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当期目录

    2021年 第37卷 第1期    刊出日期:2021-01-26
    组学生物技术专题
    组学生物技术——系统性揭示生命活动奥秘
    赵圣国
    2021, 37(1):  1-1. 
    摘要 ( 328 )   HTML ( 27)   PDF (1018KB) ( 483 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    组蛋白去乙酰化酶抑制剂(HDACi)对小麦基因编辑效率的影响及转录组学分析
    代文双, 刘会云, 杜庆国, 邹枨, 王轲
    2021, 37(1):  2-14.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0645
    摘要 ( 633 )   HTML ( 30)   PDF (4433KB) ( 538 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    主要研究组蛋白去乙酰化酶抑制剂(HDACi)与染色质状态以及CRISPR/Cas9的编辑效率之间的关系。利用不同浓度的尼克酰胺(0,2.5和5 mmol/L)和丁酸钠(0,5和10 mmol/L)对小麦幼苗处理7 d和14 d,结果显示丁酸钠处理会抑制幼苗的生长,而尼克酰胺对幼苗影响较小。对尼克酰胺处理的小麦幼苗进行转录组测序,发现了一些有利于促进染色质状态开放的基因:6个甲基转移酶合成通路基因。此外对未发生编辑的TaAGO4a基因编辑转基因小麦材料的T2代进行尼克酰胺处理,结果显示5 mmol/L处理14 d时检测到1株3A和3B基因组均杂合编辑的植株,编辑效率从0提高到8.3%,其它处理组和对照组均没有检测到编辑。本研究证明尼克酰胺确实可以提高小麦基因编辑效率,为提高小麦基因编辑效率提供了一种新策略。

    酿酒酵母酚类抑制物耐受性脂质组学研究
    顾翰琦, 邵玲智, 刘冉, 刘晓光, 李玲, 刘倩, 李洁, 张雅丽
    2021, 37(1):  15-23.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-1338
    摘要 ( 525 )   HTML ( 27)   PDF (3820KB) ( 428 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    通过脂质组学分析方法从细胞膜磷脂分布方面探究适应进化酿酒酵母酚酸耐受性机制。主要利用高效液相色谱-质谱(LC-MS)对酚酸胁迫下适应进化菌株和原始菌株脂质成分检测并进行统计学比较分析。检测出565种脂质代谢物,包含细胞膜磷脂185种。相比初始菌株,适应进化菌株细胞膜中磷脂酰胆碱(PC)、磷脂酰乙醇胺(PE)和磷脂酰肌醇(PI)类磷脂分子相对含量增加,含有长链(C32-C36)和双不饱和脂酰链的磷脂分子含量增加。统计学分析表明显著性差异磷脂分子主要为含有长链不饱和脂酰链的PC和PE类磷脂分子。推测适应进化菌株通过膜磷脂重塑提高细胞膜完整性,对酚类抑制物起到选择性屏障作用,从而保持细胞活性。

    基于质谱技术的代谢组学分析方法研究进展
    田鹤, 税光厚
    2021, 37(1):  24-32.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-1383
    摘要 ( 1171 )   HTML ( 48)   PDF (1555KB) ( 1643 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    基于质谱技术的代谢组学分析,已广泛用于不同生物样本中小分子代谢物的定性、定量研究,以揭示细胞在受到外源性刺激后发生的内源性代谢变化。由于生物样本成分复杂,所含的代谢物极性跨越大,覆盖范围从水溶性到脂溶性,从而需要多种前处理提取方法和与之匹配的不同色谱质谱条件,来准确获取目标成分的定性、定量信息。因此,小分子代谢物结构与理化性质的多样性,在一定程度上制约了生物样本中整体代谢轮廓信息的高通量获取。重点介绍并讨论不同类型代谢物的前处理提取方法研究进展,以及相应代谢物的液相色谱质谱分析条件。

    空间分辨代谢组学进展和挑战
    殷志斌, 黄文洁, 伍欣宙, 晏石娟
    2021, 37(1):  32-51.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-1374
    摘要 ( 1430 )   HTML ( 70)   PDF (2322KB) ( 1614 )  
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    空间分辨代谢组学即整合质谱成像和代谢组学技术,对动/植物组织和细胞中内/外源性代谢物的种类、含量和差异性空间分布进行精准测定。质谱成像技术因其具有无标记、非特异、高灵敏度、高化学覆盖、元素/分子同时检测等优势,被广泛应用于动/植物组织中各类代谢物、多肽和蛋白的时空分布研究。首先介绍了代谢组学和质谱成像技术的研究现状,然后重点综述了空间分辨代谢组学在动物组织、植物组织和单细胞水平上的前沿应用。最后展望了空间分辨代谢组学技术的现有瓶颈和未来发展方向。空间分辨代谢组学是继代谢组学之后又一门新兴的分子成像组学技术,能够无标记、可视化检测动物组织中外源性药物的吸收、分布、代谢和排泄,以及植物组织中多种代谢产物的生物合成、转运途径和积累规律。该技术将推动靶向药物发现、病理机制解析和动植物生长发育密切关联的空间代谢网络调控等前沿应用研究。

