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当期目录

    2026年 第42卷 第10期    刊出日期:2026-10-26
    综述与专论
    植物再生与遗传转化技术:从经验摸索到理性设计
    张婉钰, 邢俊强, 孙勤富, 王幼平
    2026, 42(10):  1-12.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-1380
    摘要 ( 1389 )   HTML ( 17)   PDF (932KB) ( 195 )  
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    植物再生与遗传转化技术是植物生物技术和精准育种的基础。然而,其应用长期受到“基因型依赖性”和“再生效率低下”问题的困扰,严重限制了其在多数作物(尤其是难转化种质)中的广泛应用。近年来,随着植物发育生物学、表观遗传学、合成生物学等领域的深入发展与交叉融合,植物再生与遗传转化正经历从“经验依赖”到基于分子机制的“理性设计”的范式转变,为解决上述问题提供了关键突破口。本综述系统梳理并深入剖析了四大核心领域的最新进展:一是发育调控因子的工程化应用,特别是GRF-GIF嵌合体系统的发现与普适性验证;二是表观遗传调控网络的机制解析与化学干预策略;三是基因递送系统的创新与多路径突破;四是不依赖组织培养的“原位转化”技术的兴起与发展。这些进展相互协同,共同构成了一个强大的技术体系,正逐步打破基因型依赖的壁垒,为全球作物改良与功能基因组学研究开启新篇章。

    类胡萝卜素调控植物花色和果色机制研究进展
    李富伟, 李宏宇
    2026, 42(10):  13-26.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-1235
    摘要 ( 146 )   HTML ( 22)   PDF (1656KB) ( 85 )  
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    类胡萝卜素是形成园艺植物花器官和果实色泽的重要色素,直接影响产品的观赏和经济价值。与叶片等光合器官不同,植物花、果发育着色过程中,类胡萝卜素的积累常伴随叶绿素降解及类黄酮等次生代谢物的显著变化,该过程受多层级调控网络协同调控。近年来,类胡萝卜素介导园艺植物花果着色的分子调控机制的研究发展迅速。本文全面总结该领域研究进展,明确PSY等类胡萝卜素合成关键酶基因和有色体分化与色素储存在代谢通路多样性中的核心作用。该代谢过程受到转录、转录后及表观遗传层面协同调控。在转录调控水平,MYB、bHLH、NAC、WRKY、AP2/ERF等转录因子构成复杂调控网络,通过靶向PSY、LCYB、CCD4等关键基因精准维持类胡萝卜素合成与降解的动态平衡。转录后调控层面,ORANGE蛋白对PSY的稳定作用、泛素化介导的蛋白降解、PPR蛋白调控以及miRNA介导的转录后沉默等多种机制,协同实现代谢通量的精细微调。表观遗传方面,DNA甲基化与组蛋白修饰动态调控关键基因染色质状态,影响色素积累的时空模式。同时,光照、温度等环境因子与乙烯、脱落酸等植物激素信号可整合至上述调控网络,共同决定花果颜色。本文全面梳理该多层面协同互作调控体系,深入揭示类胡萝卜素在花果着色中的合成与降解平衡机制,并基于此分析园艺产品色泽改良与分子育种实践中的关键问题及发展路径,为园艺产品色泽性状的精准调控与品质提升提供理论支撑和技术指导。

    技术与方法
    基于重测序的番茄全基因组InDel分子标记开发与应用
    苏晓梅, 刘淑梅, 吕宏君, 杨宗辉, 侯丽霞
    2026, 42(10):  27-36.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2026-0100
    摘要 ( 181 )   HTML ( 52)   PDF (1862KB) ( 43 )  
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    目的 开发覆盖番茄全基因组、多态性高且便于琼脂糖凝胶电泳检测的InDel分子标记,为番茄种质资源遗传多样性分析、DNA指纹图谱构建及品种鉴定等提供高效实用的技术工具。 方法 基于已公开的番茄重测序数据,通过生物信息学方法筛选符合目标的InDel变异位点并设计引物。利用涵盖普通鲜食番茄、口感番茄、加工番茄及樱桃番茄4大类型的商业品种,对所开发标记进行多态性验证、筛选与应用分析。 结果 成功开发84个在番茄全基因组均匀分布且多态性良好的InDel标记。利用该标记体系对288份番茄品种进行分析,结果显示品种间遗传相似系数变幅为0.369-0.994,平均值为0.667。基于遗传距离的聚类分析和主成分分析将供试番茄品种划分为4大类群,其中樱桃番茄表现出最高的遗传多样性并形成独立分支,普通鲜食番茄与口感番茄遗传背景最为相近,在聚类图中呈交叉混合分布。根据标记在不同类型番茄中的多态性差异,分别筛选出适用于普通鲜食番茄、口感番茄、加工番茄和樱桃番茄的核心鉴定标记组合,分别包含48、36、48和48对引物,并据此构建了品种DNA指纹图谱。应用案例表明,利用亲本间多态性标记可实现杂交种纯度的快速鉴定,利用核心标记组合可有效区分不同品种,证实了该标记体系的实用性与可靠性。 结论 开发的全基因组InDel标记体系多态性高、检测简便,能够有效揭示番茄商业品种的遗传多样性与群体结构,并成功应用于品种指纹图谱构建、真实性鉴定及杂交种纯度检测,可为番茄种质资源管理、分子育种及品种权保护提供技术支撑。

    基于复合菌的玉米芯发酵工艺构建与优化
    陈文燕, 周瑞, 吴慧昊, 李耀东, 杨婕, 臧荣鑫, 徐红伟
    2026, 42(10):  37-46.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-1369
    摘要 ( 139 )   HTML ( 9)   PDF (14039KB) ( 62 )  
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    目的 高木质素秸秆因酸性洗涤木质素(acid detergent lignin, ADL)含量高导致饲料化利用率低。构建白腐真菌-枯草芽胞杆菌-毕赤酵母的复合菌发酵工艺,探究其协同降解玉米芯效果。 方法 以分离自香菇的白腐真菌BF-1为核心功能菌,搭配枯草芽胞杆菌、毕赤酵母构建三菌复合发酵体系(菌体量1∶1∶1),设BF-1单菌发酵为对照,均以玉米芯为基质。通过单因素试验(温度28-32 ℃、含水量40%-50%、接种量1%-5%)比较ADL降解效果,再用响应面法优化三菌体系发酵条件;结合扫描电镜观察玉米芯形态变化,测定粗蛋白(crude protein, CP)、中性洗涤纤维(neutral detergent fiber, NDF)、酸性洗涤纤维(acid detergent fiber, ADF)等指标,评价相对饲用价值(relative feed value, RFV)和相对饲用品质(relative feed quality, RFQ)。 结果 单因素试验表明,两种体系均在温度30 ℃、含水量45%、接种量3%时ADL降解效果最优,单菌发酵ADL降解率为42.29%,三菌发酵ADL降解率为58.83%,且三菌发酵降解效果显著优于单菌发酵(P<0.01)。响应面法优化三菌发酵最佳条件为温度29.8 ℃、含水量45.2%、接种量3.1%,此时ADL降解率达63.42%。发酵过程中,其Lac、MnP和LiP活性随时间持续升高。扫描电镜结果显示,三菌发酵后玉米芯表面结构破坏更明显,呈松散多孔特征;发酵21 d后,三菌体系玉米芯CP含量显著提升1.43%(P<0.01),NDF和ADF含量显著降低(P<0.01),其降解率分别为22.12%,33.97%,RFQ和RFV分别提高82.80%、17.21%。 结论 三菌协同发酵可高效降解玉米芯木质素,ADL降解率达63.42%,粗蛋白提升1.43%,纤维显著降解,相对饲用品质提高82.80%,饲用价值大幅提升,为玉米芯饲料化利用提供技术支撑。

