生物技术通报

胚珠原基起始的信号与分子机制研究进展

于世霞, 姜雨彤, 林文慧

2023, 39(2): 1-9. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0247

摘要 ( 604 )

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种子是高等植物的生殖器官，种子的形成对植物繁衍后代和农作物产量都至关重要。胚珠是种子的前体，胚珠原基起始是种子器官发生的过程，也是植物产生种子的起始步骤。不同植物中胚珠原基起始的方式不同，胚珠原基起始的调控机制研究主要在模式植物拟南芥中进行。拟南芥是多胚珠子房植物，一个果实中含有多个种子，胚珠原基起始对单果实种子数量和种子产量有较大的影响。胚珠原基起始于心皮边缘分生组织（CMM）分化形成的胎座上。已报道一些转录因子、调控蛋白以及重要的植物激素通过影响胎座形成参与调控胚珠原基起始及胚珠数目，最近的研究阐明了拟南芥的多个胚珠在同一胎座上分批发生的现象，并解析了生长素极性运输和信号响应的动态变化决定了胚珠原基异步起始的机制。本文首先介绍了不同植物中CMM和胎座形成过程及其调控因子；接着总结了胚珠原基起始研究的新进展，包括激素调控胚珠原基起始的信号网络，以及多胚珠原基群体起始的规律及其调控机制；最后提出了胚珠原基起始中的未决问题、未来研究方向以及在农业生产上的应用前景。

药用植物黄芩的生物学研究进展及展望

郑敏敏, 柳洁, 赵清

2023, 39(2): 10-23. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0728

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黄芩为唇形科黄芩属多年生草本植物，在中国具有悠久的药用历史。许多研究表明，黄酮化合物是黄芩的主要活性物质，尤其是根部的黄芩素、汉黄芩素及其苷类，具有抗肿瘤、抗病毒、抗炎、抗氧化、护肝及神经保护等药理活性。本文从化学成分、活性物质的药理、生物技术、组学、代谢生物学和合成生物学研究等方面进行了总结，讨论了黄芩及黄芩属其他植物在现代医学中开发的价值、意义以及存在的问题，以期为其他传统药用植物的开发利用提供借鉴。

全基因组关联分析研究植物与微生物组的互作遗传机制

李凯航, 王浩臣, 程可心, 杨艳, 金一, 何晓青

2023, 39(2): 24-34. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0557

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所有栖息在植物宿主上的微生物被称为植物微生物组。随着高通量测序的发展，植物微生物组作为一个复杂的生态系统已经被广泛关注。植物微生物组群落的结构和功能等方面已得到了深入细致的研究，而植物与微生物组的互作机制仍有待探索。全基因组关联分析（Genome-Wide Association Analysis Study, GWAS）作为一种有效的手段已经被用来研究宿主和微生物组之间的关系。本文基于国内外最新研究进展，从以下方面进行综述，包括植物对微生物组的调控，以及如何应用GWAS研究植物与微生物组互作遗传机制，重点阐述了植物与微生物组关联分析中微生物组作为“拓展表型”数据的选择，并且总结了植物宿主影响微生物组的遗传机制，旨在阐明宿主遗传因素对微生物组的调控，增进对植物与微生物组互作的理解。

木霉菌对根结线虫和孢囊线虫防治机理研究进展

罗宁, 焦阳, 茆振川, 李惠霞, 谢丙炎

2023, 39(2): 35-50. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0618

摘要 ( 813 )

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根结线虫Meloidogyne spp.和孢囊线虫Heterodera spp.是分布最广、危害最严重的两类植物病原线虫。它们寄生于植物根部，通过巨型细胞或合胞体获取营养，影响植物生长发育，对农作物造成严重的经济损失。木霉菌Trichoderma spp. 是农业生产中重要的生防资源。近年来，随着环境保护意识的提升，木霉菌作为植物寄生线虫的生防资源越来越受到重视。本文主要从木霉菌对根结线虫和孢囊线虫的生防机制、作用方式、影响因素及存在的问题等方面进行综述，分析木霉菌在生物防治中存在的问题，并对其应用前景进行展望。

植物体内RNA二级结构探测方法的研究进展

周晞雯, 成柯, 朱鸿亮

2023, 39(2): 51-62. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0518

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生物体内的RNA因氢键等作用配对折叠形成复杂的二级结构及三级结构，并根据环境产生动态变化，由此行使功能。植物中的基因表达调控及配体感应都与RNA的结构相关，RNA结构也被认为是转录后调控的一项影响因素，RNA的结构对与之互作的蛋白的结构和功能产生影响，因此研究RNA功能过程中解析RNA结构尤为关键。目前，RNA二级结构的探测实验方法从X-射线经过酶切及化学探针标记，发展至结合高通量测序即可建构模型。此外，机器学习等方法也为RNA结构的探测提供了新的思路。本文综述了影响体内RNA结构的因素及近年来用于植物体内RNA结构预测的方法，讨论了现有方法的应用限制下对RNA二级结构预测新方法开发的意义及存在的问题，展望计算机预测方法与实验方法未来的发展趋势，旨为后续RNA结构相关研究提供方法参考。

