生物技术通报

植物SUMO化修饰研究进展

桑田, 王鹏程

2023, 39(3): 1-12. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0928

摘要 ( 632 )

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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。

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

2023, 39(3): 13-25. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0865

摘要 ( 599 )

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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。

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

2023, 39(3): 26-34. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0775

摘要 ( 522 )

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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。

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

2023, 39(3): 35-42. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0816

摘要 ( 767 )

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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。

植物内生真菌防治根结线虫研究进展

易希, 廖红东, 郑井元

2023, 39(3): 43-51. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1010

摘要 ( 745 )

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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。

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

2023, 39(3): 52-58. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0784

摘要 ( 443 )

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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。

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

2023, 39(3): 59-68. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1315

摘要 ( 533 )

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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。

脂质组学在毒理学研究中的应用

王昕璐, 王蒙, 翟文磊

2023, 39(3): 69-80. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0793

摘要 ( 364 )

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脂质作为细胞的主要组成部分，在细胞内物质运输、信号转导、细胞凋亡等多种生命活动中发挥重要作用。脂质组学通过对生物体内的脂质进行系统分析，从而了解其相互作用以及与其他生物分子之间的作用。主要介绍了脂质组学的研究方法，包括样品前处理方法、检测方法和仪器设备以及数据分析方法。同时，综述了脂质组学技术在神经毒性、肝脏毒性、免疫毒性以及内分泌干扰毒性中的研究进展，以期为研究化合物毒性作用机制提供思路和参考。最后，提出未来应利用脂质组学技术开展不同化合物的联合毒性作用研究，通过脂质组学筛选获得相关脂质生物标志物，为联合毒性作用的风险预警和相关毒性作用机制分析提供科学依据。

天然甘蓝型油菜C染色体组C1，C2缺体的创建及遗传分析

蔡梦鲜, 高作敏, 胡利娟, 冯群, 王洪程, 朱斌

2023, 39(3): 81-88. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0577

摘要 ( 337 )

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缺体（nullisomic，2（n-1））是相对于正常生物个体（euploid，2n）的染色体组缺失一对同源染色体的有机体，是一种不可多得的遗传材料，能够实现对单条染色体的遗传解析。本研究通过甘蓝型油菜（Brassica napus，2n=38，AⁿAⁿCⁿCⁿ）与先前获得的剥离白菜（restituted B. rapa，RBR，2n=20，AⁿAⁿ）进行杂交及连续回交，通过C基因组染色体特异分子标记及荧光原位杂交（flourescence in situ hybridization，FISH）技术首次筛选出了甘蓝型油菜C染色体组的两个缺体系：C1染色体（NC1）和C2染色体缺失的缺体系（NC2）。随后对两个缺体材料的花粉母细胞（pollen mathor cell，PMC）观察证实，在终变期的PMC呈现18个二价体，减I后期染色体以18:18均等分离为主，但在后期I及后期Ⅱ均出现不同频率的落后染色体。与亲本相比，两个缺体的生物量、花粉育性、结实率等显著降低，且表现一些特有性状，例如NC1全叶被覆毛刺，NC2开花时间比亲本提早近两个月，说明缺失染色体上携带有相关性状的抑制基因。这两个缺体材料有效降低了甘蓝型油菜基因组的复杂性，有助于目标性状的初步定位，或者基因定位结果的验证，为今后的甘蓝型油菜遗传研究提供便利。

烟草种质基因分型核心SNP标记的开发

余世洲, 曹领改, 王世泽, 刘勇, 边文杰, 任学良

2023, 39(3): 89-100. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0810

摘要 ( 436 )

