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当期目录

    2025年 第41卷 第8期    刊出日期:2025-08-26
    综述与专论
    人工智能重塑蛋白质工程:从结构解析到合成生物学的算法革命
    蔡如凤, 杨宇轩, 于基正, 李佳楠
    2025, 41(8):  1-10.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0300
    摘要 ( 262 )   HTML ( 41)   PDF (1911KB) ( 233 )  
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    蛋白质功能与其三维结构间存在着密不可分的关联,这一认知长期引领着生命科学领域的探索方向。科学家们为解析蛋白质结构投入了大量精力,而蛋白质测序技术的迅猛发展,使得序列数据呈指数级增长,与结构研究进展之间的差距日益显著。过去十几年间,人工智能技术的蓬勃发展为这一困境带来了转机,其以深度学习、神经网络等核心算法为支撑,推动蛋白质工程迎来了全新变革。借助人工智能技术,新一代蛋白质结构预测和设计方法取得重大突破。这些基于先进算法的工具,极大地提高了蛋白质结构建模的准确性和速度。它们不仅助力结构生物学、药物研发等领域的发展,还为蛋白质合成提供了关键依据。除此之外,人工智能正推动蛋白质研究从“结构解析”向“逆向设计”转型。通过构建序列-结构-功能的多维度关联模型,研究人员能够基于特定功能需求,反向设计具有预期结构的蛋白质序列。从而更精准地设计蛋白质序列,为生物合成开辟新路径。本综述聚焦于人工智能在蛋白质工程中的核心作用,阐述了蛋白质工程目前所面临的挑战和传统蛋白结构解析方法所面临的瓶颈,并以此引入介绍了基于人工智能的结构预测工具的发展,分析其在蛋白质合成中的应用;探讨人工智能驱动下,从结构解析到合成蛋白的算法革命及未来潜在方向,以期为该领域的研究提供参考。

    靶向诱变介导的微生物进化技术研究进展
    刁辰洋, 崔有志, 李炳志
    2025, 41(8):  11-21.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0191
    摘要 ( 220 )   HTML ( 20)   PDF (2430KB) ( 104 )  
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    生物基因组自然突变赋予其不同性状,驱动生物进化适应生存环境。然而,生物自然条件下进化速度缓慢。通过在特定DNA序列引入碱基突变的策略可实现生物实验室内的快速进化,广泛应用于蛋白功能非理性改造和代谢路径优化。然而,传统的诱变进化方法存在着实验工作量大、突变效率低,突变窗口不精确等缺点,而靶向突变技术通过精确定位特定DNA范围引入突变,不仅能有效提高突变效率,还能显著缩短实验室进化周期。近年来,在目标序列靶向引入突变已成为微生物进化技术重要研究方向。靶向突变技术能够优化特定微生物的代谢途径、提升底盘耐受性,广泛应用于生物催化、环境保护、工业发酵等领域。本文总结了在主要模式微生物底盘中开发的靶向突变进化技术,重点介绍了基于复制易错系统、CRISPR-Cas系统和MutaT7系统的靶向突变系统的设计原理与应用,同时分析了现有实验室进化系统的优缺点,并讨论了未来靶向诱变技术发展方向。

    植物中直链淀粉合成及其含量提高策略的研究进展
    王赛笛, 张高阳, 吕欢欢, 孙忠科, 李成伟
    2025, 41(8):  22-33.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0255
    摘要 ( 164 )   HTML ( 19)   PDF (1476KB) ( 112 )  
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    直链淀粉主要由α-1,4-糖苷键连接的D-吡喃葡萄糖单元组成,作为淀粉的重要组成部分,因其独特的分子结构和理化性能,在食品、工业和医药等领域应用广泛。直链淀粉对植物的品质有多方面的影响,不同遗传特性的植物直链淀粉含量不同,其对籽粒的加工特性以及加工后的淀粉质量、营养组成和食用口感都有重要的影响,对植物的生长发育、繁殖以及与生物非生物胁迫相关的抗逆性都有重要的影响。因此,提高植物中直链淀粉的含量应成为品质改良以及工业应用的热点。本文综述了直链淀粉的生物合成途径,分析了其合成的遗传调控,并从温度、植物生长调节剂和栽培措施等方面探讨了提高直链淀粉含量的策略,同时分析了当前直链淀粉含量提高的挑战和前景,旨在为相关研究提供参考,以推动植物中直链淀粉含量的提高,并促进其应用。

    基因编辑技术在牛种中的应用及研究进展
    余永霞, 杜再慧, 朱龙佼, 许文涛
    2025, 41(8):  34-41.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-1083
    摘要 ( 185 )   HTML ( 19)   PDF (2269KB) ( 68 )  
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    基因编辑(gene editing)是指通过基因编辑技术对生物体基因组特定目标进行修饰的过程,实现高效而精准的基因敲除、插入、替换等。现代基因编辑技术包括锌指核酸酶(ZFNs)技术、转录激活因子样效应物核酸酶(TALENs)技术、成簇规律间隔短回文重复序列及其关联蛋白9(CRISPR/Cas9)技术以及结合可编程核酸酶的自切除基因靶向(SEGCPN)技术。本文介绍了基因编辑牛突破性研究进展,包括著名的基因编辑无角奶牛Buri、Spotigy和美国食品和药物管理局(FDA)安全认证的PRLR-SLICK等,并总结了基因编辑牛在生产、医学以及环境中的应用。旨在总结当前基因编辑技术在家畜牛中的应用及研究进展,以期加快我国基因编辑技术的产业化进程,拓展基因编辑牛的应用范围。

