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    1. PIP/PIPL:一类调控植物逆境响应和发育的植物内源性多肽
    崔俊美, 魏家萍, 董小云, 王莹, 郑国强, 刘自刚
    生物技术通报    2023, 39 (3): 35-42.   DOI: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0816
    摘要537)   HTML17)    PDF(pc) (6269KB)(178)    收藏

    植物内源性多肽由前体蛋白剪切而成,由天然氨基酸以不同组成和排列方式构成。多肽分泌至细胞外后,被其受体识别,从而调控植物生长发育和逆境响应。PIP(PAMP-induced secreted peptide)/PIP-Like(PIPL)是包含SGPS和GxGH基序的植物内源性多肽,可被受体激酶RLK7(receptor-like kinase 7)识别,在植物抵抗病原菌、病毒和盐害等逆境及调控生长发育过程中扮演重要角色。本文重点阐述了PIP/PIPL家族多肽在植物抵抗逆境胁迫和调控生长发育过程中的信号转导通路,并讨论了该领域尚待解决的一些科学问题和可能的应用方向,以期为PIP/PIPL的深入研究提供参考。

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    2. WOX家族基因调控植物生长发育和非生物胁迫响应的研究进展
    冯珊珊, 王璐, 周益, 王幼平, 方玉洁
    生物技术通报    2023, 39 (5): 1-13.   DOI: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1098
    摘要497)   HTML36)    PDF(pc) (2910KB)(503)    收藏

    WOX(WUSCHEL-related homeobox)家族是植物特有的一类转录因子家族,其含有由65-66个氨基酸残基组成的同源异型结构域(Homeodomain,HD)。植物WOX家族成员通过在转录水平上调控靶基因表达,从而参与植物的生长发育和对非生物胁迫的响应等重要生物过程。综述了植物WOX家族成员的分类、结构特征,重点介绍了其在植物生长发育(根、茎、叶、花、果实、种子、胚胎)的调控及植物响应非生物(干旱、盐、冷)胁迫方面的功能研究进展,并对研究WOX转录因子的意义及有待解决的问题进行了展望,旨在为进一步研究WOX家族基因的功能提供参考。

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    3. 植物侧枝发育的调控研究进展
    王兵, 赵会纳, 余婧, 余世洲, 雷波
    生物技术通报    2023, 39 (5): 14-22.   DOI: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1112
    摘要474)   HTML55)    PDF(pc) (1205KB)(733)    收藏

    植物侧枝的发育在植物形态建成中具有十分重要的地位,侧枝的形态直接影响植物的产量。侧枝的发育由生长点干细胞持续分裂和分化形成,包括侧生分生组织特化,侧生分生组织起始和侧生分生组织外生。侧枝的发育受到内部生长因子和外部环境信号的共同调节。文中总结了侧枝发育过程中侧生生长点干细胞起源、形成和休眠等过程的基本问题,综述了转录因子、激素、表观遗传、外界环境共同决定侧生分生组织形成和发育中的作用机制,为探讨植物侧枝的形成机理提供参考。

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    4. 机器学习方法在酶定向进化中的应用进展
    王慕镪, 陈琦, 马薇, 李春秀, 欧阳鹏飞, 许建和
    生物技术通报    2023, 39 (4): 38-48.   DOI: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0724
    摘要453)   HTML36)    PDF(pc) (6574KB)(519)    收藏

    定向进化法通过模拟自然界的进化过程,可提高酶的进化速度,成为酶分子改造的关键技术。定向进化在生物催化以及药物设计等方面发挥着重要作用,但因突变的随机性所产生的数量庞大的突变体,使得实验筛选的能力面临巨大挑战。近年来,人工智能、大数据处理等新兴技术也发展成为生物催化领域的重要研究手段。其中,机器学习是一种统计学习的方法,通过数据驱动的方式获得序列/结构到酶功能的映射,为提高酶分子工程的效率提供帮助。本文综述了机器学习模型中所涉及的数据处理、描述符和算法等内容,重点叙述了机器学习方法在酶工程方面的研究与应用进展。随着机器学习算法和应用技术的进步,有望提出更加精准和有效的模型,助力新酶筛选与生物催化剂的精准设计改造。

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    5. 植物SUMO化修饰研究进展
    桑田, 王鹏程
    生物技术通报    2023, 39 (3): 1-12.   DOI: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0928
    摘要429)   HTML35)    PDF(pc) (1983KB)(403)    收藏

    SUMO化修饰是一种高度保守的蛋白质翻译后修饰。在SUMO化酶系统的协同作用下,成熟的SUMO分子以异肽键的方式结合到靶蛋白上,调控靶蛋白稳定性、活性、定位等。同时,发生SUMO化修饰的蛋白在SUMO特异蛋白酶的作用下发生去SUMO化反应,使SUMO重新进入循环过程。已知SUMO化修饰参与了植物胁迫响应、生长发育、开花等重要生理过程的调控。本文主要介绍了植物SUMO化修饰途径及其调控的生物学过程,并讨论蛋白组学方法在SUMO化修饰底物鉴定的进展及问题。

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    6. 植物维管形成层发育及其调控的研究进展
    葛颜锐, 赵冉, 徐静, 李若凡, 胡云涛, 李瑞丽
    生物技术通报    2023, 39 (3): 13-25.   DOI: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0865
    摘要377)   HTML22)    PDF(pc) (1632KB)(536)    收藏

    维管形成层是植物的次生分生组织,它的活动促进植物侧向生长。近年来,大量研究成果加深了对维管形成层的了解,但与顶端分生组织相比,对维管形成层还是知之甚少。遗传与分子生物学研究发现,形成层的增殖与分化受多因素调控,包括长距离激素信号、短距离肽信号及两者之间的相互作用。除此之外,各种转录因子和microRNAs在维管形成层活动的调控过程中也发挥着关键作用。本文主要阐述了维管形成层发育及调控其增殖分化的新发现,并且对该领域目前的研究现状以及未来研究的重点方向进行了总结与展望。

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    7. ‘重瓣红’玫瑰不同花发育阶段转录和代谢差异分析
    赵艳侠, 张晶莹, 孙骏飞, 王绛辉, 孙家波, 吕晓惠
    生物技术通报    2023, 39 (3): 184-195.   DOI: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0729
    摘要370)   HTML11)    PDF(pc) (12456KB)(112)    收藏

