生物技术通报

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

2023, 39(6): 1-11. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1352

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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。

辐射诱变技术在木本植物育种中的应用及展望

李玉岭, 毛欣, 张元帅, 董元夫, 刘翠兰, 段春华, 毛秀红

2023, 39(6): 12-30. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1008

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辐射诱变在植物新品种选育和遗传改良方面发挥着重要作用，为了能让育种者迅速准确地了解辐射诱变在木本植物上的研究和应用情况，基于CNKI数据库及国际原子能机构官网，对2000年后公开发表的木本植物辐射诱变相关文献及公布的辐射突变品种进行统计分析。从辐射诱变机理、辐射效率影响因素、突变体鉴定及分离、辐射育种成果等方面进行了全面梳理。结果表明，目前辐射诱变机理尚不清楚，影响辐射效率的关键因素为适宜辐照剂量，其次要关注辐射材料的敏感差异性，鉴定突变体的方法有表型、生理生化、细胞学及分子标记，组合使用结果更准确。总体上木本植物辐射育成品种数量不多，并且有逐渐下降的趋势。该文综述了木本植物辐射育种研究进展，对辐射诱变存在的难题诸如诱变效率低、突变方向不易控制、突变体鉴定方法不完善等给出相应解决方案，并对今后辐射育种研究方向进行了展望，旨在为植物辐射育种研究及应用提供借鉴和新思路。

木薯重要性状基因的研究进展

肖亮, 吴正丹, 陆柳英, 施平丽, 尚小红, 曹升, 曾文丹, 严华兵

2023, 39(6): 31-48. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1274

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木薯是全球热区的重要粮食作物、经济作物和能源作物，但其生物学研究和育种进展落后于主要粮食作物，分子育种是木薯遗传改良的重要驱动力，挖掘木薯重要性状相关基因是实现其传统育种向分子育种转变的基础和前提。本文系统地总结了木薯株型、产量、品质、抗逆等性状基因以及相关基因功能表征的最新进展，并指出构建自交分离群体和多组学整合是未来挖掘木薯关键基因的重要手段。本文拟为推进功能基因组研究成果应用于木薯育种技术体系建设提供参考，为木薯遗传改良提供理论指导。

Cr（VI）的生物修复技术研究进展

徐汝悦, 王子霄, 沈禄, 吴蓉蓉, 姚芳婷, 谭中原, 刘恒蔚, 张文超

2023, 39(6): 49-60. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1331

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铬是一种主要的无机污染物，通过岩石风化、火山喷发等自然过程和冶金、化工、皮革产业等人为活动释放到土壤和水体中。铬主要以两种不同的稳定氧化状态存在：Cr（III）和Cr（VI），其中Cr（VI）的毒性大、流动性强、生态风险性大，是目前世界公认的I类致癌物。因此，Cr（VI）污染的治理研究受到了广泛的关注。传统的物理化学修复技术存在执行成本高、效率低、容易产生有毒副产物和无法大规模实施等缺点；生物修复技术改善了传统修复技术的局限性，是一种更经济、更环保、可持续的绿色修复技术。本文综述了Cr（VI）的污染来源、毒性特点，详细阐述了其微生物修复和植物修复的过程及机制，并展望了生物修复铬污染的未来发展方向，以期为生物修复Cr（VI）污染的应用提供理论指导和科学依据。

外源植物激素调控微藻生长及目标产物积累研究进展

李苑虹, 郭昱昊, 曹燕, 祝振洲, 王飞飞

2023, 39(6): 61-72. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1166

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微藻因独特的生长优势及富含油脂、蛋白质、类胡萝卜素、不饱和脂肪酸等物质，使其在生物能源、功能食品、医药保健等领域应用广泛。非生物胁迫（缺氮、高光强、高温、高盐、重金属等）是诱导藻细胞快速富集油脂等代谢物的传统且有效的手段，但通常是以牺牲微藻生长量为代价，限制了目标产物的高效积累。植物激素是一种调节微藻细胞生长代谢的重要小分子信号物质，其调控微藻的生长代谢过程主要包括促进藻细胞的分裂、调控藻类抗逆性、提高光合作用效率及重要次级代谢产物的积累等。因此，通过将植物激素和非生物胁迫相结合的手段可以进一步促进目标产物的合成并提高微藻在非生物胁迫条件下的耐受能力。论文总结了近年来被应用到微藻培养体系中的植物激素种类、可能的合成途径及其生理功能，分析了其在藻类应答非生物胁迫中的作用及对细胞生长和目标产物合成的影响，探讨了植物激素调控下微藻抵抗不同非生物胁迫的内在机制研究及其耐受逆境协同油脂积累的可能机制，并展望了外源植物激素在微藻生物质产业发展中的机遇和挑战，旨在为微藻高效培养及高附加值产物的积累提供理论依据和技术指导。

