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2025年 第41卷 第6期    刊出日期：2025-06-26

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综述与专论

CRISPR/Cas12a基因编辑技术在植物中的研究进展

霍贯中, 张欣濡, 田士军, 李君

2025, 41(6):  1-11.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-1160

摘要 ( 392 )   HTML ( 22)   PDF (1248KB) ( 1047 )  

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CRISPR/Cas系统是细菌和古生菌长期进化形成的适应性免疫系统，科研人员对其进行开发和优化，建立了CRISPR/Cas9基因编辑技术、CRISPR/Cas12a基因编辑技术、单碱基编辑技术和引导编辑技术，为生命科学研究提供了众多基因编辑工具。这些基因编辑工具能够高效精准地编辑目的基因组，产生各种类型的突变体，在基因功能研究、疾病模型构建、基因治疗以及作物育种等领域展现出巨大的应用潜力。CRISPR/Cas12a作为Ⅱ类Ⅴ型成员，Cas12a（Cpf1）核酸酶分子量较小，识别TTTV PAM序列，仅依赖单个crRNA结构，且无需tracrRNA的加工，操作简单以及具有多基因编辑等优点备受关注。CRISPR/Cas12a基因编辑技术自开发以来，已经成功应用在各种动植物基因组编辑中，为基因治疗及作物育种等提供重要技术支撑。本文详细介绍了CRISPR/Cas12a基因编辑技术的原理及基于CRISPR/Cas12a开发的碱基编辑和引导编辑技术，重点阐述了通过提高基因编辑效率、扩展靶向编辑范围和提高特异性等方面对CRISPR/Cas12a进行优化的策略，着重总结了该技术在植物遗传改良方面的应用，以期为CRISPR/Cas12a在植物中的进一步应用提供参考。

RNA结合蛋白在植物抗病中的研究进展

吕悦, 张杰伟, 王勃

2025, 41(6):  12-26.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0056

摘要 ( 1207 )   HTML ( 10)   PDF (2242KB) ( 65 )  

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植物在生长发育过程中持续面临复杂的环境胁迫，严重制约其生长发育、农艺性状和生产力。为应对病原菌侵染等生物胁迫，植物进化出多层次的精密调控网络。近年来，转录后调控作为植物免疫研究的新兴热点领域，其通过动态调控信使RNA（mRNA）代谢过程，在植物抗病反应中展现出独特的优势。RNA结合蛋白（RNA binding proteins, RBPs）作为植物抗病调控网络的核心执行者，通过识别特定RNA基序调控pre-mRNA选择性剪接、mRNA稳定性、选择性多聚腺苷酸化（alternative polyadenylation, APA）、翻译进程及RNA修饰等关键环节，在植物-病原菌互作中发挥“分子开关”的作用。本文系统阐述了RBP介导的转录后调控机制及其在植物响应病原菌感染过程中的功能，如在病原识别阶段，RBP通过调控免疫受体mRNA的稳定性实现防御信号的快速启动；抗病应答阶段中，RBP介导抗病基因的选择性剪接，产生具有不同亚细胞定位或功能活性的转录本变体。此外，近年研究发现m⁶A等RNA表观修饰通过调控RBP的招募效率，在植物免疫中形成新的路径。本文深入探讨了植物通过RBP构建的多层次防御体系及其分子调控机制，并对RBP抗病机制研究方向、结合多组学改造RBP调控元件、构建作物抗病育种新策略等进行了展望。深入解析植物抗病过程中的RNA调控密码，为创制广谱抗病种质提供理论支撑，为开发创新绿色防控策略提供重要依据。

植物PPR蛋白的功能及其作用机制

王一凡, 朱鸿亮

2025, 41(6):  27-37.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-1185

摘要 ( 1073 )   HTML ( 11)   PDF (1336KB) ( 53 )  

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RNA编辑是一种转录后水平的加工修饰过程，通过碱基插入、缺失或替换使成熟的RNA不同于其 DNA模板链，这是植物一种通用的修正机制，以恢复因DNA突变而发生改变的保守氨基酸。PPR蛋白（pentatricopeptide repeat protein）是一类重要的RNA编辑因子，在植物中广泛分布，是高等植物最大的家族之一。目前已有很多研究表明其在植物生长发育中发挥重要作用，主要功能是通过参与RNA前体的加工，如实现RNA C-U的转变、参与内含子剪接、影响mRNA稳定和翻译等影响细胞器基因的表达，从而影响光合作用、呼吸作用、植物发育和环境响应。本文对PPR蛋白分类、定位、功能及其作用机制进行综述，并展望了PPR蛋白的应用前景，旨在为后续PPR蛋白功能的研究解析及其应用提供理论基础。

基因组进化过程中的基因丢失机制与功能研究进展

周熠, 刘勇波

2025, 41(6):  38-48.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-1239

摘要 ( 47 )   HTML ( 1)   PDF (974KB) ( 67 )  

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基因丢失在生物中广泛存在，是基因组进化的重要机制，对生物的环境适应和物种分化具有重要意义。然而，基因丢失如何发生以及会造成怎样影响等尚未完全阐明。本文综述了基因丢失的分子机制、功能和偏好性等方面的研究进展。基因丢失主要由DNA复制错误、转座活动和染色体结构变异等内在机制引发，并受到遗传漂变和自然选择等进化因素的影响。基因丢失可能通过优化资源利用、简化代谢途径和增强环境适应性，从而提高生物的生存和繁殖能力。然而，关键功能基因的丢失可能削弱生物对环境变化的适应能力，并进一步增加生存风险。基因丢失表现出非随机的偏好性，受基因功能、表达水平、剂量敏感性、基因组位置和蛋白质网络结构等因素影响。基因丢失与基因复制、水平基因转移等机制相互作用，共同维持了基因组“获得-丢失”的动态平衡。未来研究应进一步关注基因丢失的代价与风险，解析其在调控适应性策略中的具体机制及其对环境适应的影响，并探讨其在物种分化和适应性进化中的作用，从而推动其在遗传及生物工程育种等领域的应用。

四大主粮作物不同生育期根际微生物菌群变化研究进展

陈才锭, 宋云洁, 田梦青

2025, 41(6):  49-60.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-1140

摘要 ( 69 )   HTML ( 4)   PDF (689KB) ( 58 )  

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根际微生物是植物从根际外的土壤微生物中选择性地招募聚集，受生物和非生物因素共同控制获得的特定集合体，它们与植物根系密切联系，共同构成植物根际微生态系统，在植物生长发育过程中发挥着重要作用。近年来，随着高通量测序和宏基因组学技术的突破性发展，研究焦点从模式植物转向水稻、小麦、玉米、马铃薯四大主粮作物，逐步揭示根际菌群在作物全生育期的动态演变规律。研究表明，不同生育期根际菌群结构与功能呈现显著时序性差异，随着植物生长，根际菌群的α多样性通常呈现“低-高-低”的抛物线趋势，其中营养生长阶段菌群丰度达到最高。这种阶段性演替与植株营养需求、根系分泌物成分变化、土壤环境变化、免疫应答以及微生物间相互作用密切相关。本文对近年来4种主粮作物不同生育期根际细菌菌群变化及相关原因进行综述，为植物根际有益微生物的研究以及作物生长过程中菌肥的施用提供借鉴。未来需进一步整合微生物组工程与农艺措施，开发生育期适配型菌肥，为实现作物-微生物互作精准调控提供理论依据和技术支撑。