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基于KASP（kompetitive allele specific PCR）技术平台，开发并验证可用于烟草核心种质基因分型的SNP（single nucleotide polymorphism）标记和对应检测引物，为烟草种质基因型鉴定评价、遗传多样性分析、核心种质筛选等提供技术和数据支持。利用Python和Perl脚本程序对覆盖烟草全基因组的1 179 154个SNP位点进行KASP引物设计和筛选，并通过试验验证其准确度和可用性。结果共有217 621个SNP位点完成了对应KASP引物设计，选择1 378个SNP位点进行试验验证，明确了732个可作为SNP标记，并确定48个SNP标记作为烟草种质资源基因分型的核心标记。这48个核心标记在烟草24条染色体上平均分布，平均PIC为0.36，平均MAF为0.39。利用确定的48个核心SNP标记，可以将各供试种质特别是将当前主栽烟草品种基因型进行区分，且标记具有极高的可靠性。

葱鳞葡萄孢菌诱导下韭菜RT-qPCR内参基因的筛选和验证

宋海娜, 吴心桐, 杨鲁豫, 耿喜宁, 张华敏, 宋小龙

2023, 39(3): 101-115. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0851

摘要 ( 359 )

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葱鳞葡萄胞菌引起的韭菜灰霉病是影响韭菜产量和品质的主要因素之一。为了筛选出感染灰霉病后韭菜叶片中稳定表达的内参基因用于基因定量表达分析，以模拟接种和接种葱鳞葡萄孢菌24、48、72 h的韭菜叶片为材料，基于前期的转录组测序结果选取 UBC1、UBC2、UBQ1、UBQ2、GAPDH3、GAPDH4、TUB、EF-1α、40S RP、DDX、eIF-1A、PABP和DnaJ共13个基因为候选内参基因，利用实时荧光定量PCR（RT-qPCR）技术检测13个基因的表达情况，采用geNorm、NormFinder、BestKeeper软件和Reffinder在线程序对候选内参基因的表达稳定性进行评估。结果表明，13个候选内参基因中UBQ1的Ct值变化范围最小，表达水平最稳定。GeNorm、NormFinder和BestKeeper 软件筛选出的最佳内参基因不同，RefFinder综合评估显示，UBC2和UBQ1是韭菜叶片接种葱鳞葡萄孢菌后表达稳定性较好的基因，DDX是稳定性较差的基因。为了验证所筛选内参基因的可靠性，选择6个稳定性不同的候选内参基因分别作为定量分析的内部参照，对接种葱鳞葡萄孢菌后不同时间韭菜叶片中GST676和PRP902基因的表达水平进行归一化处理。结果显示，以稳定性较高的UBC2或UBQ1为内参基因时，校正的GST676和PRP902基因的表达趋势与转录组测序结果一致，而以稳定性相对较差的40S RP、eIF-1A、GAPDH4或DDX为内参基因时，校正的目的基因的表达趋势与转录组测序结果稍有差异。软件分析和实验验证结果表明，UBC2和UBQ1基因可作为葱鳞葡萄孢菌侵染韭菜叶片后相关基因定量表达分析的最合适内参基因。研究结果为后续开展韭菜抗灰霉病关键基因表达分析和功能研究奠定了基础。

功能核酸筛选过程中次级文库的有效制备

李天顺, 李宸葳, 王佳, 朱龙佼, 许文涛

2023, 39(3): 116-122. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0743

摘要 ( 269 )

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通过SELEX技术体外筛选功能核酸元件是其发挥各种功能的必要前提。SELEX程序中，制备高质量的单链次级文库是最基础、最关键的技术之一，很大程度上决定了筛选的成败。全面总结了功能核酸筛选中的单链生成策略，如基于扩增的方法、酶消化技术、基于链霉亲和素包被珠的链分离和基于迁移率变化分离获得次级文库等，详细阐述了各种方法的优缺点与关键细节，以期为进一步开发高效的功能核酸筛选方法奠定基础。

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

2023, 39(3): 123-132. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0819

摘要 ( 374 )

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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。

大豆VAS1基因家族的鉴定及参与侧根发育的研究

杨春洪, 董璐, 陈林, 宋丽

2023, 39(3): 133-142. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0690

摘要 ( 315 )