嗜热纤维素降解菌研究进展

张晶, 张浩睿, 曹云, 黄红英, 曲萍, 张志萍

2023, 39(6): 73-87. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1240

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纤维素是地球上含量丰富的可再生资源，对其进行充分利用可有效缓解日益严峻的能源和环境问题。纤维素酶是纤维素生物转化的关键，其催化效果决定了纤维素能源化利用的商业价值。鉴于常规的中温酶很难适应工业化生产中的极端条件，来源于嗜热微生物的纤维素酶引起了科研人员关注。结合国内外研究现状，综述了嗜热纤维素降解菌的种类、纤维素酶类型以及纤维素降解方式，讨论了嗜热纤维素酶在工业生产中的作用及应用现状。最后提出了嗜热纤维素酶大规模应用的技术瓶颈和今后的研究重点，展望了嗜热纤维素酶的商业化前景。

有尾噬菌体的结构及其受体研究进展

李托, 李陇平, 屈雷

2023, 39(6): 88-101. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1329

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随着“超级耐药”细菌的不断出现和快速传播，噬菌体（细菌病毒）成为抗生素替代品研究的热点，是解决抗生素耐药难题、促进养殖业健康发展的新途径。噬菌体能够特异性裂解宿主菌是其发挥治疗功效的关键，然而噬菌体裂解细菌的特异性又取决于噬菌体受体结合蛋白与受体的识别与吸附。有尾噬菌体利用其受体结合蛋白（尾部纤维、尾钉和基板结构等）识别细菌表面受体（脂多糖、外膜蛋白、荚膜、鞭毛和菌毛等），最终将细菌裂解。本文综述了有尾噬菌体及其受体结合蛋白的类型和结构，以及噬菌体受体方面的研究进展，讨论了基于噬菌体与宿主菌互作研究基础上的噬菌体治疗制剂的选择策略，为后续深入研究噬菌体与其宿主菌互作机理、改造噬菌体和创制噬菌体生物杀菌制剂提供坚实的理论基础。

MCR-1介导多黏菌素耐药性的分子机制研究进展

陈勇, 李亚鑫, 王亚瑄, 梁露洁, 冯思源, 田国宝

2023, 39(6): 102-108. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1058

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多黏菌素耐药基因mcr-1的出现为临床感染治疗带来了新的挑战。自其发现以来，已有6大洲61个不同的国家或地区报道了mcr-1的流行。为了遏制mcr-1的流行，我国农业农村部颁布了禁用多黏菌素作为饲料添加剂的禁令。尽管已有研究指出停用多黏菌素作为动物饲料添加剂可有效降低动物源、环境源和人源样本中mcr-1阳性菌的检出率，但是mcr-1在临床上仍呈低流行性的状态。截至目前已经发现34种mcr-1突变体和9种不同的MCR家族蛋白，未来是否会进化出流行率更高的MCR亚型也有待观察。关于mcr-1介导多黏菌素耐药的分子机制及其影响细菌细胞壁的机制也有新的成果不断出现。本文将对mcr-1的流行性、耐药机制及其对细菌适应性影响的分子机制3个方面的最新进展进行简要综述，以期为遏制多黏菌素耐药基因mcr-1的传播提供可参考依据。

大肠杆菌Nissle 1917对炎症性肠病治疗作用的研究进展

陈彩萍, 任昊, 龙腾飞, 何冰, 鲁兆祥, 孙坚

2023, 39(6): 109-118. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1027

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炎症性肠病（inflammatory bowel disease，IBD）是一组特定的肠道疾病的统称，主要体现为慢性及复发性的肠道炎症。其全球发病率正在迅速上升，严重影响人们生活质量与生命健康，已成为当前的全球性健康问题。在过去的几十年里，大量研究表明IBD的发病率与肠道菌群失调有关。因此，以肠道益生菌为主的治疗策略成为一大热点，其中大肠杆菌Nissle 1917（Escherichia coli Nissle 1917，EcN）备受关注。本文聚焦肠道益生菌EcN在治疗IBD中的应用与机制，系统地综述了EcN的益生菌特性，概述EcN在临床实践中对IBD的治疗应用，同时从上皮屏障完整性调节、免疫调节、黏液屏障保护和肠道菌群稳态等方面阐述EcN治疗IBD的具体作用机制。此外，结合当前的研究现状，讨论了未来基于工程化EcN新疗法的发展前景，强调EcN在IBD治疗和预防中的适用性和可行性策略，并对该领域未来的研究方向进行了展望，为进一步深入研究EcN治疗IBD提供思路和参考。

线粒体功能障碍引起的相关炎性疾病及靶向治疗

马学虎, 马莉花, 苟妍, 马燕芬

2023, 39(6): 119-125. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1146

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作为真核细胞中必不可少的细胞器，线粒体在能量代谢、维持氧化还原平衡和细胞凋亡调节中起着核心作用。线粒体功能障碍无论是由于线粒体自身受损、线粒体DNA基因突变或者是有缺陷的线粒体电子传递链、氧化应激，还是异常基因和炎性信号传导引起，都会对组织或器官造成一定的损伤或导致炎症的发生，如肾脏、肝脏、乳腺等器官或组织。本文总结了线粒体中重要组分包括线粒体DNA、细胞色素c和心磷脂的功能，及线粒体功能障碍引起的炎症疾病以及对线粒体功能障碍的治疗，以期为线粒体功能障碍与炎症疾病及靶向治疗提供更多技术支撑。