    基于酿酒酵母克隆与错位热循环连接的环状全长人类线粒体DNA制备
    彭文慧, 李冠初, 刘永敏, 马文建, 郭晓贤
    2026, 42(10):  47-54.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-1470
    摘要 ( 131 )   HTML ( 20)   PDF (2301KB) ( 69 )  
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    目的 人类线粒体DNA突变与多种疾病相关,但其全长序列在原核宿主中不稳定,体外制备大片段环状DNA也较困难,亟需一套新策略来高效制备环状全长线粒体DNA,以突破线粒体遗传操作的关键技术瓶颈。 方法 首先,为有效克服传统原核克隆系统的宿主毒性问题,利用酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)高效的同源重组系统将全长人线粒体基因组稳定克隆至酵母载体中;同时,通过定点编辑去除了内源的EcoR I限制性酶切位点,为克隆的mtDNA提供遗传筛选标记。随后,开发一种基于错位线性化片段的体外热循环连接新策略,以解决线性PCR产物的环化难题。该方法利用耐热连接酶在变性-复性循环中驱动异源双链黏性末端的形成,从而实现长片段DNA的高效环化。 结果 利用该策略成功制备了大小为16.6 kb的全长人线粒体基因组。限制性内切酶图谱分析及外切酶抗性实验证实,合成产物为序列正确、无缺口的共价闭合环状DNA。 结论 建立的“酵母辅助编辑-体外循环组装”技术体系,不仅解决了高质量环状全长mtDNA制备的难题,也为线粒体疾病模型的构建、人工线粒体合成以及线粒体基因治疗载体的开发提供了通用的遗传操作平台。

    研究报告
    基于WGCNA的玉米雄穗耐热相关共表达模块鉴定和核心基因发掘
    秦天元, 吕玉平, 阿不来提·阿布拉, 韩登旭, 董远, 张雪, 杨杰
    2026, 42(10):  55-66.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-1424
    摘要 ( 102 )   HTML ( 10)   PDF (1612KB) ( 62 )  
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    目的 挖掘玉米中与热胁迫调控通路、抗逆指标紧密相关的核心基因,为解析玉米耐热机理提供新方向。 方法 选用耐热性较强的自交系PHBA6和热敏感自交系吉63为材料,分别在田间和温室条件下种植,于开花前期实施热胁迫处理。基于转录组测序分析,系统比较热胁迫条件下2种基因型雄穗的分子响应特征。 结果 在PHBA6中共鉴定1 288个差异表达基因,在吉63中共鉴定到912个差异表达基因。进一步通过加权基因共表达网络分析(weighted gene co-expression network analysis, WGCNA)构建与抗逆表型性状相关的基因共表达网络,共鉴定出15个与雄穗耐热性显著相关的基因模块。其中,4个与目标性状相关性最高的模块中进一步筛选出一批潜在关键基因,这些基因主要涉及转录调控、蛋白稳态维持、活性氧代谢及胁迫信号转导等生物学过程。 结论 系统揭示了玉米雄穗在热胁迫下的关键调控网络特征,明确了一批与耐热性密切相关的核心基因及其潜在调控通路。

    谷子SiGeBP基因家族生物信息学及表达分析
    曹海艳, 张子彤, 孟子钰, 宋继策, 郝雪峰, 金竹萍
    2026, 42(10):  67-76.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-1439
    摘要 ( 74 )   HTML ( 9)   PDF (72737KB) ( 58 )  
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    目的 无表皮毛增强子结合蛋白(glabrous-enhancer binding protein, GeBP)是植物特有的转录调控因子,参与生长发育调控及逆境胁迫应答。明确谷子SiGeBP基因家族的成员组成、分子特征及表达响应模式,为解析该家族基因功能奠定基础。 方法 以谷子为试材,利用TBtools、MEGA 11.0、PlantCARE等生物信息学工具及NCBI、Pfam等相关数据库,鉴定SiGeBP基因家族成员,并系统分析其染色体定位、理化性质、系统发育关系、蛋白结构、基因结构和顺式作用元件;采用RT-qPCR技术,检测部分家族基因在4种非生物胁迫和4种激素处理下的表达特征。 结果 鉴定到16个SiGeBP基因,不均匀地分布在8条染色体上。理化性质分析表明,SiGeBP蛋白均为不稳定性亲水蛋白,具有较高热稳定性,9个成员为偏碱性蛋白。基因结构分析显示,SiGeBP基因含0‒2个内含子,呈典型“内含子缺乏型”特征。经系统发育分析,将16个SiGeBP蛋白划分为5个亚家族,同一亚家族成员具有高度相似的蛋白保守基序和功能结构域,所有成员均含DUF573结构域。顺式作用元件预测发现,SiGeBP基因启动子区域富集多种非生物胁迫响应元件及激素应答元件。RT-qPCR结果显示,SiGeBP基因家族成员在非生物胁迫与外源激素处理下,相较于对照组均呈现显著差异化表达:SiGeBP-1和SiGeBP-2的相对表达水平在4种激素处理下均显著升高;SiGeBP-6和SiGeBP-13的表达水平在4种非生物胁迫处理下均显著下调。 结论 谷子SiGeBP基因家族具有保守的结构特征及多样的表达响应模式,推测其可能通过参与激素调控网络及逆境应答通路,协同调控谷子抗逆性及生长发育进程。

    燕麦盐碱响应基因AsGolS2的克隆及互作蛋白的筛选
    孙金梁, 李星岩, 张碧茹, 米俊珍, 刘景辉
    2026, 42(10):  77-87.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-1333
    摘要 ( 1157 )   HTML ( 14)   PDF (5375KB) ( 44 )  
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    目的 探究燕麦(Avena Sativa L.)AsGolS2在盐碱胁迫响应中的功能,为阐明其介导的分子调控机制提供依据。 方法 从6个燕麦品种中克隆AsGolS2,并进行序列多态性分析。选取代表性品种定莜2号,克隆AsGolS2的全长cDNA序列,并进行生物信息学分析,利用RT-qPCR技术分析其叶片在不同浓度盐碱胁迫下AsGolS2的表达变化。以盐碱胁迫处理的定莜2号叶片为材料,构建均一化酵母双杂交cDNA文库,并利用该文库筛选AsGolS2的互作蛋白。 结果 多个品种燕麦的序列比对表明,AsGolS2的遗传变异主要存在于非翻译区(UTRs)。该基因CDS全长984 bp,由3个外显子构成,编码327个氨基酸,其编码蛋白具有GT8家族保守结构域,无跨膜结构。二级结构预测结果显示,该蛋白由33.03%的α-螺旋、10.70%的延伸链和56.27%的无规则卷曲构成。系统发育分析发现,燕麦AsGolS2与小麦TaGolS2蛋白的亲缘关系最近。RT-qPCR分析结果表明,AsGolS2在叶片中的表达受盐碱胁迫显著诱导,且在不同浓度胁迫下均呈先上升后下降的趋势。通过酵母双杂交筛选获得45个AsGolS2互作候选蛋白,其中,参与代谢过程的蛋白占比最高。 结论 成功克隆了燕麦AsGolS2,其在叶片中的表达受盐碱胁迫诱导。筛选出45个AsGolS2互作候选蛋白,其功能涉及代谢、信号转导及蛋白质稳态等多个生物学过程。

