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2023年 第39卷 第7期    刊出日期：2023-07-26

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综述与专论

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

2023, 39(7):  1-12.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2023-0051

摘要 ( 803 )   HTML ( 34)   PDF (2660KB) ( 513 )  

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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。

小肽激素调控植物生长发育及逆境生理研究进展

胡海琳, 徐黎, 李晓旭, 王晨璨, 梅曼, 丁文静, 赵媛媛

2023, 39(7):  13-25.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1468

摘要 ( 928 )   HTML ( 48)   PDF (2169KB) ( 1983 )  

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小肽激素通常是指含5-100个氨基酸长度的肽段。在植物体内小肽激素含量很低、分子量小、数量多、来源及加工成熟机制复杂，这赋予了小肽多种多样的生物学功能，能够在极低浓度下与受体结合，调节植物的细胞分裂与生长、组织与器官分化、开花与结实、成熟与衰老等生理过程，协调植物响应多种胁迫环境。小肽激素作为细胞间信号转导的重要介质，参与调控生长发育的分子机制是近年来植物学科研究的热点和前沿。本文系统综述了小肽激素的结构、分类及其功能研究进展，重点讨论了CLE、RALFs、PSK、CIF、SYS等家族调控植物生长发育及逆境生理的研究进展，并展望了植物小肽激素的应用前景，为植物小肽激素的深层次研究和开发应用提供了重要的理论基础。

植物bHLH转录因子调控铁稳态的研究进展

李宇, 李素贞, 陈茹梅, 卢海强

2023, 39(7):  26-36.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1474

摘要 ( 366 )   HTML ( 15)   PDF (3054KB) ( 672 )  

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铁是植物生长发育所必需的微量营养元素，生长在中性或碱性土壤中的植物普遍存在缺铁现象。而植物的正常生长发育需要保持体内铁的平衡，这种铁稳态在转录和转录后水平上都受到严格的调控。植物中铁稳态的调控网络由许多转录因子参与，其中碱性螺旋-环-螺旋（basic helix-loop helix, bHLH）家族的成员不可或缺。本文拟对植物中调控铁平衡的关键bHLH转录因子进行梳理汇总，对这些转录因子在植物生长发育中调节铁稳态的机制进行综述，以期为揭示植物铁稳态调节的研究提供理论基础。

辣椒响应热胁迫机制的研究进展

张蓓, 任福森, 赵洋, 郭志伟, 孙强, 刘贺娟, 甄俊琦, 王童童, 程相杰

2023, 39(7):  37-47.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2023-0132

摘要 ( 309 )   HTML ( 17)   PDF (1275KB) ( 700 )  

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辣椒是重要的蔬菜作物和调味品，含有丰富的营养物质。然而，高温制约了辣椒的生长发育，严重影响其产量和品质。因此，研究热胁迫响应机制从而培育具有较强耐热能力的辣椒品种具有重要意义。本文从生理生化机制、分子机制、组学机制的角度详细阐述了辣椒热胁迫响应机制的研究进展，并对其中存在的问题及今后的研究方向进行了探讨，旨在推动解析辣椒的耐热机制和耐热品种选育进程。

DNA甲基化在解析毛竹自然变异中的应用

李英, 岳祥华

2023, 39(7):  48-55.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1555

摘要 ( 242 )   HTML ( 5)   PDF (1223KB) ( 305 )  

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DNA甲基化能够在不改变DNA序列的情况下改变基因的表达和引起可变剪切等，进而改变细胞的表型甚至功能；并且这种修饰能够随着DNA的复制过程遗传给子代DNA，因而在植物体细胞突变过程发挥重要调控作用。虽然长期以无性繁殖为主，毛竹（Phyllostachys edulis）却存在丰富的自然突变类型，但是至今其遗传调控机制尚不清晰。本文综述了毛竹自然变异研究现状、植物DNA甲基化及其转录调控机制在植物发育过程中的研究进展，展望了DNA甲基化在解析毛竹自然变异现象的潜在应用，以期为竹类植物精准育种提供理论指导与技术支持。

莲生物碱生物合成途径及相关基因研究进展

王玲, 卓燊, 付学森, 刘紫璇, 刘笑蓉, 王志辉, 周日宝, 刘湘丹

2023, 39(7):  56-66.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1343

摘要 ( 3638 )   HTML ( 8)   PDF (3251KB) ( 662 )  

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莲的多个部位均可作药，其中苄基异喹啉类生物碱是荷叶、莲子心的主要活性成分。荷叶含有荷叶碱、莲碱等阿朴啡类生物碱，具有良好调脂减肥作用；莲子心中主要含有甲基莲心碱、莲心碱等双苄基异喹啉类生物碱，可抗心律失常。近年来，莲生物碱成分的显著药理活性及荷叶与莲子心的“同源异效”现象，激发越来越多研究工作者开展莲生物碱生源合成途径及关键酶研究。为此，本文综述了荷叶、莲子心生物碱成分类型、生物碱合成途径及关键酶基因研究进展，以期为解析莲的生物碱合成途径及荷叶、莲子心的药效分化分子机制提供参考。

红酵母基因组和代谢工程改造研究进展

李雨真, 梅天秀, 李治文, 王淇, 李俊, 邹岳, 赵心清

2023, 39(7):  67-79.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1426

摘要 ( 1452 )   HTML ( 9)   PDF (2219KB) ( 1008 )  

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红酵母是一类产红色素酵母的总称，广泛分布于土壤、海洋、江河、湖泊等各种生态环境。很多红酵母菌株具有生产多糖、油脂、类胡萝卜素等活性物质的能力，在养殖、食品、医药和化妆品等领域具有很大的应用潜力。近年来对红酵母的研究逐渐深入，对不同红酵母的基因组序列和代谢关键酶进行了研究，扩展了对这类重要酵母的深入认识。此外，对红酵母的基因组编辑和代谢工程改造也取得了进展，为提高其工业应用效率奠定了基础。本文综述了红酵母的生物技术应用，以及红酵母基因组分析和代谢工程改造相关的研究进展，为未来更深入理解红酵母的生理代谢和利用红酵母转化可再生生物质资源，进行可持续生产提供基础。