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拟南芥VAS1基因编码一个磷酸吡哆醛依赖性氨基转移酶，可将吲哚丙酮酸转化为吲哚乙酸的生物合成前体色氨酸，是生长素代谢调控中的一个关键酶。对大豆VAS1基因家族进行全基因组鉴定与表达模式分析，并探究其在根系发育中的作用，为深入挖掘大豆VAS1基因的功能奠定基础。运用生物信息学方法对该基因家族成员进行鉴定和分析，采用实时荧光定量分析该家族在不同逆境处理下的表达模式，克隆GmVAS1-1，进一步研究其功能，并通过酵母双杂交试验筛选大豆GmVAS1-1蛋白的互作因子。结果表明，大豆VAS1基因家族共有2个成员，命名为GmVAS1-1和GmVAS1-2。系统进化树、基因结构和保守基序分析表明，大豆VAS1与豆科植物亲缘关系更近。启动子序列分析发现多个逆境和光响应元件。表达模式分析表明，大豆VAS1家族基因在不同种子发育时期的胚乳中表达量较高。荧光定量PCR分析表明，在干旱和盐胁迫下，大豆根系VAS1基因表达量显著上调。拟南芥过量表达GmVAS1-1植株侧根数较野生型显著减少。酵母互作试验及预测共筛选到17个与GmVAS1-1互作的蛋白。大豆VAS1基因家族成员在胚乳中表达量较高，且响应多种逆境及营养胁迫，其中，GmVAS1-1参与侧根发育。

甘蓝型油菜每角果粒数全基因组关联分析

肖小军, 陈明, 韩德鹏, 余跑兰, 郑伟, 肖国滨, 周庆红, 周会汶

2023, 39(3): 143-151. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0824

摘要 ( 355 )

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为挖掘甘蓝型油菜每角果粒数显著关联单核苷酸多态性（SNP）位点及相关候选基因。本研究以300份甘蓝型油菜自交系为试验材料，对甘蓝油菜每角果粒数进行一年两地表型考察，并结合该群体前期开发的201 817个SNPs标记，采用一般线性模型（GLM）和混合线性模型（MLM）进行全基因组关联分析（GWAS），此外，对性状显著关联SNP位点两侧100 kb区域内相关候选基因进行功能预测。300份甘蓝型油菜每角果粒数在两地均表现出广泛的表型变异，筛选出2份每角果粒数较多的油菜种质资源。基于GLM模型检测到39个与油菜每角果粒数显著关联SNPs，采用MLM分析发现，两地共检测到的3个每角果粒数显著关联SNPs位点均在GLM检测到。8个位点附近找到CIK，ERF022和EDE1等19个拟南芥已报道角果籽粒发育相关的同源基因。研究结果有助于解析甘蓝型油菜每角果粒数的遗传基础，为研究每角果粒数的调控机制、指导每角果粒数的遗传改良奠定基础。

黄瓜二倍体及其同源四倍体果实转录组分析

谢洋, 邢雨蒙, 周国彦, 刘美妍, 银珊珊, 闫立英

2023, 39(3): 152-162. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0974

摘要 ( 336 )

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果形和糖含量分别是与瓜类蔬菜作物外观、营养及风味密切相关的重要品质性状。为探究黄瓜倍性差异导致果形及糖含量变化的分子机制，以果形和糖含量差异显著的黄瓜二倍体（长果/低糖）和四倍体（短果/高糖）为试材，分别取开花当天和花后9 d的果实进行转录组分析。结果表明，在二、四倍体花后9 d果实中共鉴定到1 874个差异表达基因（DEGs），其中上调基因818个和下调基因1 056个；GO分析显示，DEGs显著富集在“DNA复制”（GO:0006260）、“DNA代谢过程”（GO:0006259）、“蛋白质复合体”（GO:0032993）、“染色体”（GO:0005694）、“蛋白质二聚活性”（GO:0046983）等GO条目上；KEGG分析表明，DEGs富集在“植物激素信号转导”（csv04075）、“淀粉与蔗糖代谢”（csv00500）等代谢通路上；参与“植物激素信号转导”相关基因AUX1、DELLA、B-ARR、TCH4上调表达，GH3、GID1、PP2C、CYCD3下调表达，以及参与“淀粉与蔗糖代谢”相关基因SPS、SUSY上调表达，可能与果形指数减小和果实糖含量增加有关。荧光定量PCR（RT-qPCR）分析显示，除ARF4外，所选定DEGs的表达模式与RNA-Seq中表达趋势相一致，其中SUSY在二、四倍体黄瓜果实中差异表达极显著，推测该基因在调控黄瓜四倍体果形及糖含量形成过程中起到重要作用。