    为探究调控‘重瓣红’玫瑰花发育过程中花香关键基因和代谢通路,对花不同发育阶段样本进行转录组和代谢组测序分析。转录组学分析在花蕾期、初开期、半开期、盛开期和落花期对比中分别检测出4 435、2 444、7 021、4 123个差异表达基因,其中5个阶段共有差异基因214个。代谢组学共检测到508个代谢物,230个差异代谢物,在不同发育时期代谢物有明显的差异,代谢物被分为4簇。在分析玫瑰花香苯环类和萜烯类合成途径中,发现差异表达基因58个,差异代谢物11个。结合转录组和代谢组分析,花发育过程基因和挥发物质变化明显,花蕾期形成单萜类物质,半开期挥发物逐渐积累,落花期代谢物释放量减少,典型玫瑰花香物质主要在半开期形成。因此,选择合适采收时间有助于玫瑰花香品质的形成与保留。

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    8. CRISPR相关转座酶及其细菌基因组编辑应用
    周晓杰, 杨思琪, 张译文, 徐佳琪, 杨晟
    生物技术通报    2023, 39 (4): 49-58.   DOI: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1163
    摘要370)   HTML28)    PDF(pc) (3538KB)(350)    收藏

    CRISPR-Cas能够在RNA引导下靶向DNA或RNA的特定序列,改变RNA序列即可改变靶向位点,利用这一可重编程特性已开发出了各种强大的遗传学工具。最近发现CRISPR元件在进化过程中被Tn7转座子劫持,由此衍生出的CRISPR相关转座酶(CRISPR-associated transposases, CASTs)系统具有RNA引导DNA整合的能力,被部署为靶点可重编程的基因组整合工具,在大片段和多重基因整合上具有广阔的应用前景。本文追溯了CASTs的发现历程,总结了不同类型CASTs的基因座结构特点、介导基因整合的机制模型以及其在多种革兰氏阴性细菌中的部署和应用。

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    9. 催化混杂性驱动的酶功能重塑
    曲戈, 孙周通
    生物技术通报    2023, 39 (4): 1-9.   DOI: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1305
    摘要356)   HTML30)    PDF(pc) (4051KB)(341)    收藏

    作为生物催化剂,酶蛋白介导的生化反应具有条件温和、绿色环保等优点。然而相比化学催化剂,天然酶功能的局限性制约了它在生物制造领域的广泛应用。前期研究表明,酶蛋白除了催化专一性外,同时还展现出混杂性的一面,可在特定条件下催化非天然模式反应。这一特性为酶分子功能重塑提供了新思路,可用来指导人工酶设计,拓展天然酶的催化边界,实现新颖酶促反应类型,以扩大酶催化应用场景。本文从酶催化功能混杂性背后可能的进化机制入手,综述了当前诱导酶催化功能混杂性的常用策略,如定向进化、构象动力学、反应条件诱导及祖先酶重构等技术,并从催化机制、构效关系及适应性进化等多个角度,结合近年来相关研究实例,探讨了催化功能混杂性背后的分子机制,为突破天然酶促反应局限性、创制催化非天然反应的高效人工酶元件提供参考。

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    10. 理想株型塑造之于玉米耐密改良
    王宝宝, 王海洋
    生物技术通报    2023, 39 (8): 11-30.   DOI: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2023-0660
    摘要350)   HTML36)    PDF(pc) (1778KB)(733)    收藏

    玉米是生产能力最强的谷物作物,其充足稳定供给对保证世界范围内的粮食安全至关重要。长期的研究和生产实践表明,提高品种耐密性和种植密度是提高玉米产量的关键,而塑造理想的株型是提高玉米耐密性的重要途径。报道显示紧凑的叶夹角、较低的穗位高、较少的雄穗分枝数、较早的开花期,是玉米耐密株型性状的重要组成部分。本文从这4类性状入手,对其与耐密性的关系、形态发育及遗传调控基础的研究进展进行综述,并通过对目前研究的分析,提出了未来玉米耐密株型改良研究的一些方向,期望能为未来的玉米耐密育种提供一些有用的借鉴。

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    11. 芽胞杆菌代谢产物防治三种常见植物病原真菌的研究进展
    王伟宸, 赵进, 黄薇颐, 郭芯竹, 李婉颖, 张卓
    生物技术通报    2023, 39 (3): 59-68.   DOI: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1315
    摘要336)   HTML18)    PDF(pc) (1140KB)(620)    收藏

    植物病原真菌是农业生产的主要威胁之一,使用生物制剂防治病原真菌被认为是更安全和可持续的方式。芽胞杆菌能产生多种抗真菌活性物质(脂肽、细菌素和酶等),是目前应用最广泛的生防菌。基于芽胞杆菌及其代谢产物的生物防治剂,可有效防治植物病原真菌,在农业生产中发挥着重要的作用。本文聚焦于芽胞杆菌代谢产物的生物防治潜力及其对抗3种常见植物病原真菌(稻瘟菌、尖孢镰刀菌、灰葡萄孢菌)的拮抗属性和机理研究等,通过调研近年来已发表的芽胞杆菌代谢产物抗菌的相关文献,对几种重要的芽胞杆菌代谢产物进行介绍,并总结了芽胞杆菌代谢产物对重要植物病原真菌的抗菌效果及其机制,同时对芽胞杆菌代谢产物对病原真菌的壁膜损伤、抑制真菌孢子萌发和菌丝生长以及竞争性结合真菌DNA等机制的研究手段和效果进行了总结,期望为今后芽胞杆菌类生防制剂的制备和应用提供指导策略。

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    12. 细胞色素P450酶在香精香料绿色生物合成中的应用
    郁慧丽, 李爱涛
    生物技术通报    2023, 39 (4): 24-37.   DOI: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1248
    摘要326)   HTML19)    PDF(pc) (6391KB)(380)    收藏

    细胞色素P450酶是一类含亚铁血红素的蛋白超家族,来源广泛,几乎存在于所有的生命形式中。P450酶被誉为“黄金催化剂”,主要参与生物体内源物质合成、异源物质代谢及天然产物的生物合成,具有底物谱广、催化反应类型多样、催化立体专一性强等优点,使得它们在药物/毒物代谢、工程化生物合成等方面受到越来越多的关注。其中,P450酶可以实现常温、常压、中性条件下特定惰性C-H键选择性羟化,在高附加值精细化学品的生物合成中具有重要应用价值。本文介绍了P450选择性羟化的催化机制及几种常见的P450电子传递系统,并结合蛋白质工程与代谢工程,以柠檬烯含氧衍生物、诺卡酮、檀香醇、4-羟基异佛尔酮、大环内酯麝香等高附加值化合物的生物合成为例,综述了单酶催化的生物转化或全细胞从头合成的方式在天然香精香料生物合成中的探索与应用,探讨其面临的挑战并展望了其应用前景。