酿酒酵母异丁醇合成途径调控的研究进展

成婷, 苑帅, 张晓元, 林良才, 李欣, 张翠英

2023, 39(7):  80-90.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1350

摘要 ( 869 )   HTML ( 8)   PDF (2101KB) ( 777 )  

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酿酒酵母是工业化生产中常用的微生物，具有耐低pH值、抗逆性强等优点。利用微生物进行生物基产品的生产已成为绿色生物制造的重大发展方向。异丁醇是一种支链高级醇，在化工、能源等领域有较好的应用前景。利用工程酿酒酵母合成的异丁醇是一种可持续、可再生、经济环保的生物能源，有望成为下一代生物燃料。构建高效合成异丁醇的酿酒酵母细胞工厂可以实现生物燃料异丁醇的绿色制造，但目前酿酒酵母合成异丁醇的能力不足，限制了异丁醇的工业化发展，而与合成生物学相结合的理性代谢调控策略是提高微生物异丁醇合成能力的有效方法之一。本文围绕异丁醇合成途径构建、竞争途径阻断、辅因子平衡、合成途径重定位、转录调控因子调节以及耐受性强化几方面，综述了酿酒酵母中异丁醇合成调控策略的研究进展。这些策略显著提高了工程酵母异丁醇的转化率和产率，但在异丁醇工业化生产上仍存在许多不足。为了推动异丁醇的工业化生产，本文讨论了目前酿酒酵母生产异丁醇的瓶颈及解决方法，以期对异丁醇的绿色制造提供有价值的参考。

鱼皮生物活性肽的提取及功能活性研究进展

游子娟, 陈汉林, 邓辅财

2023, 39(7):  91-104.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1265

摘要 ( 278 )   HTML ( 8)   PDF (1363KB) ( 851 )  

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对水产加工过程中的鱼皮废弃物进行深加工处理，对其高附加值利用可以变废为宝，减少环境污染；鱼皮来源生物活性肽具有抗氧化、抗高血压、抗菌等功效。对鱼皮废弃物中生物活性肽的提取、分离鉴定方法及其功能活性进行深入探讨，可为食品、保健品、化妆品、医药品和化工产品等相关产品的开发提供理论基础。本文综述了酶法、化学法及发酵法提取鱼皮来源生物活性肽的优缺点，酶法相对于化学法应用广泛，获得的生物活性肽活性高，发酵法成本低，适用于批量生产。归纳总结了超滤、纳滤、凝胶过滤、离子交换和高效液相色谱及质谱联用等鱼皮生物活性肽的分离纯化和鉴定方法，多种分离、鉴定方法相结合来获取具有特定功能活性的鱼皮生物活性肽是首选，但获得高纯度及高活性的目标产物仍是当前亟待突破的难点。此外，分析了鱼皮生物活性肽在抗氧化性、血管紧张素转换酶（angiotensin converting enzyme, ACE）抑制活性、抗菌性及其他生物活性的研究现状，归纳了功能活性与肽的分子量大小、肽序列结构及位置的构效关系。最后展望了生物活性肽在功能活性研发方面的不足之处及进一步研究的方向，以期可为鱼类加工业打造高值化利用功能性产品提供参考。

天然生物质材料作为固定化载体的研究应用进展

李焕敏, 高峰涛, 李伟忠, 王金庆, 封佳丽

2023, 39(7):  105-112.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1475

摘要 ( 338 )   HTML ( 6)   PDF (2424KB) ( 403 )  

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微生物在实际应用中表现出巨大的功能潜力，但游离的微生物生产成本较高、作用效率较低、环境耐受性较差及可回收率较低，而固定化技术可以提高微生物上述性质且已在多个领域得到应用。固定化方法有多种，以吸附为基础的联合固定取得较显著成果，提高载体材料对微生物的吸附量及吸附力具有重要意义，开发高效、耐用、低廉的载体材料是微生物固定化技术得以推广应用的关键。综述了天然生物质材料固定微生物并用于环境治理的应用现状。对基于生物质材料的载体改性优化及菌丝球替代载体的相关研究进行了总结及展望，强调未来通过化学工程与基因工程相结合的策略调控微生物固定化应用效率。

技术与方法

植物细胞壁结构及成像技术研究进展

张曼, 张叶卓, 何其邹洪, 鄂一岚, 李晔

2023, 39(7):  113-122.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1347

摘要 ( 547 )   HTML ( 39)   PDF (2581KB) ( 1098 )  

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植物细胞壁作为细胞外复杂交联网络，为植物细胞生长、发育以及适应环境变化提供机械支撑，具有调节植物形态、抵抗胁迫、运输水分等功能。除此之外，植物光合作用积累的生物质大部分贮藏在细胞壁中，因此，研究细胞壁的成分和纳微结构对更好的利用植物能源具有重要意义。植物细胞壁的结构研究是当今植物界研究的前沿热点之一。随着新型成像技术的发展，近年来关于细胞壁成分和纳微结构的研究取得了阶段性的进展。本文就植物细胞壁的成分、结构、成像技术和力学性质进行了总结与展望，以期为植物细胞壁的相关研究提供新思路。

基于三角梅的病毒诱导基因沉默体系的建立与优化

刘珍银, 段郅臻, 彭婷, 王童欣, 王健

2023, 39(7):  123-130.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1266

摘要 ( 310 )   HTML ( 3)   PDF (3985KB) ( 601 )  

