞争力, 延缓了在毛乌素沙地群落演替后期草本植物成为群落优势种这一格局的出现, 增强了灌木作为群落优势种的竞争性. 降水的年际波动, 会导致丰水年的水分入渗补给与干旱年的土壤水分净支出相互交错, 突出体现了土壤的“水库”效应. 模拟中群落后期出现的土壤干层的位置从地表开始向下可延伸到2 m的深度.

通过水培实验, 研究As和Cr复合污染在有磷(+P)和无磷(-P)条件下对2个水稻基因型品种(Jin23A和CDR22)生长和吸收积累Fe, P, As和Cr的影响. 实验结果表明, As和Cr复合污染可导致水稻茎叶干重下降, 但对株高、根长和根干重均影响不大. 施P肥可促进水稻生长, 提高水稻生物量, 缓解水稻的重金属毒害. As和Cr复合污染对水稻植株吸收积累Fe, P, As和Cr的影响不一. 加As和加P均导致两个水稻品种茎叶和根中Fe含量下降. As对水稻植株P含量影响不大. P可促进水稻根系对As的吸收, 而降低水稻对Cr的吸收积累. 加As导致水稻Cr含量提高, 尤其水稻根系Cr含量提高更明显. 与对照相比, 1.0 mg/L As浓度在不加P时分别导致Jin23A和CDR22根系Cr含量提高138.9%和283.6%, 加P时则分别为40.2%和154.1%. 此外, 本文还讨论了Fe, P, As和Cr 4种元素在水稻植株体内的迁移情况.