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    13. 植物激素信号通路调控水稻粒型的分子机制
    姚莎莎, 王晶晶, 王俊杰, 梁卫红
    生物技术通报    2023, 39 (8): 80-90.   DOI: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2023-0273
    摘要324)   HTML29)    PDF(pc) (2275KB)(515)    收藏

    水稻是人类主要的粮食作物,如何有效提高其产量和品质是备受关注的重大科学问题。水稻籽粒大小是影响产量的主要因素之一,水稻籽粒发育调控的研究对利用分子设计育种提高产量、改善品质具有重要的指导意义。粒型由籽粒的长度、宽度和厚度共同决定,是受多基因调控的数量性状,是决定水稻产量和品质的关键因素之一。近年来,通过对水稻种子发育缺陷突变体的研究,发现了大量与粒型相关的数量性状位点(quantitative trait locus, QTL),一些相关基因也相继被克隆和鉴定,调控水稻粒型的复杂信号通路正在逐步阐明,其中一些基因涉及植物激素的合成、分解、运输,以及植物激素的信号转导途径。本文概述了水稻胚乳发育的基本过程,归纳了目前对胚乳发育过程中植物激素动态变化的整体认识,聚焦于控制水稻粒型的植物激素信号通路相关QTL和基因的研究现状,并对近年来取得较大进展的细胞分裂素、油菜素内酯、生长素、赤霉素、乙烯、茉莉酸和脱落酸相关通路与粒型调控的关系进行了总结和分析,进一步梳理了水稻粒型相关植物激素信号调控网络,旨在为鉴定和解析植物激素调控水稻粒型的分子机制提供参考,同时为水稻分子设计育种提供新的思路。

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    14. bHLH转录因子的磷酸化调控植物生理功能的研究进展
    刘铖霞, 孙宗艳, 罗云波, 朱鸿亮, 曲桂芹
    生物技术通报    2023, 39 (3): 26-34.   DOI: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0775
    摘要322)   HTML22)    PDF(pc) (1143KB)(243)    收藏

    bHLH转录因子是植物体内第二大类转录因子,在植物生长发育和胁迫反应的转录调控网络中扮演着非常重要的角色。磷酸化作为蛋白质翻译后重要的调控方式,影响转录因子的转录活性、定位、蛋白间互作、稳定性。为深入了解磷酸化对bHLH转录因子的影响,本文对近年来bHLH家族成员的磷酸化研究进展进行综述,包括bHLH转录因子的结构、分类、功能以及磷酸化位点上的突变对其生理及生化功能的改变,为从磷酸化调控角度提升农作物的营养利用效率、品质和抗逆性等农艺性状提供理论依据。

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    15. 密植高产——我国玉米育种的最核心目标
    严建兵, 赵久然
    生物技术通报    2023, 39 (8): 1-3.  
    摘要321)   HTML52)    PDF(pc) (1061KB)(493)    收藏
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    16. 玉米ZmDHN15基因在烟草中的遗传转化及抗冷性分析
    陈楠楠, 王春来, 蒋振忠, 焦鹏, 关淑艳, 马义勇
    生物技术通报    2023, 39 (4): 259-267.   DOI: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1083
    摘要317)   HTML17)    PDF(pc) (5249KB)(153)    收藏

    玉米起源于亚热带,是喜温作物,易受低温胁迫的影响,脱水素(dehydrin,DHN)作为胚胎发育晚期丰富蛋白(late embryogenesis abundant protein, LEA)Ⅱ家族成员,是一类在植物非生物胁迫中发挥重要功能的蛋白。本研究克隆获得ZmDHN15基因,使用生物信息学手段,实时荧光定量PCR等技术对该基因的基本特性、组织表达特性进行分析,并进行植物过表达载体的构建及烟草的遗传转化,对T2代阳性植株进行抗冷性功能验证。结果表明,ZmDHN15基因全长1 442 bp,共编码290个氨基酸,分子量为31.44 kD,理论等电点为6.05,是亲水性非跨膜蛋白,具有脱水素家族特有保守结构域。RT-qPCR分析表明ZmDHN15基因的在玉米叶片中表达量较高且在冷胁迫条件下表达量增加;获得T2代转基因烟草植株9 株;在冷胁迫下转基因烟草与野生型相比,萌发率提高1.40 倍,根长提高1.58 倍,其叶片萎蔫程度更低,脯氨酸含量、丙二醛含量和过氧化物酶活性分别降低41.17%、28.47%和23.33%,可溶性糖含量、氧化物酶活性和超氧化物歧化酶活性分别升高58.97%、47.85%和47.53%,H2O2 和O2-积累量分别减少34.78%和47.00%。综上所述,过表达ZmDHN15 基因可以有效提高烟草植株对冷胁迫的耐受性,为进一步研究ZmDHN15基因在玉米中的功能奠定基础。

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    17. 胆汁酸生理功能及其与肠道微生物互作研究进展
    熊淑琪
    生物技术通报    2023, 39 (4): 187-200.   DOI: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0931
    摘要309)   HTML20)    PDF(pc) (2423KB)(329)    收藏

    胆汁酸(bile acids, BAs)是由胆固醇代谢产生的,在肝脏中胆固醇转化为初级胆汁酸,进入肠道后又经肠道菌群代谢为次级胆汁酸,并通过肠肝循环在体内维持稳态。胆汁酸分子既有亲水端又有亲脂端的结构,可发挥洗涤剂的作用,有助于溶解和吸收膳食中的脂类及脂溶性维生素等,这也使得胆汁酸具有一定的抗菌特性。胆汁酸与肠道菌群的互作不仅体现在其自身的生理功能上,而且肠道细菌的组成及数量也调控着胆汁酸代谢,并通过激活不同的受体信号调节糖脂代谢、能量代谢以及免疫炎症反应等。本文综述了胆汁酸的代谢过程及其如何通过FXR、TGR5等受体信号调控宿主生理功能等,为后续通过科学合理地调控肠道菌群及其代谢物来维护动物健康、促进畜禽生产提供参考。

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    18. 植物基因上游开放阅读框的研究进展
    薛皦, 朱庆锋, 冯彦钊, 陈沛, 刘文华, 张爱霞, 刘勤坚, 张琪, 于洋
    生物技术通报    2023, 39 (4): 157-165.   DOI: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0832
    摘要300)   HTML19)    PDF(pc) (3361KB)(283)    收藏