利用胞嘧啶碱基编辑技术创制耐草甘膦水稻

卢振万, 李雪琪, 黄金光, 周焕斌

2023, 39(2): 63-69. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0848

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草甘膦是目前使用最广泛的广谱灭生性除草剂，培育耐草甘膦基因编辑水稻将有助于改善稻田杂草化学防控效果、减少用药量和简化防控措施。本研究利用胞嘧啶碱基编辑技术对水稻内源草甘膦靶标蛋白基因OsEPSPS的第177位脯氨酸密码子进行碱基定向替换，通过农杆菌介导的遗传转化获得了靶碱基C定向替换为T的OsEPSPS（P177L）编辑材料，在其自交后代中分离鉴定获得了无外源转基因成分的纯合编辑水稻材料OsEPSPS（P177L）。载药平板试验和喷雾塔喷施试验结果表明OsEPSPS （P177L）纯合编辑水稻材料对草甘膦具有明显的抗性，可耐受四倍的草甘膦田间推荐剂量浓度。进一步调查发现P177L突变并不会对株高和发芽率等经济性状造成干扰。本研究获得的耐草甘膦水稻碱基编辑新种质OsEPSPS（P177L）为水稻的草甘膦抗性改良和稻田的杂草防治开辟了一条新的途径。

基于SLAF标记的大豆遗传图谱构建及苗期耐盐性QTL定位

陈奕博, 杨万明, 岳爱琴, 王利祥, 杜维俊, 王敏

2023, 39(2): 70-79. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0579

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通过连续2年对大豆苗期耐盐性状进行QTL定位,为大豆苗期耐盐性状提供新的基因位点，为深入了解控制大豆耐盐性的遗传效应及其在染色体上的位置提供依据。以栽培大豆品种晋大53为母本、野生大豆品种平南为父本杂交衍生的重组自交系群体（RIL）为材料,在大豆苗期，盐处理后以致死浓度（PDC）作为耐盐指标，结合基于SLAF标记构建的大豆遗传图谱，采用复合区间作图法检测大豆苗期耐盐性状的QTL位点。结果表明，2年不同环境下共检测到12个QTL位点，分布于第2、3、5、7、9、11、13、15、18和20染色体，遗传变异解释率为23.24%-38.28%。其中，有2个QTL位点分布于第3染色体，2个QTL位点分布于第7染色体,其余8个QTL位点各自分布于不同染色体区段。12个QTL中有5个QTL与前人研究结果一致，其余7个QTL位点为本研究大豆苗期耐盐的新发现。

利用CRISPR/Cas9技术靶向编辑青花菜BoZDS

黄文莉, 李香香, 周炆婷, 罗莎, 姚维嘉, 马杰, 张芬, 沈钰森, 顾宏辉, 王建升, 孙勃

2023, 39(2): 80-87. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0823

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ζ-胡萝卜素脱氢酶（ζ-carotene desaturase, ZDS）是类胡萝卜素合成的限速酶。本试验以青花菜多代自交系‘ZN09’为试材，以BoZDS为目标基因，在其第1个外显子上选取2个靶位点，分别构建CRISPR/Cas9载体进行稳定遗传转化。1号靶位点转化效率为0.80%，突变率为15.79%，共获得3株突变体，均为杂合突变；2号靶位点转化效率为0.84%，突变率为36.84%，共获得7株突变体，其中纯合突变2株，杂合突变2株，嵌合突变3株。突变体均出现白化或斑驳表型，突变体L*值和a*值均显著高于野生型植株，b*值均下降。本试验建立了青花菜CRISPR/Cas9基因编辑稳定遗传体系，并对BoZDS基因进行有效编辑，研究结果为利用基因编辑技术进行青花菜基因功能研究与优异性状材料创制提供了技术支撑。

OsDIS1通过抗氧化途径负调控水稻耐旱性

杨茂, 林宇丰, 戴阳朔, 潘素君, 彭伟业, 严明雄, 李魏, 王冰, 戴良英

2023, 39(2): 88-95. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0538

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干旱作为一种非生物胁迫因子，严重影响水稻产量和品质。挖掘抗旱相关功能基因有助于培育抗旱新品种。本研究通过根癌农杆菌介导转化方法构建了日本晴OsDIS1-RNAi转基因水稻，并对其和野生型进行一系列生理生化实验和农艺性状分析。结果显示，干旱处理后，与野生型相比，OsDIS1-RNAi转基因水稻中抗氧化酶的活性显著增强，丙二醛含量显著降低，活性氧清除基因表达量显著上升。而经过ABA处理后，OsDIS1-RNAi转基因植株没有表现出显著的形态变化，这表明OsDIS1介导的抗旱性可能独立于ABA途径。同时OsDIS1-RNAi水稻植株的株高、穗长、产量等农艺性状没有变化。以上结果表明，OsDIS1通过激活抗氧化途径增加细胞内活性氧的清除能力，从而负调节水稻抗旱性，对于水稻耐旱育种具有潜在应用价值。