技术与方法

单碱基突变检测方法及应用的研究进展

刘华, 宋洁, 曾海娟, 王金斌, 钱韻芳

2025, 41(6):  61-70.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-0933

摘要 ( 36 )   HTML ( 4)   PDF (732KB) ( 40 )  

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单碱基突变是指在基因组序列中由于单个核苷酸发生改变的一种基因突变类型，已被证明是造成生物体遗传性状、疾病易感性和耐药性的重要原因之一，在遗传学、疾病诊断及生物进化等众多领域具有重要研究意义。随着核酸检测技术的不断发展，单碱基突变检测技术为辅助动植物育种、检测疾病或微生物相关突变位点及指导治疗药物使用提供关键助力。本文综述了几种常见的单碱基突变检测方法，简要介绍了各种方法的原理、优势及局限性，列举了该技术在遗传性状、疾病诊断、病毒检测、食品掺假、动植物育种以及微生物耐药性检测等方面的应用情况。重点描述了基于CRISPR/Cas系统的单碱基突变快速检测策略，依据精准识别靶标类型不同，对该系统在不同领域的应用进行阐述，同时结合无核酸扩增技术进行分析，并对未来单碱基突变检测技术的应用及发展趋势进行了探讨，以期为开发快速且经济的单碱基突变检测技术提供思路。

前沿组学技术创新助力畜禽生物育种

李晨莹, 孔大帅, 李若楠, 张玉波, 阎萍, 李奎, 孔思远

2025, 41(6):  71-86.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-0733

摘要 ( 54 )   HTML ( 4)   PDF (2749KB) ( 45 )  

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全球人口的增长导致对畜禽产品的需求增加，同时气候变化和环境压力对畜禽生存和生产构成挑战，国内自主选育的核心畜禽品种较为缺乏，“生物育种”成为了农业新质生产力的“国家战略”。因此，需要培育出性状优良及适应性强的畜禽新品种。组学与分子生物学技术的不断发展促进了基因组学、转录组学、表观遗传学、三维基因组学、宏基因组学以及单细胞等多组学技术手段的开发和改良，并成功结合应用到全基因组关联分析、标记辅助选择、全基因组选择等畜禽生物育种方法中。随着前沿组学技术的创新和发展，畜禽生物性状功能发生的潜在分子遗传机制也实现了解析。为了更好地利用基因组‒多组学育种技术和理念助力畜禽生物育种，本文对主要的畜禽生物性状形成和分子育种相关组学技术的内容和特点进行总结，阐述了经典组学技术的原理和应用，主要涉及基因组、转录组、蛋白组等。同时也指出这些技术的局限性，由此介绍了一系列新型组学技术，包括三维基因组学技术和肠道微生物组学技术以及单细胞组学技术。并归纳了“基因组‒多组学”育种理念在畜禽重要经济性状解析和分子生物育种研究中的应用，同时概述了这些组学技术的应用场景及存在的挑战。最后，探讨了多组学技术的综合应用，并对未来组学技术的发展趋势进行了展望。本文旨在为畜禽重要性状的研究及育种领域的发展提供新的参考，推动畜禽育种向更精准、更高效、更经济的方向发展。

研究报告

水稻BXL基因家族的全基因组鉴定及表达分析

吴浩, 董伟峰, 贺子天, 李艳肖, 谢辉, 孙明哲, 沈阳, 孙晓丽

2025, 41(6):  87-98.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-1215

摘要 ( 141 )   HTML ( 18)   PDF (7589KB) ( 133 )  

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目的 BXL（β-D-xylosidase）属于β-木糖苷酶中第三族糖苷水解酶，负责催化细胞壁中木聚糖的降解，在植物生长发育及抵御非生物胁迫过程中发挥关键作用。鉴定和分析水稻OsBXL家族基因的进化及表达，为深入探究其功能奠定基础。 方法 通过生物信息学手段对OsBXL基因家族进行系统进化关系、复制事件、基因结构、保守基序及组织表达特征分析，并通过荧光定量PCR验证OsBXLs家族成员在非生物胁迫和激素处理下的表达变化情况。 结果 水稻BXL基因家族有10个成员，可划分为3个亚家族，其中Group III为单子叶植物特有；各亚族内的基因结构及保守结构域均表现出高度相似性；OsBXL基因分布在4条染色体上，其中4号染色体上的OsBXL5/6/7/8形成一个基因簇；转录组数据显示，OsBXL1/2/3/4/8在大多数组织中表现出较高的表达水平，而OsBXL5/6/7/10表达则相对较低；OsBXL7/10基因在特定发育阶段的幼穗和种子中高表达；OsBXL7在自然群体中存在3种不同单倍型，不同单倍型品种的籽粒长度、宽度和千粒重存在显著差异；荧光定量PCR结果显示，OsBXL家族成员对干旱、盐碱、脱落酸和茉莉酸甲酯处理的响应模式不同。 结论 水稻BXL基因家族具有高度的保守性，OsBXL7可能调控水稻籽粒大小，OsBXL1/3同时响应盐碱胁迫和茉莉酸甲酯处理。这些结果将为未来研究OsBXL基因功能提供重要参考。

大豆抗豆卷叶螟GmKTI1-like的功能研究

谭玉荣, 陈东亮, 杨守臻, 赖振光, 唐向民, 孙祖东, 曾维英

2025, 41(6):  99-108.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-1136

摘要 ( 35 )   HTML ( 7)   PDF (6052KB) ( 39 )  

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目的 Kunitz型胰蛋白酶抑制剂在增强植物抵抗害虫方面发挥重要作用。前期研究表明胰蛋白酶抑制剂GmKTI1-like与大豆抗豆卷叶螟密切相关，探究GmKTI1-like基因在豆卷叶螟胁迫中的功能，为培育抗虫新品种提供重要抗性基因和育种新材料。 方法 从大豆叶片中克隆GmKTI1-like，利用生物信息学方法对其理化性质、蛋白质结构、染色体物理定位、亚细胞定位进行分析，采用RT-qPCR分析不同组织中GmKTI1-like的表达模式；利用农杆菌介导法获得转基因植株，经过多年的分子生物学和表型鉴定，筛选携带目标基因且遗传稳定的转基因抗虫大豆新种质，对其进行接虫鉴定及胰蛋白酶抑制剂酶活测定。 结果 GmKTI1-like位于第1染色体上，其编码的GmKTI1-like包含1个KTI结构域和1个跨膜结构域，亚细胞定位分析表明，GmKTI1-like定位于细胞膜上；荧光定量PCR显示，GmKTI1-like在大豆叶片中表达量最高；与野生型（WT）相比，豆卷叶螟胁迫下，转基因大豆植株抗虫性显著增强、胰蛋白酶抑制剂含量高。 结论 过表达大豆GmKTI1-like转基因株系抗虫性能力显著提高，说明其在大豆抗豆卷叶螟的防御反应中发挥重要作用。