抗菌适配体的筛选与应用进展

李典典, 粟元, 李洁, 许文涛, 朱龙佼

2023, 39(6): 126-132. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0860

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现代医学及分子生物技术当前所面临的一个重大挑战是探索新的治疗方案来应对细菌感染。因多重耐药细菌的比率不断增加，同时结合抗菌药物的功效、研发进程及成本，更加重了细菌感染治疗形势的严峻性。针对这一形势，最有希望的解决方案是寻找抗菌药物的替代来源，而经SELEX筛选获得的抗菌适配体是极具潜力的替代品。抗菌适配体可通过干扰细菌生化进程、控制细菌菌膜形成、阻断毒素侵染等机制降低细菌的致病能力。目前，基于适配体的抗菌策略主要包括单一适配体抑菌、适配体复合纳米材料、适配体复合抗生素等。本文总结了关于常见致病菌细胞或其相关成分适配体的筛选策略，并从适配体的裁剪修饰、抑菌机制及其在抑菌治疗中的应用等方面展开论述，展望了基于抗菌适配体的抑菌策略在感染治疗中的发展前景，旨在为致病菌引发的感染性疾病的诊治提供新思路。

基于KASP平台的转基因玉米高通量特异性检测方法

朱少喜, 金肇阳, 葛建镕, 王蕊, 王凤格, 路运才

2023, 39(6): 133-140. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1191

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为了促进转基因玉米产业化发展，加快优良性状转化体与骨干自交系的转育工作，适用于回交群体的高通量前景选择方法亟待开发。本研究以转基因玉米DBN9936为材料，根据其外源插入片段及其侧翼序列，采用primer5软件设计了6对特异性引物，与内标准基因zSSIIb引物进行组合用于评估，获得最优引物组合后，进一步开展特异性验证、检出限测试和多样品验证。结果显示，最优引物组合为DBN9936-LB1*zSSIIb-k1；10份DBN9936 BC₁代种子的 KASP基因分型结果与琼脂糖凝胶电泳结果完全一致；10份转化体DBN9858、DBN9501、C0010.1.3、C0010.3.1、C0010.3.7、C0030.2.5、BT11、GA21、MIR162和2A-7的转基因玉米样品在双平台上检测结果均表现为阴性；转基因玉米DBN9936的检出限为10%；48份不同DBN9936杂交种材料的KASP基因分型结果均表现为阳性。综上，本研究方法可用于转基因玉米DBN9936回交转育过程中的前景选择，且样品通量高，为其他农作物在转基因育种过程中的目标基因检测提供了技术参考。

基于SLAF-seq技术的石斛兰SNP标记开发及亲缘关系分析

崔学强, 黄昌艳, 邓杰玲, 李先民, 李秀玲, 张自斌

2023, 39(6): 141-148. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1386

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利用SNP标记技术对收集的石斛兰种质资源进行亲缘关系分析，为新品种选育亲本选择提供理论依据。以60份石斛兰种质资源为对象，用特异性位点扩增片段测序技术（SLAF-seq）对种质进行SNP标记开发及亲缘关系分析。通过对各样品的测序数据进行统计，共获得157.34 Mb Clean Reads数据，各样本Reads数据在576 195-5 359 710 之间。样本平均测序质量值Q30为93.85%，平均GC含量为40.16%。通过测序数据分析，共获得1 337 217个SLAF标签，标签的平均测序深度为9.63×，其中具多态性的SLAF标签有1 049 638个。共开发得到11 248 186个群体SNP标记，每个样品的SNP 标记数目介于694 015-6 367 379之间，SNP标记完整度为2.71%-24.89%，杂合率为1.13%-5.74%。对群体SNP 过滤，共获得31 499个高度一致性的有效SNP 标记。利用筛选获得的SNP标记构建系统发育树，60份石斛兰种质资源被分为3个亚群，这3个亚群分别包含材料为 Q1：3份，Q2：21份，Q3: 36份。种质聚类结果与形态学分类结果基本一致。利用SLAF-seq技术能高效、精确地开发出适用于石斛兰种质遗传分析的SNP标记，开发的SNP标记可为石斛兰育种、遗传图谱构建、品种鉴定以及农艺性状的关联分析等研究提供分子基础。

三种桑黄子实体脂溶性成分的GC-MS分析及抗氧化活性

罗阳兰, 曹乃馨, 杨玉梅, 黄丽玲, 阎勇, 黄世旅

2023, 39(6): 149-157. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1275

摘要 ( 261 )

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比较分析不同桑黄子实体脂溶性成分差异，并初步探究其抗氧化活性。采用索氏提取法获得脂溶性成分并进行GC-MS分析，计算各化学成分的相对百分含量，测定其还原能力、对DPPH自由基、羟自由基的清除能力分析抗氧化活性。GC-MS结果表明共鉴定到176种化合物，JM1、JM2和JM3的脂溶性成分分别有68、75和71种化合物，对化合物进行归类分析发现主要含有烷类、酯类、芳香族类等物质，共有成分共8种，相对含量分别占JM1、JM2和JM3提取物的12.88%、9.85%、9.54%，分别为2,4-二甲基庚烷、乙苯、对二甲苯、苯乙烯、6-十二酮、棕榈酸甲酯、木蜡酸甲酯和四十四烷。3种子实体中JM1脂溶性物质具有更好的抗氧化活性。桑黄子实体脂溶性成分含有多种活性物质，具有一定的生物活性，可为深入研究其药理功效和资源开发提供参考。

