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2025年 第41卷 第12期    刊出日期：2025-12-26

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综述与专论

植物SUMO E3连接酶研究进展

方玉洁, 刘宽, 崔寒冰, 王幼平

2025, 41(12):  1-15.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0637

摘要 ( 74 )   HTML ( 2)   PDF (2395KB) ( 58 )  

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SUMO化修饰作为真核生物中一种重要的可逆蛋白翻译后修饰形式，通过调控蛋白质的稳定性、亚细胞定位和活性参与植物的多种生命活动过程。SUMO化修饰过程由一系列酶促级联反应介导，其中SUMO E3连接酶在靶蛋白选择中具有决定性作用。近年研究发现，SUMO E3连接酶通过介导对多类靶蛋白的SUMO化修饰，在植物的生长发育与逆境适应中发挥关键调控作用。本文系统综述了植物中SUMO E3连接酶的结构特征、功能分化及其在多种生理过程中的调控网络，重点梳理其在非生物胁迫响应、生长发育以及免疫应答调控中的分子机制及信号整合途径，旨在为深入解析植物SUMO化修饰的调控网络与生物学功能提供理论参考，并为作物抗性改良与高产育种提供潜在靶点。

种子休眠及其调控机制研究进展

段若昕, 陈盈盈, 林金星, 李瑞丽

2025, 41(12):  16-26.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0467

摘要 ( 106 )   HTML ( 2)   PDF (1261KB) ( 34 )  

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种子休眠是指种子在适宜环境条件下暂时无法萌发的现象，这一特性可以防止作物的收获前萌发。在林业中，研究种子休眠有利于森林培育，因此具有重要应用价值。研究表明植物激素脱落酸（abscisic acid, ABA）诱导和维持种子休眠，赤霉素（gibberellin, GA）解除休眠，二者以拮抗作用的形式调控种子的休眠和萌发。尽管已经有一些在激素调控种子休眠和萌发方面的研究，但是缺少对种子休眠分子机制的系统总结。因此，本文综述了种子休眠的类型、光温信号对种子休眠的影响，重点阐述了ABA、GA及激素间相互作用对种子休眠的调控机制，并对休眠特异性调控因子（如DOG1、DOG18、Sdr4）及表观遗传调控机制进行了归纳总结，以期加深对种子休眠复杂调控网络的理解，为植物性状的改良和分子设计育种提供理论参考。

细胞色素P450参与次生代谢物合成响应生物胁迫

王嘉, 高暝, 赵耘霄, 陈益存, 汪阳东

2025, 41(12):  27-39.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0510

摘要 ( 107 )   HTML ( 2)   PDF (2146KB) ( 32 )  

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植物细胞色素P450（cytochrome P450, CYP450）酶是一类重要的血红素结合蛋白，该酶由于其还原态与一氧化碳结合后在450 nm有一处特征性的吸收峰而得名。作为植物中最大的单加氧酶超家族之一，CYP450酶通过催化羟基化、环氧化、脱烷基化等多种氧化反应，广泛参与生长发育、次生代谢合成及逆境防御等生物学过程，被誉为“万能的生物催化剂”。在生物胁迫（如病原菌侵害、虫害取食）条件下，植物通过激活CYP450介导的苯丙烷类、萜类、脂肪酸类、硫代葡萄糖苷类等多种次生代谢途径，合成具有抗虫或抗菌活性的化合物，从而增强植物抵御病虫害的能力。近年来，随着高通量测序技术和分子生物学的发展，已在多种植物中对参与相关生物过程的CYP450酶进行了分离、筛选及功能鉴定。鉴于此，本文结合CYP450酶的命名、结构特点以及在植物中的分类和分布，重点介绍CYP450家族基因在植物次生代谢物合成以及生物胁迫响应方面的研究进展，为植物CYP450家族基因的挖掘及功能研究提供参考，同时为基于此的次生代谢物合成及生物胁迫响应中的作用提供依据。

土壤农药残留物的微生物修复研究进展

朱姗姗, 徐军, 潘兴鲁, 董丰收, 郑永权, 吴小虎

2025, 41(12):  40-49.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-1011

摘要 ( 81 )   HTML ( 2)   PDF (9091KB) ( 20 )  

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农药残留是当前威胁土壤生态环境与农产品安全的重大挑战。微生物降解因其高效性与环境友好性，已成为农田污染修复领域的研究热点，并展现出广阔的应用前景。本文系统阐述了农药降解菌的研究与应用进展，主要内容包括以下方面：在降解菌筛选方面，总结了从传统富集培养到微流控单细胞筛选等多种策略，提升了高效降解菌株的获取效率与多样性；在降解机理层面，深入解析了关键降解基因功能、胞内/外酶的催化机制以及共代谢途径的增效作用；在生态过程方面，重点探讨了降解菌通过趋化感应与生物膜形成在根际与叶际的定殖机制及其后续响应，并进一步解析了降解菌依靠鞭毛运动的主动迁移和借助水力等环境因素的被动迁移途径；在降解菌剂应用技术方面，综述了液体与固体菌剂的制备工艺及其优缺点，分析了菌剂在实际应用中面临的环境适应性、定殖效率及生态互作等挑战。文章最后指出，未来应通过剂型创新和植物-微生物互作机制的深化研究，提升菌剂的田间稳定性与降解效能，推动该技术的规模化应用与农业绿色发展。

人工智能驱动的酶改造与设计研究进展

郭发旭, 冯全, 张建华, 周焕斌, 杨森, 王健, 周国民

2025, 41(12):  50-65.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0627

摘要 ( 652 )   HTML ( 16)   PDF (2104KB) ( 92 )  

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酶在生物体内以及工业应用里有着极其关键的作用，凭借其独特的催化性能，成为催化剂的关键选择之一。然而传统的酶改造与设计方法面临不少挑战，如序列空间庞大以及多目标优化存在困难等情况。近年来，人工智能（artificial intelligence, AI）技术中的深度学习和生成式人工智能方法，为酶改造与设计提供了新思路和解决方案，可在大规模数据的支撑下突破这些限制。AI驱动的策略实现了高效的序列空间探索和精准的结构-功能关系预测，并借助强化学习框架协调多目标优化。这些方法不仅显著加速了酶的工程化进程，更在提升催化效率、增强热稳定性、改善底物选择性等方面取得了突破性成果。本文系统综述了人工智能驱动酶改造与设计的最新研究进展，从基础数据库构建、智能改造策略、智能设计方法等方面进行了深入分析，同时探讨了当前面临的数据、模型及工程化挑战与未来发展方向。这些创新为设计高性能、多功能的酶开辟了广阔道路，并将推动生物制造、环境修复和生物育种等领域向更高效、智能和可持续的方向发展。

技术与方法

一种可视化筛选转基因通用载体pCamRUBY的构建和应用研究

豆硕, 丁若羲, 孙星, 郭文静, 孔文慧, 袁静贤, 张冬梅, 王省芬, 马峙英, 吴金华, 吴立柱

2025, 41(12):  66-73.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-1133

摘要 ( 5 )   HTML ( 1)   PDF (3187KB) ( 7 )  