大豆GmPDAT1参与油脂合成和非生物胁迫应答的功能分析

苗淑楠, 高宇, 李昕儒, 蔡桂萍, 张飞, 薛金爱, 季春丽, 李润植

2023, 39(2): 96-106. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1171

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解析大豆GmPDAT1在油脂合成和非生物胁迫应答中的功能，为大豆油脂改良和抗逆性分子育种提供新的科学参考。应用组学工具鉴定GmPDAT1，运用实时荧光定量PCR分析GmPDAT1在大豆不同组织和3种非生物胁迫的表达模式。使用酵母（Saccharomyces cerevisiae）TAG缺陷型突变体H1246检测GmPDAT1酶活性。结果表明，全基因组鉴定获得6个大豆GmPDAT1基因家族成员（GmPDAT1-A-GmPDAT1-F），除GmPDAT1-F具有8个外显子，其余5个GmPDAT1基因含6个外显子。GmPDAT1启动子区存在多个逆境胁迫响应顺式元件。GmPDAT1编码的蛋白序列长度介于582-668 aa，等电点（pI）为5.91-8.59。GmPDAT1蛋白均具有PLN02517超家族蛋白结构域，为膜结合蛋白，二级结构主要元件为α-螺旋和无规则卷曲。6个GmPDAT1蛋白聚类分为3个亚组，分别与花生AhPDAT1、小桐子JcPDAT1和蓖麻RcPDAT1-2亲缘关系较近。GmPDAT1基因家族成员具有组织特异性表达特性，其中GmPDAT1-B在不同组织均表达，且在发育种子表达量最高。推测GmPDAT1-B可能参与大豆种子TAG合成。酵母（Saccharomyces cerevisiae）TAG缺陷型突变体H1246进行功能互补测试证明，GmPDAT1-B具有催化TAG合成的酶活性。在低温、干旱和盐胁迫处理下，GmPDAT1基因家族成员呈现了不同的表达模式，预示它们可差异化参与大豆不同胁迫应答。尤其是GmPDAT1-B可介导3种不同逆境胁迫的响应。GmPDAT1-B可能具有促进大豆油脂合成和胁迫抗性的双重功能。

菜心BrHsfA3基因克隆及其对高温胁迫的响应

庞强强, 孙晓东, 周曼, 蔡兴来, 张文, 王亚强

2023, 39(2): 107-115. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0568

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为探索菜心对高温胁迫的响应机制，发掘耐热相关基因，本研究采用全基因合成法（PAS）对前期从菜心高温胁迫转录组数据库中筛选到的1个差异表达基因进行克隆，并开展相关生物信息学分析，利用实时荧光定量PCR技术（RT-qPCR）分析该基因在高温胁迫下的表达模式。结果表明，克隆得到开放阅读框（ORF）为906 bp的基因，命名为BrHsfA3。该基因编码301个氨基酸，蛋白相对分子量为34.12 kD，理论等电点为5.00，为无信号肽的亲水性蛋白，存在丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸3个磷酸化位点。BrHsfA3蛋白含有1个Hsf保守结构域，具有典型的DNA结合结构域（DBD）、寡聚化结构域（OD）、核定位信号结构域（NLS）和转录激活结构域（AHA），蛋白二级结构以α-螺旋和无规则卷曲为主。进化分析发现，BrHsfA3基因与甘蓝型油菜的亲缘关系最近。RT-qPCR分析结果显示，BrHsfA3在耐热自交系CX1-7叶、花中受高温诱导后表达量大幅上调，且显著高于热敏自交系CX7-3；根中表达量则在热敏自交系CX7-3中较高，在高温诱导后显著上调。本研究结果为进一步探讨BrHsfA3基因在菜心响应高温胁迫应答中的调控作用奠定基础。

菊芋WRKY转录因子家族基因的鉴定及分析

赵孟良, 郭怡婷, 任延靖

2023, 39(2): 116-125. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0551

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菊芋属抗旱性物种，通过对菊芋转录组数据进行分析，筛选与菊芋响应干旱胁迫密切相关的WRKY转录因子基因，为明晰菊芋WRKY家族基因的功能奠定理论基础。采用生物信息学方法，对菊芋WRKY基因家族成员的理化性质、保守结构域、蛋白质三级结构及其与其他物种的系统进化关系进行分析，利用RT-qPCR方法检测干旱胁迫下，菊芋WRKY基因在种子、根、茎、叶、花瓣及块茎的相对表达量，以及菊芋WRKY基因家族成员的转录水平。结果表明，在菊芋叶片中共鉴定出74个WRKY基因，序列长度为510-2 040 bp，检测到的motif基序的长度为25-50个碱基，系统进化树分析显示，大部分HtWRKY基因能够与其他WRKY基因聚为一类；组织特异性表达分析结果显示，HtWRKY基因在花瓣和块茎的相对表达量较高，干旱诱导表达分析显示，分别有20个和19个HtWRKY基因在菊芋叶片和根中呈现出诱导后上升表达的趋势。HtWRKY参与了菊芋抵御干旱胁迫的过程。

钩藤管家基因筛选及生物碱合成相关基因的表达分析

穆德添, 万凌云, 章瑶, 韦树根, 陆英, 付金娥, 田艺, 潘丽梅, 唐其

2023, 39(2): 126-138. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0567

摘要 ( 3388 )