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三角梅是紫茉莉科灌木，具有较高的观赏价值，是研究花色叶色调控的理想材料。建立快速高效的基因验证体系，是三角梅基因功能研究的关键。以三角梅‘金心双色’品种为材料，选用八氢番茄红素脱氢酶基因（PDS）为指示基因，探索不同接种部位和基因片段长度对烟草脆裂病毒（TRV）诱导三角梅叶片内源PDS mRNA沉默效果的影响，建立适用于三角梅的病毒诱导基因沉默体系（VIGS）。结果表明，摩擦注射嫩叶法相比顶端嫩茎沉默效果更明显；基因沉默片段长度在336 bp和457 bp均可诱导PDS基因沉默，后者效果更加明显。初步构建了三角梅VIGS体系，为后续基因功能研究提供了技术参考。

研究报告

大豆GmHMGR基因响应外源激素及非生物胁迫功能研究

王帅, 冯宇梅, 白苗, 杜维俊, 岳爱琴

2023, 39(7):  131-142.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2023-0015

摘要 ( 242 )   HTML ( 15)   PDF (7320KB) ( 455 )  

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GmHMGR基因是大豆甲羟戊酸途径的关键酶基因之一，在大豆逆境胁迫调控方面具有重要的作用。探究GmHMGR基因在逆境胁迫中的功能，为大豆抗氧化、抗盐机制解析和分子育种提供依据。采用实时荧光定量PCR、酵母转化、拟南芥遗传转化等技术，分析GmHMGR基因在响应外源激素和非生物胁迫中发挥的功能。结果显示，GmHMGR基因对PEG6000、NaCl、H₂O₂胁迫以及MeJA、ABA外源激素处理均有响应；过量表达GmHMGR1、GmHMGR3、GmHMGR5、GmHMGR6和GmHMGR7可以提高酵母的抗盐、抗氧化能力；过量表达GmHMGR4与GmHMGR6的拟南芥上调了萜类代谢相关酶基因（AtDXR、AtSQS1、AtSQS2与AtCAS）的表达水平，改善了拟南芥在氧化及盐胁迫下的表型。GmHMGR基因可能参与大豆抗氧化、抗盐胁迫的应答。

TRV病毒诱导大豆基因沉默体系优化及应用

李文辰, 刘鑫, 康越, 李伟, 齐泽铮, 于璐, 王芳

2023, 39(7):  143-150.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1449

摘要 ( 408 )   HTML ( 10)   PDF (3074KB) ( 1539 )  

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病毒诱导的基因沉默（virus-induced gene silencing，VIGS）技术已广泛用于植物基因功能研究，以烟草脆裂病毒 （tobacco rattle virus, TRV）为载体的沉默体系介导大豆基因沉默效率有待明确，采用无缝克隆技术构建TRV-VIGS沉默体系，探索不同接种方法对大豆靶基因在不同组织间的沉默效率，为大豆基因功能研究提供依据。以八氢番茄红素去饱和酶（phytoene desaturase, GmPDS）及泛素连接酶（GmATL3）基因为靶基因，将含有pTRV1和重组载体菌液采用注射、灌根（agroinoculation）、注射与灌根相结合3种方法分别接种大豆中黄13，接种28 d观察沉默表型现象，并使用RT-qPCR技术检测根部与叶部基因相对表达量，明确不同方法沉默效果。注射接种的大豆叶边缘及叶内出现黄化褪绿，灌根接种与注射加灌根接种的叶片表面出现褪绿斑点及褶皱褪绿表型。RT-qPCR结果表明，3种接种方法对沉默GmPDS效果接近100%；注射接种对GmATL3的沉默效率在叶部为80%-95%，根部为40%-60%；灌根与注射加灌根接种，根部沉默效率为70%-90%，叶部沉默效率为15%-50%。不同接种方法产生不同程度沉默表型，且对不同内源基因沉默效率不同。接种方法对不同组织沉默效率存在差异，注射方法对叶片沉默效率最高，注射加灌根结合的方法对根部沉默效率最高。

茶树CsTMFs的克隆与表达分析

孙明慧, 吴琼, 刘丹丹, 焦小雨, 王文杰

2023, 39(7):  151-159.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1408

摘要 ( 279 )   HTML ( 17)   PDF (6185KB) ( 461 )  

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基于茶树全基因组数据，筛选鉴定茶树（Camellia sinensis（L.）O. Ktze.）TATA元件调控因子（TATA element modulatory factor，TMF）CsTMFs家族成员。克隆茶树叶片中CsTMFs编码区序列（coding sequence，CDS）全长。使用生物信息学方法对CsTMFs的保守结构域、基因结构、理化性质、蛋白质二级结构和系统发育关系进行分析。基于转录组数据进行组织特异性表达的分析，利用实时荧光定量聚合酶链式反应（real-time fluorescent quantitative PCR，qPCR）方法检测冷胁迫和干旱胁迫下CsTMFs在茶树叶片中的表达情况。结果表明，CsTMFs家族有2个CsTMF基因，序列CDS区长度分别为2 934和2 904 bp，均具有TMF-DNA-bd和TMF-TATA-bd完整保守结构域。CsTMF1和CsTMF2具有组织表达特异性，CsTMF1在花与茎中表达较高，CsTMF2在成熟叶与茎中表达较高。CsTMF1受冷胁迫诱导，CsTMF2受冷胁迫和干旱胁迫抑制。

褪黑素种子引发处理提高朝天椒耐盐性的作用机制

魏茜雅, 秦中维, 梁腊梅, 林欣琪, 李映志

2023, 39(7):  160-172.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1253

摘要 ( 354 )   HTML ( 10)   PDF (5375KB) ( 445 )  