马铃薯中重力响应调节基因鉴定及功能分析

罗稷林, 栗锦烨, 贾玉鑫

2025, 41(6):  109-118.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0003

摘要 ( 42 )   HTML ( 7)   PDF (2539KB) ( 25 )  

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目的 解析马铃薯（Solanum tuberosum L.）重力响应的分子机理，为马铃薯的遗传改良和育种提供潜在基因资源。 方法 通过石蜡切片对马铃薯的匍匐茎和地上茎进行组织学结构观察；通过同源比对鉴定马铃薯中的重力响应调控基因，使用RT-qPCR验证其表达水平，利用转录组测序分析其表达模式；以四倍体马铃薯材料Desiree为背景，构建了重力响应关键基因StLAZY1-1的过表达转基因株系，并对其表型进行了观察统计。 结果 匍匐茎与地上茎的组织结构存在明显的形态学差异，特别是维管组织的排列和淀粉粒沉积两个方面差别显著。重力响应相关基因PRAF/RLD FAMILY MEMBER（RLD）、SCARECROW（SCR）、SHOOT-ROOT（SHR）、BRX-LIKE4（BRXL4）、PIN-FORMED3（PIN3）在不同物种中具有保守的结构域和分布特征，LAZY家族的结构域分布则具有多样性。重力响应相关基因的表达具有组织特异性，并且表达水平受到光信号调控。通过遗传转化验证马铃薯StLAZY1-1基因的功能，发现与野生型相比StLAZY1-1过表达株系在株高、匍匐茎数量上都具有显著变化。 结论 马铃薯中关键重力响应调节基因StLAZY1-1影响马铃薯的株高和匍匐茎数量。

马铃薯SUMO E3连接酶基因家族分析及StSIZ1基因的克隆与表达模式分析

许慧珍, SHANTWANA Ghimire, RAJU Kharel, 岳云, 司怀军, 唐勋

2025, 41(6):  119-129.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-1252

摘要 ( 44 )   HTML ( 5)   PDF (5157KB) ( 28 )  

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目的 对马铃薯StSIZ1基因进行克隆、亚细胞定位及组织表达特异性分析，为阐明StSIZ1基因的功能提供理论依据。 方法 利用拟南芥SUMO E3连接酶基因序列进行同源检索，获得马铃薯SUMO E3连接酶基因家族成员，并对其进行生物信息学分析；采用RT-PCR从马铃薯品种Atlantic克隆StSIZ1基因；通过RT-qPCR探究StSIZ1基因在马铃薯组织特异性及响应非生物胁迫的表达模式。构建pEGFP-StSIZ1亚细胞定位载体，通过农杆菌介导的烟草瞬时转化系统检测StSIZ1在细胞中的定位。 结果 StSIZ1基因位于第11号染色体，CDS区长2 634 bp。RT-qPCR结果显示StSIZ1基因在茎中相对表达量最低，块茎中相对表达量最高；StSIZ1基因广泛响应多种胁迫处理，如渗透、盐、高温胁迫。融合蛋白荧光检测确定StSIZ1在细胞核中发挥功能。 结论 马铃薯StSIZ1响应多种非生物胁迫，且在细胞核中发挥功能。

125份马铃薯种质资源遗传多样性及主成分分析

段永红, 杨欣, 于冠群, 夏俊俊, 宋陆帅, 白小东, 彭锁堂

2025, 41(6):  130-143.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-1285

摘要 ( 34 )   HTML ( 3)   PDF (3394KB) ( 23 )  

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目的 明晰马铃薯种质资源间的亲缘关系，为新种质的创制提供研究基础。 方法 以125份马铃薯品种（系）为研究材料，采用形态标记及SSR分子标记分析种质资源间差异，并经主成分分析评价其遗传多样性。 结果 8个表型性状的变异系数区间为19.40%-63.90%，Simpson指数区间为0.990 7-1.001 0；依据表型性状，可将供试材料分为4类，大多按照表型指标特征聚类；筛选出27对多态性SSR引物，扩增出910个等位位点，832个多态性位点，多态性位点比率为90.93%，平均Nei’s遗传多样性（Nei’s genetic diversity, H）和平均Shannon’s指数（Shannon index，I）分别为0.228 6和0.362 1；依据SSR检测结果，将供试材料聚为5类，品种大多按照地理来源聚类，新品系按照亲本聚类；对SSR标记聚类进行主成分分析（principal component analysis, PCA），各类群坐标分布结果与聚类结果基本相符，二者分析结果可相互佐证。 结论 表型性状与SSR标记聚类结果在类群的划分上有差异，但部分马铃薯材料在2种聚类方法上具有一致性，同一地理来源的材料聚为一类。表型性状受环境条件及人为因素的影响，不能反映所有的基因组信息，但分子标记直接检测基因组的分子水平差异。应当将二者联合用于马铃薯种质资源遗传多样性的分析评价，可为马铃薯种质创新和遗传改良提供参考依据。

陆地棉GhSWEET9基因的克隆及抗黄萎病功能分析

张勇, 宋盛龙, 李永泰, 张新宇, 李艳军

2025, 41(6):  144-154.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0002

摘要 ( 41 )   HTML ( 1)   PDF (3359KB) ( 32 )  

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目的 研究GhSWEET9基因与棉花抗黄萎病相关性，为探究棉花抗黄萎病的分子机制及选育抗黄萎病棉花新品种提供理论依据。 方法 利用生物信息学软件分析GhSWEET9基因的序列特征、系统进化关系和亚细胞定位。利用酵母异源互补系统明确GhSWEET9蛋白的糖转运功能。利用病毒诱导的基因沉默技术（virus induced gene silencing, VIGS）分析该基因在抗黄萎病中的功能。 结果 GhSWEET9蛋白有7个跨膜结构域，系统进化树分析显示其属于SWEETs Clade2 亚族成员。亚细胞定位结果显示GhSWEET9定位在细胞质膜上。酵母异源互补实验显示GhSWEET9蛋白可以转运半乳糖、甘露糖、葡萄糖和果糖。利用VIGS技术沉默GhSWEET9，葡萄糖含量测定发现沉默植株（pTRV2:GhSWEET9）根系中的葡萄糖含量明显高于空载体对照（pTRV2:00）；在大丽轮枝菌Vd991侵染棉苗2 d和6 d时发现，沉默植株根系中的葡萄糖含量仍明显高于对照植株；侵染14 d后发现，沉默植株叶片黄化和萎蔫程度比对照植株更为严重，维管束褐化更加明显，病情指数更高。 结论 GhSWEET9基因沉默有利于葡萄糖在棉花根系中的积累，这可能促进了大丽轮枝菌对棉花根系的侵染，从而减弱棉花对黄萎病菌的抗性，推测该基因在棉花抗黄萎病过程中可能发挥重要作用。