    燕麦溶血磷脂酸酰基转移酶AsLPAAT5基因克隆与功能分析
    胡荣芳, 丁家豪, 马菊花, 谭辉进, 宋亚楠, 薛金爱
    2026, 42(10):  88-97.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2026-0470
    摘要 ( 142 )   HTML ( 6)   PDF (2525KB) ( 29 )  
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    目的 溶血磷脂酸酰基转移酶(lysophosphatidic acid acyltransferase, LPAAT)是三酰甘油(triacylglycerol, TAG)组装途径中的关键限速酶。研究燕麦AsLPAAT5基因在油脂合成积累中的功能,为燕麦及其他作物油脂产量与品质改良提供新思路。 方法 从燕麦中克隆AsLPAAT5基因(Gene ID:AVESA.00001b.r1.1Ag0003121.1),生物信息学方法分析其结构特征,通过LPAAT缺陷型大肠杆菌突变株SM2-1、酿酒酵母INVSc1和拟南芥转化体系研究AsLPAAT5酶的活性及生物学功能。 结果 燕麦AsLPAAT5基因编码蛋白具有LPAAT的典型保守结构域。AsLPAAT5基因在燕麦根、茎、叶、穗以及开花后9、17、25 d的种子中均有表达,在开花后25 d的种子中表达量最高。大肠杆菌功能互补试验证实AsLPAAT5能够恢复突变株SM2-1的细胞膜脂生物合成功能,具备LPAAT酶活性。在酿酒酵母中过表达AsLPAAT5导致转基因酵母总脂含量相较于野生型酵母显著升高2.11%,C16:1含量增加14.25%。在拟南芥中过表达AsLPAAT5使转基因拟南芥种子千粒重增加2.2%-2.8%,总油脂含量提高1.9%-2.0%,C18:2含量显著升高25.49%-26.0%。 结论 AsLPAAT5是定位于内质网且具备典型LPAAT催化活性的酶蛋白,其异源表达能够显著促进宿主总油脂积累,并对不饱和脂肪酸(尤其是C18:2)的富集具有特异性调控作用。

    藜麦G6PDH基因家族的鉴定及CqG6PDH1耐盐性分析
    王亦学, 刘佳慧, 许帆, 胡鑫, 王育川, 侯丽媛, 吴慎杰, 郝曜山, 董艳辉
    2026, 42(10):  98-107.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-1388
    摘要 ( 675 )   HTML ( 10)   PDF (5499KB) ( 69 )  
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    目的 基于藜麦基因组和转录组数据,鉴定藜麦G6PDH基因家族成员,并探究候选基因CqG6PDH1在耐盐方面的功能,为藜麦耐盐机制的研究提供理论依据和基因资源。 方法 根据拟南芥AtG6PDH和水稻OsG6PDH基因家族成员的蛋白序列和G6PDH对应的隐马尔可夫文件PF02781和PF00479,对CqG6PDH基因家族成员进行鉴定。利用TBtools、MEGA、MEME和WoLF PSORT等工具分析基因家族成员的理化性质、进化关系、基因结构、保守基序、染色体定位、亚细胞定位和表达模式。运用RT-qPCR分析CqG6PDH1在不同组织和盐胁迫下的表达模式,通过转化拟南芥对其耐盐性进行功能验证。 结果 鉴定获得6个CqG6PDH基因家族成员,编码蛋白的氨基酸数目为519-722,预测蛋白分子量为59.30-79.58 kD,理论等电点为5.24-8.69。CqG6PDHs在第4、5、11、12和14染色体上均有分布,预测其编码的蛋白定位于细胞质和叶绿体。RNA-Seq数据和RT-qPCR表明,CqG6PDH1响应盐胁迫。转基因结果显示,分别用175和250 mmol/L NaCl处理转基因拟南芥种子和幼苗,过表达CqG6PDH1拟南芥的萌发率和存活率均显著提高,失水速率和丙二醛含量降低,SOD和POD活性及细胞膜稳定性增强。 结论 从藜麦基因组中鉴定到6个CqG6PDH基因家族成员,其中,过表达CqG6PDH1增强转基因拟南芥的耐盐性,其在应答盐胁迫的调控过程中具有重要作用,是改良作物耐盐性的重要候选基因。

    参薯WRKY基因家族鉴定及其在线虫胁迫响应及激素信号调控中的作用
    王明珠, 孙林涛, 常英英, 张江利, 高锦, 王瑞飞, 张昊, 李明军, 杨清香
    2026, 42(10):  108-121.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-1287
    摘要 ( 101 )   HTML ( 13)   PDF (5517KB) ( 55 )  
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    目的 系统鉴定参薯(Dioscorea alata)WRKY基因家族成员并解析其基本特征,为研究该家族成员在参薯响应根结线虫胁迫中的功能奠定基础。 方法 基于参薯全基因组数据,利用生物信息学方法对DaWRKY基因家族进行系统鉴定,并分析其蛋白理化性质、系统进化关系、基因结构、染色体定位及启动子顺式作用元件。进一步结合转录组数据与RT-qPCR实验,分析DaWRKY基因在不同组织、南方根结线虫胁迫以及植物激素(ABA、JA、SA)处理下的表达模式。 结果 DaWRKY基因家族包含70个成员,编码蛋白氨基酸数量为127-651,均为亲水性蛋白,预测定位均在细胞核。系统进化分析将其划分为I、Ⅱ、Ⅲ三个亚族,其中II亚族占比最高(65.71%)。染色体定位结果显示,该家族成员不均匀分布在15条染色体上。表达谱分析表明,DaWRKY基因在根和微型块茎中显著富集。在南方根结线虫胁迫下,8个DaWRKY基因在7 d均上调表达,其中DaWRKY2上调表达倍数最高;在ABA处理中,仅DaWRKY33在1-5 d下调,而DaWRKY26上调最显著;JA处理诱导DaWRKY33、DaWRKY69表达呈现先降后升的趋势,且8个基因在12 h均表现为上调;SA处理中,除DaWRKY16外,其他基因均在12 h表达上调。 结论 鉴定出参薯70个DaWRKY转录因子,其中DaWRKY2、DaWRKY33、DaWRKY46等成员在根结线虫侵染与ABA、JA、SA等防御激素处理下显著响应,表明DaWRKY基因家族在参薯应对生物与非生物胁迫中发挥重要作用。

    亚麻荠CsFAD基因家族鉴定及α-亚麻酸合成关键基因CsFAD3.3的功能分析
    高慧玲, 贾峥嵘, 薛金爱, 宋亚楠, 贾小云, 李润植
    2026, 42(10):  122-133.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-1058
    摘要 ( 79 )   HTML ( 4)   PDF (9015KB) ( 30 )  
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    目的 亚麻荠(Camelina sativa (L.) Crantz)是一种具有开发潜力的十字花科油料作物,其种子油富含不饱和脂肪酸。脂肪酸脱氢酶(fatty acid desaturase, FAD)是催化不饱和脂肪酸合成的关键酶,鉴定亚麻荠CsFAD基因家族并解析关键基因CsFAD3.3在α-亚麻酸(α-linolenic acid, ALA)合成中的功能,可为亚麻荠种子油脂品质改良提供理论支撑。 方法 利用全基因组数据结合生物信息学方法,对亚麻荠CsFAD基因进行系统鉴定,分析其染色体分布、系统发育关系、基因结构和保守基序;结合转录组和RT-qPCR数据分析基因的组织表达模式;采用亚细胞定位验证CsFAD3.3的细胞定位;通过转基因亚麻荠和烟草进行功能验证。 结果 共鉴定54个CsFAD基因,不均匀地分布在20条染色体上。系统发育树分析将其划分为6个亚家族,与基因结构和保守基序相一致。表达谱分析显示,CsFAD基因在不同的亚组中表达模式不相同,但在同一亚家族的表达模式一致,其中CsFAD3亚家族成员(尤其CsFAD3.3)主要在种子中表达。亚细胞定位证实CsFAD3.3定位于内质网。功能验证显示,过表达CsFAD3.3显著提高亚麻荠种子中ALA含量。此外,CsFAD3.3在本氏烟草(Nicotiana benthamiana)中的瞬时表达与在普通烟草(N. tabacum)中的稳定遗传转化,分别显著提升了叶片及转基因种子中的ALA含量。 结论 CsFAD3.3定位于内质网,是亚麻荠ALA合成的关键限速酶。过表达CsFAD3.3基因显著提高了亚麻荠种子、烟草叶片及烟草种子中的ALA含量,证实了其功能的保守性。