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褪黑素具有增强植株耐盐性的作用，但其通过种子引发处理提高朝天椒植株耐盐性的效果和作用机制还鲜见报道。为探讨种子引发剂褪黑素（melatonin, MT）对盐胁迫下辣椒幼苗生长及生理特性的影响机制，以‘茂蔬360’为材料，研究褪黑素引发种子对盐胁迫下辣椒幼苗生长、光合特性、抗氧化代谢及渗透调节等的影响。结果表明，褪黑素种子引发处理显著缓解了盐胁迫对朝天椒植株生长的不利影响，与未引发处理相比，经不同浓度褪黑素引发种子后，显著提高了盐胁迫下辣椒幼苗生长，具体表现为植株根长、地上高度、茎鲜重、叶片鲜重、根鲜重、Fv'/Fm'、Qp、NPQ、Fo、Fv/Fm值和叶绿素含量提高。生理分析表明，经不同浓度褪黑素引发处理后，显著降低了盐胁迫下朝天椒植株叶片的丙二醛、过氧化氢和超氧阴离子含量；叶片可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸、AsA和DHA含量显著提高；叶片POD、SOD、APX和GR活性显著增强。此外，经褪黑素引发处理后，显著提高了盐胁迫下叶、茎、根中K⁺含量，降低了Na⁺含量和Na⁺/ K⁺值。以上结果表明，100 μmol/L褪黑素种子引发处理效果最好，明显提高了朝天椒对土壤盐分的耐性，减少了植株对Na⁺的吸收，缓解了盐胁迫对朝天椒植株的伤害。

EMS诱变对高粱成苗及M₁主要农艺性状的影响

范昕琦, 王海燕, 陈静, 张晓娟, 郭琦, 梁笃, 周福平, 聂萌恩, 张一中, 柳青山

2023, 39(7):  173-184.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1499

摘要 ( 219 )   HTML ( 4)   PDF (3207KB) ( 267 )  

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探究不同浓度的EMS处理对高粱成苗及M₁代主要农艺性状的影响，确定不同高粱诱变的最佳EMS处理浓度，为高粱突变体库构建、种质资源的创新以及培育高产、优质的高粱新材料提供基础材料和理论指导。以6个高粱恢复系为材料，用不同浓度EMS（0、0.20%、0.25%、0.30%和0.35%）浸种处理高粱种子12 h，大田播种后调查、统计植株相关农艺性状的诱变情况。结果表明，种子成苗率随着EMS处理浓度增加而逐渐降低，处理后代植株的株高、叶片、穗型、育性以及成熟期变异率随着EMS浓度的增加而增加。构建突变体库时，1121R、LgB7B大粒高、L早615·L17、28R·吉16的最佳EMS诱变浓度均为0.25%，L17最佳诱变浓度为0.35%，而低秆L17则需要高于0.35%的EMS。EMS诱变处理对高粱生长和主要农艺性状均产生较大影响，但对不同材料的影响程度不同。

基于Super-GBS的高粱株高和节间数QTL定位

徐建霞, 丁延庆, 冯周, 曹宁, 程斌, 高旭, 邹桂花, 张立异

2023, 39(7):  185-194.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1510

摘要 ( 229 )   HTML ( 9)   PDF (2665KB) ( 816 )  

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株高及相关性状是影响高粱株型和产量的关键因素，定位影响这些性状的主效QTL，为高粱的分子遗传改良提供依据。以美国高粱品种BTx623和贵州酒用高粱品种红缨子杂交构建的包含205个家系的重组自交系（RIL）群体为材料，在5个环境条件下调查株高和节间数。利用Super-GBS技术进行基因分型，建立SNP标记遗传图谱，采用完备区间作图法（ICIM）开展QTL定位。结果表明，在第1、3、4、8、9染色体上一共检测到18个QTL，其中，与株高和节间数相关的QTL分别为7和11个。有10个主效QTL在多个环境中或2个性状中被重复检测到，其中qPH9.1与已知的株高基因Dw1一致，而qPH1.2、qPH3.2、qIN3.2以及qIN8.1所在区间内包含了4个与影响水稻株高或节间伸长的基因同源。

宁夏枸杞铁镉响应基因的筛选及其功能验证

余慧, 王静, 梁昕昕, 辛亚平, 周军, 赵会君

2023, 39(7):  195-205.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1304

摘要 ( 233 )   HTML ( 8)   PDF (3995KB) ( 238 )  

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为探讨铁（Fe）、镉（Cd）胁迫对宁夏枸杞LbFRO（ferric reduction oxidase）、LbZIP（zinc-regulated transporters and iron-regulated transporter-like protein）和LbNRAMP（natural resistance-associated macrophage protein）基因的表达模式的影响，为防治宁夏枸杞黄叶病、培育高效Fe利用枸杞品种和低镉累积品种提供理论基础及技术支持。以宁夏枸杞1号组培幼苗为试验材料，利用转录组测序技术分析筛选宁夏枸杞中与Fe和Cd吸收转运相关的基因；利用实时荧光定量PCR技术验证目的基因在Fe、Cd胁迫下的表达变化情况；利用常规PCR方法克隆获得全长序列并进行生物信息学分析；构建酵母表达载体转化Fe/Cd敏感型酵母菌株ΔCCC1/YK44进行转基因酵母功能验证。结果显示，LbIRT2、LbFRO以及LbNRAMP3受Fe和Cd胁迫后显著上调表达；系统进化树分析表明宁夏枸杞Fe、Cd响应基因与水稻和拟南芥亲缘关系较近；转基因酵母功能进一步验证了LbFRO、LbIRT2以及LbNRAMP3能增强酵母对Fe和Cd的敏感性。LbFRO、LbIRT2以及LbNRAMP3可能参与了枸杞对Fe和Cd的吸收和转运。