    单细胞RNA测序数据分析方法研究进展
    张淼, 孙祥瑞, 徐春明
    2021, 37(1):  52-59.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0469
    摘要 ( 1047 )   HTML ( 55)   PDF (1116KB) ( 905 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    单细胞RNA测序(Single cell RNA sequencing,scRNA-Seq)已经广泛应用于细胞分化、肿瘤微环境及多种疾病病因学研究。目前,由于scRNA-Seq具有低捕获率、高噪声、高变异性等特点,通过优化数据分析方法提高测序结果准确性已经成为测序领域的研究热点。对近年来数据分析过程中利用的数学方法进行了总结,讨论了数据分析的优势及存在的问题,以期为新算法的开发和应用提供参考,逐步提高测序结果的可靠性。

    植物单细胞转录组测序研究进展
    李益, 孙超
    2021, 37(1):  60-66.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-1011
    摘要 ( 1236 )   HTML ( 89)   PDF (1418KB) ( 860 )  
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    单细胞转录组测序是一种在单细胞水平上研究基因表达的技术。多孔板法和液滴法是目前应用于植物研究的两类主要的单细胞转录组技术。首先概述了植物单细胞转录组测序的技术原理和数据分析流程,然后介绍了植物单细胞转录组的研究进展,重点阐述了单细胞转录组测序技术在鉴定植物细胞类型、揭示细胞演化轨迹和构建细胞间调控网络中的应用。单细胞转录组测序技术可为植物领域的研究提供新视角,有助于识别和理解复杂组织中关键的细胞生物学过程。

    植物蛋白质翻译后修饰组学研究进展
    刘静, 李亚超, 周梦岩, 吴鹏飞, 马祥庆, 李明
    2021, 37(1):  67-76.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0946
    摘要 ( 807 )   HTML ( 30)   PDF (1100KB) ( 1776 )  
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    蛋白质翻译后修饰(Protein post-translational modification,PTMs)是一种重要的细胞调控机制,通过在蛋白质的氨基酸侧链上共价结合一些化学小分子基团来调节蛋白质的活性、结构、定位和蛋白质间的互作关系,从而精细调控蛋白质生物学功能的动态变化。PTMs是植物对环境变化最快、最早的反应之一,是植物蛋白质组多样性的关键机制,在植物生长发育和对环境适应中起重要作用。主要介绍了近年来植物磷酸化、乙酰化、琥珀酰化、糖基化、泛素化、巴豆酰化、S-亚硝基化及2-羟基异丁酰化等PTMs研究进展,旨为认识植物PTMs的关键生物学功能和研究前景提供参考。

    植物非组蛋白赖氨酸乙酰化修饰的蛋白质组学研究进展
    郑璐, 沈仁芳, 兰平
    2021, 37(1):  77-89.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-1080
    摘要 ( 568 )   HTML ( 21)   PDF (1932KB) ( 688 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    蛋白质赖氨酸乙酰化是植物中普遍存在的重要蛋白质翻译后修饰过程。过去的研究主要集中在染色体组蛋白的乙酰化修饰及其调控机制。目前,随着定量乙酰化蛋白质组学技术的发展,大量非组蛋白赖氨酸乙酰化修饰被发现,其在植物中存在的普遍性及其生理功能的重要性也随之凸显。非组蛋白赖氨酸乙酰化修饰在植物不同组织、器官和细胞器中大量存在,广泛参与植物生长发育的各种代谢过程的调控,并在植物应答和适应逆境胁迫中发挥作用。综述了近年来植物非组蛋白赖氨酸乙酰化修饰的蛋白质组学研究进展,阐明乙酰化修饰在植物不同组织和亚细胞中的分布特征以及在植物生长发育和逆境胁迫响应中的作用,并阐述乙酰化修饰与其他蛋白质翻译后修饰的交互作用,最后对未来的研究进行展望和讨论。