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目的 构建并验证一种可视化筛选转基因通用载体pCamRUBY，以期提高植物遗传转化效率。 方法 在以RUBY作为报告基因的基础上利用2A技术构建成一个通用表达载体pCamRUBY，以Spe和Kan抗性基因分别构建验证载体pCamSpeRUBY和pCamKanRUBY，并分别以拟南芥和棉花为材料进行遗传转化验证和色素含量鉴定。 结果 该载体具有可视化程度高，载体序列小，内含由Sal I、Apa I、Xba I、Sac I和Spe I组成的MCS位点和T2A（optimized）序列等特点。分别获得可裸眼观察筛选的具有红色表型性状的转基因拟南芥和棉花阳性植株或组织，并可得到稳定遗传后代。 结论 该通用表达载体pCamRUBY可直接连接外源基因正常表达、可稳定遗传且可直接裸眼观察筛选的红色性状转基因阳性植株，且不影响包含叶绿素含量在内的其他表型性状。

代谢工程改造益生菌E. coli Nissle 1917合成靛玉红

毛李晶, 金晓萱, 施婉婷, 胡飞杨, 张苑蓉, 熊亮斌, 任璐

2025, 41(12):  74-81.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0718

摘要 ( 301 )   HTML ( 2)   PDF (1204KB) ( 16 )  

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目的 靛玉红源于传统中药青黛，是一种具有广谱抗菌、抗炎及抗肿瘤活性的双吲哚环类天然活性成分，在临床主要被用于联合给药治疗慢性粒细胞白血病、银屑病等。探索利用安全的益生菌大肠杆菌Nissle 1917（EcN）为底盘，构建靛玉红的生物合成体系，以开发此中药材活性成分的绿色供应体系。 方法 基于EcN天然内源质粒的工程化改造，系统评估利用噬甲基菌Methylophaga sp. SK1来源的黄素单加氧酶fmo及其突变体（fmo^K223R 、fmo^K223R/D317S ），构建靛玉红合成途径的产物输出效率。结合代谢工程改造，敲除色氨酸合成途径的竞争性支路关键基因，包括苯丙氨酸合成关键基因pheA及酪氨酸合成关键基因tyrA；以此为基础，再行失活三羧酸循环的上游途径基因，包括丙酮酸激酶基因pykA和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因ppc。最后，通过缺失色氨酸途径中的阻遏蛋白基因trpR，同时强化色氨酸途径中抗反馈抑制的trpE^S40F 等，进一步提升产物合成水平。 结果 经250 mL摇瓶（装液量50 mL）培养48 h显示，靛玉红产量达（176.9 ± 4.5）mg/L，相较于仅携带野生型fmo基因的亲本菌株提升约3.5倍，5 L发酵罐产量为（379.3 ± 12.3）mg/L。 结论 基于益生菌EcN内源质粒携带异源黄素单加氧酶突变体基因fmo^K223R，结合对色氨酸前体供应途径的代谢工程改造，获得的靛玉红产量达300 mg/L以上，展现出EcN作为细胞工厂生物合成传统中药活性成分的优良潜力。

CRISPR高通量筛选技术及其在畜牧研究中的应用

田云, 孔辰, 杨冲, 刘统高, 高红瑞, 李佳慧, 马云, 蔡蓓

2025, 41(12):  82-94.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0500

摘要 ( 1 )   HTML ( 1)   PDF (1768KB) ( 3 )  

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畜牧业是农业的重要组成部分，其经济价值与畜禽表型性状（如产肉量、产蛋率等）密切相关。这些性状由复杂的遗传网络调控，并且受到环境因素的影响，导致挖掘决定这些性状的功能基因较为困难。遗传筛选技术的出现使基因型-表型关系的发现变得简单，但早期的遗传筛选技术通量低并且难以分析产生的大量数据致使效率低下。随着生物技术的迭代更新，遗传筛选技术进入高通量筛选时代，为解析基因型-表型关系提供了高效手段。传统的高通量筛选方法主要包括RNA干扰（RNAi）和cDNA过表达等，但RNAi易脱靶且无法完全抑制基因表达，cDNA文库构建成本高且可能引发细胞毒性。CRISPR/Cas系统的开发促使为遗传筛选提供了新的策略。该系统基于细菌的适应性免疫机制，通过向导RNA靶向DNA序列并利用Cas蛋白精准编辑基因，具有操作简便、特异性高和适用范围广的优势。CRISPR高通量筛选技术主要包括功能缺失型（CRISPRko）、功能获得型（CRISPRa/CRISPRi）、碱基编辑等多种模式，能够直接在DNA水平进行扰动，克服了传统方法的不足。本文介绍了遗传筛选技术的类型、特点以及在畜牧学中的应用，并展望了CRISPR高通量筛选技术在畜牧业育种中的巨大潜力。

中国丁型流感病毒株D/JY3002反向遗传操作系统的构建与功能验证

胡万可, 陈雲霞, 罗帝洲, 吴斯宇, 李建波, 翟少伦, 巨向红, 廖明, 魏文康, 余界石

2025, 41(12):  95-105.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0496

摘要 ( 58 )   HTML ( 1)   PDF (5699KB) ( 23 )  

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目的 当前中国牛群中流行的丁型流感病毒多属D/Yama2019遗传进化谱系，构建此遗传进化谱系丁型流感病毒的反向遗传操作系统，为深入探究其复制与致病机制提供研究工具。 方法 以中国丁型流感病毒株D/bovine/CHN/JY3002/2022（简称D/JY3002，属D/Yama2019遗传进化谱系）为研究材料，将编码该病毒主要抗原血凝素-酯酶-融合蛋白（hemagglutinin-esterase-fusion, HEF）的基因组节段对应的DNA片段，无缝克隆至经设计改造的双向表达载体pCC1-DualPro中；其余基因组节段对应的DNA片段，则无缝克隆至常用双向表达载体pHW2000中。随后经改进优化的操作步骤，拯救出重组丁型流感病毒。 结果 拯救的丁型流感病毒株（rD/JY3002）与天然分离的中国丁型流感病毒株（D/JY3002）在复制能力上表现相当，且二者复制动力学特征相仿。rD/JY3002至少可稳定传代5代。利用已建立的反向遗传操作系统，拯救出携带绿色荧光报告基因GFP以及其他遗传进化谱系（D/OK和D/660）丁型流感病毒HEF基因的重组丁型流感病毒，分别命名为rD/JY3002-GFP、rD/JY3002-D/OK-HEF和rD/JY3002-D/660-HEF，证实了不同遗传进化谱系的丁型流感病毒间可发生基因组节段重配。 结论 建立了高效、稳定的中国丁型流感病毒株反向遗传操作系统，该系统可用于进一步开发以丁型流感病毒为载体的外源基因呈递技术。

研究报告

野生稻内生菌Enterobacter hormaechei QT2在盐碱地水稻增产中的应用

李俊辰, 赵湘媛, 汪福东, 王一凡, 张建峰, 汪树生

2025, 41(12):  106-113.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0654

摘要 ( 53 )   HTML ( 4)   PDF (2045KB) ( 31 )  