    转录因子GhWRKY21调控棉花耐高温机制研究
    王佳玉, 王琛
    2026, 42(10):  134-141.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-1061
    摘要 ( 105 )   HTML ( 22)   PDF (4643KB) ( 59 )  
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    目的 探究棉花WRKY转录因子GhWRKY21在耐高温胁迫中的分子机制,揭示其在棉花抗逆中发挥的功能。 方法 综合运用生物信息学、分子生物学和生物化学的方法,通过病毒介导的基因沉默技术在棉花中构建GhWRKY21沉默的植株材料,并对其开展初步功能验证;利用农杆菌介导的叶盘转化法,在烟草中获得GhWRKY21过表达转基因株系,通过种子萌发实验、幼苗表型分析、叶片保卫细胞显微观察及高温胁迫下活性氧积累检测等试验,从表型、细胞和生理水平系统评估GhWRKY21在植物热应激响应中的功能。 结果 GhWRKY21属于棉花WRKY转录因子家族中的IId亚族,其表达可受温度、H2O2及信号分子的诱导。功能研究表明,在棉花中沉默该基因可显著增强植株的耐热性;相反,在烟草中过表达GhWRKY21则导致转基因植株对高温更为敏感,具体表现为种子萌发率降低、根伸长减缓以及叶片保卫细胞气孔关闭能力减弱等现象。进一步的生理与分子证据表明,GhWRKY21可能通过调控活性氧(ROS)的积累,参与植物对高温胁迫的应答过程。 结论 GhWRKY21在植物高温胁迫响应中起负调控作用,其通过调节ROS稳态影响植物抗逆性。

    葡萄苹果酸脱氢酶MDH基因家族鉴定及VvMDH10基因功能分析
    高亮, 崔鑫源, 刘名原, 韩蕾
    2026, 42(10):  142-152.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0661
    摘要 ( 119 )   HTML ( 9)   PDF (5322KB) ( 76 )  
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    目的 探究葡萄(Vitis vinifera)苹果酸脱氢酶(malate dehydrogenase, MDH)的基因结构与表达,揭示VvMDH基因的生物学功能,为进一步培育优质葡萄品种提供参考。 方法 利用生物信息学方法对葡萄11个MDH基因进行鉴定,并分析其蛋白理化性质、基因同源性、染色体位置、保守基序(motif)、基因结构和启动子区域等,实时荧光定量PCR(RT-qPCR)验证葡萄MDH基因家族成员在干旱和盐碱胁迫下的表达模式。利用花序浸染法获得异源过表达VvMDH10的拟南芥植株,进行干旱表型分析,探究VvMDH10对植株抗旱性的影响。 结果 共鉴定到11个VvMDH基因家族成员不均匀分布在9条染色体上。理化性质分析表明,VvMDH多为碱性蛋白,亚细胞定位预测显示VvMDH分布于细胞质基质、叶绿体和线粒体。系统发育分析将VvMDH成员分为5个亚家族,与拟南芥同源蛋白聚类模式高度保守。同一亚族成员具有相似的基因结构及motif分布。启动子顺式作用元件分析结果显示,VvMDH基因富含光响应、激素应答及干旱等胁迫响应元件,表明VvMDH基因可能受到多种植物激素或胁迫的调控。转录组数据分析显示,VvMDH在不同组织间特异性表达。RT-qPCR结果表明,干旱及盐碱处理能够诱导多个VvMDH基因的表达,尤其在干旱胁迫下,VvMDH10的表达量显著上调。异源过表达VvMDH10的拟南芥离体叶片失水率显著低于野生型,干旱处理后,过表达植株生物量和抗氧化相关酶活性显著高于野生型,体内MDA含量显著低于野生型。 结论 VvMDH10基因能够正向调控植株的抗旱性,可作为葡萄抗旱分子育种的基因资源 。

    过表达葡萄VaHY5基因增强拟南芥低温胁迫耐受性
    薛孟孟, 耿艺轩, 韩煦乐, 杨始锦
    2026, 42(10):  153-159.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-1326
    摘要 ( 93 )   HTML ( 11)   PDF (10024KB) ( 48 )  
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    目的 探究葡萄VaHY5基因抗寒功能,为培育具有优良抗寒性状的葡萄新种质提供基因资源和理论依据。 方法 通过农杆菌介导的花序浸染法在拟南芥中异源过表达VaHY5基因,在-6 ℃低温胁迫下观察野生型(WT)和转基因株系的表型,测定H2O2和O2·-含量、抗氧化酶活性及膜损伤相关指标,并通过RT-qPCR检测相关抗寒基因的相对表达量变化。 结果 在-6 ℃低温胁迫下,过表达VaHY5株系的生长状态明显优于WT;过表达株系叶绿素荧光比WT更为明显,Fv/Fm值超过0.62,比WT高0.14以上。DAB和NBT染色结果显示,低温胁迫后3个过表达株系比WT颜色更浅,过表达植株H2O2和O2·-含量比WT低,与染色结果一致。过表达植株的可溶性糖含量及抗氧化酶活性均高于WT,但相对电导率(REL)、丙二醛(MDA)含量均低于WT,表明过表达株系细胞膜损伤程度减轻。此外,VaHY5过表达显著诱导了低温胁迫下AtCBF2(C-repeat binding factor 2)、AtCBF3(C-repeat binding factor 3)、AtCOR15a(cold-regulated 15a)和AtCOR47(cold-regulated 47)的表达,AtCBF2和AtCOR47的表达量是WT的2倍左右,AtCBF3和AtCOR15a的表达量约是WT的3‒4倍,表明VaHY5可能通过激活CBF-COR抗寒通路增强拟南芥的低温耐受性。 结论 过表达VaHY5通过增强活性氧(ROS)的清除能力,提高抗氧化酶的活性和可溶性糖的含量,上调冷胁迫相关基因CBFs和CORs的表达,增强转基因拟南芥对低温胁迫的耐受性。

    草莓FaJAZ5基因的克隆及其对盐胁迫的响应
    黄姗, 陈言, 李桐, 林邦语, 梁玉梦, 苟倩, 林源秀, 汤浩茹, 张云婷
    2026, 42(10):  160-168.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-1288
    摘要 ( 142 )   HTML ( 20)   PDF (7477KB) ( 106 )  
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    目的 鉴定‘红颜’草莓(Fragaria × ananassa Duch. ‘Benihoppe’)TIFY超家族成员FaJAZ5基因及其表达特性,揭示该基因在植物盐胁迫响应过程中的功能,为培育耐盐草莓新品种提供理论依据与基因资源。 方法 采用同源克隆法获得FaJAZ5基因序列,通过生物信息学分析其序列特征;利用RT-qPCR技术检测该基因在草莓不同组织中和盐胁迫下的表达模式;通过农杆菌介导的遗传转化法在烟草中异源表达FaJAZ5;对盐胁迫下的转基因烟草进行表型观测与相关生理指标测定。 结果 序列分析显示,FaJAZ5基因编码区全长543 bp,编码180个氨基酸,具有TIFY家族标志性基序;RT-qPCR分析表明,FaJAZ5基因表达具有组织特异性,在茎中表达量最高,盐胁迫能显著诱导FaJAZ5在根和叶中的表达;正常生长条件下,FaJAZ5过表达烟草的冠幅和叶绿素含量显著高于野生型,而株高和叶型与野生型无显著性差异。盐胁迫处理后,FaJAZ5过表达烟草出现迅速萎蔫现象,其丙二醛(MDA)和活性氧(ROS)含量显著高于野生型,同时渗透调节物质含量及抗氧化酶活性也显著高于野生型。 结论 盐胁迫下,FaJAZ5过表达烟草渗透调节物质含量和抗氧化酶活性提高,但盐胁迫造成的损伤程度已超过其抵御能力阈值,整体表现为对盐敏感性增加,表明FaJAZ5基因对植株的盐胁迫响应具有负调控作用。