单细胞转录组测序技术及其在秀丽隐杆线虫中的应用

赵金玲, 安磊, 任晓亮

2023, 39(6): 158-170. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1190

摘要 ( 388 )

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单细胞转录组测序技术使人们摆脱了细胞异质性问题的干扰，从而在单个细胞水平实现对基因表达及转录调控机制的探索，以及对不同细胞亚群和特殊细胞类型的识别，对系统发育领域的研究具有重要意义。传统模式生物秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）由于体细胞数目固定、细胞分化路径清晰等特点，近年来成为了单细胞转录组学研究的重要模型。本文对目前单细胞转录组测序技术的发展现状进行综述，总结其在秀丽隐杆线虫的细胞谱系分析、单细胞轨迹推断以及神经元细胞图谱等研究工作中的应用情况，并对未来的研究方向作进一步展望。

RagA转基因果蝇的构建及功能研究

孟国强, 管建文, 牛春梅, 周颖, 沈苏林, 韦有恒

2023, 39(6): 171-180. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1341

摘要 ( 268 )

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Rag GTPase属于Ras家族成员的GTP结合蛋白，定位于溶酶体。果蝇RagA蛋白是哺乳动物RagA/RagB蛋白同源物，在果蝇中RagA与RagC结合，共同调节TORC1活性。本实验室发现敲减RagA使果蝇发育停滞在蛹期。为了探究具体原因，基于密码子的简并性，通过融合PCR、同源重组克隆的方法构建了改变RagA RNA干扰靶标位点的过表达载体pUASp-RagA-wt；在此基础上，通过点突变的方式构建了与GTP结合的RagA过表达载体pUASp-RagA-Q61L和与GDP结合的RagA过表达载体pUASp-RagA-T16N。通过显微注射和遗传杂交等方式分别筛选出pUASp-RagA-wt、pUASp-RagA-Q61L、pUASp-RagA-T16N转基因果蝇。通过体细胞克隆的方法检测了不同活性状态的RagA对TORC1活性的影响，RagA调节TORC1活性：与GTP结合处于激活态；与GDP结合处于失活态。为确定GTP/GDP状态下RagA活性对果蝇发育的影响，将UASp转基因系果蝇与Tub-Gal4/TM6果蝇杂交并统计后代羽化率，判断由GTP/GDP状态控制的RagA活性对果蝇生长发育的影响。结果发现，RagA敲减果蝇由于蛹期阶段内出现障碍不能发育为成虫。在RagA敲减的背景下，过表达野生型RagA能够完全挽救RagA敲减所导致的果蝇致死。过表达GTP结合型的RagA-Q61L能够部分挽救RagA敲减的致死效应，过表达GDP结合型的RagA-T16N不能挽救RagA敲减的致死效应。表明RagA在果蝇生长发育过程中起着重要的作用，且RagA与GTP/GDP结合需保持动态平衡。RagA仅与GTP或GDP结合会使TORC1活性处于过高或过低的状态，影响果蝇的生长发育。

基于CRISPR/Cas9技术构建与鉴定敲除ACE2基因的Huh7肝癌细胞株

张祖霖, 刘方芳, 周青鸟, 赵瑞强, 贺菽嘉, 林文珍

2023, 39(6): 181-188. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1251

摘要 ( 270 )

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利用CRISPR-Cas9基因编辑技术敲除人Huh7肝癌细胞的血管紧张素转化酶2（ACE2）基因，构建ACE2基因敲除细胞株，为研究ACE2在肝细胞癌的作用提供细胞模型。首先，对ACE2结构域进行鉴定，利用在线网站设计两条破坏所有结构域、靶向作用于ACE2外显子的sgRNA。其次，构建重组载体并转染肝癌细胞Huh7，嘌呤霉素筛选出单克隆细胞株。最后，免疫印迹鉴定敲除效果。结构域鉴定结果显示，在340-520号氨基酸位置存在Zn结合位点和激活位点，根据sgRNA靶点设计原则，采用片段敲除的方式，针对ACE2的第9、第10外显子设计两对sgRNA，并成功构建PX459-ACE2-sgRNA重组质粒。嘌呤霉素成功筛选出单克隆细胞株，并测序证实了发生片段敲除，ACE2蛋白在敲除细胞株中不表达；成功构建ACE2敲除的Huh7细胞株，为日后研究ACE2在肝细胞癌的发生机制奠定基础。

基于代谢组学研究谷子SiYABBYs参与花发育过程中鼠李糖苷的生物合成

韩华蕊, 杨宇琭, 门艺涵, 韩尚玲, 韩渊怀, 霍轶琼, 侯思宇

2023, 39(6): 189-198. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1463

摘要 ( 3746 )