    微生物组学及其在厌氧消化中的研究进展
    李叶青, 景张牧, 江皓, 徐泉, 周红军, 冯璐
    2021, 37(1):  90-101.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-1217
    摘要 ( 706 )   HTML ( 38)   PDF (4240KB) ( 780 )  
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    我国每年产生大量的有机废弃物,如果处置不当将会对生态、气候以及人类健康造成重大影响。厌氧消化是一种可靠的、绿色的、可持续的有机废弃物处理方式,但由于缺乏准确有效的监测手段,厌氧消化微观过程常常被视为“黑盒”。随着微生物组学的发展,学者们在菌群与运行参数关联性分析、代谢途径分析等方面有了更深入的认识。本文从“三阶段、四菌群”的厌氧消化过程出发,介绍了常用微生物组学的类型,包括:16S rRNA基因组、宏基因组、宏转录组和宏蛋白组;详细阐述了物种组成分析、α多样性分析、OTU相似性分析以及多元统计学分析等6种常用的微生物群落生物信息学分析方法;系统回顾了厌氧消化过程的微生物学研究进展,以期能为分析厌氧消化的微生物群落结构和功能、开发新的厌氧消化工艺和技术提供支持。

    昆虫肠道菌群组学研究及功能和应用进展
    胡紫媛, 夏嫱
    2021, 37(1):  102-112.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0859
    摘要 ( 717 )   HTML ( 27)   PDF (1152KB) ( 1222 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    近年来,随着昆虫微生态领域研究的发展,昆虫肠道菌群组学研究越来越受关注。由于昆虫肠道菌群种类繁杂、数量巨大、功能多样,因此,其组学研究方法的选取至关重要,与研究是否科学、高效及合理密切相关。常见的昆虫肠道菌群组学研究方法包括宏基因组学、蛋白质组学、代谢组学、培养组学及多组学技术。昆虫肠道菌群在与宿主长期共同进化中对宿主的营养代谢、生长发育、保护防御等起到了至关重要的作用,随着其功能研究的不断深入,昆虫肠道菌群应用研究也越来越广泛。本文将从昆虫肠道菌群的概述、组学研究方法的选择、昆虫肠道菌群的功能及应用4个方面,对近年来的研究进行总结,为昆虫肠道菌群的深入研究提供文献参考。

    畜禽微生物耐药组研究进展
    马涛, 陆唯, 李松励, 樊霞
    2021, 37(1):  113-122.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-1195
    摘要 ( 532 )   HTML ( 17)   PDF (2177KB) ( 404 )  
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    目前,绝大部分抗生素用于给人类提供肉奶蛋等食品的畜禽,由此产生的抗生素耐药性对全球公众健康造成了巨大威胁。为了降低畜禽生产环节抗生素耐药性向人类的传播,首先需要明确畜禽消化道或产品微生物携带哪些耐药基因。耐药组指的是某个环境微生物群落全部耐药基因的总和,近年来对于畜禽生产过程中耐药组分析成为研究热点之一。本文综述了基于测序技术研究畜禽(猪、鸡、反刍动物)消化道以及乳中微生物耐药组组成及其影响因素的最新进展,并提出了未来研究方向,包括耐药组研究方法的标准化、基于宏转录组的耐药组基因表达研究,以及可移动遗传元件所携带的耐药基因等,旨在为调控畜禽养殖过程中耐药基因提供思路。

    基于代谢组学的植物多酚及其肠道健康效应研究进展
    黄小丹, 陈梦雨, 黄文洁, 张名位, 晏石娟
    2021, 37(1):  123-136.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-1409
    摘要 ( 695 )   HTML ( 21)   PDF (2910KB) ( 511 )  
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    综述了植物多酚的分类和来源、在代谢组学技术的驱动下,新型多酚物质的鉴定、控制植物多酚合成途径的关键因子以及多酚的功能特性的研究进展,阐述了植物多酚在肠道中的代谢以及其作为“益生元”调节肠道微生态并影响机体健康的重要功能。目前的研究表明不同植物多酚在调节肠道微生态方面存在差异,多数有促进肠道有益菌作用,并通过与肠道微生物“互作”发挥促进健康效应。总之,植物多酚作为“益生元”影响人体健康可能离不开肠道微生物的介导。各个植物多酚的益生功能也需要进一步阐析,在此过程中需要考虑宿主,膳食等混杂因素的综合影响,且需要拓展临床应用方面的研究。

    单细胞测序技术在肝脏疾病的应用与展望
    过冬冬, 孙芬, 贺轩昂, 羊东晔, 黄来强
    2021, 37(1):  137-144.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0463
    摘要 ( 659 )   HTML ( 29)   PDF (1109KB) ( 1122 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    新兴的单细胞测序技术能够从单细胞水平揭示基因组、转录组和表观遗传学等分子水平发生的基因变异与表观修饰状态,也可用于鉴定新的细胞类型和表面标记物。这将帮助人们探明疾病发生时细胞基因、转录或表观修饰方面的变化,了解细胞之间的联系,以及深入理解肿瘤异质性。目前,单细胞测序技术已用于多种疾病的研究,其在肝脏疾病,包括肝硬化、肝癌中已有相关成果。于此,综述了单细胞测序技术在肝脏发育及肝病中的应用,讨论了肝脏疾病发生的内在机制以及该技术仍存在的问题,提出可能的解决方案,如发展三维单细胞测序技术将更能帮助人们深刻理解肝脏疾病发生机制。