CsGR-RBP3克隆及其在采后黄瓜耐冷性中的功能

王斌, 李健荣, 占朝霞, 袁晓

2025, 41(6):  155-166.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-1144

摘要 ( 42 )   HTML ( 4)   PDF (3793KB) ( 36 )  

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目的 黄瓜（Cucumis sativus L.）是冷敏性蔬菜，采后贮藏易发生冷害，限制了低温贮藏技术在采后黄瓜上的应用。低温处理诱导CsGR-RBP3（glycine-rich RNA-binding protein 3）在采后黄瓜中的表达，克隆CsGR-RBP3，并研究其在采后黄瓜耐冷性中的功能，为抗冷黄瓜新品种的培育提供候选基因。 方法 以黄瓜果皮cDNA为模板克隆CsGR-RBP3编码序列，利用病毒介导的基因沉默（virus-induced gene silencing, VIGS）技术在采后黄瓜中抑制低温诱导的CsGR-RBP3表达，研究其表达降低对冷藏黄瓜冷害的影响，并利用RNA-Seq鉴定CsGR-RBP3调控采后黄瓜耐冷性的关键代谢通路。 结果 黄瓜CsGR-RBP3编码1个含有168个氨基酸残基的蛋白质，蛋白序列中含有保守的RRM（RNA-recognition motif）结构域，可能是一个线粒体相关蛋白，与拟南芥AtGR-RBPs的序列相似性较低。抑制低温诱导的CsGR-RBP3表达加重采后黄瓜冷害，并下调冷诱导相关基因的表达，降低线粒体抗氧化酶活性和相关基因的表达。此外，可能受CsGR-RBP3调控的差异表达基因（differentially expressed genes, DEGs）显著富集在苯丙氨酸代谢、苯丙烷素生物合成和植物‒病原菌互作途径中，这3个途径中的DEGs在低温诱导的CsGR-RBP3表达被抑制后整体下调。这些结果表明，CsGR-RBP3表达与冷藏黄瓜抗冷性正相关，其可能通过调控线粒体相关抗氧化酶活性，维持线粒体氧化还原平衡，并整合多个防御途径正向调控采后黄瓜抗冷性。 结论 CsGR-RBP3在黄瓜采后耐冷性中具有重要功能，其可能通过多个防御途径调控采后黄瓜耐冷性。

AM真菌对干旱胁迫下文冠果根系形态和叶片结构耦合的影响

宗建伟, 邓海芳, 蔡沅原, 常雅雯, 朱雅琦, 杨雨华

2025, 41(6):  167-178.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-0759

摘要 ( 46 )   HTML ( 4)   PDF (2463KB) ( 36 )  

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目的 探究干旱胁迫下接种丛枝菌根（arbuscular mycorrhizal，AM）真菌对文冠果（Xanthoceras sorbifolium Bunge）根系形态、叶片解剖结构及生理的影响，并明确灌水阈值。 方法 以摩西斗管囊霉（Funneliformis mosseae）为供试菌种，选用1年生文冠果幼苗进行盆栽试验，设置4种干旱胁迫（正常（WW）、轻度（LD）、中度（MD）、重度（SD）），进行接种（AM）与不接种（NM），共计8个处理，并对测定指标进行相关性、主成分分析。 结果 AM真菌对文冠果有较好的侵染效益，能够增强根系活力，增加根系体积及最长侧根长，促使地上部生物量的积累高于地下部。随干旱程度加剧，叶片解剖结构完整性在轻度干旱（LD）胁迫后遭受破坏，但接菌苗受损程度较小。此外，AM真菌促进下表皮和栅栏组织厚度的增加并达到极显著水平（P<0.001），SD胁迫时，AM组仍高于NM各处理组。另一方面，相同胁迫下，接种AM真菌能够增强叶片超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性，降低丙二醛（MDA）含量，从而减缓干旱对文冠果造成的质膜伤害。相关性分析表明，文冠果生物量与根系各指标均存在显著影响；叶片厚度、上表皮厚度与根系活力呈显著正相关（P<0.05）；而叶的海绵组织厚度与根系活力、根系体积均呈极显著正相关（P<0.001）。通过主成分分析发现，MD处理是文冠果自身抗旱能力的临界点，同时文冠果菌根苗在LD干旱环境适应性最佳。 结论 AM真菌通过增强根系活力、增加根系体积、提高叶片栅栏组织厚度和叶片厚度等机制以应对干旱亏缺，并启动叶片抗氧化系统与根系性状之间的协同策略适应干旱环境。

花苜蓿TCP基因家族的鉴定及其在干旱胁迫下的表达模式分析

王苗苗, 赵相龙, 王召明, 刘志鹏, 闫龙凤

2025, 41(6):  179-190.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-1205

摘要 ( 53 )   HTML ( 5)   PDF (4372KB) ( 38 )  

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目的 TCP（Teosinte branched 1/Cincinnata/Proliferating cell factor）是调控植物生长发育和胁迫响应的一类转录因子。解析花苜蓿TCP基因家族成员的序列结构和理化性质，了解花苜蓿MruTCP基因在干旱胁迫下的作用，为牧草分子育种提供基因资源。 方法 基于全基因组水平鉴定花苜蓿TCP基因，对其进行生物信息学分析和干旱胁迫下的表达模式分析。 结果 在花苜蓿中共鉴定到20个TCP基因，分布在7条染色体上。系统进化分析结果表明，MruTCP蛋白分为3个亚家族：PCF、CIN和CYC/TB1，各类蛋白的Motif种类和排列顺序有所差异，均含有一个共同的保守基序Motif 1，家族成员间的结构较为简单。共线性分析结果表明，花苜蓿TCP家族内存在2个片段重复事件，且与大豆之间的亲缘关系最近。启动子顺式作用元件分析的结果表明，MruTCP家族成员功能较为复杂，在信号传递、响应非生物胁迫、光信号响应、激素调节等方面均发挥作用。干旱胁迫下的转录组数据和RT-qPCR的结果表明，花苜蓿TCP基因家族成员在不同时间点和不同浓度干旱处理下的表达模式不同。其中，MruTCP05和MruTCP09包含了丰富的激素响应元件和胁迫响应元件，并且受干旱胁迫的强烈诱导。 结论 结合TCP基因家族的生物信息学分析和表达模式分析结果，推测MruTCP05和MruTCP09是调控花苜蓿耐旱性的候选基因。

油茶HD-Zip基因家族鉴定及其在非生物胁迫下的表达分析

黄丹, 彭兵阳, 张盼盼, 焦悦, 吕佳斌

2025, 41(6):  191-207.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-1146

摘要 ( 42 )   HTML ( 15)   PDF (5392KB) ( 44 )  