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目的 筛选具有缓解盐碱胁迫潜力的野生稻源高效内生细菌，并评估所筛得菌株（Enterobacter hormaechei QT2）对盐碱胁迫下栽培稻生长、生理及产量的影响，为盐碱地水稻稳产增效及抗逆菌剂开发提供理论依据。 方法 从野生稻叶片分离内生菌E. hormaechei QT2，通过盆栽试验（中重度盐碱土）及田间验证（pH 9.3，电导率1 262 μS/cm），分析其促生特性及对栽培稻的增产效应。 结果 盐碱胁迫下，接种QT2显著（P<0.05）改善了栽培稻的生长表型：株高、根长、鲜重和干重较未接菌对照分别增加101.0%、46.1%、137.4%和447.0%。同时，栽培稻叶片中渗透调节物质显著积累，可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量分别提升135.7%、94.0%和205.2%，丙二醛（MDA）含量降低59.6%，膜稳定性（MSI）提高42.3%；栽培稻叶片抗氧化系统活性显著增强，超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）活性及谷胱甘肽（GSH）含量分别提高57.5%、73.3%和39.4%；栽培稻叶片光合作用增强，叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量分别提高了30.69%、78.57%、75.62%。此外，菌株QT2还表现出多种植物促生长特性（固氮、溶磷、解钾、产IAA、产ACC脱氨酶及产氨）。田间试验证实，接种QT2可使盐碱地栽培稻产量提高 29.5%，菌剂QT2投入产出比达1∶46。 结论 内生细菌E. hormaechei QT2通过协同调控渗透平衡、增强抗氧化防御、提升光合效率等机制，有效缓解盐碱胁迫对栽培稻的抑制作用，显著促进其生长并提高产量。

谷子SiSPX9基因的克隆及耐低磷分析

郭浩杰, 王成, 杨馥熔, 杜冰, 孟超敏

2025, 41(12):  114-123.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0404

摘要 ( 66 )   HTML ( 4)   PDF (26256KB) ( 28 )  

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目的 SPX基因家族在植物磷的信号感知、吸收和运输中发挥着重要的功能。探究SiSPX9在响应低磷胁迫过程中的功能，为解析谷子耐低磷机制提供理论依据。 方法 从谷子根中克隆SiSPX9，并对其进行生物信息学分析。利用实时荧光定量PCR（real-time quantitative PCR, RT-qPCR）分析SiSPX9在不同组织中的表达及不同低磷胁迫时长处理的表达模式。通过农杆菌介导的遗传转化法在拟南芥中异源表达SiSPX9，并对转基因植株进行低磷处理下发芽率、根长、根系表面积的检测。 结果 SiSPX9基因CDS全长759 bp，编码253个氨基酸，具有SPX家族特征保守结构域；蛋白质结构预测结果显示，其编码的蛋白质二级结构由68.38% α-螺旋、1.19% β-折叠、30.43%的延伸链构成，三级结构与二级结构相统一；通过同源进化分析发现，谷子SiSPX9与高粱和玉米相似性最高，在进化上属于同一分支。RT-qPCR分析结果表明，SiSPX9基因在各个组织的表达特征存在差异性，在根中表达量最高，在叶中表达量最低；在不同低磷胁迫时长处理下，SiSPX9随着低磷胁迫时间的增加表达量呈先上升后下降的趋势，在低磷胁迫12 h时其表达量达到最高值，是适磷处理的15.3倍。功能验证分析结果表明，在低磷胁迫下，野生型（Col-0）和SiSPX9过表达拟南芥株系的萌发率、根长和根系表面积均受到一定程度抑制，但SiSPX9过表达株系明显优于Col-0。 结论 SiSPX9过表达显著增强拟南芥在低磷胁迫下的萌发率和根系发育，表明其通过调控磷信号通路提升耐低磷胁迫的能力。

陆地棉WRKY基因家族全基因组鉴定及WRKY44在纤维发育中的表达分析

徐嘉妤, 赵阁, 唐叶, 刘雯雯, 彭清忠, 吴家和

2025, 41(12):  124-138.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0390

摘要 ( 63 )   HTML ( 5)   PDF (72720KB) ( 26 )  

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目的 探讨陆地棉WRKY基因家族特征及WRKY转录因子在棉纤维生长发育中的功能，为阐明其分子机制提供依据。 方法 对GhWRKY基因家族进行全基因组鉴定，分析染色体定位、理化性质、亚细胞定位、基因结构和启动子元件，结合实时荧光定量分析GhWRKY基因家族在纤维发育过程中的表达模式，并利用病毒诱导基因沉默技术解析GhWRKY44的功能。 结果 在陆地棉全基因组中，共鉴定到225个WRKY基因家族成员，可进一步分为3个亚家族；该家族基因不均匀分布在26条染色体上。启动子区域含有大量植物激素、生长发育、胁迫响应和光响应相关顺式作用元件。8个GhWRKYs（GhWRKY11/14/31/48/133/149/ 160/224）在纤维不同发育时期存在优势表达；其中GhWRKY14和GhWRKY133这2个基因在纤维不同发育时期具有相似的表达模式和三维结构，为拟南芥WRKY44在陆地棉中的2个直系同源基因（拷贝），因此将其命名为GhWRKY44。而GhWRKY44基因的沉默能够显著抑制表皮毛的生长发育。 结论 系统分析了陆地棉WRKY基因家族，筛选出在纤维生长发育方面的关键基因GhWRKY44，为解析WRKY44在纤维生长发育方面的功能提供研究基础。

比较转录组学揭示乙烯信号与表观遗传协同调控黄瓜性别决定

杨宗辉, 李利斌, 孟昭娟, 高天, 祝利霞, 杜海梅, 董伟伟, 曹齐卫

2025, 41(12):  139-155.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0571

摘要 ( 103 )   HTML ( 5)   PDF (273818KB) ( 40 )  

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目的 发掘调控黄瓜性别决定的关键基因及调控通路，为培育高产黄瓜品种提供理论依据，并为理解双子叶植物性别决定机制奠定基础。 方法 以黄瓜雌性系X8g（纯雌株）与普通系X8（雌雄株）近等基因系为材料，采用RNA-Seq技术对四叶一心期花芽分生组织进行转录组测序分析。通过差异表达分析、主成分分析和方差分解分析3种策略整合筛选关键基因。利用OrthoFinder鉴定黄瓜与拟南芥的直系同源基因，开展跨物种比较转录组分析，以探究调控网络的保守性与特异性。运用VIGS技术对核心候选基因CsACO2进行功能验证，采用qPCR检测基因沉默效率和特异性。使用DNA甲基化抑制剂5-氮杂胞苷处理雌性系植株验证表观遗传调控作用。 结果 在黄瓜雌性系与普通系之间共鉴定到197个差异表达基因，其中43个上调，154个下调，这些基因显著富集于花器官形态建成、α-亚麻酸（茉莉酸合成前体）代谢等通路。多维度分析共同确定了一些核心候选基因，包括已知的乙烯合成关键基因CsACO2和新发现的MADS-box家族转录因子AGL6、MADS4等。跨物种比较分析显示，黄瓜与拟南芥同源基因的表达模式总体相关性弱，但揭示了乙烯响应因子EIN3、NAC053转录因子靶基因集以及H3K27me3表观修饰在黄瓜性别调控中的潜在重要作用。功能验证实验证明，在雌性系中特异性沉默CsACO2能够诱导雄花和两性花的产生；而施用DNA甲基化抑制剂5-azacytidine同样能使雌性系植株开出雄花。 结论 系统揭示黄瓜性别决定是由乙烯信号通路主导，并可能由茉莉酸代谢、多类转录因子以及表观遗传协同作用的复杂分子网络。