    森林草莓FveTCP5基因在盐胁迫中的功能分析
    董向向, 缪百灵, 陈娟娟, 张坤鹏, 李亮杰, 周厚成, 朱庆松
    2026, 42(10):  169-176.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2026-0311
    摘要 ( 80 )   HTML ( 4)   PDF (9919KB) ( 26 )  
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    目的 TCP转录因子在植物抵御逆境胁迫过程中发挥重要作用,解析森林草莓FveTCP5基因在响应盐胁迫方面的功能,为培育草莓耐盐新品种提供基因资源。 方法 以森林草莓‘Ruegen’为材料,克隆FveTCP5基因,结合生物信息学方法分析其理化性质、结构特征和系统进化关系;利用RT-qPCR技术测定FveTCP5基因在森林草莓不同组织中的表达模式;构建FveTCP5基因的过表达载体,利用花序浸染法获得转基因拟南芥过表达株系;用150 mmol/L NaCl处理转基因拟南芥株系,测定相关生理指标和盐胁迫响应相关基因的表达水平,开展耐盐功能验证。 结果 FveTCP5基因CDS全长1 131 bp,编码376个氨基酸;系统进化分析表明,FveTCP5与蔷薇科其他物种的TCP5蛋白间亲缘关系较近;RT-qPCR结果显示,FveTCP5基因在森林草莓各组织中均普遍表达,在叶片中的表达量最高。在NaCl处理下,过表达FveTCP5拟南芥株系的子叶绿化率和根长均显著高于野生型;测定相关生理指标显示,转基因植株的丙二醛含量较野生型显著降低,而叶绿素、脯氨酸含量和超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性较野生型均显著升高。此外,盐胁迫响应相关基因AtSOS1、AtSOS2、AtNHX1、AtHKT1、AtCOR15A和AtRD29A的表达水平较野生型均有所提高。 结论 过表达FveTCP5可通过促进盐胁迫响应相关基因的表达来提高拟南芥的耐盐性,推测FveTCP5在草莓盐胁迫响应中发挥重要功能。

    不同转化方法介导高温胁迫下枇杷果实EjHSFB-2a过表达效率比较
    牛洁, 汪红霞, 任艺华, 易鹏翰, 周佳, 孟鹏蕊, 邓群仙, 张慧芬
    2026, 42(10):  177-187.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-1341
    摘要 ( 63 )   HTML ( 8)   PDF (4113KB) ( 43 )  
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    目的 探究不同转化方法介导的EjHSFB-2a瞬时过表达对转色期枇杷果实耐热性的影响,为枇杷抗逆功能基因组学研究及育种提供技术依据。 方法 分别采用果柄注射法、果面注射法及真空渗透法3种转化方法导入pC1300-EjHSFB-2a过表达载体,45 ℃高温胁迫7 h后,通过测定基因表达水平、丙二醛含量、过氧化氢含量、超氧阴离子产生速率及抗氧化酶活性,比较3种转化方法的差异。 结果 3种处理方法均不同程度地降低了果实热害指数与热害发生率。RT-qPCR分析证实,所有方法均能在果肉组织中成功过表达EjHSFB-2a,而仅果面注射法在果皮中有效转化。在果肉组织中,3种方法均显著降低了MDA、H2O2和O2-的积累,其中真空渗透法对MDA和H2O2的抑制效果最佳,降幅分别为43.33%和7.82%;果面注射法对O2-的清除能力最强,降幅达29.70%。此外,3种处理均提升了果肉中SOD、POD和CAT的活性。 结论 3种转化方法均可通过EjHSFB-2a过表达增强枇杷果肉的耐热性。不同转化方法对抗高温胁迫的调控效果具有组织特异性,转化效率由高到低依次为果面注射法>真空渗透法>果柄注射法,其中果面注射法是鉴定果皮及果肉组织基因功能的最适方法。

    甜瓜CmPOD基因家族鉴定及叶组织响应低温胁迫的表达分析
    梁智伦, 漆思庆, 李欣洋, 梁健浩, 刘骕骦
    2026, 42(10):  188-197.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0940
    摘要 ( 106 )   HTML ( 27)   PDF (1979KB) ( 118 )  
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    目的 Ⅲ类过氧化物酶(class Ⅲ peroxidases, POD)基因家族参与植物中多种生物与非生物胁迫。为探究甜瓜CmPOD家族基因对低温胁迫的响应,进行基因鉴定并对叶组织进行低温表达分析。 方法 以薄皮甜瓜‘通甜蜜4号’为材料,采用生物信息学方法,鉴定甜瓜POD基因家族并对其理化性质、进化树、基因结构、顺式作用元件进行系统分析。对部分CmPOD基因进行蛋白结构预测和低温胁迫下的表达分析。 结果 通过鉴定获得77个CmPOD基因家族成员,命名为CmPOD1-1-CmPOD12-7,氨基酸残基数范围为121‒416 aa,pI值范围为4.53‒9.50;亚细胞定位主要分布在叶绿体和细胞外基质。CmPOD基因非均匀分布在12条染色体上,在Chr01和Chr11分布较集中,分别有15个成员;进化树分析CmPOD基因家族分为13个亚族;启动子区富含MYB、MYC、ABRE和LTR等胁迫响应元件;RT-qPCR结果表明,低温4 ℃处理24、48 h后,CmPOD11-13、CmPOD12-6和CmPOD11-14等基因在叶片中上调表达,CmPOD7-3在叶片中下调表达。 结论 在甜瓜中鉴定得到77个POD基因家族成员,在低温胁迫下表达水平不同,推测CmPOD基因家族参与甜瓜低温胁迫响应。

    CmoNST1基因C端截短导致南瓜裸仁表型
    申琼, 刘亚楠, 孟洪玉
    2026, 42(10):  198-206.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2026-0220
    摘要 ( 63 )   HTML ( 1)   PDF (9013KB) ( 18 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    目的 探究南瓜裸仁性状形成的分子基础,通过比较野生型与突变体中NST1等位基因(CmoNST1与Cmonst1)的序列、表达及蛋白定位差异,解析其功能差异,为南瓜分子育种提供理论依据。 方法 以有种皮自交系HS-A和裸仁自交系HLS-B为材料,克隆CmoNST1与Cmonst1基因,通过序列比对分析其变异特征,结合生物信息学方法预测蛋白结构与亚细胞定位,并利用RT-qPCR技术比较二者在各组织的表达模式。基于同源关系利用CRISPR/Cas9双靶点系统敲除黄瓜直系同源基因CsaV3_6G008900,经农杆菌转化、PCR鉴定获得阳性突变体。进一步利用显微CT三维成像比较种皮细胞结构,并测定种皮木质素、纤维素和半纤维素的含量,综合评价基因功能。 结果 野生型CmoNST1(1 185 bp)及其突变等位基因Cmonst1(1 072 bp)被成功克隆,二者分别编码394与112个氨基酸。两者均含有典型的NAM保守结构域,无跨膜结构域与信号肽,二级结构主要由无规则卷曲和α-螺旋构成。CmoNST1为不稳定酸性蛋白,而Cmonst1为稳定碱性蛋白。亚细胞定位显示,CmoNST1主要定位于细胞核,Cmonst1分布于细胞核与细胞质。表达分析表明,二者在种皮中表达量显著高于其他组织。系统进化分析表明,CmoNST1与葫芦科物种亲缘关系最近。CRISPR/Cas9敲除黄瓜同源基因CsaV3_6G008900后,黄瓜种皮变薄而且种皮木质素、纤维素和半纤维素的含量显著降低,细胞排列松散并出现空洞。 结论 CmoNST1是调控南瓜种皮发育的关键基因,其突变体Cmonst1虽保留NAM结构域,但因C端截短导致磷酸化调控潜力丧失,蛋白理化性质改变,可能使其丧失转录激活功能,进而导致裸仁表型。