早期抽薹对当归根际土壤微环境的影响

谢田朋, 张佳宁, 董永骏, 张建, 景明

2023, 39(7):  206-218.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1446

摘要 ( 236 )   HTML ( 7)   PDF (5808KB) ( 802 )  

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通过探讨根际土壤微环境在当归抽薹时的变化，尝试为解决当归早期抽薹问题提供新的思路。以当归为研究对象，测定抽薹与未抽薹当归的根际土壤理化性质，利用16S rDNA和GC-MC技术测定根际土壤细菌群落及代谢组变化，并研究根际土壤性质、细菌群落及代谢物之间在当归抽薹现象中的关联性。结果显示，抽薹当归根际土壤中硝态氮含量较未抽薹当归明显升高。根际土壤细菌群落多样性及优势菌群在抽薹和未抽薹当归间并无差异，细菌群落较为相似，但10个非优势菌属在组间存在显著差异。抽薹当归根际土壤中有66种代谢物与未抽薹当归存在显著差异，其中52种明显上调，14种明显下调。差异代谢物主要富集在氨基酸代谢、异种生物降解和代谢、脂质代谢等7条相关通路上。硝态氮含量、Phaselicystis属和Rubellimicrobium属与抽薹当归差异代谢物显著负相关（P<0.05），硝态氮主要与不饱和脂肪酸的生物合成显著负相关，Phaselicystis属和Rubellimicrobium属主要与氨基苯甲酸酯降解、精氨酸和脯氨酸代谢显著负相关。当归早期抽薹与根际土壤硝态氮含量上升存在关联，同时当归早期抽薹会引起根际土壤代谢物和非优势菌群的相对丰度显著变化。根际土壤中硝态氮含量上升与Nitrosomonas属的相对丰度变化可能存在联系，但仍需进一步研究论证。

施用生物炭对连作三七根际真菌群落与存活率的影响

赵林艳, 徐武美, 王豪吉, 王昆艳, 魏富刚, 杨绍周, 官会林

2023, 39(7):  219-227.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1358

摘要 ( 261 )   HTML ( 6)   PDF (5726KB) ( 282 )  

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真菌群落组成与多样性是反映土壤健康的重要指标。为探究生物炭对三七连作土壤真菌群落的影响，本研究以10年三七连作土壤为研究对象，生物炭施加量为0、12与15 t/ha（T0、T1与T2），在三七移栽18个月后，利用高通量测序技术和实时荧光定量PCR技术，分析了不同处理下三七根际土壤真菌群落多样性和病原尖孢镰刀菌丰度，探索了土壤理化因子与真菌群落变化的关联性，以及生物炭对连作三七存活率的影响。结果表明，T2处理下三七根际土壤pH、NO₃^--N和有效钾含量分别提高了6.5%、13.6%和40.3%，NH₄⁺-N含量降低了21.2%，真菌α多样性显著升高（P<0.05），且与对照相比较，群落呈明显分化格局。在门分类水平上，T2处理下被孢霉门（Mortierellomycota）相对丰度显著增加；在属分类水平上，被孢霉属（Mortierella）相对丰度显著增加，而镰刀菌属（Fusarium）相对丰度显著降低。荧光定量PCR分析表明，施用生物炭显著降低了土壤中尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum）丰度（P<0.05）；此外，与对照组相比较，T2处理下三七存活率提高了24.0%，且其与土壤pH、真菌α多样性和被孢霉属相对丰度呈显著正相关，与NH₄⁺-N含量和尖孢镰刀菌丰度呈显著负相关（P<0.05）。因此，施用生物炭通过改良三七连作土壤理化性质，增加有益真菌丰度，降低病原尖孢镰刀菌丰度，调节真菌群落结构，显著提高了三七存活率，是消减三七连作障碍的有效措施。

蔬菜软腐病菌广谱拮抗细菌菌株筛选鉴定及防效研究

马俊秀, 吴皓琼, 姜威, 闫更轩, 胡基华, 张淑梅

2023, 39(7):  228-240.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1349

摘要 ( 296 )   HTML ( 13)   PDF (5675KB) ( 916 )  

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为获得广谱高效拮抗蔬菜软腐病菌的生防菌株，本研究以白菜软腐病菌Pectobacterium carotovorum BC2、圆葱软腐病菌Burkholderia gladioli YC1、娃娃菜软腐病菌Pseudomonas sp. WWC2为靶标，采用梯度稀释法及抑菌圈法从蔬菜根际土中分离筛选拮抗菌株。通过形态、生理生化和16S rDNA序列分析对菌株进行鉴定，明确生防菌株种属地位，并研究了菌株生长特性，利用牛津杯法测定生防菌株对3株软腐病菌及3株人源性病原细菌抑菌作用，采用平板对峙法测定其对8株植物病原真菌的抑菌作用，采用针刺接种法测定其对蔬菜离体叶片和田间的防效，并利用X-gal显色法测定其对白菜软腐病菌群体感应信号因子的降解活性。通过研究菌株生长特性、对白菜软腐病菌群体感应信号因子的降解活性、抑菌谱以及对白菜软腐病的田间防效。结果表明，从20个土样分离的1 012个细菌中，筛选出18株拮抗菌，其中筛选出1株对3种软腐病菌YC1、BC2、WWC2均有抑菌活性的生防菌株DJ1，其抑菌圈直径分别为（10.60 ± 0.20）mm、（6.92 ± 0.56）mm和（3.92 ± 0.16）mm。经鉴定菌株DJ1为贝莱斯芽孢杆菌Bacillus velezensis。菌株DJ1最适生长温度为30℃，具有较好的耐盐性，能在1%-5% NaCl条件下生长，具有一定降解白菜软腐病菌群体感应信号因子的能力，能够抑制大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和8种植物病原真菌生长，1×10⁸ CFU/mL菌液浓度对白菜、圆葱、娃娃菜软腐病离体防效分别为84.30%、60.21%和69.96%，对白菜软腐病田间防效为79.91%。因此，贝莱斯芽孢杆菌DJ1在防治蔬菜软腐病方面具有潜在应用潜能。