    单细胞转录组测序技术在心脏发育、疾病以及医学中的应用
    朱庆元, 李天晴
    2021, 37(1):  145-154.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0396
    摘要 ( 715 )   HTML ( 27)   PDF (1528KB) ( 676 )  
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    单细胞转录组测序(Single-cell RNA sequencing,scRNA-seq)可以在单细胞水平描绘出每个细胞同一基因的表达量在不同细胞间的表达水平差异,使得在单细胞水平重新认识各种组织器官成为可能。目前对心脏的测序研究正从传统的普通转录组水平过渡到单细胞水平,对小鼠和人的心脏的测序陆续地发表出来。概述了scRNA-seq在心脏发育、疾病以及医学中的应用,讨论了scRNA-seq 技术在胚胎心脏发育、心脏细胞的异质性以及在心脏血管方面、多能干细胞分化心血管细胞模型和先天性心脏畸形的进展和存在问题,对scRNA-seq技术对心脏发育、心脏再生、心脏病和单细胞个性化医疗等方面作出展望。

    多组学分析在炎症性肠病中的应用与研究进展
    张立兴, 王丽娜, 康广博, 黄鹤
    2021, 37(1):  155-167.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-1032
    摘要 ( 917 )   HTML ( 26)   PDF (2822KB) ( 535 )  
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    炎症性肠病(IBD)是一种累及回肠、直肠和结肠的特发性慢性肠道炎症性疾病,主要包括溃疡性结肠炎和克罗恩病,在临床表现、病程和治疗反应等方面具有高度异质性。目前,关于IBD的发病机制尚未明确,治疗方法相对有限。由遗传、环境、肠道微生态以及宿主免疫失衡在内的多因素共同导致了过度活跃的炎症反应并最终引发患者的肠道粘膜屏障受损和管腔菌群紊乱。单一组学的分析无法全面揭示IBD发病过程中复杂的相互协同作用机制,更无法挖掘潜在的治疗靶点和开发有效的干预策略。因此需要运用多组学关联分析技术以帮助研究者从多个维度解析IBD的发病机制。回顾和分析了多组学技术在IBD相关研究领域中的应用,并且讨论了使用这些方法在IBD分型、早期诊断和个性化医疗等领域的潜力,以期为进一步研究IBD发病机制奠定良好基础。

    研究报告
    水稻长日照开花因子Lfm1的图位克隆
    陈冰, 陈国鑫, 张治国
    2021, 37(1):  168-173.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0613
    摘要 ( 408 )   HTML ( 11)   PDF (3368KB) ( 282 )  
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    开花期是水稻最重要的农艺性状之一,水稻的花期决定着水稻的地区适应性和最终产量。人工选择使水稻从短日照向长日照、低纬度向高纬度扩张,因此水稻已逐渐进化出适应长日照条件下的开花调控机制。目前,虽然鉴定了一些影响水稻长日照的开花基因如SDG724、RFT1、EHD4、DTH2,但是挖掘水稻长日照开花基因还十分有限。本研究通过筛选水稻突变体库,获得一批在长日照下花期有显著差异的突变体材料,其中一份突变体lfm1(late-flowering mutant1),在长日照条件下开花延迟,在短日照条件下开花时间正常。通过图位克隆,将Lfm1基因初定位至第8染色体端粒附近。进一步的精细定位将Lfm1基因定位于分子标记8-0.269和与8-0.283之间,范围为12 kb,该区域包括3个候选基因。经测序分析发现,在突变体lfm1中,LOC_Os08g01420基因的第六外显子2 800处缺失9个碱基,突变体lfm1等位于已报道的突变体ehd3。在适度(中日照条件下,~12 h/12 h)的光照条件下,突变体lfm1表现为穗粒数增多,生育期略延长,具有应用于生产的潜力。Lfm1基因的克隆为培育适应不同生态区域的水稻材料提供了重要的基因资源。