    上游开放阅读框(upstream open reading frame, uORF)是一类能够精确控制蛋白质翻译的mRNA元件,位于mRNA的5'端前导区,主要通过抑制翻译起始来调节下游主体开放阅读框(main open reading frame, mORF)的翻译。目前对植物uORF的预测和鉴定主要集中于生物信息学和翻译组学鉴定技术。植物uORF广泛参与调节生长发育、营养代谢、抗病免疫等多个生命活动过程。本文对植物uORF的分类、功能机制、预测和鉴定方法、植物规避uORF的方式以及植物uORF的工程应用等进行综述归纳,旨在更系统和深入地理解植物uORF的功能与机制,并为uORF应用于作物分子育种工作提供参考。

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    19. 三株具生防功能芽孢杆菌的分离鉴定及其生物活性研究
    申云鑫, 施竹凤, 周旭东, 李铭刚, 张庆, 冯路遥, 陈齐斌, 杨佩文
    生物技术通报    2023, 39 (3): 267-277.   DOI: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0722
    摘要297)   HTML11)    PDF(pc) (5366KB)(310)    收藏

    基于健康烟草根际土壤,分离筛选具功能多样化、活性高的菌株,为作物病害生物防治提供高效、多样化的生防资源。采用平板对峙法筛选活性高、抑菌谱广的菌株,测定菌株对番茄枯萎病病菌的抑制率、对菌丝生长及和孢子萌发率的影响;应用PCR技术,检测菌株抗生素合成基因,结合室内盆栽实验检测功能菌株对番茄枯萎病的防治效果,并测定其体外产酶、解磷、解钾、固氮及产铁载体能力;结合形态学、生理生化和16S rDNA通用引物对功能菌株进行鉴定;于健康烟草根际土壤分离得127个菌株,24株对番茄枯萎病病菌等指示病原菌具有抑制作用,活性较高的3个菌株SH-1471、SH-1464、SH-1439对番茄枯萎病菌抑制率分别为82.0%、74.0%、75.0%;可使番茄枯萎病菌菌丝扭曲变形,形成泡囊结构,对番茄枯萎病菌孢子萌发抑制率分别为62.7%、50.0%、37.0%;经测定,3个功能菌株具有产srfAfenBituAituDbymA等抗生素合成基因;盆栽实验结果表明SH-1471对番茄枯萎病的防效为83.7%,SH-1464对番茄枯萎病的防效为60.7%,SH-1439对番茄枯萎病的防效为59.0%;此外,3个菌株均具有产蛋白酶、纤维素酶、解磷、固氮、分泌铁载体的能力。经鉴定,SH-1471为贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)(Gen-bank ON417363)、SH-1464为拟蕈状芽孢杆菌(Bacillus paramycoides)(Gen-bank ON417365)、SH-1439为暹罗芽胞杆菌(Bacillus siamensis)(Gen-bank ON417364);菌株SH-1471、SH-1464、SH-1439具有高效、广谱的抑菌能力,且功能多样化,可作为多种病害的高效生防资源,具有极大的开发潜力。

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    20. 玉米矮秆基因与矮秆育种研究
    王天依, 王荣焕, 王夏青, 张如养, 徐瑞斌, 焦炎炎, 孙轩, 王继东, 宋伟, 赵久然
    生物技术通报    2023, 39 (8): 43-51.   DOI: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2023-0504
    摘要297)   HTML41)    PDF(pc) (1112KB)(560)    收藏

    株高是影响玉米株型和种植密度的重要农艺性状,培育耐密植的矮秆/半矮秆新品种可为增产做贡献。但目前多数矮秆突变体单株产量损失较大,难以在育种中应用。因此,探究玉米株高的调控机制、挖掘株高基因的优良等位变异,从而改善玉米株型结构、提高群体光能利用率、增强群体对水肥的耐性,对提高玉米产量尤为重要。本文综述了目前挖掘到的株高数量性状位点,阐述了株高相关基因主要受植物激素、微管结合蛋白以及成花因子调节;概述了Brachytic2Br2)基因在玉米矮秆育种研究中的应用及其局限性;最后展望了矮秆有利等位基因及其分子标记和现代生物技术在矮秆种质资源创制中的重要价值。本文将为玉米株高的遗传机制解析以及矮秆玉米分子育种奠定基础。

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    21. 芒果炭疽病拮抗菌分离、鉴定及生防机制研究
    章乐乐, 王冠, 柳凤, 胡汉桥, 任磊
    生物技术通报    2023, 39 (4): 277-287.   DOI: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0908
    摘要291)   HTML11)    PDF(pc) (4959KB)(298)    收藏

    从环境中分离获得芒果炭疽病病原菌的拮抗细菌,明确菌株RL-LL04对病原菌的拮抗机理并探索菌株的生物防治应用潜能。通过稀释法与平板对峙法,分离筛选出胶孢炭疽菌(Colletotrichum gloeosporioides)的拮抗细菌并进行系统鉴定,采用平板对峙法研究菌株对多种常见热带水果病原菌的抑制作用,通过胞外酶检测以及固相微萃取气质联用检测挥发性有机物成分,进行生防机制研究,并在光学显微镜下观察菌株对病原菌菌丝生长的影响,开展离体芒果接种试验进行芒果炭疽病生物防治应用。分离获得73株具有拮抗效果的细菌,5株对胶孢炭疽菌的抑制率达到70%以上,其中以菌株RL-LL04的抑菌率最高(82.2%),经菌落形态特征、生理生化特征与16S rRNA、gyrBrpoB基因序列分析,鉴定为贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis),该菌对多种常见热带水果病原真菌具有拮抗能力,该菌通过产生含有苯甲醛、3-甲基丁酸和苯酚等具有抑菌活性的挥发性有机物与纤维素酶、蛋白酶和木聚糖酶等胞外酶抑制病原菌生长,通过光学显微镜观察到病原菌菌丝畸形、扭曲及断裂,且离体芒果炭疽病防治效率达52.7%。该结果为芒果炭疽病的生物防治提供了菌种资源,也为阐明菌株RL-LL04对芒果炭疽病的拮抗机理提供了依据。

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    22. 植物内生真菌防治根结线虫研究进展
    易希, 廖红东, 郑井元
    生物技术通报    2023, 39 (3): 43-51.   DOI: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1010
    摘要289)   HTML4)    PDF(pc) (2205KB)(243)    收藏