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目的 鉴定油茶HD-Zip基因家族成员，分析其结构、特性和功能，解析其在盐、干旱、低温和高温等非生物胁迫下的表达模式。 方法 基于六倍体普通油茶全基因组数据，利用生物信息学方法筛选鉴定CoHDZs基因家族成员，对其基因结构、保守基序、顺式作用元件、染色体定位和基因共线性等进行分析；基于转录组数据分析CoHDZs基因在油茶叶、芽、花瓣、雌蕊、种子、花萼、雄蕊和果实不同发育期中的表达模式；利用实时荧光定量PCR方法解析CoHDZs在不同逆境胁迫下的瞬时表达特征。 结果 CoHDZs基因家族包含46个成员（CoHDZ1-CoHDZ46）分布在4个不同的亚家族（HD-Zip Ⅰ，HD-Zip Ⅱ，HD-Zip Ⅲ和HD-Zip Ⅳ）中，且同一亚家族中的CoHDZ基因具有相似的结构特征。顺式作用元件分析表明油茶HD-Zip基因家族成员广泛参与光响应、激素响应以及非生物胁迫响应。染色体定位和共线性分析可知，46个CoHDZs基因不均匀地分布在26条染色体和2条染色体骨架上，全基因组复制（WGD）事件或片段复制可能是CoHDZs基因进化的主要动力；转录组分析表明，CoHDZs基因存在明显的组织特异性表达；实时荧光定量PCR验证实验表明，油茶HD-Zip基因家族成员在盐、干旱、低温和高温胁迫下高度表达，不同CoHDZs基因在同一胁迫下的表达存在差异，且相同基因在不同胁迫下的表达情况也有不同，其中CoHDZ1、CoHDZ3、CoHDZ14、CoHDZ18、CoHDZ20、CoHDZ22、CoHDZ42、CoHDZ44和CoHDZ45这9个基因是油茶HD-Zip家族响应非生物胁迫的关键基因。 结论 CoHDZs基因广泛参与油茶的生长发育、激素信号传导和非生物胁迫响应并发挥着重要的调控作用。

山茶CjRAV1调控开花延迟的功能研究

郭涛, 艾丽皎, 邹世慧, 周玲, 李学梅

2025, 41(6):  208-217.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0019

摘要 ( 36 )   HTML ( 2)   PDF (3493KB) ( 27 )  

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目的 探究山茶Related to ABI3 and VP1（CjRAV1）基因在开花调控中的功能及其分子机制，为四季山茶的分子育种提供理论依据。 方法 采用生物信息学分析、基因表达模式分析、转基因技术和DAP-seq等多种实验手段，系统研究CjRAV1的功能及其调控机制。生物信息学分析鉴定CjRAV1的基因结构、保守结构域及其系统进化关系。利用RT-qPCR技术分析CjRAV1在外源激素诱导下、不同组织以及花苞不同发育时期的表达模式。构建CjRAV1过表达转基因拟南芥植株，观察其表型变化，尤其是开花时间的改变。最后，采用DAP-seq技术筛选CjRAV1下游潜在的DNA结合位点及其调控基因，揭示CjRAV1的分子调控网络。 结果 生物信息学分析表明，CjRAV1的开放阅读框长度为1 101 bp，共编码366个氨基酸，具有AP2和B3保守结构域。系统进化分析显示，山茶CjRAV1蛋白与茶树CsRAV蛋白的亲缘关系最近，表明两者可能具有相似的功能。亚细胞定位分析证实，CjRAV1转录因子定位于细胞核，提示其可能在转录调控中发挥直接作用。表达模式分析显示，CjRAV1在山茶叶中表达量最高；在花苞成熟过程中，CjRAV1的表达量总体呈现逐步下降的趋势。CjRAV1的过表达转基因拟南芥表现出晚花的表型。通过DAP-seq筛选出潜在的下游调控基因CjERF。 结论 CjRAV1过表达导致转基因拟南芥植株表现出晚花的表型，且这一功能可能与潜在的调控基因CjERF协作完成。

油莎豆MYB转录因子基因CeMYB154克隆及耐盐功能分析

程珊, 王会伟, 陈晨, 朱雅婧, 李春鑫, 别海, 王树峰, 陈献功, 张向歌

2025, 41(6):  218-228.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-1182

摘要 ( 55 )   HTML ( 3)   PDF (4542KB) ( 44 )  

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目的 油莎豆MYB转录因子基因CeMYB154参与盐胁迫响应过程，克隆及表征油莎豆CeMYB154并分析其耐盐功能，为油莎豆耐盐育种提供分子基础和基因资源。 方法 基于油莎豆参考基因组信息，克隆CeMYB154的全长CDS序列，利用生物信息学软件对其氨基酸序列特征及其启动子上顺式作用元件进行分析，利用分子生物学技术对其进行亚细胞定位和转录激活验证。构建CeMYB154过表达载体，利用农杆菌介导法转化拟南芥，并对过表达株系的耐盐表型和生理指标进行分析。 结果 成功克隆了长度为780 bp的CeMYB154 CDS序列，其编码蛋白序列中2个典型的MYB结构域，属于R2R3型MYB转录因子。蛋白序列比对分析显示，CeMYB154蛋白在多个物种间序列高度保守。启动子区域含有多种激素（如ABA）响应以及MYB响应相关顺式作用元件。此外，亚细胞定位和转录激活分析显示，CeMYB154是一个具有转录激活活性的核转录因子。成功创制了过表达CeMYB154转基因拟南芥，获得了纯合T₃转基因阳性株系。在盐胁迫下，与野生型拟南芥相比，转基因植株幼苗生长状态（叶片大小、颜色以及根长）较好；并且，转基因植株中MDA和H₂O₂含量均显著降低，而CAT、POD和SOD抗氧化酶活性则显著增强，表明过表达CeMYB154基因提高了拟南芥的耐盐性。 结论 油莎豆CeMYB154具有正向调控盐胁迫响应的功能，过表达CeMYB154基因可以增强抗氧化酶活性而提高转基因植株的耐盐性。

不同产地珊瑚菜叶绿体基因组特征的差异性研究

安昌, 徐文波, 陆琳, 李登麟, 姚艺新, 林彦翔, 杨成梓, 秦源, 郑平

2025, 41(6):  229-242.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0005

摘要 ( 21 )   HTML ( 0)   PDF (3486KB) ( 11 )  

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目的 研究不同产地珊瑚菜（Glehnia littoralis）的叶绿体基因组的特征及其系统发育关系，从细胞器基因组角度揭示珊瑚菜物种内的遗传变异和群体分化，为其新品种选育和种质资源保护提供遗传学基础。 方法 对产自福建的珊瑚菜叶绿体基因组进行了组装和注释，随后对6个来自不同产地样本的叶绿体基因组进行比较分析，研究其基因组结构、重复序列分布、密码子使用偏好、核苷酸多态性、基因组边界特征以及系统发育关系，探讨不同产地珊瑚菜之间的遗传多样性和适应性进化特征。 结果 6个叶绿体基因组均呈典型的双链环状四分体结构，基因组长度为147 445-147 552 bp，GC含量为37.51%-37.52%，结构高度保守。均注释出129个基因，包括85个蛋白编码基因，8个核糖体RNA和36个转运RNA。SSR数量在77-79之间，共包含6种类型，以A/T类型为主。密码子使用分析表明，编码精氨酸的密码子中福建和中国台湾产地的珊瑚菜倾向于使用的CGA，而深圳和浙江产地的珊瑚菜更偏好CGT。基因组边界特征基因具有一定的保守性，差异主要位于JLB和JLA边界。核苷酸多态性分析共检测出24个的多态性区域。系统发育分析表明，产于韩国的珊瑚菜在演化上独立于其他样本，中国台湾产地与其余地区样本分化最早，显示出独特的遗传特征；福建产地随后分化，深圳和浙江样本形成一个小分支。 结论 不同产地珊瑚菜在叶绿体基因组结构特征保守，但在密码子使用、基因组边界及核苷酸多态性等方面存在一定变异，系统发育分析表明其群体间存在遗传分化，反映了其适应性进化特征。