    芽胞杆菌防治植物病害作用机制与应用
    彭钿钿, 马云龙, 许沛冬, 陈迪, 谢丙炎, 李彦
    2025, 41(8):  42-52.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0171
    摘要 ( 241 )   HTML ( 19)   PDF (1015KB) ( 139 )  
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    植物病害的发生对作物经济效益构成了严重威胁,而化学农药的滥用则进一步加剧了对环境及人类健康的风险,因此,植物病害的生物防治策略被视为未来病害控制的主要趋势。当前,芽胞杆菌类生防微生物资源在植物病害防治中得到广泛应用,该类细菌通过多种机制发挥防病作用,包括靶向病原物进行竞争作用和分泌抑菌活性物质,直接抑制病原物的生长;靶向植物,通过根际定殖并形成生物膜、诱导植物系统抗性以及促生作用来提升植物的抗病性;同时,它们还能改善根际土壤环境,刺激土著有益微生物类群共同发挥作用,为植物健康生长创造有利条件。本文综述了芽胞杆菌类生防细菌在防治植物病害的作用机理及其作为生防菌剂的应用现状,并探讨了其在现代农业中的应用前景和面临的挑战,以期为后续此类生防微生物农药产品研发提供有价值的参考依据。

    莱茵衣藻响应重金属胁迫的分子防御机制研究进展
    李亚, 蒋林, 徐闯, 王苏慧, 马曌, 王亮
    2025, 41(8):  53-64.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0088
    摘要 ( 197 )   HTML ( 15)   PDF (947KB) ( 65 )  
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    随着城市化和工业化的快速发展,重金属污染对水生生态系统造成不可估量的威胁,并可通过食物链富集效应严重威胁人类生命健康,已然成为全球性关注的环境问题。在此背景下,以生物修复技术为代表的绿色环境治理方案因其环境友好性和可持续发展性而备受关注。藻类作为水生生态系统中的重要初级生产者,具有高度多样性和生态适应性,并通过多种分子机制响应重金属胁迫。莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)是一种单细胞的真核微藻,通过多层次的生理结构和调控机制维持细胞内部金属离子稳态,在金属的生物转化与生物吸附方面显示出独特能力,已成为重金属污染水体修复研究的重要模式生物。莱茵衣藻细胞金属稳态机制研究的不断深入和现代生物技术的快速发展,为深入理解莱茵衣藻应对重金属胁迫防御机制提供了理论依据,也为利用莱茵衣藻进行重金属污染水体的生物修复提供科学指导。本文将从细胞表面(如细胞壁、细胞外聚合物)至细胞内部(如金属转运蛋白、重金属结合因子、维持金属稳态相关细胞器)等多层面,综述莱茵衣藻响应重金属胁迫的关键组分与调控机制,并结合现代分子生物学技术用于改造莱茵衣藻重金属生物修复能力的研究,探讨其在水环境保护领域的应用潜力。

    技术与方法
    RUBY辅助的水稻高效CRISPR基因编辑
    邓美壁, 严浪, 詹志田, 朱敏, 和玉兵
    2025, 41(8):  65-73.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0339
    摘要 ( 1841 )   HTML ( 19)   PDF (2682KB) ( 197 )  
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    目的 开发一种RUBY辅助的可视化筛选转基因植株并有效指示基因编辑发生的CRISPR/Cas9基因编辑载体GCR。 方法RUBYCas9/gRNA的表达盒偶联到一起得到GCR载体,使用水稻的OsAGO2、OsAGO3、OsAGO7为靶基因,分别构建多基因编辑载体GCR-237-1和多基因编辑载体GCR-237-2,以水稻ZH11(Zhonghua 11)为受体材料进行农杆菌介导水稻遗传转化获得基因编辑植株。 结果 GCR-237-1和GCR-237-2转化入水稻愈伤后,RUBY标记可以有效指示转基因阳性事件,并且稳定转化得到的红色植株的靶基因被高效编辑。 结论 利用基因编辑载体GCR可有效编辑水稻基因且通过肉眼直观观察即可有效指示转基因乃至基因编辑植株。

    稀有密码子串联介导的HemB表达弱化提升5-氨基乙酰丙酸的含量
    李加仪, 李尽益, 白雪, 柏映国, 刘波, 张志伟
    2025, 41(8):  74-81.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0095
    摘要 ( 918 )   HTML ( 5)   PDF (1579KB) ( 32 )  
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    目的 应用稀有密码子串联策略弱化5-氨基乙酰丙酸分解代谢途径中关键酶(5-氨基乙酰丙酸脱水酶)HemB表达,降低5-氨基乙酰丙酸分解代谢,进而提高5-氨基乙酰丙酸含量。 方法 以谷氨酸棒杆菌为底盘细胞合成5-氨基乙酰丙酸,依据谷氨酸棒杆菌密码子偏好性,在HemB编码基因的5′引入含有稀有密码子串联的DNA序列来弱化HemB表达。 结果 引入稀有密码子的谷氨酸棒杆菌工程细胞生长速度降低,发酵液中5-氨基乙酰丙酸分解代谢产物含量下降,5-氨基乙酰丙酸含量得以明显提升。 结论 稀有密码子串联策略有效弱化了HemB表达,提高了5-氨基乙酰丙酸含量,此策略亦可用于其他蛋白质表达弱化和代谢途径的重塑。

    HEK293细胞悬浮培养技术及其应用研究进展
    岳欣豫, 吉雯娜, 周锦鱼, 靳莉武, 杨迪, 刘振斌, 孙娜, 乔自林, 马忠仁, 王家敏
    2025, 41(8):  82-91.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0029
    摘要 ( 180 )   HTML ( 4)   PDF (1057KB) ( 83 )  
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    生物制药产品的生产主要依赖于哺乳动物细胞,尤其是在制造复杂的蛋白质药物,因为其能够进行复杂的翻译后修饰(post-translational modifications, PTMs),对于蛋白质的功能和稳定性至关重要,一些生物制药商品如重组治疗蛋白、疫苗、抗癌药物和其他临床相关药物等大多数都是利用了哺乳动物细胞平台生产。HEK293细胞(human embryonic kidney 293 cells)是所有人类细胞系中最常用的宿主细胞之一,但由于贴壁细胞在生产应用中的高投资成本,以及血清添加有可能携带的外源风险等问题,导致其最初在生产应用方面受到限制,而HEK293悬浮细胞相比于贴壁细胞更具优势,其不仅生产成本大大降低,没有血清的添加更增加了生产生物制品的安全性。目前,HEK293悬浮细胞已广泛应用于多个领域,并已成为生产蛋白质、疫苗和基因治疗药物的强大载体和新平台。本文综述了HEK293细胞的来源及其衍生细胞系,总结目前贴壁细胞的悬浮驯化技术以及用于HEK293细胞的无血清培养基,并描述目前HEK293细胞在疫苗生产、基因治疗药物生产以及实验室基础研究方面的应用进展,讨论了HEK293细胞大规模生产的意义及存在的问题,最后对未来HEK293细胞的研究方向以及大规模生产的应用前景进行展望。