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为研究钩藤不同部位中最适管家基因与钩藤生物碱上游合成途径中关键酶基因的表达模式。以钩藤根、茎钩、叶片、蒴果为实验材料，通过RT-qPCR技术、GeNorm、NormFinder、Bestkeeper软件及△Ct程序、RefFinder在线网站分析了12个候选管家基因（18S、SAM、TUA、TUB、EF-1β、EF-1α、RNA L13、GAPDH、Actin6、PAL、CYP、cdc73）表达稳定性。结果表明，最适管家基因为SAM。再以SAM为管家基因，基于“基因组+转录组+代谢组”共表达分析筛选出钩藤生物碱上游合成途径中的15个重点候选相关基因（G8H、8-HGO、IS、CYP76A26、7-DLGT、7-DLH、LAMT、SLS、AS、AnPRT、IGPS、TSA、TSB、TDC、STR）进行表达分析，结果显示这些基因的表达量与含量趋势较为一致，很可能参与钩藤中TIAs的合成。

杧果Fe-S簇装配基因MiISU1的生物学功能

崔吉洁, 蔡文波, 庄庆辉, 高爱平, 黄建峰, 陈亚辉, 宋志忠

2023, 39(2): 139-146. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0616

摘要 ( 297 )

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Fe-S簇装配机制相关基因在植物生长发育过程中起重要作用，克隆参与杧果线粒体Fe-S簇装配机制的ISU1，并分析其生物学功能，为研究热带果树Fe-S簇装配的分子机制提供基因资源和理论支撑。利用同源克隆法获得杧果MiISU1，通过实时荧光定量PCR分析该基因的组织特异性表达特征及其在转录水平对不同铁素处理的响应情况，创制MiISU1超表达转基因拟南芥株系并分析其潜在的生物学功能。结果表明，从二倍体杧果‘桂热82’中克隆获得MiISU1，在幼果中的表达水平最高，其次是在成熟果实、盛开期花朵和新生叶片中，而在新生根和新生韧皮部中的表达量较低；缺铁处理显著抑制了MiISU1在一年生杧果嫁接幼苗根中的表达量，而高铁毒害显著增强了MiISU1在整株幼苗不同组织中的表达量。此外，超表达MiISU1显著促进了转基因拟南芥的生长、铁素富集水平、叶片叶绿素含量、硝酸还原酶、乌头酸酶和琥珀酸脱氢酶的酶活力，通过增强转基因植株的根系发育进而提升对缺铁胁迫的耐受能力。MiISU1在杧果铁素营养和代谢中发挥作用，其活性受铁素供应水平的调控。

小桐子XTH基因家族和与之互作的miRNAs的全基因组鉴定及其在低温适应中的作用

吕宇婧, 吴丹丹, 孔春艳, 杨宇, 龚明

2023, 39(2): 147-160. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0746

摘要 ( 402 )

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小桐子（Jatropha curcas L.）是极具开发潜力的多用途能源植物，也是喜温冷敏植物，低温严重影响其生长和开发利用。已知木葡聚糖内转糖苷酶/水解酶（XTH）作为细胞壁的修饰酶参与植物对逆境胁迫的响应与适应。前期研究表明12℃冷锻炼可显著提高小桐子抗冷性，而XTH基因对冷锻炼过程高响应。本文基于小桐子低温锻炼期间的转录组、miRNA组和降解组数据，在全基因组层面上对小桐子XTH基因家族进行了鉴定、生物信息学分析、表达谱分析及互作miRNAs的鉴定和分析。结果表明，小桐子中鉴定到XTH基因家族成员29个，编码269-341个氨基酸，其蛋白主要定位于细胞壁，结构均具有Glyco_hyho_16和XET_C结构域以及保守位点ExDxE。29个家族成员可分为3个组别，定位于9条染色体上，其中存在8对基因重复事件。对小桐子植株不同器官、低温锻炼过程及干旱和盐胁迫下的表达谱及RT-qPCR分析显示，该基因家族在不同情况下各成员存在显著的差异化表达模式，表明该基因家族不同成员的作用不尽相同。对降解组和miRNA组测序数据分析结果表明，68个miRNAs靶向调控JcXTH基因家族中的26个成员；选取低温锻炼下表达显著的miRNAs进行表达谱分析，并与其靶向的JcXTHs的基因表达进行相关性分析，显示二者之间呈现显著的负相关，表明在低温锻炼下miRNAs负调控JcXTHs基因的表达。研究结果有助于解析小桐子JcXTH基因家族的功能，以及靶向该家族基因的miRNAs与JcXTH基因互作如何来参与小桐子对低温胁迫的适应，从而为后续通过分子育种改良小桐子抗冷性提供参考。

二斑叶螨抗性木薯木质素合成途径基因表达特性研究

姚晓文, 梁晓, 陈青, 伍春玲, 刘迎, 刘小强, 税军, 乔阳, 毛奕茗, 陈银华, 张银东

2023, 39(2): 161-171. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0500

摘要 ( 414 )