    苦荞NAC转录因子FtNAC17的鉴定及表达分析
    荣玉萍, 唐彬, 李鹏, 章洁琼, 陈庆富, 朱丽伟, 邓娇, 黄娟
    2021, 37(1):  174-181.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0556
    摘要 ( 472 )   HTML ( 19)   PDF (4194KB) ( 499 )  
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    植物特有的NAC转录因子参与植物生长发育和逆境响应。研究苦荞中NAC转录因子在非生物胁迫中的应答,为阐明基因功能提供理论依据。以苦荞为试验材料,克隆一个NAC家族基因,对其进行生物信息学分析。通过荧光定量PCR技术检测该基因在干旱、低温、盐、茉莉酸甲酯、脱落酸和赤霉素胁迫时的响应情况。该基因编码272个氨基酸,将其命名为FtNAC17,GenBank登录号为MT641452。基因结构分析表明,FtNAC17由2个外显子和1个内含子组成。氨基酸序列多重比对和进化关系分析表明,FtNAC17蛋白与拟南芥ANAC002亲缘关系最近,属于NAC转录因子家族中同一亚组。FtNAC17对干旱、低温、盐等非生物胁迫均有不同程度的响应。

    新型植物免疫诱抗剂ZNC对烟草的促生抗病效果
    郭梅燕, 刘保友, 李洋, 张晓英, 陈玉国, 丁新华
    2021, 37(1):  182-188.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0673
    摘要 ( 658 )   HTML ( 14)   PDF (1107KB) ( 532 )  
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    免疫诱抗剂智能聪(ZNC)是一种宛氏拟青霉乙醇提取物,具有促进植物生长提高植物抗逆的能力。本文在烟草不同生长期喷施ZNC,分析其诱导烟草抗病效果及对烟草生长发育的影响。结果表明,3个浓度的ZNC均对病毒病表现出良好防效,且减轻了根茎类病害和后期叶斑类病害的发生程度,其中500 ng/mL ZNC抗病毒病、赤星病等病害的效果最好,抗病毒效果可达57.07%,表明该诱抗剂对烟草主要病害都有较好的诱抗效果。同时,50 ng/mL和500 ng/mL处理分别较CK增产6.00%和5.41%,且500 ng/mL还增加了总糖、还原糖、总氮、K2O等指标的含量,表现出了一定的增产提质效果。试验还表明,尽管1 000 ng/mL ZNC表现出抗病效果,但对烟草生长表现出显著的抑制作用,说明该诱抗剂在一定的剂量范围内对烟草有较好促生抗病效果,仍需要进一步试验来确定。

    基于SSR分子标记的73份山葡萄及杂交后代的遗传多样性分析
    王衍莉, 杨义明, 范书田, 赵滢, 许培磊, 路文鹏, 李昌禹
    2021, 37(1):  189-197.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0416
    摘要 ( 459 )   HTML ( 11)   PDF (2096KB) ( 444 )  
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    采用SSR分子标记技术,分析俄罗斯葡萄资源及东北山葡萄资源的遗传多样性及亲缘关系,旨在为葡萄种质资源利用与创新及分子标记辅助育种提供依据。筛选11对多态性好的SSR引物分析了10份东北山葡萄品种和63份俄罗斯引种葡萄的遗传多样性及亲缘关系。11对引物在73份葡萄资源中共检测到75个等位基因,每个位点扩增3(VVIN31)-10(VVS2)个等位基因,平均等位基因6.818 2个,有效等位基因(Ne)在5.280(VVS2)-1.3050(VVIN31)之间,平均值为3.519 6;Shannon多态性信息指数(I)范围1.883 0(VVS2)-0.467 8(VVIN31),平均值1.373 6;各位点多态性信息含量(PIC)变化范围为0.233 7(VVIN31)-0.809 8(VVS2)平均值0.644 0,其中VVIN31、VMCA12位点只具有低中度多态性;Nei’s遗传多样指数在0.809 8(VVS2)-0.233 7(VVIN31)之间,平均值0.644 4,表明各位点遗传多样性存在较大差异,等位基因在群体内的分布不均匀;观测杂合度变化范围为0.166 7-0.931 5,平均值0.464 2,期望杂合度变化范围0.815 4-0.235 3,平均值为0.648 9,不同位点杂合度差异较大,平均观测杂合度低于期望杂合度,表示种群内存在一定的近交率,杂合体缺失,纯合体较多;遗传分化系数Fst平均值为0.118 3。基因流Nm平均值为1.864 1,种质中度遗传分化,基因流较大。聚类分析结果表明东北山葡萄资源与俄罗斯野生葡萄资源亲缘关系较近,与俄罗斯选育葡萄资源亲缘关系较远;俄罗斯选育品种的遗传多样性高于山葡萄品种与俄罗斯野生葡萄资源。11对SSR引物含有丰富的多态性信息,73份葡萄资源产生了中度的遗传分化,基因流较丰富,俄罗斯葡萄资源的遗传多样性较丰富,可用于山葡萄新品种选育。