    根结线虫病是对农作物危害严重且难以防治的病害,并随着我国设施农业的发展日趋严重。常规的化学防治方法因毒性大、破坏生态环境而不适应农业的可持续发展。作为一种能稳定寄生在作物体内的生物防治真菌,内生真菌通过抑制卵的孵化、降低J2期线虫幼虫活力、抑制线虫的入侵、延缓雌虫发育、减少产卵数目、降低作物根中根结和卵块数量,来实现稳定、高效、安全地防治根结线虫病害。近年来,内生真菌的作用机制得到广泛关注和研究,取得了显著进展。本文综述近年来内生真菌生物防治根结线虫机制的研究进展,总结了内生真菌直接攻击、资源竞争、代谢物胁迫、防御激活等4种主要机制,探讨其存在的问题,以期为进一步开发、应用植物内生真菌进行生物防治提供帮助。

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    23. 植物表达外源蛋白研究进展及展望
    蒋铭轩, 李康, 罗亮, 刘建祥, 芦海平
    生物技术通报    2023, 39 (11): 110-122.   DOI: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2023-0662
    摘要289)   HTML32)    PDF(pc) (2614KB)(390)    收藏

    植物为宿主表达外源蛋白的系统称之为分子农场,通过农杆菌将外源基因导入植物进行表达具有高效、安全、廉价的优点,特别是植物具备一系列翻译后修饰功能,因此该系统能弥补原核表达系统的缺陷。本综述首先介绍了近些年在烟草叶片瞬时表达和水稻胚乳组织特异性表达上取得的进展,特别是一些利用分子农场进行医用蛋白表达、药物合成、疫苗制备等典型案例。在优化生物反应器、提高表达效率策略上,本综述重点探讨了蛋白翻译后水平上的调控,包括蛋白酶抑制剂的作用、糖基化修饰环节以及分子伴侣共表达等对外源蛋白表达的影响。最后,围绕外源蛋白大量囤积于内质网可能引发内质网胁迫的问题,展望了通过优化内质网环境来提高外源蛋白表达效率的可行性。

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    24. 烯效唑缓解植物干旱损伤的研究进展
    丁凯鑫, 王立春, 田国奎, 王海艳, 李凤云, 潘阳, 庞泽, 单莹
    生物技术通报    2023, 39 (6): 1-11.   DOI: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1352
    摘要286)   HTML31)    PDF(pc) (1791KB)(219)    收藏

    全球气候变化异常引起全球范围内水循环状况剧烈改变,极端天气和旱涝灾害频发,其中干旱已经成为农业生产中最常见的非胁迫生物胁迫之一。干旱胁迫对植物的光合作用、渗透调节和内源激素水平等相关生理过程可产生直接或间接影响,进而降低作物产量和品质,严重制约农业生产。烯效唑具有高效、广谱、快速的特性,具有矮化植株、防止倒伏、提高叶绿素含量的作用,同时也在植物对胁迫耐受性和抗性中发挥着重要作用。外源烯效唑能够缓解干旱胁迫对植物理化进程造成的损伤。本综述系统概述了干旱胁迫对植物理化进程的影响,分别从光合作用、碳代谢、逆境生理、内源激素水平及抗逆基因表达等方面阐明了植物对干旱胁迫的应激反应,分析了干旱胁迫下外源烯效唑在调控活性氧代谢和抗氧化防御系统、提高渗透调节物质含量、调节内源激素水平以及诱导基因表达的积极效应。指出了外源烯效唑缓解干旱胁迫的研究现状和发展趋势,为今后作物生产抗旱研究提供方向和依据。

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    25. 植物细胞外囊泡及其分析技术的进展
    张雪萍, 鲁雨晴, 张月倩, 李晓娟
    生物技术通报    2023, 39 (5): 32-43.   DOI: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1106
    摘要283)   HTML15)    PDF(pc) (1860KB)(340)    收藏

    细胞外囊泡是细胞在生理和病理条件下通过胞吐作用释放的具有磷脂双分子层结构的纳米级囊泡。细胞外囊泡作为蛋白质、核酸、脂质和代谢物等物质的载体,能够在细胞与细胞之间穿梭,行使物质传递、信息交流的功能,是细胞间通讯的重要媒介。近年来,植物中细胞外囊泡的研究也不断深入,其研究和分析技术也取得了很大进展。本文介绍了细胞外囊泡的组成,综述了植物中细胞外囊泡的生物学功能,分析了细胞外囊泡分离与富集方法的优缺点,以及原位成像技术的应用,最后对植物细胞外囊泡研究技术发展的重点进行了展望。

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    26. 甜瓜LBD基因家族的鉴定和果实发育进程中的表达分析
    陈强, 邹明康, 宋家敏, 张冲, 吴隆坤
    生物技术通报    2023, 39 (3): 176-183.   DOI: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1264
    摘要283)   HTML17)    PDF(pc) (4758KB)(356)    收藏

    侧生器官边界域(lateral organ boundaries domain, LBD)基因广泛存在于高等植物中,可以参与调控植物生长发育及逆境响应。通过对甜瓜LBD转录因子的鉴定分析,旨在揭示其在果实发育进程中的调控作用。通过生物信息学分析明确LBD转录因子在基因组中的成员,分别命名为CmLBD1-CmLBD32;采用多序列比对分析甜瓜LBD 结构域的结构特征;运用邻接法、极大似然法进行系统进化树分析;以薄皮甜瓜发育各个阶段的果实(花后5-40 d,每间隔5 d取一次样)为试验材料提取RNA,并通过实时荧光定量技术检测LBD成员的基因表达水平。在甜瓜基因组上共鉴定出32个甜瓜LBD家族成员,分为7大类,分布于12条染色体上;多序列比对分析表明,32个LBD基因均具有典型的LOB结构域。在果实发育进程中,LBD家族基因在不同时期均有表达,其中CmLBD2CmLBD28随着果实发育进程表达水平逐渐升高,其余家族成员在果实中表达水平相对较低。亚细胞定位表明,CmLBD2蛋白定位于细胞膜上。CmLBD2基因表达量与果实硬度间相关性分析表明,CmLBD2在果实成熟进程中基因表达量与硬度的变化显著负相关;利用外源1-MCP进行果实处理发现,1-MCP可以抑制CmLBD2基因表达,表明CmLBD2基因表达可能受到乙烯的调控。综上,甜瓜LBD基因在果实发育进程中可能发挥不同的作用,其中CmLBD2可能参与乙烯调控相关的果实后熟软化。

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    27. 微生物单细胞分离方法研究进展
    张坤, 闫畅, 田新朋
    生物技术通报    2023, 39 (9): 1-11.   DOI: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1506
    摘要281)   HTML33)    PDF(pc) (8911KB)(327)    收藏