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木质素是作物防御有害生物的重要理化屏障，但其在木薯抗虫性中的作用机制尚不明确。为了探讨木质素合成途径基因在木薯抗二斑叶螨中的作用，以抗螨木薯品种C1115、缅甸（Myanmar）、SC9和感螨木薯品种SC205、面包（Bread）、BRA900为材料，采用实时荧光定量PCR分析二斑叶螨取食上述木薯品种不同时间后（0、1、4 d）木质素合成途径基因（PAL、4CL、C4H、HCT、CSE、COMT、CCoAOMT、F5H、CCR、CAD）在不同品种间的表达量差异。结果表明，与螨害前相比，抗、感螨木薯品种中C4H、HCT、CSE、F5H、CAD的表达量虽总体上有所提高，但并不是都能够达到显著差异水平，并且相同螨害时间内，这5个基因的表达量在抗、感木薯品种间整体上也未表现出显著差异。与之相反，PAL、4CL、CCoAOMT、CCR这4个基因的表达量在抗螨木薯品种中显著提高，在感螨木薯品种中显著降低或无显著差异，并且在相同的螨害时间内，抗螨木薯品种中这4个基因的表达量普遍高于感螨木薯品种，尤其以螨害4 d 后表达量表现出显著差异，进一步相关性分析发现，这4个基因表达量的提高与木薯抗螨性显著正相关。根据上述结果可以推测，螨害后木质素合成途径基因PAL、4CL、CCoAOMT、CCR表达量的高低可能与木薯品种的抗螨性水平有关。

过表达CaCP1提高转基因烟草对盐胁迫的敏感性

杜清洁, 周璐瑶, 杨思震, 张嘉欣, 陈春林, 李娟起, 李猛, 赵士文, 肖怀娟, 王吉庆

2023, 39(2): 172-182. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0945

摘要 ( 422 )

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半胱氨酸蛋白酶在植物调节盐胁迫应答方面起重要作用，克隆CaCP1，研究其抗盐性功能，为辣椒抗盐品种的培育提供参考。克隆CaCP1的启动子，根据CaCP1启动子中盐胁迫相关的作用元件，构建不同长度启动子片段的重组载体，进行烟草瞬时转化。通过对CaCP1超表达烟草转基因T₃代株系进行盐处理，观察其表观症状，测定生理指标，并进行胁迫相关基因的表达分析。结果表明，盐胁迫下，CaCP1启动子-410- -1 bp区段的GUS活性最强；CaCP1转基因植株叶片提前萎蔫和黄化，其中叶绿素含量和相对含水量均显著低于野生型，MDA和电解质渗漏率显著高于野生型，ROS清除酶CAT和SOD活性降低，POD活性升高；与野生型相比，转基因植株中ROS清除基因（NtSOD、NtPOD、NtCAT和NtAPX）和盐胁迫相关基因（NtLEA5、NtNHX1、NtP5CS1和NtSOS1）的表达量显著降低。CaCP1作为负调控因子介导植物对盐胁迫的防御反应。

异源三倍体普通烟草（SST）减数分裂期的分子细胞学研究

汪格格, 邱诗蕊, 张琳晗, 杨国伟, 徐小云, 汪爱羚, 曾淑华, 刘雅洁

2023, 39(2): 183-192. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0668

摘要 ( 358 )

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烟草属野生种是栽培烟草品种改良的重要种质来源，通过对烟草种间杂种的创建及其减数分裂期分子细胞学分析，为后续优异野生种质的有效转移和利用提供基础。以林烟草Q67（Nicotiana sylvestris）和普通烟草K326（Nicotiana tabacum L. cv. K326）为父母本创建异源三倍体种间杂种，采取常规细胞学观察、基因组原位杂交及实时定量PCR等方法对其染色体组成、减数分裂时期染色体行为及相关基因的表达进行调查。结果表明，68株种间杂种体染色体条数为36条，染色体组成为SST，其整体表型兼具双亲特征。种间杂种的花粉母细胞减数分裂期异常细胞占比为29.26%，主要异常行为为减数分裂I和II中期的T染色体组来源的染色体滞后，落后染色体条数为1-3条，其中，减数分裂中期I和中期II落后类型最多的分别为落后1条T染色体和落后2条T染色体的细胞，分别占该时期携带落后染色体细胞总量的29.09%和30.88%；减数分裂I后期和减数分裂II后期及末期的异常类型主要为不均等分离、落后染色体和微核，其中，减数分裂I后期统计到多种异常分离比，但分离后染色体组成仍接近2∶1（S∶T）。相较于对照K326，在减数分裂I前期，来源于S染色体组的CDKA:5319表达显著上调和CYCA:6720表达极显著上调；在减数分裂I中期至减数分裂II末期，CENH3和来源于T基因组的CYCA:0111表达显著上调，来源于S基因组的CDKA:5319和CYCA:6720均呈极显著上调。表明转录水平上减数分裂过程的紊乱，相关基因的表达变化可能是减数分裂异常的原因。

叶绿体特异蛋白质表达谱对本氏烟不同气孔密度的响应

撒世娟, 伍涵宇, 温媛, 陈雪娜, 郑蕊, 姚新灵

2023, 39(2): 193-202. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0506

摘要 ( 261 )