    研究报告
    宁春4号小麦EMS突变体库的构建及表型变异分析
    豆飞飞, 任毓昭, 王石磊, 刘春颖, 王晓东, 王昭懿, 刘彩霞, 刘凤楼, 王掌军, 李清峰
    2025, 41(8):  92-101.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0027
    摘要 ( 127 )   HTML ( 7)   PDF (6575KB) ( 82 )  
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    目的 为加快盐碱地小麦优质种质资源的创制,丰富遗传多样性,构建宁春4号EMS突变体库。 方法 采用0.5%甲基磺酸乙酯(EMS)溶液处理10 000粒小麦品种宁春4号种子,构建M1代突变体库,对其表型性状突变率进行统计分析。此外,对M1代材料进行250 mmol/L的NaCl溶液定向筛选,得到耐盐突变体,并对突变体进行表型鉴定,以及形态指标、物质积累、生理指标的测定。 结果 M1代成活3 709株,成株率37.09%,其中,有表型突变性状的1 226株,突变率为33.05%。1 226株突变类型丰富,包含叶部性状突变151株,穗部性状突变212株,分蘖突变161株,株高突变133株,育性和生育期突变130株,其他性状突变75株,突变率分别为13.89%、5.72%、4.34%、3.59%、3.50%和2.02%。经过盐胁迫处理后,宁春4号与突变体相比表现为,叶片黄化萎蔫,苗高、最大根长、初生根数、地上部鲜重、根鲜重、地上部干重、根冠比均表现显著差异,而根干重无显著变化;在生理指标方面,突变体的丙二醛(MDA)含量、细胞膜透性显著低于野生型,脯氨酸(Pro)含量、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性显著高于野生型,可溶性糖(SS)含量无显著差异。 结论 以宁春4号为野生型材料诱变产生的突变体类型丰富,为快速定位小麦优异性状基因并研究其功能提供丰富的种质资源。

    谷子LHC基因家族鉴定及非生物胁迫表达分析
    程雪, 付颖, 柴晓娇, 王红艳, 邓欣
    2025, 41(8):  102-114.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0187
    摘要 ( 213 )   HTML ( 16)   PDF (3461KB) ( 96 )  
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    目的 捕光复合体(LHC)是光合作用光系统的重要结构组成,也参与非生物胁迫响应。从全基因组水平鉴定C4植物谷子的LHC基因家族,分析其在非生物胁迫下的表达模式,为谷子光合作用相关基因的功能研究及分子育种提供理论支持。 方法 在谷子基因组中获取LHC基因家族成员,进行系统发育、蛋白理化性质和亚细胞定位、基因结构、保守基序、启动子顺式作用元件分析,并结合转录组和RT-qPCR技术分析其在不同组织和非生物胁迫条件下的基因表达。 结果 在谷子中共鉴定出30个LHC基因家族成员,分属于LhcLilPsbSFCⅡ 4个亚家族,不均匀地分布在9条染色体上;共线性分析发现有1对片段重复基因和2对串联重复基因;顺式作用元件分析发现,启动子上游均含有光响应、激素响应、非生物胁迫响应和植物防御和应激响应元件;蛋白结构预测显示,二级结构以α-螺旋和无规则卷曲为主,三级结构具有亚家族特异性,SiLhc亚家族内部蛋白相互作用较强;转录组分析发现,有27个基因在叶片中表达量最高,同一亚家族内成员对相同胁迫可能存在功能分化,遗传背景也可造成非生物胁迫的差异化响应;RT-qPCR分析发现,SiLhcb4SiLhcb5SiFCⅡ属于非生物胁迫敏感基因,在干旱、盐和碱胁迫中均显著下调表达。 结论 SiLHC各亚家族基因在结构和功能上具有相似性,在转录水平对非生物胁迫响应存在差异,作为光合系统基因可能参与非生物胁迫表达调控。

    异源过表达高粱SbSnRK2.1增强拟南芥对盐胁迫的抗性
    李雅琼, 格桑拉毛, 陈启迪, 杨宇环, 何花转, 赵耀飞
    2025, 41(8):  115-123.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0114
    摘要 ( 199 )   HTML ( 14)   PDF (3596KB) ( 100 )  
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    目的 从高粱基因组中发掘调控植物响应盐胁迫的SNF1 RELATED KINASE 2SnRK2s)基因,为高粱抗盐机制研究提供理论依据。 方法 运用生物信息学技术对高粱SnRK2基因家族成员(SbSnRK2s)进行鉴定和序列分析,利用定量PCR技术分析SbSnRK2s在盐胁迫处理12 h内表达量的动态变化,将盐胁迫诱导显著高表达的基因在拟南芥中异源过表达,检测转基因拟南芥对盐胁迫抗性的变化。 结果 在高粱基因组中共鉴定到11个SbSnRK2s基因,不均匀地分布在7条染色体上,蛋白序列进化树结果表明,SbSnRK2s与同为C4植物的玉米SnRK2亲缘关系较近;启动子分析发现,SbSnRK2s基因启动子含有激素响应、应激响应等元件。盐胁迫处理后,11个SbSnRK2s均上调表达,其中,SbSnRK2.1的上调幅度最大,在盐胁迫处理9 h后上调幅度超过150倍,在拟南芥中异源过表达SbSnRK2.1,经盐胁迫处理,转基因植株的存活率、主根长度和鲜重均显著高于野生型。 结论 SbSnRK2.1在盐处理下的表达量显著升高,异源过表达SbSnRK2.1显著提高了拟南芥对盐胁迫的抗性,表明该基因在植物响应盐胁迫中具有重要作用。