一株多功能菌株的发掘、鉴定及解磷条件优化

谢东, 汪流伟, 李宁健, 李泽霖, 徐子航, 张庆华

2023, 39(7):  241-253.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1450

摘要 ( 308 )   HTML ( 8)   PDF (4706KB) ( 409 )  

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从菌糠鸡粪堆肥中筛选高效的解磷菌并优化其解磷能力，发掘多功能微生物资源以实现农业废弃物的有效利用。利用无机磷选择培养基从堆肥中筛选高效解磷菌，结合形态学观察、生理生化试验、分子生物学鉴定，对菌株进行鉴定。利用单因素和响应面试验优化菌株的解磷培养条件；通过解磷、解钾和产吲哚乙酸能力的测定确定菌株的堆肥潜力。筛选得到一株高效解磷菌株Pb1，经鉴定发现菌株隶属于Bacillus smithii strain；培养条件为葡萄糖15.0 g/L、硫酸铵3 g/L、磷酸三钙7.0 g/L、无机盐0.48 g/L、温度55.0℃、摇床转速225 r/min、初始pH 7.0、装液量60.0 mL/250 mL、接种量3.0%（V/V）时，菌株Bacillus smithii Pb1的解磷能力最强；进一步通过响应面优化发现，当磷酸三钙6.4 g/L、摇床转速207 r/min、装液量65.0 mL/250 mL时，菌株Pb1培养3 d，发酵液中溶磷量可达534.68 mg/L，是优化前的1.58倍。同时，发现B. smithii Pb1解有机磷、解钾、产吲哚乙酸能力，分别为238.99 mg/L、81.06 mg/L、23.26 mg/L。菌株B. smithii Pb1在高温（55℃）条件下展现出了解无机磷、有机磷、解钾和产吲哚乙酸的能力，为菌株B. smithii Pb1开发成好氧堆肥菌剂奠定基础。

宜宾浓香型白酒产区窖泥生态监测

游玲, 简晓平, 范方勇, 杨智, 王涛

2023, 39(7):  254-265.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1406

摘要 ( 243 )   HTML ( 7)   PDF (6590KB) ( 731 )  

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为探究宜宾浓香型白酒产区窖泥生态监测的合理指标体系，针对来自生产背景相似的6家酒企的32个窖泥样品，通过比较原酒感官品质具有显著差异的窖池窖泥的理化指标、主要有机酸及细菌区系，分析其与原酒风味物质、风味特征的关系，发现宜宾浓香型白酒产区窖泥pH为（4.66±1.43），酸度为（1.04±0.75）mmol NaOH/10 g，电导率为（711±321） μs/cm，钙离子含量为（32.6±67.0）mg/kg，铁离子含量为（20.7±24.8）mg/kg，速效氮含量为（97.1±42.4）mg/kg，速效磷含量为（137±60）mg/kg，速效钾含量为（275±122）mg/kg，以2-乙基丁酸计的己酸、乙酸、己酸乙酯、丙酸、己酸己酯、丁酸含量分别为（6.49±2.84）、（0.04±0.05）、（1.15±1.07）、（0.04±0.05）、（0.97±0.98）和（0.20±0.13）g/100 g，Caproiciproducens、Syntrophaceticus、Syntrophomonas、Clostridium、Lactobacillus、Sedimentibacter等是窖泥中的优势细菌。原酒感官品质较好的窖池窖泥具有如下共性特征，pH为（6.17±1.57），酸度为（1.14±0.92）mmol NaOH/10 g，己酸己酯含量相对较高，丁酸含量相对较低，Caproiciproducens、Caloramatoraceae、Peptostreptococcales-Tissierellales丰度相对较高，Sporosarcina丰度相对较低。结果表明，窖泥的pH、酸度、电导率、钙离子含量、铁离子含量、速效氮磷钾含量、主要有机酸及己酸酯含量、优势细菌丰度可从不同角度反映窖泥生态状况，适宜作为宜宾浓香型白酒产区窖泥生态监测指标。

高效反硝化聚磷菌的筛选及其脱氮除磷条件和性能研究

袁野, 周佳, 屈建航, 张博源, 罗宇, 李海峰

2023, 39(7):  266-276.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1522

摘要 ( 284 )   HTML ( 5)   PDF (5402KB) ( 638 )  

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筛选高效反硝化聚磷菌，探究其脱氮除磷条件及对模拟废水的处理性能。纯培养技术分离反硝化聚磷菌；基于16S rRNA基因序列分析和生理生化特征，完成菌株D4的初步鉴定；通过单因素和响应面法优化脱氮除磷条件，并应用于食品模拟废水的生物脱氮除磷。反硝化聚磷细菌D4为戈登氏菌（Gordonia sp.），脱氮除磷的最佳条件为乙酸钠（3.32 g/L）作碳源、接种量5%、初始磷含量18.61 mg/L、31.3℃、pH 7.9，该条件下菌株D4对总磷、硝氮和氨氮的去除量分别为14.18、39.67和69.71 mg/L，相应去除率为84.50%、97.67%和96.22%；应用于不同模拟废水的结果显示，菌株D4对多种废水均具有良好的脱氮除磷效果，其中对豆制品废水中的氮磷去除效果最好，脱氮量和除磷量分别达101.58 mg/L和10.40 mg/L。戈登氏菌D4具有较好的反硝化聚磷能力，是豆制品废水等高氮高磷类食品加工废水生物脱氮除磷的良好菌种资源。