甜瓜CmRGLG基因家族鉴定及表达特性分析

王亚萍, 金兰, 郝金凤, 长明, 王艳丹, 高峰

2025, 41(12):  156-167.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0307

摘要 ( 99 )   HTML ( 7)   PDF (3037KB) ( 29 )  

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目的 RGLG蛋白属于RING（Really Interesting New Gene）型E3泛素连接酶，通过泛素化降解其他蛋白参与植物生长发育和非生物胁迫响应。鉴定甜瓜CmRGLG基因家族（CmRGLGs）成员，并分析相关基因的表达模式，为进一步探究其潜在功能奠定理论基础。 方法 采用生物信息学方法对CmRGLGs染色体定位、基因结构及其编码蛋白的理化特性、系统进化、共线性关系、蛋白互作等方面进行分析，通过RT-qPCR对各成员在不同器官、不同激素浓度梯度和非生物胁迫处理后甜瓜幼叶中的表达水平进行解析。 结果 在甜瓜全基因组中共鉴定出6个CmRGLGs成员，根据各基因在染色体上的位置及排列顺序依次命名为CmRGLG1-CmRGLG6；所编码的蛋白均为亲水性蛋白，氨基酸数为364-596 aa；在进行系统进化分析时，CmRGLGs基因分属于不同的3个分支。种内与种间共线性分析表明，CmRGLGs中不存在基因重复事件，CmRGLG1、CmRGLG2、CmRGLG4、CmRGLG5在拟南芥、黄瓜、番茄中均存在共线基因；启动子区中存在与植物激素和非生物胁迫响应有关的顺式作用元件；蛋白互作网络预测分析提示，CmRGLGs相互作用的蛋白主要富集在泛素‒蛋白转移酶活性、蛋白质代谢、生物合成和有机环状化合物结合等途径；表达特性分析结果显示，CmRGLG5和CmRGLG6在茎中的表达量最低，CmRGLG1、CmRGLG2、CmRGLG3、CmRGLG4在花中的表达量较高，且各基因成员在不同植物激素和非生物胁迫中具有不同程度的表达。 结论 甜瓜CmRGLGs在不同植物激素处理条件下，多数成员的表达水平有下调趋势；在非生物胁迫处理条件下，多数成员的表达水平呈先上调再下调的趋势。

酿酒葡萄VvOMTs基因家族鉴定及启动子功能分析

薛晓斌, 宁琳, 周鱼, 刘虹君, 高照祖, 王振平, 李栋梅

2025, 41(12):  168-176.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0459

摘要 ( 44 )   HTML ( 2)   PDF (2065KB) ( 22 )  

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目的 鉴定葡萄（Vitis vinifera L.）VvOMTs基因家族启动子对激素和干旱信号的响应，阐明VvOMTs基因家族的启动子功能，为干旱条件下VvOMTs调控3-烷基-2-甲氧基吡嗪香气物质合成提供理论依据。 方法 采用生物信息学方法分析其蛋白理化性质、染色体定位、基因结构和启动子顺式作用元件；通过农杆菌介导的烟草瞬时转化体系验证VvOMT2和VvOMT3基因启动子对脱落酸（abscisic acid, ABA）、茉莉酸酸甲酯（methyl jasmonate, MeJA）和甘露醇的响应。 结果 葡萄VvOMTs基因家族编码序列CDS区介于1 062‒1 110 bp，蛋白氨基酸数介于353‒369 aa；4个VvOMTs在葡萄第3和第12号染色体上均匀分布；亚细胞定位预测结果表明，VvOMTs蛋白存在于细胞质；启动子顺式作用元件分析表明，VvOMTs基因可能受到光照、多种植物激素和干旱胁迫的诱导；瞬时转化本氏烟草GUS染色、GUS基因定量和酶活活性测定结果表明，在ABA、MeJA和甘露醇的诱导下，转化VvOMT2和VvOMT3启动子的烟草叶片均呈现蓝色反应；VvOMT2和VvOMT3的GUS基因表达水平呈现先升高后下降趋势，且显著上调16.80和77.73倍、14.09和34.15倍、30.77和36.40倍；VvOMT2和VvOMT3的GUS酶活性在ABA和MeJA处理下呈先升高后下降，且显著上调16.62和21.69倍、4.50和3.00倍，甘露醇处理下出现“双峰”变化趋势，显著上调15.13和18.64倍。 结论 从葡萄基因组中共鉴定出4个调控甲氧基吡嗪合成的甲氧基转移酶基因（VvOMT1-4），VvOMT2和VvOMT3基因启动子参与干旱、ABA和MeJA响应，并受其调控。

利用WGCNA 筛选鉴定花花柴耐盐核心基因

许聪聪, 郑美, 李翠, 赵春桥, 何玮, 侯新村, 郭强

2025, 41(12):  177-189.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0451

摘要 ( 3 )   HTML ( 0)   PDF (4504KB) ( 2 )  

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目的 通过分析盐处理下花花柴转录组数据，挖掘与之耐盐性相关的特异性基因模块，旨在为深入理解花花柴耐盐适应性分子机制提供理论依据。 方法 以不同盐浓度处理的花花柴叶片为研究对象，基于转录组和加权基因共表达网络分析（Weighted Gene Co-expression Network Analysis, WGCNA）鉴定与其耐盐相关的特异性基因模块，以此筛选关键基因。 结果 转录组测序产生了103.66 GB的数据，组装得到66 823个Unigene。其中，45.15%（30 171个）在6个公共蛋白质数据库中获得10 243个差异表达基因（DEGs）注释。同时，通过WGCNA分析，从其显著上调的DEGs中识别出10个共表达模块。值得注意的是，Brown模块、Pink模块、Yellow模块分别与400、300、200 mmol/L NaCl处理呈正相关。进一步，对这些特异性模块内的基因进行KEGG分析，发现它们主要在次生代谢物合成、植物激素信号转导和MAPK信号通路等生物学过程中显著富集。因此，基于模块内基因的连接度和注释信息，筛选出PILS6、REM4.1、DOF21、MAPKKK18、GATA8-like、SAUR76、ABH、CIPK6、DIR22、4CL2等核心基因。由此表明，这些基因可能在参与花花柴耐盐适应性中起重要的作用。 结论 通过转录组和WGCNA分析，筛选出与花花柴耐盐相关的核心基因和特异性模块。为花花柴耐盐基因资源挖掘与利用奠定基础。

基于多组学分析不同生长阶段金线兰内源激素对类黄酮的潜在调控差异

曾菁菁, 罗盼兰, 闫淑君, 郑涛, 杨俊杰, 蔡坤秀, 曹佳玉, 张天翔, 李銮, 陈莹

2025, 41(12):  190-200.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0861

摘要 ( 29 )   HTML ( 2)   PDF (4052KB) ( 6 )  