    基于WGCNA挖掘野生大豆耐镉关键基因
    朱丽娟, 张锴, 温晓蕾, 褚佳豪, 史凤玉, 王艳丽
    2025, 41(8):  124-136.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-1113
    摘要 ( 2998 )   HTML ( 10)   PDF (11908KB) ( 78 )  
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    目的 野生大豆具有耐逆境特性,逐渐成为改良栽培大豆的种质资源,明确野生大豆耐镉分子调控机制,为培育耐性大豆品种提供依据。 方法 以冀东地区200份野生大豆为试验材料,利用含有75 mol/L CdCl2的Hoagland营养液处理野生大豆幼苗,并测定幼苗干重,分别对镉处理24和48 h的耐镉野生大豆R、敏感材料S进行转录组测序,对差异表达基因进行KEGG和GO富集分析,利用加权基因共表达网络分析挖掘耐镉核心基因。 结果 200份野生大豆幼苗受到不同程度镉的胁迫,与对照相比,镉处理条件下,幼苗地上部干重、地下部干重明显下降。转录组分析结果显示,在R和S材料中分别鉴定到6 443和4 496个差异表达基因。经GO和KEGG分析,发现这些差异表达基因富集到光合作用、逆境响应途径。结合加权基因共表达网络分析,挖掘到参与调控野生大豆耐镉的turquoise和blue关键模块与野生大豆耐镉性状显著相关。根据模块内基因的连接度和基因功能注释,预测LOC114376469、LOC114412091、LOC114388638、LOC114399512等8个基因可能在野生大豆镉胁迫过程中发挥作用。 结论 鉴定了2个与野生大豆耐镉相关的特异性模块,筛选到LOC114376469、LOC114412091、LOC114388638、LOC114399512等与野生大豆耐镉相关的核心基因。

    异源过表达大豆GmNF-YB24提高转基因烟草抗旱性
    翟莹, 计俊杰, 陈炯辛, 于海伟, 李珊珊, 赵艳, 马天意
    2025, 41(8):  137-145.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0046
    摘要 ( 139 )   HTML ( 10)   PDF (6141KB) ( 58 )  
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    目的 核因子(NF-Y)基因参与植物抗旱性的调控。对大豆GmNF-YB24的抗旱功能及抗旱机制进行解析,为后续NF-YB基因在高抗大豆遗传育种中的应用提供理论依据。 方法 利用RT-qPCR检测GmNF-YB24在盐、干旱和低温胁迫下的表达。克隆GmNF-YB24,构建植物表达载体并转化烟草。对GmNF-YB24转基因烟草的抗旱性进行鉴定。 结果 盐、干旱和低温胁迫均能诱导GmNF-YB24的表达,且GmNF-YB24的表达对干旱胁迫的响应最明显。GmNF-YB24开放阅读框全长516 bp,编码的蛋白含有171个氨基酸残基。GmNF-YB24蛋白序列中含有1个组蛋白折叠基序(HFM)。构建pRI101-GmNF-YB24植物表达载体并转化烟草。共获得5株GmNF-YB24转基因烟草植株(OE1-OE5)。干旱及复水处理后,GmNF-YB24转基因烟草的表现优于野生型烟草。干旱胁迫下,与野生型烟草相比,GmNF-YB24转基因烟草的脯氨酸和可溶性糖含量增加,相对电解质渗透率和丙二醛含量降低,抗氧化酶活性提高,减少了过氧化物的积累。GmNF-YB24转基因烟草中胁迫相关基因NtOsmotinNtERD10B的表达量高于野生型烟草。 结论 GmNF-YB24在烟草中的异源过表达提高了转基因烟草的抗旱性。

    大麦条纹病菌GH17基因家族的鉴定及表达分析
    任睿斌, 司二静, 万广有, 汪军成, 姚立蓉, 张宏, 马小乐, 李葆春, 王化俊, 孟亚雄
    2025, 41(8):  146-154.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0104
    摘要 ( 165 )   HTML ( 8)   PDF (1610KB) ( 39 )  
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    目的 糖苷水解酶17(glycoside hydrolase 17, GH17)在植物、动物和真菌的多种生理及致病过程中发挥重要作用,对大麦条纹病菌PgGH17家族成员进行鉴定和分析,为后续深入研究GH17基因功能提供科学依据,同时为解析大麦条纹病菌的致病性基因功能和探究寄主‒病原互动机制奠定坚实的理论基础。 方法 以大麦条纹病菌为研究对象,通过生物信息学方法,对基因家族进行鉴定及分析,经实时荧光定量PCR(RT-qPCR)监测大麦条纹病菌感染过程中各基因不同时间点的表达变化。 结果 PgGH17基因家族含有6个成员,氨基酸序列长度为305‒648 aa,均为亲水性蛋白,等电点为5.06‒8.66,脂肪指数为65.43‒82.00,信号肽长度为0‒22 aa,且大多定位在细胞外基质,只有1个基因具有跨膜结构。内含子数为1‒3个,进化分析表明,该基因家族成员可聚成7个亚族。RT-qPCR结果表明,除PgGH17-3外,其他PgGH17基因在侵染过程中的表达水平基本呈现先上升后下降的趋势。 结论 从大麦条纹病菌中鉴定出6个GH17家族成员,除GH17-3外,其他GH17基因在侵染过程中表达均增强,说明其参与了病原菌的致病性。