伯克霍尔德氏菌GD17对黄瓜幼苗耐干旱的调节

王琪, 胡哲, 富薇, 李光哲, 郝林

2023, 39(3): 163-175. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0753

摘要 ( 339 )

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干旱是影响农业生产的主要因子之一。根际促生菌可有效减轻干旱对植物的伤害，但其中的作用机理仍需探究。以接种Burkholderia sp. GD17菌和未接种的黄瓜幼苗为材料，经干旱处理（撤水7 d）后，分析其生理生化和相关基因表达，以此探究GD17菌促生拮抗的作用机理。结果表明，接菌5 d的植株根中GD17菌数量达到6.2×10⁶ CFU/g鲜重，直至第15天撤水处理时仍维持这一数量级。正常浇水的加菌植株地上部鲜重与干重分别较未加菌对照高39%和36%；在干旱胁迫下，分别高38%和32%，叶片相对含水量高8.5%。干旱胁迫下，加菌叶片丙二醛和电解质渗透率分别较未加菌的低45%和26%。正常浇水的加菌植株叶片超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶活性均显著低于未加菌植株的水平，而在干旱胁迫下，加菌植株的3种抗氧化酶活性明显高于未加菌的。干旱显著提高叶片的脯氨酸含量，其中，加菌植株的幅度更大。正常浇水的加菌植株净光合速率高于未加菌植株，但气孔导度、胞间二氧化碳浓度和蒸腾速率没有明显变化，但在干旱条件下，这些参数在加菌植株中的值显著高于未加菌植株。叶绿素荧光成像进一步显示，接种GD17可有效减轻干旱对光合机构的损伤和光合效率的抑制。抗氧化、脯氨酸合成和转录因子等相关基因的表达受干旱诱导，且多数在加菌植株中的幅度更大。GD17菌可有效促进黄瓜幼苗生长和对干旱的耐受性。其可能机理包括增强抗氧化防卫、减轻光合作用损伤、提高渗透物质合成和细胞保水力、上调转录因子基因表达等。GD17菌在黄瓜农业生产中具有潜在的应用价值。

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

2023, 39(3): 176-183. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1264

摘要 ( 461 )

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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CmLBD2和CmLBD28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。

‘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

2023, 39(3): 184-195. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0729

摘要 ( 577 )

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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。

‘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

2023, 39(3): 196-205. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0714

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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。

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

2023, 39(3): 206-217. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0532

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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。