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CO₂通过气孔进入叶绿体，叶绿体如何在分子水平响应气孔密度变化的研究鲜有报道。本研究通过调控本氏烟草NtEPF 2（Nicotiana benthamiana EPIDERMAL PATTERNING FACTOR 2）体内表达，分别得到气孔密度增加和降低的本氏烟草转化株系，用叶绿素积累、光合参数和iTRAQ（isobaric tags for relative and absolute quantification）蛋白质表达谱，表征气孔关闭和不同气孔密度开张株系，揭示叶绿体组成动态对气孔密度变化的响应。结果显示，气孔密度增加株系形成PSI-PSII-LHCII超复合体和加速电子传递的分化表达蛋白质（differential expression proteins, DEPs）显著上调积累，PSI光保护与光损伤修复DEPs则显著下调，叶绿素积累和净光合速率均值分别高于对照43%和67%。气孔密度降低株系叶片发育初期，由于高水平的光合磷酸化ATP合成代谢，叶绿素积累和光合参数显著高于对照，但随叶龄增加，叶绿素积累显著降低。结果表明，气孔密度增加，加速了PSII-PSI复合体形成和其电子传递，降低了光损伤修复水平，保持了不同叶龄叶绿素高水平积累；气孔密度降低，ATP合成和碳固定失衡，随叶龄增加，叶绿素积累模式发生了倒置。研究结果有助于更深入理解气孔的工作原理，拓宽通过调控气孔增加碳固定的视野。

耐盐碱土曲霉SYAT-1的分离鉴定及抑制植物病原真菌特性研究

王凤婷, 王岩, 孙颖, 崔文婧, 乔凯彬, 潘洪玉, 刘金亮

2023, 39(2): 203-210. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0582

摘要 ( 411 )

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盐碱地微生物长期在盐碱环境中共存与进化，具有独特适应性和生物学特性，成为微生物改良盐碱地的首选。从吉林省松原市典型苏打盐碱地土壤中分离到1株耐盐碱真菌菌株SYAT-1，通过形态特征观察和ITS-rDNA序列分析对该菌株进行鉴定，并对该菌株不同pH生长特性、耐盐性、拮抗植物病原真菌活性和潜在致病性进行研究。结果表明，该菌株鉴定为土曲霉（Aspergillus terreus）。菌株SYAT-1在碱性（pH 7.0-12.0）培养基条件下均可生长，其生长最适pH范围为7.0-9.0。在0-17.5 mg/mL NaCl 和0-4 mg/mL NaHCO₃的PDA培养基上均能生长。拮抗植物病原真菌测定结果显示，菌株SYAT-1对供试植物病原真菌均有一定的抑制效果。潜在致病性测试结果表明，菌株SYAT-1对供试植物无潜在的致病性。土曲霉菌株SYAT-1属于耐高盐碱特性的真菌，并具有抑制植物病原真菌的特性，该结果为利用微生物改良盐碱土和植物病害生物防治提供新的菌株资源和理论支撑。

黄瓜茄病镰刀菌拮抗芽孢杆菌的筛选、鉴定及促生效果

杨东亚, 祁瑞雪, 李昭轩, 林薇, 马慧, 张雪艳

2023, 39(2): 211-220. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0522

摘要 ( 471 )

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茄病镰刀菌（Fusarium solani）引起的根腐病严重影响黄瓜产业的可持续发展，为获得高效拮抗黄瓜根腐病的芽孢杆菌并明确其促生效果，从黄瓜根际分离芽孢杆菌，筛选高抗茄病镰刀菌的菌株，并对其进行形态、生理生化、遗传特性及植株促生特性的评价。结果表明，菌株XY-1、XY-13、XY-53抑制茄病镰刀菌效果显著，抑菌率分别为65.90%、66.13%、60.83%，鉴定XY-1、XY-13为解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens），XY-53为枯草芽孢杆菌（B. subtilis），3个菌株均具有释磷、固氮能力，产蛋白酶和ACC脱氨酶。幼苗促生试验中，接种菌株XY-1、XY-13、XY-53有效促进黄瓜幼苗生长，与对照相比幼苗株高分别增加了37.17%、27.14%、34.94%，叶绿素含量分别增加了31.37%、40.48%、43.43%，地上部鲜重分别增加了33.03%、38.81%、51.52%，地上部干重分别增加了28.66%、29.03%、46.27%。盆栽防效试验中，接种菌株XY-1、XY-13和XY-53 不同浓度发酵液10 d后，10⁸CFU/mL防治效果最优，对黄瓜根腐病防效分别为65.12%、72.09%和82.86%，此外，病原菌侵染下菌株XY-1、XY-13、XY-53促进了幼苗株高、叶绿素含量的增加。总之，XY-1、XY-13和XY-53可作为防控黄瓜苗期茄病镰刀菌引起的根腐病、促进幼苗生长有潜力的生物防治资源用于黄瓜可持续高效生产。

生物炭对三七连作土壤性质及真菌群落的影响

孙海航, 官会林, 王旭, 王童, 李泓霖, 彭文洁, 刘柏桢, 樊芳玲

2023, 39(2): 221-231. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0583

摘要 ( 364 )