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目的 探究不同生长阶段的金线兰内源激素对类黄酮代谢的影响，揭示其类黄酮积累差异的分子基础。 方法 以金线兰为实验材料，分别选取不同生长阶段（S3：3个月，S6：6个月，S10：10个月）的叶片，采用高通量RNA测序技术（RNA-Seq）和液相色谱-质谱联用技术（LC-MS/MS）获得金线兰的转录组学与代谢组学数据。通过生物信息学分析，预测与类黄酮有关的差异酶基因、代谢物与差异激素代谢物，并探讨它们之间的关系。 结果 共预测出与类黄酮有关差异酶基因17个、差异代谢物16种，与激素有关的差异代谢物19种。F3'H和FLS是影响金线兰叶片类黄酮代谢的关键基因，而矢车菊素5-O-β-D-葡萄糖苷3-O-β-D-樱草糖苷和矢车菊素3-O-β-D-樱草糖苷可能是金线兰叶片颜色呈现差异的关键代谢物。相关性分析表明，共有11个激素差异代谢物和CHS、PGT1、F3H等13个类黄酮差异酶基因显著相关；同时预测到19个转录因子参与调控F3H、F3'H、FLS、CHS、PGT1、CCoAOMT等8个差异酶基因，并且16个转录因子含有响应植物激素（水杨酸、脱落酸、甲基茉莉酸、赤霉素、乙烯和生长素）的顺式元件；并通过RT-qPCR验证了6个基因（3个转录因子和3个酶基因）的表达量，结果与转录组分析一致。 结论 金线兰不同生长阶段共有16个转录因子响应5类激素元件，进而调控类黄酮代谢相关酶基因F3'H、FLS的表达，最终影响类黄酮类代谢产物飞燕草素5-O-β-D-葡糖苷3-O-β-D-桑布糖苷和矢车菊素3-O-β-D-桑布双糖苷的积累。

美人蕉R2R3-MYB基因家族的鉴定及与花青素相关成员的表达分析

杨晨欣, 李梦秀, 姜唐, 张文娥, 潘学军

2025, 41(12):  201-213.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0507

摘要 ( 35 )   HTML ( 1)   PDF (5517KB) ( 22 )  

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目的 鉴定美人蕉（Canna indica）R2R3-MYB基因家族，分析其在不同花色中的表达模式，为美人蕉花色分子调控机制及新品种培育提供理论参考。 方法 以模式植物拟南芥R2R3-MYB蛋白序列为参考，结合HMM模型和BLAST检索从美人蕉基因组中鉴定R2R3-MYB基因家族成员，分析其理化性质、亚细胞定位、系统发育树、染色体分布、保守基序及启动子顺式作用元件；基于课题组前期8个美人蕉品种转录组数据，通过TBtools可视化分析获得其在盛花期花瓣中的表达模式。选取4个不同花色品种（橙色‘印丽’、粉色‘Grand Due’、红色‘安旺’、黄色‘洒金’）的花瓣，通过实时荧光定量PCR检测11个候选CiMYBs基因的表达模式，分析基因表达与花瓣花青素、类黄酮含量的关系；以拟南芥蛋白预测美人蕉中的蛋白互作。 结果 共鉴定出185个美人蕉R2R3-MYB基因，编码蛋白均为亲水性核定位蛋白，分布于9条染色体上。约94%的成员含有核心保守基序（Motif1、Motif2、Motif3），启动子区富含光响应元件。系统发育分析将其与拟南芥同源蛋白划分为30个亚组，其中11个基因与拟南芥中调控花色素合成的MYB蛋白同源；RNA-seq结果显示11个候选基因在不同花色美人蕉品种中差异表达；互作网络预测表明CiMYB65与花青素合成关键基因DFRA显著共表达，直接调控花青素合成。RT-qPCR分析发现CiMYB21、CiMYB39、CiMYB65和CiMYB20分别在‘Grand Due’‘洒金’‘安旺’‘印丽’中表达量最高，且基因表达量与花青素含量及黄酮醇含量呈显著正相关。 结论 美人蕉基因组含有185个R2R3-MYB基因，其中CiMYB20、CiMYB39、CiMYB65等基因可通过调节花青素合成参与调控美人蕉花色形成。

太行山地区南方红豆杉SSR遗传多样性分析

杜雨晴, 蒋路园, 汪奕衡, 吴宸炜, 杨梦露, 刘旭升, 王晓君, 邱德有, 樊玮, 杨艳芳

2025, 41(12):  214-224.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0490

摘要 ( 43 )   HTML ( 1)   PDF (1005KB) ( 29 )  

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目的 红豆杉（Taxus spp.）为国家一级濒危保护植物，阐明太行山地区南方红豆杉种群遗传多样性和遗传变异，可为南方红豆杉遗传多样性保护及培育新品种提供指导。 方法 基于前期筛选出的8对稳定性和多态性良好的SSR引物，对太行山区的9个南方红豆杉种群以及3个来自浙江、湖南和福建3省的南方红豆杉种群（共106个体）的遗传多样性和遗传变异进行分析。 结果 12个南方红豆杉种群的平均观测等位基因数（Na）为2.781，平均有效等位基因数（Ne）为2.074，Shannon多样性指数（I）为0.679，平均观测杂合度Ho=0.390，平均期望杂合度He=0.381。通过对种群间遗传分化指数（Fst）和基因流强度（Nm）进行分析发现，太行山区南方红豆杉种群间大多为中低水平的遗传分化（Fst<0.15）且存在较为频繁的基因交流（Nm>>1），而太行山区的南方红豆杉种群与来自浙江、湖南和福建3省的南方红豆杉种群的分化程度较高（Fst>0.25），基因交流水平低（Nm<1）。此外，AMOVA分析显示，南方红豆杉的遗传变异主要发生在个体内，种群间和个体间的遗传变异占比较低。STRUCTURE分析和聚类分析表明，106份材料可以分成2大类，其中福建、湖南和浙江省份种源聚为一类，太行山地区的南方红豆杉聚为一类，且大多数样品间彼此相互混杂，具有较为丰富的遗传背景。 结论 南方红豆杉种群整体具有较丰富的遗传多样性，但太行山区种群的遗传多样性相对偏低。该区域内种群间呈现中低水平的遗传分化，基因交流程度较高；然而，太行山区种群与低纬度地区种群间则表现出较高的遗传分化。

基于代谢组和转录组联合解析山桃响应冻害机制

张晓丹, 尹铮, 刘清晨, 李雪梅, 刘晓华, 梁美霞

2025, 41(12):  225-239.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0416

摘要 ( 77 )   HTML ( 20)   PDF (152382KB) ( 27 )  