CsPPR和CsCPN60-like在茶树白化叶片中的表达分析及互作蛋白验证

王涛, 漆思雨, 韦朝领, 王艺清, 戴浩民, 周喆, 曹士先, 曾雯, 孙威江

2023, 39(3): 218-231. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0802

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本课题组前期通过转录组筛选出2个与‘白鸡冠’茶树（Camellia sinensis）叶片白化相关的基因（CSS0013384和CSS0036305），为探明CSS0013384和CSS0036305在白化茶树中的表达模式与其互作蛋白，以‘白鸡冠’茶树叶片为材料，克隆CSS0013384和CSS0036305 cDNA全长序列，利用生物信息学、酵母单杂交和酵母双杂交，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、蛋白调控与互作网络和基因表达模式。生物信息学分析结果表明，CSS0013384和CSS0036305分别属于三角状五肽蛋白（pentatricopeptide repeat protein, PPR）和伴侣蛋白（chaperone, CPN60-like）家族，其蛋白质编码区（coding sequence, CDS）长度为1 893 bp和1 752 bp，编码氨基酸个数为631和575，蛋白质质量为71.87 kD和60.79 kD，等电点为8.93和6.21。亚细胞定位预测结果表明，CSS0013384定位于叶绿体，CSS0036305定位于线粒体。通过白鸡冠茶树第二叶的遮阴和恢复光照处理与不同叶色茶树品种的RT-qPCR发现，CSS0013384和CSS0036305在白化芽叶中高表达。CSS0002807属于PIF转录因子家族，酵母单杂交结果表明CSS0002807可以结合CSS0013384启动子。CSS0013384和CSS0036305在白化茶树叶片中可能参与叶绿体和线粒体发育，在叶片白化过程中发挥重要作用，结果可为进一步探究茶树叶片白化机理提供参考。

红豆杉低温半致死温度和低温胁迫下紫杉烷含量

蒋路园, 丰美静, 杜雨晴, 邸葆, 陈段芬, 邱德有, 杨艳芳

2023, 39(3): 232-242. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0762

摘要 ( 341 )

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通过测定低温胁迫下红豆杉电阻抗参数和紫杉烷含量变化，确定适合红豆杉低温半致死温度测定的电阻抗参数，探讨低温对红豆杉紫杉烷生物合成的影响，为扩大红豆杉引种范围及利用低温条件提高红豆杉中紫杉醇含量奠定了理论基础。以云南红豆杉、南方红豆杉（山西长治）、中国红豆杉、曼地亚红豆杉和东北红豆杉为材料，分别采用电导率法和电阻抗法测定上述树种低温半致死温度，并利用LC-MS法测定低温胁迫下红豆杉叶片中紫杉烷含量和脱落酸（abscisic acid, ABA）含量。结果表明，5种红豆杉中，中国红豆杉、南方红豆杉（山西长治）、东北红豆杉和曼地亚红豆杉均能耐受-14.668- -9.106℃低温；云南红豆杉能耐受-8.802- -3.521℃低温，高于其他4种红豆杉。电阻抗τ_m参数与电导法测定的5种红豆杉一年生枝低温半致死温度显著相关，相关系数为0.912。低温胁迫下，红豆杉一年生叶片中紫杉醇含量高于当年生叶片。随着处理温度的下降，云南红豆杉和东北红豆杉一年生叶片中紫杉醇含量显著增加，中国红豆杉当年生叶片中巴卡亭Ⅲ含量和10-去乙酰基紫杉醇含量显著增加。此外，红豆杉叶片中ABA含量随温度的下降而增加，当年生叶片中ABA含量高于一年生叶片。与云南红豆杉相比，东北红豆杉、曼地亚红豆杉、南方红豆杉（山西长治）和中国红豆杉能耐受更低的温度。低温有利于云南红豆杉和东北红豆杉一年生叶片中紫杉醇的合成及中国红豆杉当年叶片中巴卡亭III和10-去乙酰基紫杉醇的合成。

高寒草地燕麦根际解植酸磷促生菌鉴定及其优势菌假单胞菌属菌株功能特性

李琦, 杨晓蕾, 李晓林, 申友磊, 李建宏, 姚拓

2023, 39(3): 243-253. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0686

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旨为从高寒草地燕麦根际定向筛选解植酸磷微生物资源，筛选促生潜力菌株，分析植酸酶编码基因。采用国际植物研究所磷酸盐生长培养基（NBRIP）分离及筛选菌株，16S rRNA基因鉴定其分类地位，并测定菌株植酸酶活性及促生特性，结合简并PCR和高效热不对称交错PCR（hiTAIL-PCR）扩增植酸酶基因完整序列，并进行生物信息学分析及异源表达。共获得107株菌株，其中51株能在NBRIP培养基上形成清晰溶磷圈，鉴定为2门10科11属，以假单胞菌（Pseudomonas）为优势菌。14株不同种假单胞菌均检测出植酸酶活性，具有溶解有机/无机磷、分泌IAA（3-indoleacetic acid）、固氮及拮抗植物病原菌的促生活性。获得了3株菌株的植酸酶（PHY65、PHY101和PHY131）序列，预测为β-螺旋植酸酶（β-propeller phytases，BPPhy）家族蛋白，其中重组PHY65的比活性为28.2 U/mg。研究结果可为解磷生物菌剂的研发与利用提供优良菌株资源，为植酸酶的生产应用提供理论基础。