    未折叠蛋白反应通过调控色氨酸代谢提高植物抗病性
    曹园园, 周舒浩, 张海荣, 崔晓娜
    2025, 41(8):  155-164.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0275
    摘要 ( 122 )   HTML ( 4)   PDF (3127KB) ( 52 )  
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    目的 探究内质网胁迫(endoplasmic reticulum stress, ERS)引发的未折叠蛋白反应(unfolded protein response, UPR)与色氨酸代谢和植物抗病性的关系;明确UPR中的转录因子bZIP28和bZIP60在色氨酸代谢中的调控机制及对植物抗病性的影响。 方法 利用转录组测序和RT-qPCR分析内质网胁迫后,色氨酸代谢通路相关基因的表达;检测内质网胁迫对色氨酸代谢产物植保素-亚麻荠素(camalexin)和吲哚-3-乙酸(indole-3-acetic acid, IAA)合成的影响;检测病原菌侵染后bZIP28bZIP60的表达及其过表达植株的抗病能力;通过酵母单杂交和双荧光素酶报告实验探究bZIP28/60对WRKY33的调控。 结果 UPR使色氨酸代谢基因表达上调,植保素Camalexin和IAA的水平升高;病原菌感染上调bZIP28bZIP60的表达,且bZIP28bZIP60过表达植株的抗病性增强;bZIP28和bZIP60间接调控WRKY33的转录,且WRKY33启动子的-364- -566 bp区段为核心序列。 结论 内质网胁迫通过转录因子bZIP28和bZIP60调控WRKY33的表达,进而上调色氨酸代谢基因的表达,提高Camalexin和IAA的水平,抵御病原菌的感染,缓解内质网胁迫。

    基于SCoT、SRAP和SSR分子标记的220份辣椒种质资源遗传多样性分析
    裴红霞, 汪露瑶, 李生梅, 高晶霞
    2025, 41(8):  165-174.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0208
    摘要 ( 121 )   HTML ( 4)   PDF (1418KB) ( 50 )  
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    目的 深入解析保存在宁夏农林科学院辣椒种质资源的遗传多样性和亲缘关系,为辣椒种质资源的引进、保护和应用提供重要的理论依据。 方法 采用SCoT、SRAP和SSR 3种分子标记技术,对收集于全国15个地区的220份辣椒种质资源进行遗传多样性分析。 结果 6个SCoT标记分别扩增出1‒4条条带,14个SRAP标记分别扩增出2‒4条条带,3个SSR标记分别扩增出2‒5条条带,且所有标记均表现出100%的多态性条带百分比。进一步分析发现,SSR标记的平均多态性信息指数(PIC)最高,达到0.77,显著高于SCoT(0.55)和SRAP(0.55),表明SSR标记在遗传多态性检测中更具优势,其中,HpmsE088为最优SSR标记。聚类分析、主坐标分析和群体遗传结构分析将15个地区的种质划分为两大类群(Group 1和Group 2),其中Group 1包含中国四川、中国辽宁、中国新疆、中国山东、中国宁夏和中国湖南的种质,Group 2则包括中国(云南、江苏、河南、甘肃、北京和安徽)、荷兰、日本和美国的种质。此外,83.2%的种质表现出较高的纯合性。果形特征与聚类分组存在一定的相关性,Group 1中线形果实的辣椒种质比例显著高于Group 2,而所有短牛角形果实的辣椒种质均被归入Group 2。 结论 保存在宁夏农林科学院的辣椒种质资源具有较高的遗传多样性,根据遗传信息主要可以被划分为2组。

    哈茨木霉T9131对黄芪幼苗的促生机理
    白雨果, 李婉迪, 梁建萍, 石志勇, 卢庚龙, 刘红军, 牛景萍
    2025, 41(8):  175-185.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0377
    摘要 ( 129 )   HTML ( 7)   PDF (2864KB) ( 65 )  
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    目的 探究哈茨木霉T9131对黄芪幼苗促生的调控机制,为T9131提高黄芪产量提供理论依据。 方法 对生长30 d的黄芪幼苗进行哈茨木霉T9131孢子悬浮液灌根处理,分别在灌根后的0 h、24 h、48 h和45 d对黄芪幼苗根部进行取样,并在45 d测定黄芪幼苗的株高、根长和植株鲜重。通过RNA-Seq构建3个时间点0、24和48 h的转录组文库,利用DESeq2软件获得3个比较组(T_24 h vs T_0 h、T_48 h vs T_0 h、T_48 h vs T_24 h)中的差异表达基因(DEGs),对3组DEGs进行韦恩分析,明确3组共有DEGs;对共有DEGs进行KEGG富集分析筛选促生相关基因,并通过RT-qPCR分析T9131诱导45 d和外源激素ABA诱导初期黄芪幼苗促生相关基因的表达情况;对0 h、48 h和45 d的根部样品通过LC-MS/MS方法进行15种激素含量测定。 结果 T9131能显著促进黄芪幼苗的株高和鲜重。T9131诱导黄芪幼苗转录组分析表明,3个比较组中共有差异表达基因149个。KEGG富集通路分析表明,与促生相关的通路主要有萜类骨架生物合成、类胡萝卜素生物合成、二萜生物合成、氰基氨基酸代谢、玉米素生物合成和植物激素信号转导;通路中富集的基因类型有HMGRCYP707A2GA2ox2E3.2.1.21UGT73C6PYL4GH3.1JAZ,共包括14个基因,除基因UGT73C6(DN24891_c1_g1)受T9131诱导下调表达外,其余基因均上调表达;在T9131诱导黄芪幼苗45 d时HMGR(DN10463_c0_g2、DN989_c0_g1、DN113450_c0_g1、DN989_c2_g1)、CYP707A2JAZ等7个基因显著上调表达,其余基因均下调表达。14个基因受ABA诱导表达分析表明,HMGR(DN10463_c0_g2、DN989_c0_g1、DN113450_c0_g1、DN989_c2_g1)、CYP707A2(DN397_c0_g2)和E3.2.1.21(DN2073_c0_g1)等6个基因受ABA诱导表达显著下调,其余基因均上调表达。激素测定表明,T9131能显著降低ABA含量。 结论 哈茨木霉T9131可能通过调控黄芪促生相关基因HMGRCYP707A2JAZ的上调表达和降低ABA含量促进黄芪生长;外源ABA能降低HMGRCYP707A2的表达。