    自然界中大多数微生物处于未培养状态,被称为 “微生物暗物质”。随着微生物单细胞分离方法的不断更新,利用新技术、新方法应对微生物纯培养的挑战获得了重要进展,这些新的分离及培养策略对推动微生物资源学的发展具有重要意义。尽管宏基因组学和基因组学数据相关成果日益增多,但微生物单细胞的分离与培养对于系统研究微生物的生态功能、遗传进化等仍至关重要。本文主要概述了目前使用的或正在研发的膜扩散培养法、微流控分选、荧光激活细胞分选、单细胞拉曼分选、光镊技术、显微操作技术等单细胞分离技术的原理与应用,及其在微生物单细胞分离和培养方面的优点与不足,同时展望了这些单细胞分离技术未来的发展和应用前景。

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    28. 溶磷微生物在钝化和植物修复重金属污染土壤中的作用
    张华香, 徐晓婷, 郑云婷, 肖春桥
    生物技术通报    2023, 39 (3): 52-58.   DOI: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0784
    摘要275)   HTML15)    PDF(pc) (2562KB)(277)    收藏

    钝化和植物修复是重金属污染土壤修复的重要技术手段,而溶磷微生物可进一步增强钝化和植物修复重金属污染土壤的作用。介绍了钝化和植物修复重金属污染土壤的基本原理,总结了溶磷微生物对土壤中难溶性磷酸盐的溶解、利用磷酸盐钝化修复重金属污染土壤、溶磷微生物对磷酸盐钝化修复的强化以及溶磷微生物强化植物修复重金属污染土壤的研究进展,探讨了溶磷微生物对重金属的抗性及其溶磷机理、溶磷微生物对磷酸盐钝化修复重金属污染土壤的强化作用机理以及溶磷微生物强化植物修复重金属污染土壤的作用机理。旨在为生物修复重金属污染土壤研究提供一定的理论依据和技术支撑。

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    29. 洋葱种子消毒和无菌苗培养新方法
    孙亚玲, 李瑞平, 王振宝, 张庶, 刘冰江, 霍雨猛
    生物技术通报    2023, 39 (4): 212-220.   DOI: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0983
    摘要275)   HTML79)    PDF(pc) (5332KB)(316)    收藏

    为了获得简便、高效、低污染的洋葱种子消毒及无菌苗培养方法,通过控制植物组培抗菌剂(PPM)的pH值、消毒浸泡时间及培养浓度,对洋葱种子消毒及无菌苗培养进行研究。结果表明,PPM(20 mL/L,pH 2)浸种24-48 h消毒效果可以达到10% NaClO消毒10 min水平,且不影响种子发芽,8 d发芽势超过90%。污染微生物分析鉴定了4种真菌(Alternaria alternataFusarium proliferatumFusarium oxysporumStemphylium vesicarium)和2种细菌(Phytobacter diazotrophicusAtlantibacter hermannii)可以通过洋葱种子进行传播,抑菌试验明确了PPM可有效的抑制污染微生物的生长。培养基中添加PPM可以有效的降低污染率,高浓度PPM(1-9 mL/L)可以抑制洋葱幼苗的生长,而低浓度PPM(0-0.5 mL/L)对洋葱幼苗生长无明显抑制作用。探索开发了一套操作简便无需繁琐冲洗的洋葱种子消毒以及高发芽率、低污染率无菌苗培养方法。

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    30. 氧化还原伴侣工程:P450低效问题的解决方案之一
    张岩峰, 叶丽丹, 于洪巍
    生物技术通报    2023, 39 (4): 10-23.   DOI: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0985
    摘要274)   HTML15)    PDF(pc) (2122KB)(320)    收藏

    细胞色素P450酶(CYPs或P450s)可将O2的一个原子插入有机底物同时将另一个原子还原为水,广泛参与各种合成代谢和分解代谢过程,所以一直以来都是生物技术领域关注的焦点。在催化循环底物的氧化依赖于氧化还原伴侣向血红素铁传递电子,因此电子转移是P450s催化过程中的限速步骤。利用不同方法优化蛋白质-蛋白质相互作用以提高P450系统的电子转移效率,被称为“氧化还原伴侣工程”,是目前工程化P450s的重要手段之一,并取得了卓有成效的进展。本文将着重介绍关于氧化还原伴侣组分替换组装、P450酶与氧化还原伴侣融合及P450酶与氧化还原伴侣作用界面修饰等方面的进展,期望为未来该方面的工作提供一定的指导作用。

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    31. 肠道菌群及代谢物调控宿主肠道免疫的研究进展
    沙珊珊, 董世荣, 杨玉菊
    生物技术通报    2023, 39 (8): 126-136.   DOI: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1530
    摘要268)   HTML20)    PDF(pc) (1574KB)(240)    收藏

    肠道菌群是一个稳定且复杂的微生态系统,其在长期进化过程中与宿主建立了稳定的共生关系,且微生物的活动直接影响着宿主的健康。它们不仅在宿主营养物质的消化代谢和机体发育等方面发挥重要作用,而且与宿主的免疫和疾病密切相关。肠道菌群和机体免疫系统之间的相互作用机制十分复杂,受多种环境因素的影响,至今尚未完全阐明。微生物代谢物及微生物-机体共代谢物对调控免疫功能具有重要作用,逐渐引起研究者们的重视。因此,本文在介绍肠道及其在宿主防御中的作用的基础上,就肠道微生物及肠道内代谢产物如何促进宿主免疫系统发育、调节宿主免疫反应等进行了综述。旨在为进一步研究肠道微生物及代谢物与机体免疫系统互作提供参考,同时为改善畜禽肠道健康的营养措施提供理论依据。

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    32. ‘西伯利亚’百合LiCMK基因克隆及功能分析
    刘思佳, 王浩楠, 付宇辰, 闫文欣, 胡增辉, 冷平生
    生物技术通报    2023, 39 (3): 196-205.   DOI: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0714
    摘要265)   HTML7)    PDF(pc) (6880KB)(403)    收藏