紫苏PfMYB80转录因子正向调控花青素的生物合成

李锐, 胡婷, 陈树溦, 王尧, 王计平

2025, 41(6):  243-255.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-1211

摘要 ( 49 )   HTML ( 2)   PDF (3832KB) ( 35 )  

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目的 R2R3-MYB转录因子主要参与调控类黄酮及花青素等次生代谢产物生物合成途径。验证其在紫苏（Perilla frutescens （L.） Britt.）花青素生物合成中的功能，为揭示R2R3-MYB转录因子在调控植物花青素合成中的作用奠定基础。 方法 基于生物信息学技术鉴定了紫苏基因组数据库的R2R3-MYB转录因子，并对其理化性质、系统进化、染色体定位、启动子顺式作用元件进行预测分析；筛选到可能参与调控紫苏花青素生物合成的R2R3-MYB成员，应用RT-qPCR分析该转录因子在紫苏叶片中的表达模式，克隆叶片中高表达的PfMYB80基因编码序列，探讨PfMYB80对紫苏花青素的合成调控作用及对红、蓝光胁迫的响应机制。 结果 共鉴定到186个R2R3-MYB成员，系统进化分析显示，紫苏PfMYB80、PfMYB146与拟南芥S6亚组调控植物花青素合成的基因亲缘关系最近，推测其可能参与调控花青素的合成。启动子顺式作用元件分析结果表明，紫苏R2R3-MYB基因启动子区含有光胁迫响应元件；RT-qPCR分析结果显示，PfMYB80基因在紫苏叶片不同发育时期的表达量逐渐升高，与花青素的合成趋势一致，推测其可能参与花青素的生物合成，该蛋白定位于细胞核；PfMYB80与花青素合成相关结构基因表达谱分析结果表明，紫苏LDOX基因的表达量与PfMYB80的表达趋势一致，且与紫苏花青素积累趋势一致，推测PfMYB80转录因子可能通过直接调控LDOX基因的转录表达来调节花青素的合成。通过转基因烟草的功能分析发现，PfMYB80响应蓝光诱导，并正向调控花青素的合成。 结论 紫苏PfMYB80转录因子正向调控花青素的生物合成，且响应光应答，蓝光下过表达PfMYB80烟草植株更有利于花青素的积累，同时可提高SOD 酶活性，降低POD酶活性和MDA含量。

灰毡毛忍冬bHLH转录基因家族的鉴定与表达分析

瞿美玲, 周思敏, 张惊宇, 何佳蔚, 朱佳源, 刘笑蓉, 童巧珍, 周日宝, 刘湘丹

2025, 41(6):  256-268.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-1105

摘要 ( 39 )   HTML ( 6)   PDF (4884KB) ( 25 )  

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目的 研究灰毡毛忍冬bHLH转录因子家族成员的结构和功能，分析其表达特征，为后续深入研究灰毡毛忍冬bHLH基因家族在花发育过程中的功能奠定基础。 方法 基于灰毡毛忍冬两品种花转录组数据，筛选bHLH基因家族成员，利用在线工具进行生物信息学分析，获得灰毡毛忍冬两品种显著表达差异的基因，通过RT-qPCR验证bHLH的表达情况。 结果 共鉴定到55个bHLH转录因子家族成员，进化树分析显示灰毡毛忍冬bHLH蛋白与拟南芥有较高保守性，并基于进化树对部分bHLH蛋白的功能进行了预测。表达分析显示灰毡毛忍冬两品种bHLH基因存在显著差异，LmbHLH4/21/35在‘常规’中高表达，LmbHLH25在‘湘蕾’花期5-7中高表达。RT-qPCR结果显示，其相对表达量与转录组测序数据基本一致，证实了转录组测序结果的可靠性。 结论 推测LmbHLH4/21/15/25/35可能为参与调控灰毡毛忍冬花生长发育的关键转录因子，其为解析灰毡毛忍冬两品种花差异表型的分子机制提供了参考。

灰杨PcAHL17负调控拟南芥的镉耐受性

冯冰, 闫彩霞, 刘艺, 董凯悦, 赵楠, 赵瑞, 陈少良

2025, 41(6):  269-283.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0074

摘要 ( 27 )   HTML ( 3)   PDF (9277KB) ( 16 )  

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目的 研究灰杨（Populus × canescens）PcAHL17（AT-hook motif nuclear localized proteins, AHLs）调控植物响应镉胁迫的分子机制，为抗逆良种的选育和生态修复的应用提供参考。 方法 以野生型（WT）、转空载体对照（VC）和过表达PcAHL17拟南芥（PcAHL17-OE1、PcAHL17-OE2和PcAHL17-OE3）为材料，研究PcAHL17调控植物响应镉胁迫的机制。 结果 镉处理后，灰杨根茎叶的PcAHL17表达量均有变化；过表达株系的萌发率和根长均明显低于WT和VC；过表达株系的抗氧化物酶的活性和转录水平均有所提升，但仍低于WT和VC；过表达株系细胞膜受损伤程度显著高于WT和VC，根部积累的Cd²⁺和H₂O₂含量和Cd²⁺内流显著高于WT和VC；过表达株系叶绿素含量、叶绿素荧光参数和光合速率等方面均低于WT和VC。 结论 过表达灰杨PcAHL17能够负调控拟南芥的镉耐受性。

PtoMYB61对毛白杨木质素合成及耐盐性的影响

李小欢, 陈相宇, 陶麒宇, 朱玲, 唐铭, 姚银安, 汪丽君

2025, 41(6):  284-296.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0006

摘要 ( 26 )   HTML ( 3)   PDF (6404KB) ( 17 )  