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花器官发育是生殖发育的前提和基础，对小穗最终的形成具有决定性作用，YABBY转录因子在花器官的发育中具有重要作用，探究谷子YABBY家族成员的序列特征及表达模式，揭示其与谷子穗发育的关系，为阐明谷子YABBY基因家族的功能以及提高谷子产量奠定理论基础。通过对谷子YABBY基因家族进行全基因组鉴定，分析SiYABBYs的理化性质、组织表达模式，并与拟南芥和水稻YABBY蛋白序列比对进行功能预测。结果表明，共鉴定8个YABBY家族成员，编码150-303个氨基酸，在抽穗期和授粉期的穗中特异表达，可能参与谷子营养组织的发育和花器官的形成。对谷子抽穗期和授粉期的代谢组数据与SiYABBYs的表达水平进行相关性分析发现，SiYABBY1/SiYABBY5/SiYABBY7/SiYABBY8与鼠李糖苷代谢通路的酶基因紧密关联，表明促进授粉期穗中鼠李糖苷的积累，可能与谷子的成育率及结实率相关。

盐、碱胁迫下高丹草苗期生理特征及转录组学分析

孔德真, 段震宇, 王刚, 张鑫, 席琳乔

2023, 39(6): 199-207. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-0758

摘要 ( 783 )

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高丹草（Sorghum bicolor × S. sudanense hybrids）具有抗旱和耐盐碱特性，逐渐成为畜牧业重要的饲料作物，明确高丹草耐盐、耐碱分子调控机制对高丹草分子辅助育种具有重要意义。本文对高丹草种子进行不同浓度的NaCl和Na₂CO₃胁迫，统计不同浓度下发芽率变化；高丹草幼苗进行200 mmol/L的NaCl和Na₂CO₃胁迫处理，不同时间段对整株幼苗可溶性糖、脯氨酸（PRO）、过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）和总超氧化物歧化酶（T-SOD）生理指标测定和转录组学表达分析。结果表明，相同浓度中性盐（NaCl）胁迫高丹草种子发芽率、根长均大于碱性盐（Na₂CO₃）胁迫。随着胁迫时间延长，POD和CAT在中性盐胁迫时表现出逐渐下降趋势，碱性盐胁迫时呈逐渐增加趋势；PRO、可溶性糖和T-SOD在中性盐胁迫表现出逐渐增大趋势，碱性盐胁迫时表现出逐渐减小趋势。转录组学分析发现，在中性盐胁迫6、12和24 h后，分别鉴定出241个、293个和149个DEG，碱性盐胁迫后，分别鉴定出664个、641个和728个DEG。GO和KEGG 聚类分析显示，盐和碱胁迫处理下参与氧化还原酶合成、渗透胁迫、细胞膜组分、细胞氧化解毒等相关DEG在高丹草苗期生长过程中应对盐碱胁迫响应发挥关键性作用，DEG主要集中在激素信号转导、光合代谢、氧化还原、糖代谢、核酸修复、苯丙烷生物合成等过程与非生物胁迫或逆境相关。盐碱胁迫条件下，高丹草幼苗应对环境刺激通过激素信号转导和氧化还原酶解毒。糖代谢和还原酶合成转运在耐盐碱品种中起到了重要作用。

甘蔗AP2/ERF转录因子基因ShERF3的克隆、表达及其编码蛋白的定位

赵雪婷, 高利燕, 王俊刚, 沈庆庆, 张树珍, 李富生

2023, 39(6): 208-216. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1400

摘要 ( 293 )

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AP2/ERF转录因子在调控植物的生长发育、抵抗生物和非生物胁迫方面发挥重要作用。克隆ShERF3，并分析其功能，为甘蔗抗逆遗传改良提供基因资源。基于转录组数据从‘新台糖22号’甘蔗中克隆ShERF3，并通过Real time PCR、生物信息学分析、水稻原生质体亚细胞定位等技术对ShERF3编码的蛋白特性、亚细胞定位及基因表达模式进行分析。结果显示，克隆获得1 142 bp ShERF3的cDNA序列，包含1个1 053 bp的完整开放阅读框，编码350个氨基酸；ShERF3蛋白含有一个AP2结构域，属于AP2/ERF家族ERF亚家族成员，与高粱和柳枝稷ERF3、谷子和哈氏黍ERF118蛋白同源性较高；ShERF3蛋白是一种不稳定的疏水性蛋白，亚细胞定位结果显示其定位于细胞核；ShERF3主要在甘蔗成熟茎节中表达，在叶片和根系中相对表达较低；在PEG处理下，ShERF3表达先下调后上调，在NaCl处理下，随着胁迫时间延长ShERF3表达量降低。甘蔗ShERF3积极响应干旱和盐逆境胁迫，可能在甘蔗茎秆发育、干旱以及盐胁迫应答方面发挥关键作用。

菊芋NAC转录因子家族基因的鉴定及分析

郭怡婷, 赵文菊, 任延靖, 赵孟良

2023, 39(6): 217-232. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1111

摘要 ( 264 )