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研究生物炭对三七根际土壤理化性质及真菌群落结构的影响，有助于深入了解三七连作土壤状况，为土壤改良及三七生态种植提供科学依据和理论指导。该研究选取烟杆炭TB，稻壳炭RB为试验材料，以不添加生物炭处理为对照CK，采用田间试验，通过高通量测序技术进行分析，研究两种生物炭对两年生三七根际土壤理化性质及真菌群落结构的影响。施加生物炭能提高三七的存活率，pH值、土壤有效磷、微生物量碳及有效钾对三七成活率具有促进作用，铵态氮对三七成活率具有抑制作用，土壤pH值对酸性磷酸酶和脲酶活性具有正贡献，而对蔗糖酶具有抑制作用。通过对真菌群落结构多样性分析，施加两种生物炭均显著改善了三七连作地的真菌群落结构，提高三七根际土壤真菌的多样性及丰富度指数。不同处理下土壤真菌群落结构存在明显分化，施加生物炭后均显著提升Ascomycota（子囊菌门）的相对丰度，显著降低Basidiomycota（担子菌门）及Mortierellomycota（被孢菌门）的相对丰度，在属水平上，与CK相比，施加生物炭后Fusarium（镰刀菌属）、Aspergillus（曲霉菌属）和Alternaria（链格孢属）的相对丰度显著降低（P<0.05），Botryotinia的丰度显著升高（P<0.01）。冗余分析表明，pH值、硝态氮、有效磷及有效钾是造成三七真菌群落结构与多样性差异的主要环境因子。生物炭通过提高土壤pH值、有效磷、微生物量碳等含量及真菌群落多样性，降低病原菌丰度，从而提高三七成活率。

一株抗革兰阳性菌的戈登氏菌WA4-43全基因组测序与分析

和梦颖, 刘文彬, 林震鸣, 黎尔彤, 汪洁, 金小宝

2023, 39(2): 232-242. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0612

摘要 ( 377 )

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蜚蠊肠道来源WA4-43为首次发现具有抗革兰阳性菌的戈登氏菌，对其进行全基因组测序和比较基因组分析，获得菌株与其他戈登氏菌的共性和差异性，为后续研究提供基础。菌株WA4-43仅对革兰阳性菌具有抑制活性；通过形态特征和分子生物学鉴定，初步鉴定菌株WA4-43为Gordonia terrae；全基因组生物信息学分析表明该菌株基因组大小为5.44 Mb，GC含量为67.76%，含有4 963个蛋白编码基因，其中GO、COG、KEGG数据库中分别注释3 563、4 178、1 870个基因；antiSMASH预测获得8个类型共13个次级代谢产物基因簇，同源性平均值为（22.67±24.72）%，并运用PRISM 4预测了基因簇合成化合物；比较基因组分析发现G. terrae基因簇较为保守，但同源性均显著低于已知基因簇，具有合成新颖化合物的潜力。

莱茵衣藻蓝光受体植物类型隐花色素CRY突变体的表型鉴定

李旺宁, 张豪杰, 李亚男, 梁梦静, 季春丽, 张春辉, 李润植, 崔玉琳, 秦松, 崔红利

2023, 39(2): 243-253. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0611

摘要 ( 434 )

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以莱茵衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）野生株（CC5325）和植物类型CRY突变株（crcry）为研究对象，探究其在正常光照CK（Control）与蓝光BL（Blue light）培养条件下的表型差异。PCR检测表明，crcry突变株在编码区插入含有巴龙霉素抗性基因AphVIII的表达盒。以巴龙霉素为筛选条件的平板和液体培养体系进一步验证，crcry突变株中插入了AphVIII抗性基因并成功表达。表型鉴定表明，在CK培养条件下，野生株CC5325和突变株crcry在生长、色素、光合及油脂合成等方面没有显著差异；但是在BL条件下，突变株crcry的生长受到明显抑制，藻液颜色变黄；单位细胞叶绿素a、叶绿素b及总色素含量显著下降，相反，总类胡萝卜素含量明显增高；光合系统受到严重抑制，以及总脂含量显著降低。植物类型cry参与莱茵衣藻蓝光响应过程。

agr系统在单核增生细胞李斯特菌耐药及生物被膜形成中的作用

任思雨, 姜聪一, 于涛, 康瑞, 姜晓冰

2023, 39(2): 254-262. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0421

摘要 ( 342 )

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研究agr系统在单核增生细胞李斯特菌（Lm）对不同抗菌剂耐药及生物被膜形成中的作用。构建agr基因缺失突变株，测定突变株对抗菌药物的敏感性；微孔板定量法检测Lm在不同温度下生物被膜的形成量并利用倒置显微镜观察生物被膜结构；采用软平板法测定细菌的群集及泳动运动能力；通过实时荧光定量PCR检测运动相关基因的转录水平。缺失agr系统导致Lm对头孢噻肟、环丙沙星及苯扎氯铵的耐药性降低。与野生株EGD-e相比，突变株在37℃、20℃以及4℃条件下生物被膜形成量均明显降低；∆agrC的群集运动能力增强。RT-qPCR结果显示，缺失agr系统后flaA的转录水平下降。agr系统参与Lm耐药及生物被膜的形成。

铜绿丽金龟线粒体全基因组及其系统发育分析

曲春娟, 朱悦, 江晨, 曲明静, 王向誉, 李晓

2023, 39(2): 263-273. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0689

摘要 ( 340 )