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目的 研究PtoMYB61对毛白杨（Populus tomentosa）次生细胞壁形成和胁迫防御的影响，为木材发育和抗逆性育种奠定基础。 方法 使用RT-PCR法从毛白杨中克隆PtoMYB61基因。进化树分析及同源性比对预测其生物学功能。利用RT-qPCR分析PtoMYB61的组织表达特异性及对生物和非生物胁迫的响应。叶盘法转化毛白杨获得PtoMYB61过表达及敲除株系。采用组织切片、甲苯胺蓝染色、木质素含量测定及次生细胞壁生物合成途径中关键酶基因的表达量检测来分析PtoMYB61对杨树次生发育的影响。利用150 mmol/L NaCl处理转基因株系，通过表型观察及生理指标测定分析PtoMYB61对毛白杨耐盐性的影响。 结果 PtoMYB61基因编码了一个由309个氨基酸组成的R2R3-MYB转录因子，其在腋芽、叶和茎中有较高表达，且受到盐、ABA和真菌病的诱导。与野生型相比，过表达和敲除株系的生长表型没有明显差异，但PtoMYB61过表达植株的木质部细胞层数增多，木质素含量显著增加，次生细胞壁生物合成关键酶基因表达水平上调，而敲除PtoMYB61导致木质部细胞层数减少，木质素含量降低，及次生细胞壁生物合成关键酶基因下调。盐处理发现，与野生型相比，PtoMYB61敲除植株对盐胁迫更为敏感，而过表达株系则具有一定的耐受性。 结论 PtoMYB61响应盐胁迫的诱导，并通过调控杨树次生细胞壁发育进而影响杨树对盐胁迫的耐受性。

家榆UpNOA1的克隆及其互作蛋白的筛选

刘晓天, 何毓琦, 刘畅, 薛华

2025, 41(6):  297-306.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-1143

摘要 ( 35 )   HTML ( 1)   PDF (3086KB) ( 25 )  

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目的 一氧化氮相关蛋白NOA1与植物体内NO水平有关，可能参与植物多种生理活动。克隆UpNOA1，分析其在家榆各组织中的表达情况，筛选与UpNOA1互作的蛋白，为研究家榆UpNOA1的功能提供依据。 方法 以家榆（Ulmus pumila L.）为试验材料，克隆UpNOA1基因，运用生物信息学分析其结构域、进化树等，采用RT-qPCR分析UpNOA1的组织特异性表达情况。构建载体进行原核表达分析，获得纯化UpNOA1蛋白。利用His-PULL DOWN筛选并初步分析UpNOA1的互作蛋白。 结果 家榆UpNOA1编码区全长1 698 bp，共编码565个氨基酸，包含1个保守的GTP/Mg²⁺结合位点。经预测，UpNOA1蛋白定位于叶绿体。UpNOA1蛋白与美国榆UaNOA1蛋白序列同源性最高。RT-qPCR分析发现，UpNOA1在叶片中表达量最高，种子次之。经His-PULL DOWN筛选，共获得131个UpNOA1互作蛋白，且与遗传信息处理相关的核糖体蛋白最多。经比对，有25个蛋白与抗逆和GTP相关。 结论 克隆获得UpNOA1，在叶片中表达量最高，种子次之。鉴定到131个UpNOA1互作蛋白，其中有25个蛋白与抗逆和GTP相关。

间作与施氮对高粱根际土壤细菌多样性及功能的影响

赵强, 陈思宇, 彭方丽, 汪灿, 高杰, 周棱波, 张国兵, 姜昱雯, 邵明波

2025, 41(6):  307-316.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0001

摘要 ( 33 )   HTML ( 3)   PDF (2489KB) ( 20 )  

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目的 探究不同种植模式和施氮处理对高粱根系细菌群落的影响。 方法 设置两种种植模式（SW：单作高粱，WS：高粱间作大豆），3种不同施氮水平（N0：不施氮，N1：常规施氮，N2：高氮），对不同处理高粱根际土壤进行16S rRNA序列测定，并进行细菌多样性及功能分析。 结果 细菌群落丰度在单作中随施氮量的增加而升高，间作中随施氮量的增加而降低，Shannon 与Simpson指数在6个处理间均无显著差异。种植模式与施氮水平影响了根际细菌群落的组成。高粱根际土壤优势菌门有6个优势类群，分别为变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteriota）、放线菌门（Actinobacteria）、芽单胞菌门（Gemmatimonadota）、拟杆菌门（Bacteroidota）、绿弯菌门（Chloroflexi）。FAPROTAX细菌功能分组主要以化能异养、好养型化能异养、捕食性或外寄生性、硝酸盐还原作用等为主。相关性网络分析显示，在正常氮条件下，间作较单作细菌群落相互作用更多、网络更复杂。 结论 间作与不同施氮量影响了高粱根际土壤细菌群落组成。在一定施氮范围，间作可提高高粱根际土壤细菌多样性，增加放线菌门的相对丰度。

荒漠植物根际土壤固氮微生物的筛选及其抗逆促生特性

张钧杰, 刘爽, 胡明珠, 石雪瑞, 代金霞

2025, 41(6):  317-326.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-1242

摘要 ( 47 )   HTML ( 3)   PDF (4016KB) ( 28 )  

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目的 对荒漠灌丛根际土壤固氮微生物多样性、抗逆性和促生特性进行研究，为挖掘荒漠微生物资源提供基础。 方法 采用分离培养方法及固氮酶基因nifH的PCR扩增，从4种荒漠灌丛根际土壤中分离筛选固氮微生物，通过菌落形态观察、菌株生理生化特征测定及16S rRNA基因序列分析，对固氮菌株进行鉴定；通过NaCl、NaOH和PEG6000胁迫检测菌株的盐碱耐受性和抗旱性，通过比色法测定菌株溶磷、产生IAA、铁载体和ACC脱氨酶等促生潜能。通过苜蓿盆栽接种实验验证菌株的促生效果。 结果 从4种灌丛根际土壤中共筛选获得固氮微生物61株，菌株多为革兰氏阴性，H₂O₂酶反应阳性；16S rRNA序列分析结果表明菌株隶属于38个属，其中假单胞菌属（Pseudomonas）、芽胞杆菌属（Bacillus）、固氮菌属（Azotobacter）和剑菌属（Ensifer）分离频率较高，柠条根际固氮微生物多样性最为丰富。所有菌株在pH 10的条件下可正常生长，大多数菌株可耐受5%的NaCl和15%的PEG6000，表现出良好的抗逆性。菌株的促生特性存在差异，17株具有溶磷能力，发酵液中有效磷增量最高达到135.84 mg/L；15株菌能够产铁载体；8株具有产ACC脱氨酶活性，酶活最高为10.63 U/mg；19株具有分泌IAA的能力，IAA产量在3.41-56.93 mg/L之间，有6个菌株同时具备3种以上促生潜能，其中SDQ-1和MC-20菌株综合性能良好。盆栽接种实验表明，接种处理能显著促进苜蓿幼苗生长，复合菌剂组F促生效果最显著，与未接种对照CK相比，幼苗株高、鲜重、根长和根面积分别显著提高了55.88%、147.53%、292.65%和306.38%。 结论 宁夏荒漠灌丛根际土壤中固氮微生物多样性极其丰富，多数菌株具有良好的抗逆性和多种促生潜能，具有进一步开发利用的价值。

一个影响糙皮侧耳生长发育的功能基因的发现与验证

裴景琪, 赵梦然, 黄晨阳, 邬向丽

2025, 41(6):  327-334.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-1257

摘要 ( 26 )   HTML ( 1)   PDF (2274KB) ( 13 )  