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通过转录组学的方法，筛选与菊芋叶片响应干旱胁迫密切相关的NAC转录因子，为今后菊芋NAC基因的克隆及功能验证奠定理论基础。以抗旱青芋2号菊芋品种为实验材料，采取25% PEG6000渗透模拟干旱胁迫的方法，分别在处理0、18、24和36 h后取菊芋叶片，通过转录组测序的方法，筛选干旱胁迫下菊芋叶片中差异表达的NAC转录因子，并对其进行分析。在菊芋叶片中共鉴定出了70个NAC基因，序列长度在408-1 869 bp之间，检测到的motif基序的长度在21-50个碱基不等，系统进化树分析显示，大部分的HtNAC基因能够与其他的NAC基因聚为一类；通过与已报道的抗旱相关的其他作物中的NAC基因进行聚类发现，HtNAC90-3与AtNAC72聚为一类，HtNAC67-3与AtNAC055聚为一类，HtNAC2-1与AtNAC019聚为一类，HtNAC36与SINAC6聚为一类，HtNAC83-1与AtNAC96聚为一类；组织特异性表达分析结果显示，HtNACs基因在种子和花瓣中的表达量相对较高，干旱诱导表达分析显示，分别有38个和11个HtNACs基因在菊芋叶片和根中呈现出诱导后上升表达的趋势。本研究发现HtNACs在种子和花瓣中表达量较高，尤其以花瓣中的表达量最高，后续可从菊芋的花瓣中克隆获得菊芋HtNACs并进行相关功能验证等工作。

江西铅山红芽芋叶绿体基因组特征及系统发育分析

尹明华, 余锾媛, 肖心怡, 王玉婷

2023, 39(6): 233-247. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1369

摘要 ( 220 )

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为分析江西铅山红芽芋叶绿体基因组的结构组成情况，判定其在芋属中的进化位置及与同芋属叶绿体基因组的区别，为芋属物种鉴定、遗传多样性分析和资源保护提供相关依据。使用Illumina NovaSeq 6000测序平台对江西铅山红芽芋叶绿体基因组进行测序，通过生物信息学分析方法进行序列组装、注释和特征分析，并利用Geneious、MISA、MAFF、FASTTREE、CUSP、Chips和Codon W等生物信息学软件对其基因组结构和数目、密码子偏好性、序列重复、SSR 位点和系统发育进行分析。结果表明，江西铅山红芽芋叶绿体基因组大小为 16 2544 bp，呈现四分体结构。共包含 130个基因，其中84个编码蛋白质的基因，37个tRNA基因，8个核糖体rRNA基因，1个假基因。通过密码子偏好性分析，平均有效密码子数为45.60，ENC值小于45的基因39个，说明其密码子偏好性强。通过 SSR分析，检测到101个SSR 位点，其中单核苷酸重复最多（约占83.17%），且单核苷酸以A/T型为主。与近缘种比较，发现其叶绿体基因组序列高度保守，尤其蛋白质编码序列相似度极高。此外，系统发育分析发现江西铅山红芽芋与芋属、岩芋属聚为一支。本研究得到了江西铅山红芽芋的叶绿体基因组基本情况与系统发育位置，为江西铅山红芽芋的物种辨别、天然种群遗传多样性与功能基因组学提供前期研究铺垫。

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

2023, 39(6): 248-258. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1141

摘要 ( 443 )

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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。

海岛棉与枯萎病菌的互作转录组分析

杨洋, 朱金成, 娄慧, 韩泽刚, 张薇

2023, 39(6): 259-273. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1316

摘要 ( 258 )

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棉花枯萎病是棉花生产中常见的一种病害，目前在海岛棉中发病严重，直接影响海岛棉产量和品质，对海岛棉产业发展造成巨大威胁。为解析棉花与枯萎病菌尖孢镰刀菌互作的分子机制，以尖孢镰刀菌侵染48 h的抗感棉花根部组织及致病菌体为材料，利用RNA-seq测序技术分析尖孢镰刀菌与棉花互作的基因表达特性。结果表明，在抗感棉花品种中分别检测到15 218和9 358个差异基因，在侵染抗感棉花品种的尖孢镰刀菌中分别检测到3 708和3 656个差异基因。GO功能富集分析发现，互作后棉花中主要为氧化应激反应、生长素-激活信号通路、对刺激的反应、对受伤的反应和转录因子活性等基因功能；KEGG显著富集到内吞作用、植物激素信号转导、氨基酸生物合成、碳代谢、植物-病原菌互作、苯丙烷类生物合成等代谢途径，抗病品种在调控对刺激的反应和对受伤的反应中上调显著。GO功能富集分析发现，互作后尖孢镰刀菌中的差异表达基因多参与膜的组成部分、催化活性调节、ATP结合等类别；KEGG显著富集到过氧化物酶体，丝裂原活化蛋白激酶信号通路，缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸降解，甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢，碳代谢，氨基酸生物合成，淀粉和蔗糖代谢等通路。本研究为棉花响应枯萎病胁迫以及尖孢镰刀菌致病性研究提供了丰富的基因资源，为深入解析尖孢镰刀菌与棉花互作的机制研究奠定基础。

根际溶磷伯克霍尔德菌Paraburkholderia spp.对马尾松苗的促生作用

徐红云, 吕俊, 于存

2023, 39(6): 274-285. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1226

摘要 ( 271 )