    4-二磷酸胞苷-2-C-甲基赤藓糖激酶(CMK)是萜类花香合成甲基赤藓糖醇磷酸(MEP)途径的关键酶,为揭示其对百合花香的调控作用,从‘西伯利亚’百合(Lilium ‘Siberia’)中克隆LiCMK基因,进行生物信息学分析,利用亚细胞定位确定蛋白位置,采用荧光定量PCR技术检测基因时空表达模式,并运用病毒诱导基因沉默(VIGS)方法瞬时沉默LiCMK,验证其功能。结果显示,LiCMK全长1 200 bp,编码399个氨基酸,属于IspE家族,与油棕(Elaeis guineensis)中的CMK相似度最高。LiCMK的表达随花期呈现先上升后降低的规律,在盛花期的表达量达到峰值,在花器官中的表达量明显高于茎、叶中的表达量。LiCMK蛋白定位于叶绿体中。LiCMK在百合中瞬时沉默后,LiCMK表达水平下降了约84%,主要的单萜合成基因表达量明显下降,月桂烯合酶基因(MYS)、罗勒烯合酶基因(OCS)和芳樟醇合酶基因(LIS)分别降低了57%、59%和63%,主要的单萜类化合物月桂烯、罗勒烯和芳樟醇释放量显著下降。结果表明,LiCMK基因对‘西伯利亚’百合单萜化合物的合成与花香释放有重要作用,为后续深入研究百合单萜合成及其花香释放的调控机制奠定基础。

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    33. 甘草酸和甘草苷生物合成与调控的研究进展
    周定定, 李辉虎, 汤兴涌, 余发新, 孔丹宇, 刘毅
    生物技术通报    2023, 39 (5): 44-53.   DOI: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1249
    摘要262)   HTML7)    PDF(pc) (3519KB)(439)    收藏

    甘草是一种被多个国家药典收录的常用中草药,由豆科甘草属特定物种的根和匍匐茎炮制而成。甘草含有丰富的次生代谢物和多种活性成分,具有抗肿瘤、抗菌、抗病毒、抗炎和增强免疫等多方疗效。甘草酸和甘草苷是甘草最重要的活性物质。近年来甘草酸和甘草苷的生物合成和调控的研究进展突出。为此,本文综述了甘草中甘草酸和甘草苷的生物合成途径,以及非生物胁迫、生物因素对合成通路调控的研究进展;也对甘草酸和甘草苷的生物合成及调控的未来研究提出展望,以期对该领域的未来发展带来一定帮助。

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    34. 玉米产量性状的表观遗传调控机制和育种应用
    张道磊, 甘雨军, 乐亮, 普莉
    生物技术通报    2023, 39 (8): 31-42.   DOI: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2023-0378
    摘要261)   HTML18)    PDF(pc) (1928KB)(408)    收藏

    作物表型的多样性受到多方面因素的影响,其中表观遗传变异可以通过表观修饰调控基因表达来控制作物性状及胁迫响应,进而影响农作物产量。影响玉米产量的主要农艺性状包括株高、叶夹角、根系等株型因素。此外,生物胁迫和非生物胁迫、种质资源也是影响玉米产量的关键因素。作物中主要的表观调控方式包括组蛋白修饰、DNA修饰、RNA修饰、非编码RNA及染色质重构。本综述重点总结了表观遗传修饰对玉米主要产量性状的调控机制及表观遗传变化在作物品种改良中的重要性,并结合表观遗传编辑技术提出了提高玉米产量的表观育种新途径。

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    35. 茶树SMAS基因家族的鉴定及互作分析
    王艺清, 王涛, 韦朝领, 戴浩民, 曹士先, 孙威江, 曾雯
    生物技术通报    2023, 39 (4): 246-258.   DOI: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1045
    摘要259)   HTML21)    PDF(pc) (6897KB)(182)    收藏

    S-腺苷甲硫氨酸合成酶(S-adenosylmethionine synthase, SAMS)是催化甲硫氨酸和ATP合成S-腺苷甲硫氨酸(SAM)的唯一酶,研究表明SAMS参与木质素的生物合成。本研究对‘黄棪’茶树(Camellia sinensis)中鉴定的SAMS基因家族,进行表达模式及蛋白互作网络分析,挖掘可能参与木质素合成的 CsSAMS候选基因。以‘黄棪’茶树基因组为参考基因组,通过生物信息学鉴定CsSAMS基因家族成员,并分析其蛋白理化性质、系统进化树、染色体定位、基因结构、蛋白结构、表达模式,通过酵母双杂交技术(Y2H)研究其蛋白互作网络,通过紫外分光光度计方法对‘黄棪’‘铁观音’‘金观音’‘福鼎大毫茶’一芽二叶部位的木质素含量进行测定。生物信息学分析结果表明,‘黄棪’茶树中共鉴定到4个CsSAMS家族成员,其编码氨基酸个数为345-519,等电点为6.12-6.47。亚细胞定位预测结果表明,CsSAMS1定位于叶绿体,CsSAMS2CsSAMS3定位于细胞质,CsSAMS4定位于细胞骨架。通过对不同茶树品种的CsSAMS表达量和木质素含量检测发现,CsSAMS2CsSAMS3CsSAMS4可能潜在调控木质素的含量,另外酵母双杂交结果表明,CsSAMS4可以与自身形成同源二聚体。本研究鉴定并分析了4个CsSAMS成员的理化性质并预测其功能,明确了不同组织部位和氮、氟处理下CsSAMS基因的表达模式,以及CsSAMS对木质素合成过程的潜在参与作用。

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    36. 滇牡丹PdANS的克隆、表达及与花青素含量的相关性
    平怀磊, 郭雪, 余潇, 宋静, 杜春, 王娟, 张怀璧
    生物技术通报    2023, 39 (3): 206-217.   DOI: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0532
    摘要258)   HTML7)    PDF(pc) (8892KB)(99)    收藏

    花色是观赏植物最重要的品质性状之一,在植物生长发育过程中发挥着重要作用。探明滇牡丹的花色调控机理,为提高观赏价值奠定理论基础。以花瓣为材料,克隆获得PdANS,生物信息学分析其特征,结合实时荧光定量PCR、HPLC等技术探究不同组织、不同发育时期中PdANS的表达情况与各组织花青素含量的相关性。结果表明,PdANS全长1 121 bp,包含一个1 064 bp的开放阅读框(ORF),编码354个氨基酸,相对分子质量40.41 kD,理论等电点(pI)5.48,分子式为C1819H2876N474O540S12,脂肪指数为88.64,不稳定指数(II)为55.32,亲水平均数为-0.435,推测为不稳定的亲水蛋白。且无信号肽序列及跨膜螺旋区,是没有分泌功能的非跨膜蛋白。系统进化分析显示,滇牡丹PdANS与牡丹、芍药等植物的ANS蛋白亲缘关系最近。RT-qPCR结果显示,PdANS在花瓣、花药、萼片、苞片和花梗中均有表达,以花瓣中的表达量最高。HPLC结果表明,在不同组织提取液中,分别检测出Cy3G5G、Pn3G5G、Cy3G和Pn3G四种花青素,且花青素含量花瓣>花药>萼片>花梗>苞片。相关性分析表明,花青素含量与PdANS表达量呈极显著相关性。推测PdANS在滇牡丹花色的形成中扮演着重要角色,参与花青素物质的生物合成。