最短尾短体线虫转录组及潜在效应蛋白分析

扈丽丽, 林柏荣, 王宏洪, 陈建松, 廖金铃, 卓侃

2023, 39(3): 254-266. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0773

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最短尾短体线虫（Pratylenchus brachyurus）是一种重要的迁移性内寄生植物病原线虫。对其转录组进行测序和分析，是进一步研究其寄生特点和致病机理的重要基础。通过转录组测序和分析，得到72 516个unigenes，其中38 266个（52.76%）unigenes注释到7个蛋白质数据库中。Cazyme分析预测到 541 条具有植物/真菌细胞壁降解活性的蛋白质序列，分别属于 GH5、GH30、GH53、GH28、PL3、GH16、GH18和GH20家族。转录组中有56个蛋白序列与秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）的RNAi通路蛋白具有同源性。鉴定到51个与已知植物寄生线虫效应蛋白具有同源性的蛋白序列，检测了9个潜在效应蛋白在抑制植物防卫反应中的作用，其中7个能够抑制由Gpa2/Rbp-1引起的细胞程序性死亡反应。研究结果表明最短尾短体线虫转录组与同属的短体线虫基因分布特点相似，其潜在效应蛋白具有抑制植物防卫反应的特点。

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

2023, 39(3): 267-277. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0722

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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srfA、fenB、ituA、ituD、bymA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。

核桃炭疽菌携带病毒种类鉴定及多样性分析

徐小文, 李金仓, 海都, 查玉平, 宋菲, 王义勋

2023, 39(3): 278-289. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0732

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炭疽菌是核桃主要病害核桃炭疽病的病原，目前对核桃炭疽菌携带的病毒种类及病毒基因组序列信息了解较少。利用宏病毒组测序技术，对分离自我国3个不同省份的25株核桃炭疽菌所携带的病毒基因序列进行发掘、鉴定和分类。经同源比对分析，获得22种病毒基因组序列，其中19种为新病毒。在22种病毒中，有21种为正单链RNA病毒，1种为dsRNA病毒。正单链RNA分别隶属于裸露病毒科（Narnaviridae）、线粒体病毒科（Mitoviridae）和葡萄孢欧尔密病毒科（Botourmiaviridae），而dsRNA属于Alternaviridae病毒科。RT-PCR验证结果表明22种病毒都能在核桃炭疽菌株中被检测到，且25株炭疽菌的病毒携带率为100%，每个菌株都至少被1-11种病毒侵染。研究结果丰富了炭疽菌属所携带的病毒基因组信息，为后续深入分析炭疽菌真菌病毒的多样性和分子特性奠定基础。

冰冷杆菌PG-2的基因组测序及生物信息学分析

张志霞, 李天培, 曾虹, 朱稀贤, 杨天雄, 马斯楠, 黄磊

2023, 39(3): 290-300. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0919

摘要 ( 367 )

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冰冷杆菌PG-2（Gelidibacter sp.PG-2）是一株能产类胡萝卜素的菌株，为深入研究其产类胡萝卜素的机制，对该菌株进行了全基因组测序。从PG-2中提取类胡萝卜素后通过LC-MS/MS进行定性分析，通过液体紫外全波长扫描计算其含量，基于全基因组测序结果对该菌株产类胡萝卜素的代谢通路进行了预测分析。结果表明，PG-2所产类胡萝卜素为玉米黄质，含量为185.81 μg/g菌体干重，PG-2全基因组大小为3 850 413 bp，GC含量为37.91%，rRNA共计5个，tRNA共计37个，sRNA共计19个，在COG、GO、KEGG数据库分别注释到基因3 401、1 797、1 495个。菌株PG-2含有3个与产类胡萝卜素相关的核心基因crtI、crtZ、lcyB，并对其代谢通路进行了预测。基因组框架测序数据提交至 NCBI 获得 GenBank登录号为JAMJTV000000000。上述结果表明，菌株PG-2具有产类胡萝卜素的能力，推测它产类胡萝卜素与基因crtI、crtZ和lcyB有关。