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目的 研究功能未知基因g13394对糙皮侧耳菌丝到原基及子实体发育的影响。 方法 通过PCR技术从糙皮侧耳CCMSSC00389菌株中扩增g13394基因，并进行生物信息学分析。利用同源重组方法构建g13394基因的过表达载体和RNAi载体，并通过根癌农杆菌介导的方法对糙皮侧耳进行遗传转化，通过RT-qPCR检测基因表达量筛选g13394过表达菌株和RNAi菌株。对转化菌株和野生型菌株（WT）在菌丝生长阶段和子实体发育阶段的表型进行比较。 结果 生物信息学分析显示，g13394基因编码的蛋白无明确的已知结构域，亚细胞定位预测为细胞核。成功构建并获得了g13394基因的过表达菌株和RNAi菌株各两株。与野生型菌株相比，过表达菌株在菌丝生长和子实体发育阶段生长速度显著加快，而RNAi菌株菌丝生长速度显著减慢，原基和子实体发育时间延缓。 结论 基因g13394促进菌丝生长、加速子实体发育。

糙皮侧耳覆土栽培对土壤中抗生素抗性基因的影响

弥春霞, 许澍, 王守现, 刘宇, 宋庆港, 宋爽

2025, 41(6):  335-343.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-1126

摘要 ( 23 )   HTML ( 1)   PDF (1937KB) ( 16 )  

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目的 探究利用食用真菌覆土栽培模式降低土壤中抗生素抗性基因（antibiotic resistance genes, ARGs）丰度的可行性。 方法 以糙皮侧耳（Pleurotus ostreatus）为研究对象，采用高通量荧光定量PCR技术研究其覆土栽培模式下土壤细菌中ARGs和可移动遗传元件（mobile genetic elements, MGEs）丰度，利用16S rRNA测序技术分析出菇前后土壤细菌群落差异，并通过网络分析揭示ARGs、MGEs和细菌群落之间的共现模式。 结果 糙皮侧耳覆土栽培后，土壤中ARGs总相对丰度降低34.62%（P<0.01），总绝对丰度降低48.56%（P<0.01），其中氨基糖苷类、磺胺类、β-内酰胺类、大环内酯类-林肯酰胺类-链阳性菌素类和四环素类ARGs削减效果显著。MGEs总相对丰度下降20.63%，总绝对丰度降低32.99%（P<0.01）。细菌群落结构变化显著（P<0.01），解释了31.50%的ARGs变异，细菌群落结构与MGEs共同解释了8.01%的ARGs变异。 结论 糙皮侧耳菌丝在土壤中的增殖和发育改变了土壤微生物群落结构，达到了削减ARGs丰度的效果。利用糙皮侧耳覆土栽培的方法无需高温和发酵处理，实施操作简便，不仅能够降低土壤中ARGs丰度，而且能够正常收获食用的子实体，产生经济效益，为受ARGs污染的农业土壤的生物修复提供新思路。

转录因子CREA敲除对黑曲霉形态和分泌β-葡萄糖苷酶的影响

程慧娟, 王昕, 石小涛, 马东旭, 龚大春, 胡骏鹏, 谢智文

2025, 41(6):  344-354.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-1125

摘要 ( 30 )   HTML ( 2)   PDF (3896KB) ( 18 )  

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目的 在黑曲霉中敲除转录因子CREA，探究其对菌丝发育和β-葡萄糖苷酶（β-glucosidase, BGL）表达的调控作用，为开发高产BGL的细胞工厂提供有效的调控改造靶点。 方法 以黑曲霉菌株An-1为研究对象，构建敲除creA基因的操作质粒和供体片段。经原生质体转化、抗性筛选和菌丝PCR验证，利用CRISPR-Cas9基因编辑技术，获得敲除菌株ΔcreA。通过平板培养和摇瓶发酵，分别考察转录因子CREA对菌体形态和产BGL的影响，并在不同浓度葡萄糖下，探究碳阻遏效应对BGL生物合成的影响。 结果 在黑曲霉菌株An-1中对creA基因进行了精准敲除，获得缺失突变菌株ΔcreA。与野生型菌株相比，ΔcreA菌株的菌落形态呈现车轮状褶皱，在七叶苷显色平板上表现出较强的β-葡萄糖苷酶分泌能力。以纤维二糖和p-硝基苯酚-α-D-吡喃葡萄糖苷为底物，ΔcreA菌株的BGL活性分别为野生型菌株的1.5倍和1.8倍。荧光定量PCR显示，creA的敲除使bglA基因的表达量提升了8.4倍。在添加不同浓度葡萄糖的发酵过程中，ΔcreA菌株的酶活水平始终高于野生型，表现出脱碳阻遏效应。 结论 CREA转录因子调控黑曲霉的菌丝发育和BGL表达，其敲除减轻了碳阻遏效应，提高了黑曲霉产BGL的能力，为调控改造黑曲霉以优化BGL的生产性能提供了理论支持。

碳源对产甲烷菌群调控及产甲烷能力的影响

安苗苗, 蔺祥淏, 梁瑞娜, 赵国柱

2025, 41(6):  355-366.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-1180

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目的 产甲烷菌是厌氧消化产甲烷过程的关键功能菌群。为了获得高效的产甲烷菌群，探究不同碳源对菌群产甲烷潜力的调控作用，以及对产甲烷菌丰度和群落结构的影响。 方法 设计A组（CH₃COONa和CH₃OH）、B组（CH₃COONa）和C组（CH₃COONa和HCOONa）3组不同碳源培养基，分别以厨余垃圾厌氧消化液（FW）和污泥悬浮液（SS）为接种物富集产甲烷菌。采用气相色谱、实时荧光定量PCR、荧光显微观察和高通量扩增子测序技术，分析产甲烷菌群的性能及其多样性组成。 结果 同一接种物下，A、B、C三组碳源富集的菌群产甲烷能力呈递减趋势。其中，A组的1A-2在49 d内累积CH₄产量最高，单位体积（L）培养基中，每克可用碳元素（C）产生的CH₄达到35.9 mL。mcrA基因拷贝数和荧光显微观察表明，产甲烷菌的丰度总体呈现A组˃B组˃C组。A组碳源对甲基营养型产甲烷菌具有定向富集作用；B组碳源的添加使乙酸营养型Methanothrix的相对丰度显著高于其他两组；而C组碳源则显著增加了氢营养型产甲烷菌的相对丰度。 结论 碳源种类显著影响富集菌群中产甲烷菌和细菌的多样性、丰富度及群落结构。以CH₃COONa和CH₃OH（A组）为碳源富集的菌群中产甲烷菌的丰度最高，主要包括Methanothrix、Methanoculleus、Methanomethylovorans、Candidatus Methanoplasma和Methanosarcina，且产甲烷能力最强。A组碳源通过富集互营细菌，协调产甲烷菌的代谢途径分配，促进直接种间电子传递（DIET）过程，显著提升CH₄产量。

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2025, 41(6):  367. 

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2025, 41(6):  368. 

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2025, 41(6):  369. 

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