    NbJAZ3在苜蓿花叶病毒侵染本氏烟过程中的作用
    赖诗雨, 梁巧兰, 魏列新, 牛二波, 陈应娥, 周鑫, 杨思正, 王博
    2025, 41(8):  186-196.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0084
    摘要 ( 124 )   HTML ( 6)   PDF (3059KB) ( 47 )  
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    目的 探究本氏烟(Nicotiana benthamiana)中编码茉莉酸ZIM结构域蛋白3(jasmonate ZIM-domain protein 3, JAZ3)基因NbJAZ3对苜蓿花叶病毒(alfalfa mosaic virus, AMV)侵染本氏烟的影响,为进一步解析AMV侵染机制提供理论依据。 方法 以本氏烟和AMV为材料,采用摩擦接种法将AMV接种于本氏烟,取接种后1、7、15、21 d的本氏烟叶片进行转录组测序分析,对茉莉酸(jasmonic acid, JA)信号转导途径中差异基因进行筛选,利用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)检测NbJAZ3在AMV侵染中的表达变化;克隆NbJAZ3,进行生物学信息分析,构建系统进化树并进行多序列比对;构建pCAMBIA1300-NbJAZ3瞬时过表达载体,利用激光共聚焦显微镜观察NbJAZ3蛋白亚细胞定位,利用Western blot检测蛋白表达量;当NbJAZ3在本氏烟叶片中瞬时过表达后,接种AMV,采用RT-qPCR法检测接种后第5天的AMV CP相对表达量;利用烟草脆裂病毒(tobacco rattle virus, TRV)诱导的基因沉默(virus-induced gene silencing, VIGS)技术构建pTRV2-NbJAZ3沉默载体,沉默NbJAZ3后摩擦接种AMV,利用RT-qPCR检测AMV CP相对表达量。 结果 转录组测序和RT-qPCR进一步验证表明,AMV接种后的不同天数NbJAZ3均下调表达,且第15天NbJAZ3相对表达量最低,与对照相比下降了84.43%;NbJAZ3 CDS序列长度为1 143 bp,编码380个氨基酸,包含ZIM和Jas-motif 2个保守结构域;NbJAZ3与林烟草(Nicotiana sylvestris)的NsJAZ3同源性最高,相似度为96.58%;显微镜观察到NbJAZ3蛋白定位于本氏烟叶片的细胞核、细胞质与细胞膜中;与对照组相比,NbJAZ3瞬时过表达和瞬时沉默的本氏烟接种AMV第5天时,AMV CP相对表达量分别降低了83.82%和增加了78.58%。 结论 AMV侵染会引起本氏烟中NbJAZ3下调,瞬时过表达NbJAZ3可抑制AMV对本氏烟的侵染,而沉默该基因可促进AMV的侵染,进一步表明NbJAZ3可作为本氏烟抗AMV侵染的正调控因子,在抵御病毒侵染中具有重要作用。

    铁皮石斛bZIP转录因子家族全基因组鉴定及表达分析
    曾丹, 黄园, 王健, 张艳, 刘庆霞, 谷荣辉, 孙庆文, 陈宏宇
    2025, 41(8):  197-210.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0094
    摘要 ( 2034 )   HTML ( 25)   PDF (6925KB) ( 90 )  
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    目的 鉴定铁皮石斛(Dendrobium officinalebZIP基因家族,通过生物信息学和基因表达分析,阐明DobZIP转录因子的生物学功能,为后续深入探究DobZIP转录因子的分子机制提供理论指导。 方法 基于IMP数据库中的铁皮石斛基因组数据鉴定出铁皮石斛bZIP基因家族成员,对该家族成员进行多项生物信息学分析,同时利用转录组数据和实时荧光定量PCR技术对DobZIP转录因子进行组织表达模式及非生物胁迫表达分析。 结果 共鉴定出54个DobZIP基因,DobZIP蛋白均无信号肽,仅有DobZIP54有跨膜结构域,亚细胞定位主要在细胞核中。DobZIP家族成员划分在10个亚家族,且同一亚家族成员含有相似的结构和基序;DobZIP不均匀地分布在18条染色体上,有两对基因间存在串联关系,种间存在多条共线性关系,与水稻的bZIP家族同源性较高。顺势作用元件分析表明,DobZIP家族成员均含有多个参与生长发育和响应逆境胁迫的顺式作用元件。基因表达模式分析显示,DobZIP家族成员存在组织表达特异性,且DobZIP4DobZIP10、DobZIP28、DobZIP32、DobZIP37在不同程度上受低温、干旱和氯化钠胁迫的诱导。除DobZIP32DobZIP37外,DobZIP4DobZIP10、DobZIP28还受高温胁迫的诱导。 结论 铁皮石斛基因组中共鉴定出54个DobZIP基因,DobZIP具有组织表达特异性,且DobZIP4DobZIP10、DobZIP28、DobZIP32、DobZIP37在低温、干旱和氯化钠胁迫下均受到不同程度的诱导。

    丹参ADH基因家族的鉴定与表达模式分析
    化文平, 刘菲, 浩佳欣, 陈尘
    2025, 41(8):  211-219.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-1233
    摘要 ( 174 )   HTML ( 16)   PDF (3114KB) ( 62 )  
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    目的 乙醇脱氢酶(Alcohol dehydrogenase,ADH)是厌氧条件下植物发酵代谢的关键酶之一,在植物抵抗涝渍胁迫中发挥着重要作用。鉴定丹参SmADH基因家族,为丹参SmADH基因家族功能研究及选育抗涝品种提供理论依据。 方法 基于丹参基因组数据对基因家族成员进行鉴定,并对其理化性质、序列特征、系统发育、基因表达等进行研究;采用RT-qPCR研究家族成员在不同胁迫下的表达模式。 结果 共鉴定出7条SmADH基因,分属两个亚家族。SmADH蛋白主要为酸性蛋白,编码氨基酸数目379-438,分子量40.79-46.89 kD。除SmADH5/6定位于叶绿体外,其他成员都定位在细胞质中。基因特征分析显示,同一亚族间的成员在保守基序、内含子数目及分布上都比较保守。染色体定位显示,SmADH1位于1号染色体,SmADH2/3/4位于2号染色体,SmADH5/6位于6号染色体,而SmADH7位于contig030片段上。调控miRNA分析显示,SmADH3/4/5/6等可能受smi-miR167smi-miRN5smi-miR482等miRNA家族成员的调控。启动子顺式作用元件分析显示,ADH成员启动子区存在大量的胁迫响应及激素响应相关的元件。转录组数据及RT-qPCR分析表明,SmADH2/5/6在根中表达量最高;涝渍胁迫下,SmADH2/6表达迅速上调;盐胁迫下,SmADH2/6的表达显著上调,而SmADH5的表达受到抑制;PEG处理后,SmADH2/5/6的表达显著上调;此外,SmADH6表达还受到GA3的诱导。 结论 丹参根部高表达的SmADH2/5/6在多种胁迫下发挥作用,而SmADH2/6在抗涝渍胁迫中发挥着尤为重要的作用。