    叶绿素结合蛋白CP24介导光照响应基因StRSM 1调控叶绿素积累
    撒世娟, 伍涵宇, 张晓萍, 郑蕊, 姚新灵
    2021, 37(1):  198-204.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0502
    摘要 ( 413 )   HTML ( 17)   PDF (5226KB) ( 491 )  
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    单MYB转录因子成员RSM(RADIALIS-like SANT/MYB)突变,倒置黑暗诱导的叶绿素减少,原因有待确定;为了揭示RSM如何调控叶绿素积累,本研究运用基因工程途径,获得了普通烟草和马铃薯体内抑制和过量表达StRSM 1阳性转化株系,测定了阳性转化株系的叶绿素积累等生理表型;结果显示,普通烟草和马铃薯体内抑制RSM 1表达,显著增加了叶绿素积累,叶色随之加深;RSM 1过量表达,显著减少叶绿素积累,叶色变浅。叶绿素代谢相关基因表达测定结果显示,StRSM 1过量表达增加了黑暗下叶绿素结合蛋白CP24基因的表达,改变了其表达模式。以上结果表明,转录因子StRSM 1响应光照反向调控叶绿素积累,叶绿素结合蛋白CP24参与了StRSM 1对叶绿素积累的调控。结果有助于进一步明确RSM 1如何响应光照和深刻理解RSM 1参与的光照响应。

    一株红孢囊藻(Rhodosorus sp. SCSIO-45730)总糖和β-葡聚糖的积累特性研究
    代禄梅, 李涛, 吴华莲, 吴后波, 向文洲
    2021, 37(1):  205-214.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0639
    摘要 ( 560 )   HTML ( 9)   PDF (4284KB) ( 484 )  
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    红孢囊藻(Rhodosorus sp.)可以积累高含量多糖,在医药保健和生物能源领域具有潜在开发价值。为进一步评估红孢囊藻(Rhodosorus sp.)产业化潜力,研究了一株红孢囊藻SCSIO-45730在盐度不同的4种培养基中生长及总糖和β-葡聚糖积累特性,结果表明:改良的ASW培养基相对于其他培养基(f/2、Conway和Erdschreiber)更有利于红孢囊藻SCSIO-45730生物量和总糖的积累。以ASW培养基为基础培养基,研究该藻盐度适应性,结果显示:该藻可在18‰-58‰盐度范围内正常生长,随着盐度增加,藻细胞体积逐渐增大且出现聚团现象;在盐度为38‰时,获得最大生物量、总糖含量和产率以及β-葡聚糖产率,分别为13.70 g/L、48.52% DW、412.58 mg/L·d和119.70 mg/L·d,β-葡聚糖含量随着盐度增加而降低;该藻在户外平板光生物反应器中总糖和β-葡聚糖单位体积产量分别为0.73 g/L和0.23 g/L。结果表明,红孢囊藻SCSIO-45730具有较广的盐度适应性、高产总糖和β-葡聚糖潜力,是生产生物乙醇和β-葡聚糖的理想原料。

    表面活性剂对琼式不动杆菌LH-1-1降解溴氰菊酯的影响
    吴敏, 唐洁, 胡琼, 雷丹, 张庆
    2021, 37(1):  215-222.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0674
    摘要 ( 354 )   HTML ( 6)   PDF (2715KB) ( 425 )  
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    旨在探究表面活性剂对菌株降解溴氰菊酯(Deltamethrin,DM)的影响。以前期筛选到具备DM较高降解能力的Acinetobacter junii LH-1-1为目标菌株,通过荧光光谱法测定了3种不同类型表面活性剂(CTAB、AES和Tween-20)的临界胶束浓度(Critical Micelle Concentration,CMC),并探究不同表面活性剂各CMC对A. junii LH-1-1生长、DM增溶作用和菌株降解DM的影响。结果显示,测得CTAB、AES、Tween-20的CMC分别为0.793 mmol/L、0.547 mmol/L和0.031 mmol/L;CTAB对菌株的生长无明显影响,AES对菌株生长有抑制作用,Tween-20对菌株的生长有一定的促进作用;CTAB、AES和Tween-20对DM均具有较强的增溶作用;且CTAB可显著提高A. junii LH-1-1对DM的降解率,当其含量为2 CMC,72 h时DM降解率达到98.20%,较未添加表面活性剂的对照组(阳性)降解率提高了24.31%。阳离子表面活性剂CTAB可显著提高A. junii LH-1-1对DM的降解。