新型异养硝化-好氧反硝化菌Paracoccus sp. QD-19的分离及脱氮特性研究

张宇红, 董先博, 刘香宇, 许家琪, 徐子祾

2023, 39(3): 301-310. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0834

摘要 ( 408 )

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从沈阳市南部污水处理厂活性污泥中分离获得同时具备异养硝化和好氧反硝化能力的新型菌株，研究其脱氮特性，为改善污水厂的脱氮处理工艺奠定基础。对菌株进行形态学观察和16S rRNA基因鉴定；分别以NH₄Cl、NaNO₂、KNO₃为唯一氮源探究菌株的脱氮能力；以碳源、C/N比、pH值、温度、转速、接种量（V:V）等因素对菌株脱氮效果的影响进行研究。获得一株新型异养硝化-好氧反硝化菌株，经16S rRNA基因序列比对为副球菌属（Paracoccus），命名为Paracoccus sp. QD-19。菌株对初始氨氮浓度在300 mg/L以下的低浓度氨氮去除率能够达到100%，去除速率为8.707 mg/（L·h）且在脱氮过程中几乎没有亚硝态氮和硝态氮的积累。以亚硝态氮和硝态氮作为唯一氮源时，对此两种氮源的去除率36 h内均能达到99%，去除速率分别为4.944和5.666 mg/（L·h）。确定了去除氨氮的最佳脱氮条件：琥珀酸钠为碳源，C/N比为10，pH值为7，接种量（V:V）为1%，温度为30℃，转速为140 r/min。菌株Paracoccus sp. QD-19同时具有异养硝化和好氧反硝化的能力，并且具备不积累亚硝态氮和硝态氮的特性，为污水厂脱氮工艺的改进提供了实践基础。

藏鸡GPX3基因的克隆、组织表达谱研究及功能预测

陈楚雯, 李洁, 赵瑞鹏, 刘媛, 吴锦波, 李志雄

2023, 39(3): 311-320. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0967

摘要 ( 337 )

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本研究对藏鸡GPX3基因进行克隆和生物信息学分析，检测其在藏鸡不同组织中的表达量，鉴定GPX3互作蛋白的mRNA表达水平并分析其相关性，为进一步探究GPX3基因对藏鸡免疫功能的影响奠定基础。本试验以70日龄健康藏鸡（公鸡）作为研究对象，利用RT-PCR技术获得GPX3基因CDS序列并进行生物信息学分析；利用qPCR技术检测GPX3基因在藏鸡心、肝、脾、肺和肾组织中的表达差异情况以及分析可能与GPX3蛋白存在互作关系的10个相关蛋白在脾中的mRNA表达情况及其相关性。结果显示，成功扩增藏鸡GPX3基因799 bp，包括5' UTR 78 bp，CDS区660 bp，3' UTR 61 bp，可编码219个氨基酸。GPX3 mRNA在藏鸡5个组织中均有表达，且在脾中表达量最高，预测GPX3基因在脾中表达量最高这一结果可能与该蛋白的免疫功能有关。GPX3蛋白与预测互作蛋白SOD2呈极显著正相关，推测GPX3在耐药性、生殖调控等方面存在一定的调节作用。本研究成功克隆藏鸡GPX3基因CDS区660 bp，预测其可能与SOD2呈极显著正相关。为进一步了解GPX3基因的抗氧化功能在藏鸡免疫机制中的作用提供理论依据。

2023, 39(3): 321-321.

摘要 ( 137 )

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