    钙调素结合蛋白StIQD20介导马铃薯耐盐性的功能研究
    冯瑞云, 李京昊, 王紫腾, 宋宇鹏, 侯雅静, 段永红, 宋倩娜, 梅超
    2026, 42(10):  207-215.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-1346
    摘要 ( 74 )   HTML ( 7)   PDF (3138KB) ( 36 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    目的 揭示马铃薯StIQD20基因在盐胁迫应答中的功能,明确其增强马铃薯耐盐性的内在机制,为马铃薯耐盐分子育种提供新的基因资源和遗传材料。 方法 克隆StIQD20基因,构建过表达载体,转化二倍体野生型马铃薯‘C65’获得阳性植株,对比分析不同盐胁迫下过表达植株与野生型植株的表型性状、生理生化指标,进行Ca2+表型恢复实验与盐胁迫相关基因表达量测定。 结果 获得5棵过表达植株,RT-qPCR检测表明过表达植株StIQD20基因表达量为野生型植株的1.5-2.9倍;盐胁迫下过表达植株的株高、鲜重及叶片数均高于野生型,在盐胁迫条件下,施加100 μmol/L CaCl2较50 μmol/L能有效地缓解幼苗受害程度;不同盐胁迫浓度处理下,过表达植株的抗氧化酶活性与脯氨酸含量显著高于野生型,丙二醛含量显著低于野生型;过表达植株中盐胁迫响应基因SnRK2s、ABF4、ABI3、MYB2和DREB2A的表达水平均高于野生型,ABI5基因的表达量相对较低。 结论 StIQD20通过调控Ca²⁺信号及抗氧化防御系统,促进渗透调节物质积累并调控相关基因表达,从而显著增强马铃薯的耐盐性。

    九种金丝桃属植物叶绿体全基因组:基因组结构、比较分析和系统发育关系
    范照睿, 王佳敏, 童凯, 康振辉
    2026, 42(10):  216-228.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-1253
    摘要 ( 117 )   HTML ( 7)   PDF (3379KB) ( 77 )  
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    目的 分析川滇金丝桃(Hypericum forrestii)在内的金丝桃属物种叶绿体基因组结构、基因组成及系统发育关系,为物种鉴定和进化研究提供基因组学基础。 方法 采用高通量测序技术对川滇金丝桃叶绿体基因组进行测序与组装,并结合NCBI数据库获取的8种金丝桃属已发表叶绿体基因组数据,共计9个物种开展比较基因组学分析。利用相关生物信息学工具对叶绿体基因组进行基因注释,并进一步开展简单重复序列(SSR)分析、密码子使用偏好分析、IR边界结构比较以及核苷酸多样性分析,同时基于完整叶绿体基因组序列构建系统发育树。 结果 对9种金丝桃属植物的叶绿体基因组进行分析,结果表明,所有物种的基因组结构均呈典型的四分体环状结构,基因数在110-130个之间,符合已报道的金丝桃属叶绿体基因组特征。基因组长度范围为122 570-168 150 bp,GC含量为37.04%-38.14%。SSR分析表明,单核苷酸重复类型占主导,且以A/T碱基为主。密码子使用分析表明,A/U结尾的密码子使用偏好性明显。核苷酸多样性分析显示,LSC和SSC区域为主要的变异热点,尤其是trnH-psbA、rpoC2-rpoC1、ndhF-rpl32等基因间区。系统发育分析表明,金丝桃属为单系群,支持与川苔草科的亲缘关系。 结论 9种金丝桃属植物叶绿体基因组均呈典型四分体结构,IR区的动态变化是导致基因组长度差异的主要因素,LSC和SSC区的高变异热点区域可作为潜在的分子标记。系统发育分析支持金丝桃属为单系群,并与川苔草科具有较近亲缘关系。

    杂交兰ChChlH基因的克隆及其表达分析
    林榕燕, 孔兰, 吴建设, 林兵, 钟淮钦
    2026, 42(10):  229-237.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-1359
    摘要 ( 84 )   HTML ( 14)   PDF (3115KB) ( 58 )  
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    目的 克隆获得杂交兰镁螯合酶H亚基基因(ChlH),并对其表达水平和功能进行分析,为探究ChlH基因在杂交兰叶色变异中的调控作用提供重要依据。 方法 利用RT-PCR和RACE技术从杂交兰叶片中克隆获得ChChlH基因序列,对其进行生物信息学分析;利用基因组步移法获得ChChlH基因启动子序列,分析其顺式作用元件;利用RT-qPCR法分析ChChlH在不同组织及不同品种叶片中的表达情况;基于VIGS技术验证沉默ChChlH基因对烟草叶色变化的影响。 结果 ChChlH基因全长4 321 bp,编码区长4 155 bp,GenBank登录号为OL741687.1,编码1 384个氨基酸;ChChlH蛋白可能是一种亲水性不稳定蛋白质,无信号肽和跨膜结构,属于PLN03069超级家族;ChChlH与铁皮石斛ChlH亲缘关系较近,其中铁皮石斛ChlH与ChlI和ChlD发生蛋白互作;ChChlH启动子包含光响应及脱落酸、乙烯、赤霉素、水杨酸、茉莉酸甲酯信号响应元件,具有MYB、WRKY结合位点;ChChlH在叶中表达量较高,且绿叶区域中的表达量显著高于叶艺区域叶片中的表达量。沉默ChChlH后烟草老叶中的光合色素含量及ChlH基因的相对表达量显著降低。 结论 明确了ChChlH基因的序列和表达特征模式,该基因可能在叶绿素合成和叶色变异中发挥重要作用。

    丹参RBOH基因家族特征及盐胁迫响应分析
    李贺勤, 闫恒宇, 袁语锌, 段炎炎, 李彩丽, 单成钢, 江绪文
    2026, 42(10):  238-249.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2026-0593
    摘要 ( 76 )   HTML ( 6)   PDF (2255KB) ( 22 )  
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    目的 呼吸爆发氧化酶同源物(respiratory burst oxidase homologs, RBOHs)是植物活性氧(ROS)生成的关键限速酶,广泛参与植物逆境胁迫的调控过程。探究丹参RBOHs基因在盐胁迫应答及活性成分积累中的调控特征,为深入解析SmRBOHs基因功能、阐明其调控丹参活性成分积累的分子机制提供理论支撑。 方法 以拟南芥RBOH蛋白序列为参考,系统鉴定丹参RBOHs基因家族成员,全面解析其序列特征、进化关系、启动子顺式作用元件与转录因子结合位点,并构建其蛋白互作调控网络;结合转录组数据筛选与丹参活性成分生物合成通路基因共表达的SmRBOHs。通过盐胁迫处理试验,利用RT-qPCR等技术,系统分析SmRBOHs表达模式与ROS含量、丹酚酸和丹参酮积累的相关性。 结果 从丹参基因组中鉴定到6个SmRBOHs,系统进化分析可将其划分为3个亚组,其基因启动子区富含盐胁迫、脱落酸(abscisic acid, ABA)等逆境响应顺式元件和转录因子结合位点。该家族基因具有组织表达特异性,可差异化响应ABA信号,且与丹酚酸、丹参酮合成通路基因存在共表达关系。盐胁迫下,SmRBOHs各成员表达模式分化明显,其中SmRBOH2表达量与H₂O₂、丹参酮含量呈负相关,与丹酚酸积累呈正相关,其余家族成员则呈相反变化趋势。 结论 丹参RBOHs广泛参与植物激素介导的生理调控与盐胁迫应答过程,且其转录表达受多类转录因子调控。丹参或可通过ABA介导的SnRK2-RBOH信号模块,差异化调控丹酚酸与丹参酮的生物合成,进而参与盐胁迫适应性应答。