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    37. 植物花瓣呈色机理及花色分子育种
    张和臣, 袁欣, 高杰, 王校晨, 王慧娟, 李艳敏, 王利民, 符真珠, 李保印
    生物技术通报    2023, 39 (5): 23-31.   DOI: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1229
    摘要257)   HTML16)    PDF(pc) (2063KB)(392)    收藏

    植物花瓣呈色的主要化学物质包括类黄酮/花青素苷、类胡萝卜素和甜菜色素。其中类黄酮/花青素苷是分布最广泛的色素,决定大多数植物花瓣的呈色;类胡萝卜素在一些植物黄色至橙红色花瓣中起着作用;而甜菜色素主要存在于石竹目植物,包含甜菜红素和甜菜黄素。目前,关于色素生物合成的分子网络已被解析,主要由一系列结构基因控制;一些与色素合成相关的调控因子在很多植物中被鉴定发现。另外,基于外源基因表达或内源基因编辑的分子育种在一些观赏植物的花色改良中被成功应用。本文系统性总结了植物中3种类型色素合成的分子基础、调控机制及分子育种应用等方面的研究进展;将有助于提高我们对植物色素合成分子调控网络的认识,并以期为今后开展花色分子设计育种提供理论支持。

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    38. 烟草TCP基因家族的鉴定及表达分析
    张路阳, 韩文龙, 徐晓雯, 姚健, 李芳芳, 田效园, 张智强
    生物技术通报    2023, 39 (6): 248-258.   DOI: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1141
    摘要256)   HTML22)    PDF(pc) (4409KB)(123)    收藏

    TCP基因是植物特有的转录因子,对植物的生长发育起到重要的作用。鉴定烟草TCP基因家族,为烟草TCP基因功能研究及遗传改良提供理论依据。基于烟草全基因组数据,通过BLAST对烟草TCP基因家族进行鉴定,利用生物信息学的方法分析了该家族成员的理化性质、基因结构、蛋白质结构域、染色体分布、系统进化及启动子分析,并利用RT-qPCR验证了TCP基因家族在烤烟不同品种各个组织的表达情况。烟草中共鉴定了20个TCP基因,将其分为两大类Class I与Class II;已知的TCP基因位于不同的染色体上且分布不均匀,所有TCP基因均具有保守的结构域;TCP基因家族启动子区域显著富集生长发育和激素响应的顺式元件,部分TCP基因还具有低温胁迫的作用元件;20个NtTCPs基因在K326和Ti706不同组织和不同时期叶片内存在不同程度的表达,NtTCPs基因在烟草K326和Ti706中的表达具有组织特异性。其中Class I亚族基因在6个组织和苗期叶片内表达水平较高,而Class II亚族基因在幼苗叶片、上部叶和中部叶表达水平较高。研究结果揭示了烟草TCP基因家族成员在烟草生长发育过程中起到重要作用,为探究烟草TCP基因家族的生物学功能提供了基础。

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    39. 谷子SiMAPK3基因的克隆和表达特性分析
    王海龙, 李雨倩, 王勃, 邢国芳, 张杰伟
    生物技术通报    2023, 39 (3): 123-132.   DOI: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0819
    摘要256)   HTML21)    PDF(pc) (3488KB)(211)    收藏

    丝裂原激活的蛋白激酶(MAPK)是一类丝氨酸/苏氨酸蛋白质激酶,在植物生长发育、响应逆境胁迫及激素信号转导等方面具有重要作用。以谷子品种豫谷1号为试材,克隆与拟南芥AtMAPK3同源性最高的谷子SiMAPK3基因,并系统利用生物信息学方法分析SiMAPK3蛋白理化性质、结构与功能;利用RT-qPCR技术检测SiMAPK3基因在谷子拔节前期不同组织和不同非生物逆境胁迫下的表达水平。结果表明,谷子SiMAPK3基因开放阅读框为1 128 bp,编码一个含有376个氨基酸的蛋白,预测蛋白分子量为43 427.85 Da,等电点为5.46。谷子SiMAPK3为不含信号肽的亲水性膜外蛋白,其二级结构包含44.27%的α螺旋、14.67%的β折叠、5.07%的延伸链及36.00%的无规则卷曲,其第44-328位氨基酸之间含有Pkinase保守结构域,属于MAPK蛋白激酶家族。谷子SiMAPK3三级结构与拟南芥MAPK具有很高的相似度,存在着11个丝氨酸、8个苏氨酸、4个酪氨酸及大量潜在磷酸化位点。RT-qPCR分析表明,SiMAPK3在拔节前期谷子根、茎和叶中均有表达,其在叶片中的表达量最高,约为其在根中表达量的25倍。SiMAPK3响应了低温(4℃)、高盐(300 mmol/L NaCl)、干旱和ABA(200 μmol/L)、JA(200 μmol/L)的胁迫。在低温胁迫12 h后,SiMAPK3的表达量上调了16倍,在高盐胁迫3 h后,SiMAPK3的表达量上调了8倍。谷子SiMAPK3基因的克隆及功能分析,为进一步解析谷子叶片生长发育及响应低温和高盐等胁迫信号转导过程提供重要依据。

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    40. 植物lncRNA及其对低温胁迫响应的研究进展
    陈晓, 于茗兰, 吴隆坤, 郑晓明, 逄洪波
    生物技术通报    2023, 39 (7): 1-12.   DOI: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2023-0051
    摘要249)   HTML24)    PDF(pc) (2660KB)(254)    收藏

    低温限制植物生长区域,决定种植范围;导致作物产量和品质下降,严重可能造成植株死亡。为了抵抗低温胁迫,植物进化出了复杂的防御机制。lncRNA是存在于细胞核和细胞质中、由体内基因组转录产生的一类转录本。近年来,已证实lncRNA可以通过多聚腺苷酸化、与某些蛋白酶协同作用、与miRNA竞争性结合等方式来响应植物低温胁迫。本文就lncRNA的定义、来源、分类以及低温条件下lncRNA在模式植物拟南芥和农经作物中的研究进展进行了总结,期望为植物耐低温机理研究及植物耐冷分子育种提供参考。

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