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为筛选溶磷效果较好的根际细菌（phosphate-solubilizing rhizobacteria, PSB），并明确其对马尾松苗的促生效果和作用机制。利用土壤稀释平板法进行PSB菌株的分离和纯化，通过形态学和16S rDNA分子测序等方法进行PSB菌株的鉴定，最后将PSB菌株接种至马尾松苗，培养60 d后测定马尾松苗生长、生理、苗根际土壤理化性质和根际细菌群落结构和组成。结果表明：由马尾松根际土中分离获得溶磷能力较强的3个PSB菌株WJ10、WJ25和WJ41均为伯克霍尔德菌Paraburkholderia spp.；3个PSB菌株对磷酸铝的增溶能力最强，其次是磷酸三钙、磷酸氢钙和磷酸铁；盆栽试验表明，3个PSB菌株均可促进幼苗的生长，其中WJ25对苗高、根长的促进效果最明显，WJ41和WJ10次之。3个PSB菌株对苗促生的主要机制包括，PSB提高了马尾松苗的根系活力、叶绿素b、可溶性蛋白等生长指标及氮、磷和钾等养分含量；同时，提升了根际土有效磷、速效钾、活性氮、土壤养分含量、土壤酶活性；此外，3个PSB菌株的添加还影响了马尾松苗根际细菌群落的组成和多样性，促进了Bacillus、Nitrosospira、Gemmata和Cytophaga等有益菌在根际土壤中的显著富集。综上，本研究筛选获得的3个溶磷伯克霍尔德菌，它们能够通过调控植物生理及改变根际微环境从而促进马尾松苗的生长。通过本研究，为马尾松根际溶磷细菌菌肥的开发和应用提供了理论依据。

西瓜食酸菌III型分泌效应物基因aop2功能分析

陈宝强, 李莹莹, 马博雅, 肉扎古丽·马利克, 优丽图孜·乃比, 宋金迪, 刘君, 王希东

2023, 39(6): 286-297. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1303

摘要 ( 260 )

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III型分泌效应物（type III secreted effectors, T3SEs）是细菌性果斑病（bacterial fruit blotch, BFB）的病原菌——西瓜食酸菌（Acidovorax citrulli）分泌的关键致病因子。鉴定西瓜食酸菌特异的、具有GNAT（Gcn5-related N-acetyltransferase）超家族结构域的T3SE基因aop2，分析其编码蛋白质影响植物免疫的方式，可为深入认识该基因在病菌致病机制中的作用奠定基础。利用生物信息学分析其序列特征；借助荧光定量PCR技术分析aop2的表达调控及其表达与抗病相关基因表达间的关系；利用基因突变及基因功能互补手段，通过分析致病性、寄主活性氧积累量等解析基因功能；使用瞬时表达技术了解Aop2抑制激发子诱导的细胞坏死能力及其亚细胞定位情况。aop2基因启动子区存在III型分泌系统（type III secretion system, T3SS）核心基因结合位点，其编码的蛋白不存在信号肽和跨膜螺旋区，含一个GNAT家族乙酰转移酶结构域但无同源蛋白；T3SS核心基因hrpG/hrpX突变体中aop2基因的表达量显著降低；缺失aop2基因的突变体对寄主黄瓜的致病力降低，但黄瓜子叶中活性氧积累量增加；Aop2可定位于烟草整个细胞，能够抑制由坏死因子NIP诱导的PCD（programmed cell death）；Aop2的表达增强了烟草叶片中病原相关分子模式触发的免疫（PAMP-triggered immunity, PTI）信号通路，以及SA和JA信号通路相关基因的表达。结果表明，Aop2为西瓜食酸菌一个含有GNAT结构域的特异T3SE，其在与寄主黄瓜互作中发挥毒性因子功能，在与烟草互作中参与调控植物细胞死亡及PTI和植物激素相关抗病防卫反应。

三株异菌脲高效降解菌株的筛选、鉴定及其降解特性分析

潘虎, 周子琼, 田云

2023, 39(6): 298-307. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1372

摘要 ( 203 )

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为筛选适宜青藏高原地区的异菌脲高效降解菌株资源，采用富集培养法从西藏自治区蔬菜大棚土壤中分离得到Y-20、Y-29和Y-32三株异菌脲高效降解菌株，通过形态特征、生理生化特性和16S rRNA基因序列分析对上述菌株进行初步鉴定，探讨NaCl浓度（m/V）、温度、pH值、接种量（V/V）和异菌脲初始浓度等因素对其异菌脲降解速率的影响，采用气相色谱法和PCR技术分析了上述菌株的异菌脲代谢途径及降解基因（ipaH）。结果表明，菌株Y-20、Y-29和Y-32为微杆菌属（Microbacterium）的3个不同种；在1.0% NaCl（m/V）、pH 7.0、25-30℃、5%的接种量（V/V）和100 mg/L初始异菌脲浓度的最佳条件下，上述菌株能够在8-12 h内完全降解100 mg/L的异菌脲；上述菌株能够将异菌脲降解为N-（3,5-二氯苯基）-2,4-二氧代咪唑烷和异丙基氨基甲酸，且含有高度相似的ipaH基因序列（99.14%-99.69%）。本研究为高原地区异菌脲污染环境的生物修复提供了菌株资源和理论依据。