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铜绿丽金龟Anomala corpulenta是一种重要的农林害虫。本文采用Illumina HiSeq X平台对其进行线粒体基因组测序，对基因组序列进行拼装、注释，并对线粒体基因组结构特征和碱基组成进行分析。基于13个蛋白质编码基因的核苷酸序列，采用最大似然法和贝叶斯法构建金龟科系统发育树。结果表明，铜绿丽金龟线粒体基因组全长为16 673 bp，包括13个蛋白质编码基因、22个tRNA基因、2个rRNA基因和一段长约1 074 bp的A+T富集区。基因排布与已知的其他丽金龟科昆虫完全相同，且遵循祖先模式，未发生基因重排。系统发育分析显示，丽金龟亚科的所有物种聚在同一分支，支持该亚科的单系性；异丽金龟属Anomala与彩丽金龟属Mimela的亲缘关系较其与弧丽金龟Popillia和喙丽金龟属Adoretus更近。本研究获得了第一条丽金龟亚科最大属——异丽金龟属Anomala昆虫的线粒体基因组全序列，有助于加深对丽金龟亚科线粒体基因组学和系统发育关系的理解。

大肠杆菌型奶牛乳房炎对产奶性状相关基因表达的影响

李彦霞, 王晋鹏, 冯芬, 包斌武, 董益闻, 王兴平, 罗仍卓么

2023, 39(2): 274-282. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0826

摘要 ( 281 )

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旨为从基因水平上探究大肠杆菌（Escherichia coli）型乳房炎奶牛的产奶量和乳品质下降的原因。本实验利用脂多糖（LPS）诱导乳腺上皮细胞（bMECs）建立细胞炎症模型，并采用实时荧光定量PCR技术检测了奶牛产奶量与乳蛋白相关基因（CSN1S1、CSN2和LALBA）、乳脂调控相关基因（FABP3和LPL）以及炎症与产奶量相关基因MFGE8在奶牛乳腺组织和bMECs炎症反应中的表达量。结果表明，与对照组（0 h）相比，上述6个基因在E.coli型乳房炎奶牛的乳腺组织中表达量均极显著下调（P < 0.01）。此外，上述6个基因在LPS诱导bMECs产生炎症反应的3、6、12和24 h的bMECs中表达量也均极显著下调（P < 0.01）。在E.coli型奶牛乳房炎发生或bMECs产生炎症后，上述6个基因的表达水平均受到抑制，解释了E.coli型乳房炎导致产奶量减少、乳蛋白率和乳脂率下降的原因。

CHO细胞多基因工程改造策略的建立及应用

程静雯, 曹磊, 张艳敏, 叶倩, 陈敏, 谭文松, 赵亮

2023, 39(2): 283-291. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0863

摘要 ( 480 )

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近年来，中国仓鼠卵巢（Chinese hamster ovary, CHO）细胞工程改造主要通过敲入或敲除基因来改变细胞某个单一功能，而敲入和敲除的基因往往无法在单次实验操作中同时发挥相应的功能，限制了多基因同步改造的应用。该研究选取细胞凋亡通路中抗凋亡蛋白即B淋巴细胞瘤-2（B-cell lymphoma-2, Bcl-2）基因为敲入基因、蛋白岩藻糖基化通路中岩藻糖合成关键酶即岩藻糖转移酶8（fucosyltransferase 8, FUT8）基因为敲除基因作为模型，利用CRISPR/Cas9技术建立定点同步敲入敲除基因编辑策略。利用该策略获得的单克隆细胞株Bcl-2蛋白过表达且FUT8蛋白酶功能缺失。经传代培养发现，由建立的定点同步敲入敲除基因编辑策略获得的细胞株在60 d内所编辑的基因表达稳定。相较于原野生型细胞，该细胞株表现出对血清剥夺的耐受度更高以及对死亡的抵抗能力更强。由此说明基于定点同步敲入敲除基因编辑策略具备一定可行性，可用于重组蛋白生产的CHO工程细胞株的构建。

全球合成生物学发展现状及对我国的启示

王晓梅, 杨小薇, 李辉尚, 何微, 辛竹琳

2023, 39(2): 292-302. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0352

摘要 ( 2471 )

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合成生物学是一门新兴交叉前沿科学，在生命科学、能源科技、医疗健康、材料化工和农业科技等领域具有广阔的应用前景，研究其发展现状对政府部门、科学界和产业界协同推进合成生物学发展具有重要意义。本文对全球合成生物学政策、科研和产业现状进行了系统梳理，结合我国合成生物学发展现状及存在问题，提出我国合成生物学发展的策略建议。研究表明，（1）合成生物学进入了全球共识、合作与竞争的快速发展时期，各国通过自上而下的研发体系助力合成生物学的科学研究和应用创新，产生了许多具有领域特征的新技术和新应用。（2）我国正加速完善合成生物学顶层设计，领域内也取得了系列原始发现和创新成果，但仍存在中长期发展规划滞后、科研创新能力不足、应用研发主体错位和产业应用场景拓展局限等问题。（3）建议从加强宏观政策引领、构建高效研究体系、培育优质产业主体和拓展成果应用场景等层面推动我国合成生物学发展。

2023, 39(2): 303-303.

摘要 ( 134 )

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