    红花质膜H+-ATPase基因家族成员鉴定及响应低氮低磷胁迫的表达分析
    腊贵晓, 赵玉龙, 代丹丹, 余永亮, 郭红霞, 史贵霞, 贾慧, 杨铁钢
    2025, 41(8):  220-233.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0057
    摘要 ( 119 )   HTML ( 6)   PDF (9775KB) ( 43 )  
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    目的 对红花质膜H+-ATPase(CtPMA)基因家族进行全基因组鉴定与分析,为研究该基因家族及其在响应低氮低磷胁迫中的功能奠定基础。 方法 利用生物信息学方法对CtPMA基因家族成员进行鉴定和系统的分析;利用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)分析其组织表达特异性及在低氮低磷胁迫下的响应。 结果 在红花中共鉴定到10个CtPMAs(命名为CtPMA1-CtPMA10),其编码蛋白质的氨基酸数为785-958 aa,相对分子质量为85.23-105.52 kD,等电点为5.26-7.91,亚细胞位点预测显示全部位于细胞膜;都含有Cation_ATPase_N结构域、E1_E2 ATPase结构域和HAD-superfamily hydrolase subfamily ⅢA结构域;顺式作用元件预测显示CtPMA基因家族内广泛存在与生长发育、激素和胁迫相关的调控元件;基因共线性显示全基因组复制和片段复制在CtPMA基因家族进化中起到了重要作用。RT-qPCR结果表明,在根中高表达的CtPMA1CtPMA7的表达量显著受到低氮低磷胁迫的诱导,说明CtPMA1CtPMA7可能与红花根部吸收氮磷的功能密切相关。 结论 红花全基因组中共鉴定到10个CtPMA基因,其进化相对保守,在不同的组织部位具有不同的表达模式。当红花遭受低氮低磷胁迫时在根部高表达的CtPMA1CtPMA7的转录水平显著被诱导,暗示其通过诱导自身转录水平以提高对氮磷的吸收和利用效率,用来抵御营养等逆境胁迫。

    红花CtbHLH128基因克隆及调控干旱胁迫应答功能研究
    李开杰, 吴瑶, 李丹丹
    2025, 41(8):  234-241.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0059
    摘要 ( 1608 )   HTML ( 14)   PDF (2621KB) ( 69 )  
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    目的 碱性螺旋‒环‒螺旋(basic helix-loop-helix, bHLH)转录因子广泛参与植物生长、发育和胁迫响应,是真核生物最大的转录因子家族之一。课题组前期在红花转录组数据中发现一个可能参与红花干旱及脱水负调控响应基因CtbHLH128,深入探究该基因参与干旱胁迫应答的功能情况,为红花生物育种等奠定重要基础。 方法 基于基因组中CtbHLH128的完整CDS序列采用Primer 6.0软件设计引物,克隆并获得该基因正确序列,并采用生物信息学分析该基因编码氨基酸数目、保守结构域及系统发育树等;将CtbHLH128片段构建至植物表达载体,采用农杆菌侵染法转化拟南芥,并采用除草剂筛选及PCR等方法鉴定阳性株系,对阳性株系采用苗期和萌发期干旱胁迫以探究该基因在干旱胁迫中的作用。 结果 CtbHLH128含948 bp核苷酸,编码315个氨基酸,其编码蛋白分子量为33 742.32 Da, 理论等电点为9.02;CD-Search分析结果揭示,其C端含典型的HLH保守结构域,位于第249-301位氨基酸残基处;系统发育树揭示其与向日葵和生菜中bHLH128基因相似度较高;将CtbHLH128基因在拟南芥中过表达,经过抗性筛选和PCR鉴定共获得3个T3代阳性株系,对阳性株系进行干旱胁迫相关的表型分析,结果揭示转基因拟南芥植株在苗期对干旱条件表现出更强的敏感性,但在萌发期对干旱的抗性增强。 结论 CtbHLH128基因在干旱胁迫响应及种子萌发过程中具有重要功能。

    赤苍藤WRI1基因家族的全基因组鉴定及表达模式分析
    黄诗宇, 田姗姗, 杨天为, 高曼熔, 张尚文
    2025, 41(8):  242-254.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-1212
    摘要 ( 136 )   HTML ( 11)   PDF (3092KB) ( 33 )  
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    目的 鉴定赤苍藤WRI1转录因子,为进一步探究WRI1在油脂合成中的作用提供基础。 方法 基于赤苍藤全基因组数据利用生物信息学方法,鉴定赤苍藤中的WRI1转录因子,基于转录组数据分析WRI1在赤苍藤不同组织中的表达模式。 结果 在赤苍藤鉴定出17个含有2个AP2保守结构域的WRI1蛋白(EsWRI1-1-EsWRI1-17),氨基酸数为359-776,平均分子量为56 kD,多为偏酸性不稳定亲水性蛋白。亚细胞定位显示其多位于细胞核,17个EsWRI1s成员不均匀分布在8条染色体上;蛋白序列系统发育分析结果将17个WRI1蛋白分为9个亚家族(Grooup1-Group9),其中Group3成员与拟南芥、大豆亲缘关系较近,EsWRI1-10与拟南芥亲缘关系最近。EsWRI1s基因家族启动子分析显示,含有较多的生物与非生物胁迫、植物激素响应及植物生长发育相关的基序,其中生长发育相关的元件最多。基因表达模式分析显示,EsWRI1-10EsWRI1-14EsWRI1-16基因在未成熟种仁中的表达量高于其他组织,其中EsWRI1-10基因在赤苍藤种仁形成中发挥主要作用;EsWRI1-11EsWRI1-17EsWRI1-7在赤苍藤的不同组织中均有较高表达。RT-qPCR验证与转录组数据一致。 结论 共鉴定出17个WRI1基因,编码蛋白均具有良好的热稳定性和亲水性且预测主要定位于细胞核;EsWRI1s基因家族与拟南芥、大豆、蒜头果WRI1都具有较高的同源性;特定基因在未成熟种仁特异性表达,暗示其对种仁生长发育有重要作用,可能在赤苍藤油脂合成中发挥着关键作用。