    固定化微球降解土壤中PAEs效果及影响因素
    张小红, 陶红, 王亚娟, 李一春, 张锐
    2021, 37(1):  223-233.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0675
    摘要 ( 435 )   HTML ( 8)   PDF (3072KB) ( 286 )  
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    旨为研究土壤邻苯二甲酸酯污染修复中,固定化微球降解土壤中邻苯二甲酸酯的效果及影响因素。以海藻酸钠为载体,采用包埋法对课题组前期提取的微小杆菌进行固定化,比较固定化微球和游离菌降解土壤中邻苯二甲酸酯(Phthalates esters,PAEs)的效果及pH、温度、重金属、无机盐等对降解菌降解目标物的影响。结果显示:(1)在土壤环境相同条件下,固定化微球对邻苯二甲酸二甲酯(Dimethyl ortho-phthalate,DMP)、邻苯二甲酸二正丁酯(Di-n-butyl ortho-phthalate,DnBP)和邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯(Bis(2-ethylhexyl)ortho-phthalate,DEHP)的降解效果高于游离菌,DMP在7 d可降解完全,DnBP在10 d内可降解完全,DEHP在20 d降解率63.73%;而游离菌则在15 d内完全降解DMP,20 d内完全降解DnBP,DEHP在20 d降解率48.77%;(2)不同pH值时,固定化微球对DMP、DnBP、DEHP的降解率均高于游离菌,pH9时,固定化微球对于DMP、DnBP、DEHP的降解率最高分别为96.81%、89.39%、58.35%;(3)不同温度,固定化微球对DMP、DnBP、DEHP的降解率也均高于游离菌,温度为30℃时,固定化微球对于DMP、DnBP、DEHP的降解效率达到最高,分别为96.27%、89.19%、59.01%;(4)重金属使游离菌对DMP、DnBP、DEHP降解率下降较多,而使固定化微球对DMP、DnBP的降解率仅下降了16.35%、9.95%,DEHP不仅没有降低,反而增加2.49%,说明重金属对游离菌起到很强的抑制作用,但对于固定化微球的降解效果影响较小;(5)盐碱条件下,中性盐极大降低了游离菌和固定化微球降解DMP、DnBP、DEHP的降解能力,碱性盐和混合盐对降解菌影响较小,且增强了固定化微球对DnBP、DEHP的降解能力。固定化微球降解PAEs效果明显高于游离菌,对外界环境有更好的适应能力,且对重金属、无机盐污染环境有一定的抵御能力。

    综述与专论
    蔷薇科植物果实花青苷积累研究进展
    卢雯瑩, 赵磊, 李天奇, 崔鹤云, 廖平安
    2021, 37(1):  234-245.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0717
    摘要 ( 525 )   HTML ( 22)   PDF (2875KB) ( 451 )  
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    蔷薇科植物是植物界重要组成成员,除了观赏类植物月季、玫瑰等,还包含苹果、梨和桃等食用类果树。蔷薇科果实因为富含花青苷而具有丰富多彩的颜色,深受消费者喜爱。近年来,果树学家们围绕果实花青苷积累进行了较为深入的研究,主要探究环境因素或激素信号参与花青苷积累的分子机制。综述了蔷薇科果实着色的分子调控机制,对如何提高果实花青苷积累进行了思考总结,旨为提高蔷薇科果实的商品性和内在品质作出理论支持。

    重要花卉植物高密度遗传连锁图谱构建研究进展
    郭丽丽, 李昱莹, 郭大龙, 侯小改
    2021, 37(1):  246-254.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-1008
    摘要 ( 572 )   HTML ( 14)   PDF (1457KB) ( 656 )  
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    遗传连锁图谱是以遗传标记间重组频率为基础的染色体或基因组内位点相对位置的线性排列图,高密度遗传图谱构建可实现物理图谱和遗传图谱的整合,对促进基因图位克隆具有重要作用。利用遗传图谱可有效地提高育种效率和改良品种。重要花卉植物高遗传图谱精密度尚无法满足精细定位研究的要求,百合、紫薇、郁金香、向日葵等重要花卉高密度遗传图谱构建研究较少,制约了花卉植物分子育种研究进程。概述了高密度遗传图谱构建流程及作图方法,综述了牡丹、梅花、月季、菊花、兰花、荷花、桂花等重要花卉植物遗传图谱构建研究进展,讨论了重要花卉植物高密度遗传图谱构建存在的主要问题,对今后重要花卉植物遗传图谱构建研究的发展方向及其在育种中的应用前景进行了展望,以期为花卉植物基因定位、辅助基因组组装、比较基因组学、基因克隆、分子标记辅助育种等提供参考。