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目的 冷冻胁迫是限制桃树生长、果实品质和产量的主要环境因素之一。然而，关于桃树应对低温响应的分子机制目前仍知之甚少，探究低温胁迫下桃树氨基酸、碳水化合物及脂质代谢的动态重编程规律及其与抗寒性的分子关联，为抗寒分子育种及栽培技术优化提供理论支撑。 方法 以山桃（Prunus davidiana）为材料，采用梯度冷冻低温处理（5、-5、-15、-25 ℃），测定生理指标并结合转录组学与代谢组学的比较分析，通过整合生理生化测定、代谢组学和转录组学技术，系统解析其多组学调控网络。 结果 冷冻胁迫触发山桃脯氨酸与可溶性糖的积累，伴随丙二醛（MDA）含量及电解质渗漏率（EL）升高，表明细胞膜系统受损。代谢组学分析显示，低温下糖类及其衍生物显著富集，部分氨基酸减少，而三羧酸循环（TCA）相关有机酸（如2-氧代戊二酸、瓜氨酸）含量增加。黄酮类生物合成、精氨酸合成及氮代谢通路在胁迫中显著激活。转录组分析证实，葡萄糖苷酸生物合成相关基因在低温下表达显著上调，与代谢物变化协同响应冷冻胁迫，揭示山桃通过代谢‒基因网络调控增强抗寒能力的分子机制。 结论 揭示山桃应对冷冻胁迫时激活淀粉与蔗糖代谢、苯丙烷及黄酮类合成途径，筛选出21种关键代谢物和15个核心基因，阐明了抗冻代谢与基因调控协同机制。

铁皮石斛DoDELLA2的功能研究

杨涛, 李琳, 莫小连, 陈晓龙, 王健, 黄园, 赵杰宏, 邹颉

2025, 41(12):  240-253.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0534

摘要 ( 40 )   HTML ( 4)   PDF (10236KB) ( 22 )  

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目的 鉴定铁皮石斛DELLA基因家族主效基因DoDELLA2在植物形态发育中的功能，并研究DoDELLA2基因调控的下游基因及信号通路，为铁皮石斛分子育种提供理论依据。 方法 采用RT-qPCR对铁皮石斛DELLA基因家族成员进行组织表达量分析，筛选到铁皮石斛DELLA基因家族潜在主效基因DoDELLA2，通过全基因合成DoDELLA2并构建35S-DoDELLA2过表达载体异源转化拟南芥，结合表型观察与转录组数据分析开展功能研究。 结果 过表达DoDELLA2拟南芥与野生型相比，抽薹时间延迟10-16 d；株高显著降低40.04%；叶片叶尖呈椭圆形且边缘锯齿加深；角果数量显著增多但长度显著缩短等生育期表型差异。转录组分析表明，过表达DoDELLA2拟南芥与野生型相比，共有696个差异基因，其中上调基因中差异显著且富集的主要有转运体蛋白、赤霉素合成酶、富含半胱氨酸分泌蛋白等蛋白编码基因。下调基因中差异显著且富集的主要有过氧化物酶蛋白超家族、细胞色素P450蛋白超家族、植物病程相关蛋白（PR1）等。差异基因显著富集于木质素生物合成、营养生长向生殖生长转变等生物学过程，以及苯丙烷生物合成、类黄酮生物合成、二萜生物合成等KEGG通路，且赤霉素生物合成关键酶基因AtGA₂₀OX2、AtGA₂₀OX3和AtGA₃OX1表达上调表现出明显的反馈调控。 结论 过表达DoDELLA2基因通过调控GA信号通路下游基因影响拟南芥的形态发育，DoDELLA2基因过表达显著影响赤霉素合成酶基因和部分抗性基因家族表达，为铁皮石斛品质与性状改良的分子育种实践提供重要靶点和理论基础。

天门冬属CYP51基因家族鉴定及在非生物胁迫中的响应

曾梁秦, 董陈文华, 林春, 刘正杰, 毛自朝

2025, 41(12):  254-266.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0469

摘要 ( 56 )   HTML ( 0)   PDF (6867KB) ( 14 )  

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目的 甾醇14α-去甲基化酶（sterol 14α-demethylase, CYP51）是植物甾醇生物合成途径中的关键酶，在植物应对非生物胁迫中发挥重要作用。从天门冬属全基因组范围内鉴定CYP51基因家族成员，分析其分子特征及验证大理天门冬AtaCYP51G2基因在非生物胁迫的响应功能，为理解天门冬属植物的抗逆分子机制提供依据。 方法 利用生物信息学方法，鉴定了天门冬属大理天门冬、芦笋和文竹的CYP51基因家族成员，分析其理化性质、染色体定位、基因复制、系统进化、基因结构和启动子顺式作用元件等。通过构建AtaCYP51G2转基因拟南芥株系，在干旱、盐和渗透胁迫条件下，对其进行表型观察和生理生化指标测定。利用实时荧光定量PCR检测转基因株系中基因的表达水平及胁迫处理下AtaCYP51G2的表达变化。 结果 共鉴定出天门冬属植物4个CYP51基因家族成员。启动子分析显示存在激素和胁迫响应元件，在AtaCYP51G2中富集。亚细胞定位实验表明AtaCYP51G2定位于内膜系统。过表达AtaCYP51G2增强了转基因拟南芥对干旱和渗透胁迫的耐受性，对盐胁迫下的氧化损伤也有一定的缓解作用。 结论 天门冬属CYP51基因家族成员数量少，在基因结构和蛋白序列上高度保守。过表达AtaCYP51G2增强了转基因拟南芥对干旱、盐和渗透胁迫的耐受性，为改良天门冬属植物的抗逆性提供了理论基础和潜在基因资源。

杜仲EuGIF1基因鉴定及其表达和蛋白互作分析

王若若, 曲鹏坤, 张欣, 王珞, 朱英, 田双一, 赵德刚

2025, 41(12):  267-279.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0438

摘要 ( 48 )   HTML ( 3)   PDF (27256KB) ( 12 )  

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目的 基于杜仲（Eucommia ulmoides Oliv.）全基因组数据，系统鉴定GIF（GRF-interacting factor）基因家族成员，分析GIF基因家族成员基因表达模式及蛋白互作特性，为解析杜仲器官发育调控网络及优化杜仲的遗传转化体系提供理论依据。 方法 利用HMMER和BLASTP方法鉴定杜仲GIF基因家族成员，结合生物信息学工具分析蛋白理化性质、三维结构及启动子顺式元件；通过RT-qPCR检测基因组织特异性及赤霉素GA₃诱导表达模式；采用酵母双杂交（Y2H）和双分子荧光互补（BiFC）实验验证EuGIF1与EuGRF5的互作关系；此外，用EuGIF1基因的过表达载体对拟南芥gif1突变体进行遗传互补。 结果 在杜仲的基因组中共鉴定到了3个EuGIF基因，EuGIF1、EuGIF2和EuGIF3，其中，EuGIF1和EuGIF2位于杜仲基因组的7号染色体，EuGIF3位于杜仲基因组的17号染色体。EuGIF1、EuGIF2和EuGIF3编码的蛋白均含保守的SSXT/SNH结构域。启动子序列分析显示，EuGIF1基因的启动子区域含有2个赤霉素响应元件。EuGIF1在顶端分生组织中高表达且受赤霉素GA₃快速诱导；蛋白的三维结构预测显示SSXT/SNH结构域可形成蛋白互作界面。共表达分析表明EuGIF1与EuGRF1/3/5表达模式相似，但Y2H和BiFC实验均未检测到EuGIF1与EuGRF5的直接互作。此外，EuGIF1基因在拟南芥中的过表达无法互补拟南芥gif1突变体中叶片窄小的表型。 结论 EuGIF1可能在赤霉素信号介导的杜仲器官发育中发挥重要作用，GIF1与GRF的互作可能具有物种特异性，且基因功能的保守性在不同物种之间存在一定的局限性。