烟草甲体内烟碱降解菌的筛选、鉴定及降解特性

王羽, 尹铭绅, 尹晓燕, 奚家勤, 杨建伟, 牛秋红

2023, 39(6): 308-315. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1198

摘要 ( 275 )

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从烟草甲体内筛选鉴定烟碱降解菌，并对其降解特性进行探索研究。通过梯度稀释法从烟草甲体内分离筛选出烟碱降解菌，并利用4种烟叶培养基进行复筛。通过16S rRNA基因测序以及生理生化实验进行菌种鉴定；通过全基因组序列分析和验证探究菌株的生物特性。再通过分子对接及RT-qRCR探究其生物学特性和应用潜力。从烟草甲中分离到1株显著降解烟碱的优势菌株J1，16S rRNA基因同源性和生化特征分析鉴定为Mixta，不同酶活性检测结果显示J1不产β-葡萄糖苷酶、纤维素酶、蛋白酶、淀粉酶。烟碱降解菌通过数据库进行功能注释，发现了菌株上存在的烟碱代谢通路以及烟碱代谢关键基因或酶，选择吡啶途径中J1具有的烟碱脱氢酶（NDH）进行分子对接和功能验证。通过RT-qPCR验证，1 g/L烟碱诱导J1 24 h，与对照相比，ndh基因相对表达量上调15.978倍。0.8%烟叶浸提液诱导J1 24 h，与对照相比，ndh基因相对表达量上调1.117倍。在烟草甲体内分离筛选高效降解烟碱细菌J1，验证了降解相关基因的功能，为烟碱降解菌的筛选提供了新思路，同时，丰富了降解烟碱微生物资源。

基于联合策略提高FAD依赖的葡萄糖脱氢酶的酵母表达

董聪, 高庆华, 王玥, 罗同阳, 王庆庆

2023, 39(6): 316-324. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1255

摘要 ( 259 )

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为了提高了FAD依赖的葡萄糖脱氢酶在毕赤酵母中的表达量，本研究通过G418浓度梯度筛选，构建含有不同分子伴侣基因拷贝数共表达毕赤酵母重组菌株实现高效表达，优化摇瓶发酵条件。经G418浓度梯度筛选，得到1株高产重组菌，在此基础上分别构建了HAC1、Ero1、PDI三种分子伴侣1-4拷贝共表达重组菌株，RT-qPCR检测结果符合预期。试管水平酶活表明3拷贝PDI、3拷贝HAC1和2拷贝Ero1分别比1拷贝提高83%、77%和51%。总体比较而言，共表达3拷贝PDI的重组菌株酶活最高，比对照提高198%，优化摇瓶发酵条件表明培养基初始pH 7.0，摇瓶装液量50 mL，甲醇添加量1%，诱导温度28℃时，效果最佳。通过抗生素浓度筛选、增加分子伴侣的基因拷贝数策略可以提高FAD-GDH在毕赤酵母中的发酵产量。

敲除G0S2基因对绵羊卵巢颗粒细胞增殖、类固醇激素及相关基因表达的影响

马钰静, 段春辉, 贺名扬, 张英杰, 杨若晨, 王泳, 刘月琴

2023, 39(6): 325-334. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1398

摘要 ( 250 )

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本文旨在探究G0S2基因对绵羊卵巢颗粒细胞增殖，雌激素（E₂）和孕酮（P₄）分泌，以及类固醇分泌相关基因和细胞凋亡基因表达的影响。采集小尾寒羊新鲜卵巢，用割吸法收集中小卵泡的卵泡液，离心分离颗粒细胞，分为试验组和对照组，试验组采用CRISPR-Cas9基因编辑技术敲除G0S2基因，获得重组表达载体PX458-sgRNA-G0S2转染至颗粒细胞；对照组转染PX458质粒至颗粒细胞。检测颗粒细胞活力和凋亡情况，以及E₂和P₄水平及相关基因的表达量。结果表明，试验组G0S2 mRNA的表达量及蛋白水平极显著低于对照组（P<0.01），分别降低了66%和70%，G0S2敲除成功。试验组颗粒细胞的增殖活力显著高于对照组（P<0.05），细胞凋亡率极显著下降56%（P<0.01）。试验组E₂水平显著高于对照组（P<0.05），P₄水平显著低于对照组（P<0.05）。试验组颗粒细胞中StAR、CYP11、3β-HSD的表达量极显著低于对照组（P<0.01），CYP19的表达量极显著高于对照组（P<0.01）。与对照组相比，试验组颗粒细胞中Caspase3和Bax的表达极显著下调（P<0.01），Bcl-2的表达极显著上调（P<0.01）。上述结果表明，敲除G0S2基因能促进在绵羊卵巢颗粒细胞的增殖，抑制其凋亡，通过下调StAR、CYP11、3β-HSD，上调CYP19的表达影响E₂和P₄的分泌。

2023, 39(6): 335.

摘要 ( 87 )

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