    RNA干扰技术在昆虫学领域研究进展
    徐雪亮, 王奋山, 刘子荣, 范琳娟, 季香云, 蒋杰贤, 姚英娟
    2021, 37(1):  255-261.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0653
    摘要 ( 670 )   HTML ( 23)   PDF (1145KB) ( 754 )  
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    RNA干扰(RNAi)是生物体内源基因发生转录后特异性降解的一种生理现象,广泛存在于生物体内。RNAi主要由小干扰RNA诱发阻碍目的基因的翻译或转录,造成目标信使RNA沉默。RNAi具有高效、特异性强等优点,被广泛应用于昆虫基因功能研究,并显示出了开发新型病虫害管理策略的巨大潜力。主要阐述了RNAi的沉默机制,双链RNA转入昆虫体内的几种方式,以及RNAi技术在不同目昆虫中研究的最新进展。最后,对RNAi技术存在的不足之处进行了简单总结,还对RNAi技术在害虫防治中的应用进行了展望,以期为该技术广泛应用于农业害虫防治提供理论支持。

    哺乳动物低氧应激代谢成因的研究进展
    彭文超, 刘建新, 王迪铭
    2021, 37(1):  262-271.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0551
    摘要 ( 547 )   HTML ( 6)   PDF (1124KB) ( 672 )  
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    氧气是哺乳动物机体代谢稳态维持的物质基础,若代谢过程中氧气供给不足,可造成低氧应激。目前,环境低氧、代谢性低氧和携氧细胞功能障碍是造成动物低氧应激的重要成因。目前,低氧对动物机体代谢和组织功能的影响研究主要集中于肺脏、肝脏、消化道、肌肉和乳腺等部位。若处于低氧状态的哺乳动物形成了适应低氧的代谢模式,则可维持其代谢稳态;相反,若动物无法维持低氧状态下的代谢稳态,则会导致机体氧化应激甚至病变。目前,低氧应激在家畜方面的研究主要集中于高原动物代谢适应机制;然而,泌乳期动物机体代谢速率、氧气消耗和自由基水平均较高,但氧在泌乳动物代谢应激形成中的作用及其对泌乳性能的影响,仍有待探索。综述了哺乳动物产生低氧应激的代谢成因与作用结果,旨在探讨哺乳动物低氧应激生物学基础,为进一步从低氧应激调控角度为泌乳动物的健康状况维持提供理论依据。

    技术与方法
    植物青枯病菌环介导等温扩增快速检测技术研究
    李信申, 黄小梅, 吴淑秀, 黄瑞荣, 魏林根, 华菊玲
    2021, 37(1):  272-281.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0389
    摘要 ( 533 )   HTML ( 19)   PDF (4372KB) ( 606 )  
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    为实现植物青枯病的早期诊断,需要建立一种适于田间快速便捷检测青枯病菌的方法。以细胞色素C基因为靶标设计一套特异性引物,建立了植物青枯病的LAMP检测方法。此方法最低检测极限为1 pg,可在1 h 内完成,不依赖昂贵复杂的仪器,结果可经肉眼观察。利用此方法,在人工接种发病的茄子、番茄、花生、芝麻和凹头苋茎部浸出液和马铃薯病薯块茎组织液中均检测出青枯病菌的存在,尤其适用于田间疑似罹病的芝麻、花生、番茄、马铃薯和甘薯等植株的检测,且LAMP法的检出率远高于PCR法。应用LAMP技术检测青枯病菌快速高效、特异性强、灵敏度高,操作简单,适于在基层推广运用。

    基于液氮研磨法的流式细胞术检测马铃薯倍性的研究
    郑英转, 吕燕, 杨东旭, 李国威, 王洪洋, 李灿辉
    2021, 37(1):  282-288.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0478
    摘要 ( 639 )   HTML ( 20)   PDF (2832KB) ( 679 )  
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    染色体组倍性鉴定是马铃薯种质资源评价的重要内容,流式细胞仪能够快速、准确地对细胞核DNA含量进行测定,从而广泛用于检测植物染色体组倍性。建立适于马铃薯倍性鉴定的高通量流式细胞术体系,对马铃薯育种工作提供依据。以20份马铃薯合作88孤雌诱导后代为材料,用液氮研磨法制备叶片细胞核悬液,并将其与传统刀片切碎法制备的细胞核悬液进行比较,对已知四倍体马铃薯合作88和二倍体马铃薯IVP101进行染色体倍性测定,结果发现这两种方法在倍性测定结果之间无明显差异,但是液氮研磨法操作简单、耗时少。基于液氮研磨法的流式细胞术可快速、准确检测其倍性。另外,在液氮研磨法中,对细胞核悬液染色时间的长短(从15 min到12 h)并不会影响倍性测定结果,从而方便研究人员在实际操作中灵活选择染色时间。

    其他
    目录
    2021, 37(1):  289-292. 
    摘要 ( 116 )   PDF (340KB) ( 112 )  
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    封面
    2021, 37(1):  293-293. 
    摘要 ( 107 )   PDF (411KB) ( 72 )  
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