小檗碱桥酶高效原核表达及生物合成l-SLR的研究

梅欢, 李玥, 刘可蒙, 刘吉华

2023, 39(7):  277-287.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1517

摘要 ( 3846 )   HTML ( 4)   PDF (4249KB) ( 491 )  

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左旋金黄紫堇碱（l-Scoulerine, l-SLR）是苄基异喹啉类生物碱（benzylisoquinoline alkaloids, BIAs）的关键中间体，由小檗碱桥酶（berberine bridge enzyme, BBE）催化左旋网状番荔枝碱（l-Reticuline，l-RL）合成。基于前期首次实现加州罂粟小檗碱桥酶（Eschscholzia californcia berberine bridge enzyme, EcBBE, EcBO）的原核表达，通过更换原核表达载体及共表达分子伴侣，构建高效表达EcBO的大肠杆菌工程菌株，实现l-RL向l-SLR的高效转化。结果表明，EcBO与分子伴侣pGro7共表达的工程菌株A的酶活力达到194.14 U/L，较原始酶活力提高了9.22倍。进一步对菌株A生物合成l-SLR的培养条件进行优化，在TB培养基中，当异丙基-β-D-硫代吡喃半乳糖苷（IPTG）浓度为0.04 mmol/L，L-阿拉伯糖浓度为4 mg/mL，16℃下诱导18 h，0.2 mg/mL l-RL，37℃转化18 h，l-SLR产量为144.19 mg/L，较初始菌株提高4.72倍。综上，通过在原核系统中共表达分子伴侣pGro7与EcBO实现了EcBO高活性表达，显著提高了l-SLR的生物合成效率，为高效生物合成l-SLR及其他BIAs类生物碱提供了新的策略。

高通量分析人类粪便、皮肤和水环境中共享抗生素抗性基因的分布

周振超, 郑吉, 帅馨怡, 林泽俊, 陈红

2023, 39(7):  288-297.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1430

摘要 ( 251 )   HTML ( 7)   PDF (6155KB) ( 236 )  

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抗生素抗性基因（antibiotic resistance genes, ARGs）是一种新污染物，其在环境中的传播加剧了抗生素耐药问题。但是，关于人体和水环境中共享ARGs的分布及潜在宿主知之甚少。为此，本文使用高通量荧光定量PCR和16S rRNA基因测序，分析来自中国城郊地区的人体和水环境中的ARGs结构和细菌群落特征。在粪便、皮肤和水样中共确定了人体和水环境之间的70个共享ARGs、7个共享移动遗传元件（mobile genetic elements, MGEs）和58个共享细菌。粪便中占主导地位的共享ARGs为四环素和MLSB抗性基因。此外，通过LEfSe（linear discriminant analysis effect size）确定了20种细菌生物标志物。通过网络分析揭示了共享ARGs、MGEs与共享细菌具有显著相关（P < 0.05），表明这些细菌可能是ARGs的潜在宿主并且在人体和环境之间转移。本研究揭示了饮用水、粪便、皮肤、污水和地表水样本中共享的ARGs。研究结果更好地理解了共享ARGs和细菌在环境中的共同发生和传播，揭示了城郊地区人体与环境中ARGs的潜在宿主。

单核细胞增生李斯特菌LMXJ15全基因组测序及分析

杜冬冬, 钱晶, 李思琪, 刘雯菲, 魏向利, 刘长勇, 罗瑞峰, 康立超

2023, 39(7):  298-306.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1093

摘要 ( 236 )   HTML ( 10)   PDF (4471KB) ( 170 )  

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为了解新疆地区单核细胞增生李斯特菌LMXJ15菌株的的基因组特征和进化关系。采用PacBio和Illumina HiSeq测序对LMXJ15菌株进行全基因组测序，使用相关软件对测序数据进行预测、注释，并进行多位点序列分型（mutilocus sequence typing，MLST）及共线性分析菌株间的同源性。结果显示单核细胞增生李斯特菌LMXJ15菌株基因组总长度为3 017 732 bp，平均GC含量为37.81%，预测到3 154个编码基因，编码基因总长度为2 734 315 bp；包含6个rRNA操纵子和57个tRNA。编码基因通过CRT预测，发现一个CRISPR序列；通过GO数据库的对比分析，得到三类功能方面的2 241个基因。预测到可能的毒力基因88个。MLST分析显示LMXJ15菌株为ST8型（sequence type，ST），属于CC8（clonal complex，CC）复合克隆系；进化分析显示其与意大利分离株IZSAM_Lm_15_17439_A144、瑞士分离株LmN1546和一株从熏鲑鱼分离菌株R479a在同一个进化分支上，具有相同的ST型和血清型（1/2a），并通过比较基因组分析显示4株LM的基因组之间的共线性较好。该研究初步分析了LMXJ15菌株基因组特征，毒力基因携带情况，为新疆地区单核细胞增生李斯特菌毒力和进化关系研究提供基础数据。

利用CRISPR/Cas9技术构建MDH2敲除细胞株及抗呕吐毒素效应研究

施炜涛, 姚春鹏, 魏文康, 王蕾, 房元杰, 仝钰洁, 马晓姣, 蒋文, 张晓爱, 邵伟

2023, 39(7):  307-315.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1429

摘要 ( 250 )   HTML ( 10)   PDF (5543KB) ( 255 )  