新疆阿魏不同部位转录组特征分析及倍半萜合成相关基因挖掘

司旭鹏, 崔秀文, 欧阳荔枝, 房丹丹, 裴龙英, 方贵平, 濮希蕾, 马艺沔, 张争

2025, 41(12):  280-293.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0452

摘要 ( 54 )   HTML ( 8)   PDF (7058KB) ( 33 )  

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目的 分析新疆阿魏不同部位的转录组信息，发掘倍半萜类成分生物合成关键代谢通路和调控基因，为新疆阿魏分子育种和资源开发提供基因资源。 方法 通过转录组测序获得新疆阿魏根茎叶不同部位的Unigenes序列，并进行生物信息学分析。 结果 经过转录组测序共获得116 517个transcripts，共有44 896条Unigenes序列被注释，新疆阿魏与胡萝卜亚种（Daucus carota subsp. sativus）具有的同源序列匹配度比例最高。19 290个Unigenes被注释于生物过程、细胞组成和分子功能。通过KEGG富集到萜类和聚酮化合物代谢通路（11个通路，204条Unigenes）和其他次生代谢产物合成通路（17个通路，233条Unigenes），进一步研究发现，与倍半萜类合成相关的Unigenes为57个，涉及9个关键酶基因的34条全长转录本。差异表达基因主要富集在MEP途径，6个表达趋势变化明显的酶基因RT-qPCR结果与RNA-seq结果呈现相似的表达模式。表达分析显示倍半萜合成下游关键基因P450和TPS在根中相对表达量最高，DXS和HMGR在叶中的表达量最高，AACT和DXR在茎中表达量最高。同时，转录组共预测到28 017个CDS序列，18 86个转录因子，14 277个SSR位点及9 844对相应引物。 结论 通过转录组分析明确了新疆阿魏倍半萜类物质的生物合成途径，推测根中P450和TPS为倍半萜合成下游关键基因。

洋葱伯克霍尔德氏菌KRS634对棉花红腐病的生防效果

吴琼, 陈德勇, 朱鹤, 王丹, 张晓军, 陈捷胤

2025, 41(12):  294-303.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0497

摘要 ( 2 )   HTML ( 0)   PDF (4171KB) ( 2 )  

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目的 获得绿色、安全、高效的对棉花红腐病具有良好防效的生防菌剂。 方法 以拟轮枝镰孢霉Fusarium verticillioides为靶标菌，通过平板对峙法筛选拮抗菌株，通过形态观察、16S rRNA序列的系统发育分析及促生特性对菌株进行鉴定分析；采用盆栽试验进一步测定菌株生防及促生效果；采用对峙培养法和对扣熏蒸法测试菌株对多种真菌的抑制作用。 结果 洋葱伯克霍尔德氏菌（Burkholderia contaminans）KRS634对F. verticillioides的抑菌率为73.80%；该菌株具有解磷、解钾、固氮及产嗜铁素的促生特性；室内防效试验表明，KRS634能够有效降低棉花苗期红腐病的发生，经KRS634处理的棉花红腐病病株率为85.71%，病情指数为36.31，显著低于对照组；KRS634发酵液还能够提高棉花出苗率，促进棉花生长；另外，KRS634对大丽轮枝菌（Verticillium dahliae）、稻瘟病菌（Magnaporthe oryzae）、胶孢炭疽菌（Colletotrichum gloeosporioides）等多种病原真菌均具有良好的拮抗效果。 结论 洋葱伯克霍尔德氏菌KRS634菌株特性优异，在防治棉花红腐病等真菌病害方面具有较好的应用潜力，可作为开发棉花红腐病生防菌剂的候选菌株。

GSTs在花生蚜对双丙环虫酯解毒代谢中的作用

薛超, 段爱玲, 王爱玉, 杨媛雪

2025, 41(12):  304-312.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0580

摘要 ( 36 )   HTML ( 0)   PDF (2762KB) ( 32 )  

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目的 花生蚜（Aphis craccivora）是全球性重要农业害虫，严重威胁花生等作物的产量，双丙环虫酯为新型高效杀虫剂，对花生蚜等刺吸式口器害虫具有较好的防治效果，明确花生蚜对新型杀虫剂双丙环虫酯的代谢抗性机制，为科学制定田间防控策略提供理论依据。 方法 采用浸叶法测定花生蚜对双丙环虫酯的敏感性；通过酶活性测定与增效剂毒力实验评估谷胱甘肽S-转移酶（glutathione S-transferase, GSTs）在解毒代谢中的作用；利用实时荧光定量PCR分析GSTs的组织表达谱、龄期表达谱及药剂诱导表达情况；结合RNA干扰技术鉴定关键抗性相关GSTs。 结果 双丙环虫酯处理后花生蚜GST活性显著升高，增效剂顺丁烯二酸二乙酯（DEM）预处理增加了花生蚜对双丙环虫酯的敏感性，表明GSTs可能参与解毒代谢作用。组织与龄期表达谱分析表明，花生蚜大部分的GSTs在中肠和脂肪体中高表达，且表达水平随发育进程呈显著上升趋势。双丙环虫酯可诱导GSTT2和GSTS2表达上调，RNA干扰GSTT2后，花生蚜对双丙环虫酯的敏感性显著提高。 结论 GSTT2在花生蚜响应双丙环虫酯胁迫、降低其敏感性中发挥重要作用，可为进一步探究花生蚜对双丙环虫酯的解毒机制奠定基础。

三株马铃薯炭疽病生防菌的分离鉴定及其高抑菌活性培养物发酵参数优化

罗明凯, 张豪杰, 石晖琴, 李亚楠, 封瑞超, 沈硕

2025, 41(12):  313-327.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0209

摘要 ( 59 )   HTML ( 1)   PDF (4664KB) ( 23 )  

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目的 马铃薯炭疽病由球炭疽菌（Colletotrichum coccodes）引起，严重影响产量品质，而芽胞杆菌（Bacillus spp.）是一类常见的生防菌，寻找高效低毒生防菌防治马铃薯炭疽病意义重大。本研究以3株高抑菌活性芽胞杆菌及其复合菌群为对象，旨在通过优化复合芽胞杆菌发酵参数，以提高其对该病菌抑菌活性，为研制复合生防菌剂提供参考。 方法 通过组织分离法和划线法从马铃薯块茎中分离内生菌，通过药敏纸片法筛选对马铃薯炭疽病具有较强抑制作用的菌株，结合形态学和分子生物学鉴定确定活性菌株的分类地位，通过药敏纸片法确定3株菌的最佳配比比例，以单因素试验和响应面设计对复合菌群HQS6513的发酵培养基和发酵条件进行优化。 结果 从马铃薯块茎中筛选出3株对马铃薯球炭疽菌（Colletotrichum coccodes）具有明显抑菌作用的菌株QS10-6、QS2-5和QS2-13，QS10-6和QS2-5鉴定为萎缩芽胞杆菌（Bacillus atrophaeus），QS2-13为贝莱斯芽胞杆菌（Bacillus velezensis）；响应面法分析优化得到复合菌群HQS6513最佳发酵培养基为麸皮2.5%、酵母浸粉2.6%、NaCl 1.0%，最佳发酵条件为培养温度32 ℃、pH 5.0、接种量2.0%、摇床转速190 r/min，优化后的复合菌群HQS6513的抑菌率达到69.66%。 结论 分离得到3株芽胞杆菌，由这3株芽胞杆菌组成的复合菌群HQS6513对马铃薯球炭疽菌有高抑菌活性，在优化发酵配方和培养条件下，复合菌群HQS6513产胞量和抑菌活性增加。