    山西省伞菌目3个中国新记录种
    张前达, 马晓庆, 刘晋涛, 常明昌, 孟俊龙, 王术荣
    2026, 42(10):  250-256.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2026-0344
    摘要 ( 109 )   HTML ( 3)   PDF (2674KB) ( 58 )  
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    目的 准确鉴定采自山西省吕梁山和太行山区的3份疑似中国新记录伞菌标本,丰富山西省大型真菌物种多样性。 方法 采用形态学与分子系统学相结合的方法,基于宏观形态和显微结构观察,并结合ITS等多基因序列构建最大似然法和贝叶斯推断系统发育树,综合分析3个物种的系统分类地位。 结果 综合形态与分子数据,确定3个物种分别为祖凯雷利氏粉褶菌(Entoloma zuccherellii)、红褐丝盖伞(Inocybe rufobrunnea)和斑点滴褶菇(Staktophyllus guttulatus),为中国新记录种。系统发育分析结果与形态鉴定高度一致。 结论 首次报道了上述3种伞菌在中国的分布,扩展了其地理分布范围,也为相关类群的生物地理学和演化研究提供了新素材。

    丛枝菌根真菌共生对黄芪幼苗促生机理研究
    刘红军, 张胜, 杨卫平, 卢庚龙, 白雨果, 李婉迪, 牛景萍, 梁建萍, 石志勇
    2026, 42(10):  257-268.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-1317
    摘要 ( 83 )   HTML ( 16)   PDF (16122KB) ( 51 )  
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    目的 探究摩西球囊霉(Glomus mosseae)接种对黄芪的促生作用及其内在机制。 方法 设未接种摩西球囊霉菌剂的CK组与接种摩西球囊霉菌剂的AMF组。栽培后,在黄芪快速生长期采集样本,测定摩西球囊霉对黄芪根的侵染率,以及株高、根长、主根直径、鲜干重等生长指标;利用RNA-Seq筛选不同处理的差异表达基因(DEGs),进一步分析不同处理对黄芪基因表达和分子机制的影响。 结果 接种摩西球囊霉促进了黄芪的生长发育。其中侧根数提升100%、株高提升42.01%、主根直径提升50%、地上部分鲜重提升37.84%、地下部分鲜重提升97.67%、地上部分干重提升75.36%、地下部分干重提升100%,根长因盆栽空间受限无显著差异。且摩西球囊霉对黄芪的侵染率达91.26%,形成稳定共生关系。转录组共筛选出584个DEGs,主要富集于苯丙烷生物合成、异黄酮生物合成及植物激素信号转导通路,bHLH、ERF等转录因子在通路中发挥核心调控作用。 结论 摩西球囊霉可通过植物激素信号调控关键次生代谢,优化黄芪根系发育,促进黄芪生长。

    加拿大一枝黄花病原菌鉴定及其复配制剂的生防效果
    靳文涛, 李迎新, 杨绍红, 刘应高, 翟森, 蒋平, 宋雷, 李姝江
    2026, 42(10):  269-281.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-1218
    摘要 ( 1914 )   HTML ( 9)   PDF (24291KB) ( 49 )  
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    目的 获取能有效防治加拿大一枝黄花(Solidago canadensis L.)的病原菌,将其与化学除草剂进行复配,并评估复配制剂的盆栽防治效果。 方法 对染病的加拿大一枝黄花植株叶片和根部进行组织分离,筛选对加拿大一枝黄花具有致病性的真菌,通过形态学与分子生物学方法对其进行鉴定。在此基础上,筛选与该菌相容性良好的化学除草剂,研制复配可湿性粉剂,开展盆栽防效试验。 结果 分离得到的致病菌鉴定为大豆间座壳菌(Diaporthe sojae)SC02菌株。复配可湿性粉剂的配方为:3%吐温80,1%木质素磺酸钠,0.9%黄腐酸,0.5 μL/mL 20%氯氟吡氧乙酸,7%高岭土,40% SC02菌株孢子(1×10⁹ CFU/mL)。盆栽试验结果表明,在浓度为0.83-1.25 g/L时,该复配制剂对加拿大一枝黄花的株防效达70%-90%,鲜重防效达63%-73%,且未发现对周围其他植物产生不良影响。 结论 以SC02复配的可湿性粉剂质量符合国家要求,对加拿大一枝黄花株防效近90%,且复发率低,防除效果良好。

    基于改进YOLOv8的绿豆叶片主要病害检测研究
    王超, 杨钰超, 郭思宇, 贾瑶镟, 陈艳霞, 赵钰, 乔星星, 肖璐洁, 冯美臣, 杨武德
    2026, 42(10):  282-292.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-1295
    摘要 ( 100 )   HTML ( 14)   PDF (3348KB) ( 17 )  
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    目的 为解决自然环境中绿豆叶片病害检测场景复杂、检测精度不足、小目标检测能力较弱等问题,提出一种YOLOv8-EMA-CARAFE-Layer的深度学习算法。 方法 在主干网络中引入了高效多尺度注意力机制(efficient multi-scale attention, EMA),提升模型对病害特征的提取与筛选能力;在颈部网络中采用CARAFE(Content-Aware ReAssembly of FEatures)上采样模块,通过动态生成上采样核增强全局信息聚合能力,从而提高特征重建精度;在Neck和Head网络中添加一个小目标检测层,提升对细小病害目标的检测性能。 结果 改进后的模型在mAP@50、精确度和召回率等关键指标上分别达到了91.0%、86.9%、83.4%,且与主流目标检测模型YOLOv3、YOLOv5、YOLOv6和YOLOv11相比,平均精度mAP@50分别提升了6.8%、0.3%、13.5%和1.6%,在包含复杂田间背景的混合数据集上,表现出较强的绿豆叶片病害检测性能;此外,模型通过轻量化设计保持了较低的参数量,仅为5.95 Mb。 结论 YOLOv8-EMA-CARAFE-Layer模型能够满足无人机、智能农机等移动终端的部署需求,在现有的田间混合数据集上,对提高绿豆叶片主要病害的快速、高效、精准检测水平具有实际应用借鉴价值。