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试验旨在利用CRISPR/Cas9基因编辑技术构建稳定敲除苹果酸脱氢酶2（malate dehydrogenase 2，MDH2）基因的IPEC-J2单克隆细胞株，并研究敲除MDH2基因后抗呕吐毒素效应。针对MDH2基因序列设计sgRNA插入PX459载体中，构建PX459-sgRNA-MDH2重组质粒；将质粒通过电转导入IPEC-J2细胞中，并加入嘌呤霉素筛选阳性细胞；利用有限稀释法筛选单克隆细胞并进行基因型测序鉴定、荧光定量PCR和蛋白质印迹法验证，获得MDH2基因敲除的单克隆细胞株；最后通过CCK8试剂盒和细胞凋亡与坏死检测试剂盒检测细胞存活情况，测定MDH2敲除细胞株对呕吐毒素的抗性。测序结果显示MDH2基因敲除载体构建成功。利用荧光定量PCR及蛋白免疫印迹法验证了获得的细胞系为MDH2基因敲除的单克隆细胞株。CCK8细胞活力实验结果显示，与野生型细胞相比，敲除MDH2可使IPEC-J2细胞在不同浓度呕吐毒素（4、2、1和0.5 μg/mL）处理5 d时细胞活力分别极显著提高18.67%、19.59%、26.36%和27.01%。流式细胞仪实验结果显示，与野生型细胞相比，敲除MDH2使不同浓度呕吐毒素处理5 d的细胞死亡率分别极显著降低30.33%、15.81%、16.00%和14.70%。利用CRISPR/Cas9系统对IPEC-J2细胞中的MDH2基因进行敲除并筛选获得了MDH2-KO单克隆细胞株，并通过细胞活力和细胞死亡检测，证明该细胞株具有抗呕吐毒素毒性效应的效果，为揭示呕吐毒素诱导宿主细胞死亡的毒性机制提供借鉴，为防治呕吐毒素提供新策略。

瑞香狼毒降低YAP1表达抑制肝癌细胞增殖的作用

周文汉, 郑康宁, 李永民

2023, 39(7):  316-324.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2022-1418

摘要 ( 201 )   HTML ( 3)   PDF (5526KB) ( 221 )  

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探讨瑞香狼毒（Stellera chamaejasme L., SCL）抑制肝癌细胞增殖的效应和机制，为原发性肝细胞癌的病理机制研究和临床治疗提供依据。SCL含药血清处理HepG2215细胞24 h，CCK-8法分析肝癌HepG2215细胞增殖活力。Western blot分析肝癌HepG2215细胞中Yes关联蛋白1（yes-associated protein 1，YAP1）表达的情况；应用N-亚硝基二乙胺（diethylnirtosamine，DEN）/组成型雄甾烷受体激动剂（3,5-dichloro-2-[4-（3,5-dichloropyridin-2-yl）oxyphenoxy]pyridine，TCPOBOP）诱导肝细胞特异性Yap1敲除（Yap1^LKO）小鼠和Yap1^flox/flox小鼠构建肝原位癌模型；SCL水煎液灌胃7 d，取出肝脏，观察肝脏肿瘤大体形态；H&E染色观察肝脏肿瘤组织病理形态，Western blot分析肝脏肿瘤组织中YAP1的表达。细胞试验结果表明，SCL抑制HepG2215细胞的增殖，并降低了YAP1的表达水平。动物试验结果表明，SCL能减小Yap1^flox/flox和Yap1^LKO小鼠肝原位癌肿瘤体积和肝肿瘤中YAP1的表达水平。在NS组中，与Yap1^flox/flox小鼠相比，Yap1^LKO小鼠肝原位癌肿瘤体积减小了。在SCL组中，与Yap1^flox/flox小鼠相比，Yap1敲除减弱了SCL抑制肿瘤增长的作用。利用LC-MS检测SCL含药血清和水煎液的活性成分，并与YAP1蛋白进行分子对接。LC-MS结果显示，SCL的4种活性成分是3-硫酸咖啡酸、5-苄恶唑-2-酮、3,4,5-三羟基-6-[（2-氧代-2H-铬-5-基）氧]氧烷-2-羧酸和异东莨菪内酯。其中，3-硫酸咖啡酸、3,4,5-三羟基-6-[（2-氧代-2H-铬-5-基）氧]氧烷-2-羧酸和异东莨菪内酯这3种主要活性成分能直接结合YAP1。这些结果说明，SCL抑制肝癌细胞增殖与降低YAP1表达有关。

单细胞水平解析人牙龈间充质干细胞异质性

吴昊, 刘紫微, 郑颖, 戴雅文, 时权

2023, 39(7):  325-332.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2023-0253

摘要 ( 281 )   HTML ( 16)   PDF (9481KB) ( 162 )  

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利用单细胞转录组测序解析牙龈干细胞（gingival mesenchymal stem cells, GMSCs）内部功能亚群及异质性。体外分离培养、鉴定人GMSCs，利用10×scRNA-seq平台对GMSCs进行单细胞测序，根据细胞的基因表达差异进行分群，分析各亚群表面标记物表达情况，比较各亚群的细胞周期差异，成骨、成脂、成软骨分化基因表达差异以及基因表达谱差异，并分析各亚群细胞间的相互作用。成功提取到人GMSCs，呈旋涡状贴壁生长。单细胞测序分析结果显示GMSCs由9个细胞亚群构成，高表达表面标记物ENG、NT5E、THY1、ITGB1和CD44，阴性表达CD34、CD14、PECAM1、PTPRC。GMSCs总体G2/M期所占比例为41.59%；亚群6的G2/M期比例最低（16.44%）；而亚群2最高（99.08%）。成脂、成软骨、成骨相关基因在9个细胞亚群中的表达不完全相同；9个亚群具有不同的基因表达谱，亚群2/4具有较高的相似性，相对高表达TOP2A、UBE2C、KPNA2、CENPF等基因；亚群5高表达DKK1、KRT7、ID1等基因；亚群9高表达MALAT1、FN1、NEAT1等基因。GO分析显示各个亚群富集不同的通路。亚群9与其他亚群间的通讯最为活跃。单细胞水平研究提示GMSCs存在不同的功能亚群，且各个亚群的增殖能力、基因组表达谱具有异质性。

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2023, 39(7):  333. 

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2023, 39(7):  334. 

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2023, 39(7):  335. 

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