地黄根腐病拮抗类芽胞杆菌的筛选、鉴定和全基因组分析

赵逸凡, 王彤, 叶岚, 赵乐, 张宝, 杜鹏强, 何海荣

2025, 41(12):  328-341.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0491

摘要 ( 50 )   HTML ( 4)   PDF (9377KB) ( 16 )  

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目的 分离筛选抗地黄根腐病的生防菌株，为地黄根腐病的生物防治提供菌株资源。 方法 从感染轮纹病的地黄根际土中分离纯化微生物，采用平板对峙法筛选拮抗菌株，并通过盆栽试验进一步明确菌株对地黄根腐病的防治效果；结合形态观察、生理生化及分子生物学等方法确定菌株的分类地位；并对该菌株开展全基因组测序，分析基因组信息，探究其抗病机制。 结果 根据平板对峙结果，筛选到一株对植物病原真菌有广谱拮抗活性的菌株QH-1，其对地黄根腐病原菌的抑菌率接近90%。经鉴定，QH-1为一株多粘类芽胞杆菌（Paenibacillus polymyxa），为革兰氏阳性菌，产花生状芽孢。其在10-55 ℃，pH 6-8，NaCl浓度为0-5%的条件下均能生长。碳氮源利用实验表明，其可以利用多种氮源，而仅能利用麦芽糖和山梨醇两种碳源。另外，该菌株能产生过氧化氢酶、淀粉酶、酯酶、明胶酶、凝乳酶和蛋白酶。QH-1菌株的基因组信息表明其由一条环状染色体（5 692 874 bp）和一个环状质粒（37 590 bp）组成，（G+C）%含量为45.4%；antiSMASH结果显示基因组中含有17个生物合成基因簇，其中6个生物合成基因簇与6种抗菌化合物（fusaricidin B、paenibacillin、paenilan、tridecaptin、polymyxin和paenicidin A）的生物合成基因簇的相似性为100%，说明菌株QH-1具有产生以上抗菌活性化合物的潜力。 结论 菌株QH-1是一株抗地黄根腐病的多粘类芽胞杆菌，其基因组信息显示其能产生多种抗菌物质，为进一步研发抗地黄根腐病的微生物菌剂和天然抗菌物质提供了良好的理论和物质基础。

bZIP转录因子CsFcr3调控暹罗炭疽菌对DMI和QoI类杀菌剂敏感性的功能研究

杨洪, 张超, 薛雯轩, 黄韦媛, 林春花, 王立丰

2025, 41(12):  342-350.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0543

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目的 从我国橡胶树炭疽病的田间优势菌暹罗炭疽菌（Colletotrichum siamense）中克隆bZIP转录因子CsFcr3，明确其序列和结构特征，分析CsFcr3在暹罗炭疽菌对6种不同类型杀菌剂敏感性中的生物学功能，为深入研究病原真菌耐药性调控机制奠定基础。 方法 采用同源克隆从C. siamense中克隆了bZIP转录因子CsFcr3，并进行序列及结构特征分析，利用实时荧光定量PCR（RT-qPCR）分析杀菌剂胁迫下CsFcr3的表达模式；利用同源重组和PEG介导的原生质体转化技术对CsFcr3进行基因敲除，分析敲除突变体对不同杀菌剂敏感性的变化。 结果 CsFcr3开放阅读框长度为1 101 bp，编码336个氨基酸残基，具有bZIP_Yap保守结构域；RT-qPCR结果表明，DMI类杀菌剂苯醚甲环唑、戊唑醇、咪鲜胺及甲氧基丙烯酸酯（QoI）类杀菌剂吡唑醚菌酯胁迫下CsFcr3均显著上调表达；与野生型菌株相比，CsFcr3基因缺失突变体对氟康唑、戊唑醇和咪鲜胺的敏感性均降低，对吡唑醚菌酯的敏感性增加，而对苯醚甲环唑和咯菌腈的敏感性无显著变化。 结论 从暹罗炭疽菌中克隆得到具有bZIP转录因子典型基序和保守结构域的CsFcr3，且与酿酒酵母Yap3p高度同源。CsFcr3主要参与调控暹罗炭疽菌对DMI类和QoI类杀菌剂的敏感性而不参与菌株对吡咯类杀菌剂敏感性的调控。

γ-氨基丁酸对肉鸡抗氧化能力及盲肠菌群结构的影响

马顺, 赵旭, 刘雪, 陈广坤, 高悦, 丁瑾, 张竞伊, 赵怡萌, 公丽玉, 李洪涛

2025, 41(12):  351-359.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0553

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目的 探究γ-氨基丁酸（GABA）对肉鸡生长性能、肉品质、抗氧化能力以及盲肠菌群结构的影响。 方法 选取408只体重相近的1日龄罗斯308肉鸡，随机分为2组（每组6个重复，每个重复34只鸡）：对照组（CON组）饲喂基础饲粮，GABA组饲喂在基础饲粮中添加GABA（50 mg/kg）的试验饲粮。试验期共42 d。 结果 饲粮添加GABA显著提高了肉鸡胸肌粗脂肪含量、肝脏超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）活性以及总抗氧化能力（T-AOC）（P<0.05），显著降低了胸肌剪切力和血清丙二醛（MDA）含量（P<0.05）。微生物分析表明，GABA组肉鸡盲肠微生物群落组成与CON组存在显著差异（P<0.05），其中另枝菌属和布劳特氏菌属的相对丰度较CON组显著提高（P<0.05），文肯菌属和副拟杆菌属的相对丰度显著降低（P<0.05），且另枝菌属和布劳特氏菌属的相对丰度与肉鸡胸肌粗脂肪含量、肝脏SOD、GSH-Px活性以及T-AOC呈正相关（P<0.05），与胸肌剪切力、血清MDA含量呈负相关（P<0.05），文肯菌属相对丰度与肉鸡肝脏GSH-Px活性和T-AOC呈负相关（P<0.05）。此外，PICRUSt2功能预测结果显示，GABA组肉鸡盲肠菌群在戊糖与葡萄糖醛酸互变、鞘脂代谢、硝基甲苯降解、类固醇激素生物合成和N-聚糖生物合成方面的功能较CON组显著提高（P<0.05），在阿米巴病方面的功能较CON组显著降低（P<0.05）。 结论 在饲粮中添加50 mg/kg的GABA具有促进42日龄肉鸡胸肌脂肪沉积、提高胸肌嫩度、增强抗氧化能力、改变盲肠菌群结构的作用。

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2025, 41(12):  360. 

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2025, 41(12):  361. 

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