    功能膜覆盖下羊粪堆肥促腐效果及碳氮素转化的微生物机制
    李荣荣, 蔡瑞
    2026, 42(10):  293-304.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0969
    摘要 ( 69 )   HTML ( 7)   PDF (2732KB) ( 43 )  
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    目的 探讨功能膜覆盖好氧堆肥技术对青藏高原羊粪堆肥碳素和氮素的生物转化影响。 方法 设置功能膜覆盖处理组(FM)和空白对照组(CK),在青藏高原进行为期30 d的堆肥发酵,测定堆肥过程木质纤维素、腐殖酸、铵态氮、硝态氮和亚硝态氮等碳和氮素组分的变化,利用宏基因组学技术分析碳和氮素转化的功能基因和微生物,揭示功能膜覆盖对羊粪堆肥碳和氮素生物转化的影响机制。 结果 FM可促进堆肥升温和延长高温期,并显著提升堆肥产品种子发芽指数达14.9%(P<0.05);FM可显著降低堆肥产品中纤维素和半纤维素含量,降幅分别达8.77%和7.88%(P<0.05),并提升胡敏酸含量达20.0%(P<0.001);FM有利于氮素保留,显著提升铵态氮、硝态氮和亚硝态氮含量,增幅分别为10.6%、20.0%和16.4%(P<0.05)。有机碳氧化是碳素生物转化的最主要途径,FM的有机碳氧化过程中与木质纤维素降解相关的功能基因丰度高于CK,促进了FM中木质纤维素的降解;而CK组的发酵和甲烷生成过程相关基因丰度高于FM。在氮素转化途径中,硝酸盐还原是堆肥初期最主要的氮素转化步骤,而亚硝酸盐氨化在后期占主导地位。FM的硝酸盐还原和亚硝酸盐氨化功能基因丰度在堆肥过程中高于CK,而亚硝酸盐还原、一氧化氮还原和氧化亚氮还原过程中则低于CK。 结论 覆盖功能膜可促进青藏高原羊粪堆肥腐熟,可通过强化微生物有机碳氧化作用促进木质纤维素降解和腐殖酸合成,还可通过抑制反硝化作用和促进亚硝酸盐氨化作用减少氮损失。

    动态调控小热休克蛋白表达以提升大肠杆菌耐热性并高效生产L-乳酸
    梁浩, 黄恩园, 朱丽雯, 赵锦芳, 刘晓楠, 王永泽
    2026, 42(10):  305-316.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2026-0179
    摘要 ( 75 )   HTML ( 7)   PDF (4906KB) ( 57 )  
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    目的 增强工业微生物的耐热性可一定程度缩短发酵时间、减少杂菌污染及促进产物的溶解,拟通过小热休克蛋白的筛选及动态表达提高大肠杆菌的耐热性。 方法 对不同种属的小热休克蛋白在大肠杆菌BL21(DE3)中进行表达和筛选,筛选得到的小热休克蛋白进一步使用不同强度的组成型启动子及温敏启动子PL驱动表达,研究小热休克蛋白表达对大肠杆菌耐热性的影响。 结果 来自腾冲热厌氧杆菌Thermoanaerobacter tengcongensis MB4的小热休克蛋白(sHsp)能提高大肠杆菌在高温环境下的耐热性,蛋白质序列比对进一步验证了蛋白β3片层序列Pro-Gly片段的重要作用。不同强度组成型启动子驱动小热休克蛋白来提高宿主在45 ℃发酵性能,结果表明强启动子PM193条件下L-乳酸的产量最高但生物量较低。温敏性启动子PL被进一步选用驱动sHsp的动态表达,通过种子阶段低温培养减少sHsp的表达,减少种子阶段的生长负荷以期提高生物量。最终L-乳酸产量可达到30±0.58 g/L,最大生物量(OD600)达到8.1±0.32,比PM193组成型启动子表达的乳酸产量和生物量(OD600)分别提高6%和17%。 结论 动态调控小热休克蛋白表达可以提高大肠杆菌在高温条件下L-乳酸发酵效果,可作为一种提高工业微生物耐热性的有效手段。

    基于P450scc系统的酿酒酵母从头合成孕烯醇酮细胞工厂的构建与优化
    董旭芳, 童颖佳, 刘伟, 史劲松, 许正宏, 李会
    2026, 42(10):  317-327.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2026-0189
    摘要 ( 102 )   HTML ( 12)   PDF (1695KB) ( 49 )  
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    目的 孕烯醇酮是多种甾体激素药物合成的关键前体,具有重要的应用价值,但其传统化学合成过程复杂、环境负担较重。以酿酒酵母为底盘构建孕烯醇酮的生物合成体系,为其绿色、高效生产提供新的技术路径。 方法 以实验室前期构建的高产菜油甾醇的酿酒酵母重组菌株CY03为研究对象,引入不同来源的P450scc系统,比较其在酿酒酵母中的催化性能,筛选获得最优酶组合;进一步利用酿酒酵母rDNA多拷贝位点实现P450scc系统的多拷贝整合以提高表达水平;同时尝试通过蛋白融合策略增强CYP87A4与其氧化还原伴侣ATR1之间的电子传递效率;并对培养基碳源、氮源及无机盐等关键因素进行优化,以提升孕烯醇酮合成水平。 结果 洋地黄(Digitalis lanata)来源的CYP87A4与拟南芥(Arabidopsis thaliana)来源的ATR1组合表现出最优催化性能,孕烯醇酮产量达3.75 mg/L。通过rDNA位点实现P450scc系统多拷贝整合后,成功筛选到拷贝数为5的工程菌株,将孕烯醇酮产量提升至14.51 mg/L,为单拷贝菌株的3.87倍。蛋白融合策略未能进一步提高孕烯醇酮合成效率。经培养基条件优化,在20 g/L葡萄糖、10 g/L酵母粉、20 g/L蛋白胨并添加0.3 g/L钾离子(K⁺)的条件下,孕烯醇酮产量进一步提高至16.82 mg/L。 结论 成功构建并优化了酿酒酵母从头合成孕烯醇酮的生物合成体系,通过P450scc系统来源筛选、多拷贝整合及发酵条件优化显著提高了产量,为甾体类化合物的微生物绿色制造提供了可行的工程策略和实验依据。

    猪δ冠状病毒核衣壳蛋白稳转细胞株的构建及其功能探究
    杨泰然, 郑鑫祺, 胡超, 安婷婷, 文龙, 李有利, 陈峥宏, 崔古贞, 李博岩, 田益明
    2026, 42(10):  328-338.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-1397
    摘要 ( 77 )   HTML ( 16)   PDF (108177KB) ( 41 )  
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    目的 构建稳定表达猪δ冠状病毒(porcine deltacoronavirus, PDCoV)核衣壳蛋白(N)的单克隆细胞株,为解析其在病毒生命周期中调控宿主细胞微环境促进病毒增殖的致病机制提供细胞工具。 方法 基于系统发育分析选取3个不同谱系PDCoV代表株,构建N基因慢病毒真核表达质粒;利用慢病毒系统及极限稀释法,获得稳定表达N蛋白的LLC-PK单克隆细胞株;通过干扰素-β(IFN-β)启动子荧光素酶报告系统、实时荧光定量PCR、流式细胞术及病毒增殖实验,分析N蛋白稳定表达对I型干扰素(IFN-I)通路、宿主细胞周期及病毒增殖能力的影响。 结果 成功构建了30株稳定表达PDCoV N蛋白的单克隆LLC-PK稳转细胞系,其中包括北美谱系人源毒株HT/h0256来源的12株、中国谱系人源毒株HT/h0329来源的9株,以及东南亚谱系毒株THA/S5011来源的9株。功能探究结果显示,PDCoV N蛋白的稳定表达可显著抑制仙台病毒(SeV)诱导的IFN-β启动子活性及下游干扰素刺激基因(ISG56、ISG15和MX1)的激活,并且该蛋白能显著诱导LLC-PK细胞发生S期阻滞。此外,N蛋白的稳定表达还可显著促进病毒在宿主细胞中的增殖。 结论 成功构建了表达3个谱系PDCoV代表株N蛋白的LLC-PK单克隆稳转细胞株,其中N蛋白的稳定表达可显著抑制IFN-I通路、诱导宿主细胞S期阻滞,并促进病毒增殖,为深入解析N蛋白调控宿主细胞微环境的致病机制提供了重要细胞模型。

    目录
    2026, 42(10):  339. 
    摘要 ( 15 )   PDF (1270KB) ( 12 )  
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    版权
    2026, 42(10):  340. 
    摘要 ( 13 )   PDF (155KB) ( 6 )  
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    封面
    2026, 42(10):  341. 
    摘要 ( 17 )   PDF (98KB) ( 6 )  
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