    薄荷UV-B受体基因McUVR8的克隆与表达分析
    康琴, 汪霞, 谌明洋, 徐静天, 陈诗兰, 廖平杨, 许文志, 吴卫, 徐东北
    2025, 41(8):  255-266.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0013
    摘要 ( 1445 )   HTML ( 15)   PDF (4291KB) ( 46 )  
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    目的 紫外(UV-B)受体UVR8在调控植物生长发育、响应逆境胁迫等过程中发挥关键作用。探究薄荷(Mentha canadensis L.)UV-B受体基因McUVR8的蛋白特性和表达特征,预测其互作蛋白,为后续探究McUVR8功能提供理论参考。 方法 通过RT-PCR技术获得McUVR8基因,利用多种生物信息学工具对其理化性质、蛋白结构和亚细胞定位、互作蛋白进行分析预测。利用RT-qPCR分析McUVR8的组织、叶序表达模式及其在不同激素、胁迫下的表达变化。 结果 McUVR8全长1 353 bp,编码450个氨基酸,在细胞核和细胞质中均有分布,具有保守的呈螺旋环状的RCC1核心结构域和C17、C27结构域,与同为唇形科的一串红(Salvia splendens)SsUVR8、迷幻鼠尾草(Salvia divinorum)SdBUR8和西班牙鼠尾草(Salvia hispanica)ShUVR8同源性较高。McUVR8在薄荷不同组织和叶序中均表达,并具有一定差异,其中在根中表达量最低,花中表达量最高,不同叶序中其表达在第一片叶中最高。此外,McUVR8基因在叶片和根中均响应MeJA、ABA以及干旱、NaCl和2种重金属和铝胁迫处理。最后,筛选并验证到McUVR8与McCOP1互作。 结论 McUVR8可能在调节薄荷的生长发育、响应激素或逆境信号中具有重要作用,并且其可能通过与COP1、WRKY等蛋白互作,参与调控薄荷次生代谢、逆境响应等过程。

    红肉火龙果细胞壁转化酶基因SmCWIN6的表达和酶活性鉴定
    郑乾明, 晏霜, 解璞, 王红林
    2025, 41(8):  267-275.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0388
    摘要 ( 792 )   HTML ( 5)   PDF (2966KB) ( 28 )  
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    目的 细胞壁转化酶(cell wall invertase, CWIN)分解蔗糖生成葡萄糖和果糖,是高等植物糖代谢关键酶。探讨CWINs在红肉火龙果(Selenicereus monacanthus)果实可溶性糖代谢中的生理功能,为调控和改良果实风味和品质提供基础。 方法 提取成年态茎和各发育时期果肉的总蛋白,检测CWIN酶活性,分析SmCWIN家族序列结构域,利用基因数字表达谱和实时荧光定量PCR检测SmCWINs在花、茎、果皮和果肉中的表达模式,通过瞬时转化烟草叶肉细胞进行SmCWIN6的亚细胞定位,利用酿酒酵母表达并提取总蛋白,离体检测SmCWIN6的酶活性。 结果 红肉火龙果成年态茎的CWIN酶活性较低,在果实授粉后23 d时最高,此后,随果实成熟明显下降。红肉火龙果SmCWIN家族仅SmCWIN6含有蔗糖分解相关的结构域和保守的氨基酸残基。SmCWIN6在果实中表达,主要在授粉后20-25 d表达,此后,随果实发育逐渐下调表达,果实成熟时(授粉后30 d)表达微弱。亚细胞定位结合质壁分离试验表明,SmCWIN6蛋白定位于质外体,可能位于细胞壁。经酵母表达获得重组蛋白并离体检测,SmCWIN6可分解蔗糖产生葡萄糖和果糖,在pH = 3.0具有最大酶活性。 结论 SmCWIN6在质外体分解蔗糖产生葡萄糖和果糖,主要在果实授粉后20-25 d表达,参与果实发育期间胞外可溶性糖代谢。

    忍冬属忍冬组植物叶绿体基因组进化分析
    魏瑶, 张晶晶, 崔云晓, 刘钰, 刘海瑞
    2025, 41(8):  276-288.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0116
    摘要 ( 128 )   HTML ( 4)   PDF (9117KB) ( 49 )  
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    目的 探究忍冬组植物的分子进化和系统发育关系,对忍冬组植物相关资源的科学保护和开发具有重要的现实意义,为后续忍冬属物种鉴定提供借鉴。 方法 以细毡毛忍冬以及短柄忍冬叶片为材料,对2种植物的叶绿体全基因组进行测序、组装、注释,得到完整的叶绿体基因组。 结果 细毡毛忍冬完整叶绿体基因组序列全长155 312 bp,短柄忍冬为155 360 bp,细毡毛忍冬以及短柄忍冬叶绿体基因组包含基因类型与数目相同,共鉴定出130个编码基因,GC含量为38.5%,其基因组结构与其他忍冬属植物的叶绿体基因组高度相似,无明显边界收缩扩张的情况,长距忍冬存在基因缺失现象。共检测到该组物种102个SSR位点,其中单核苷酸重复位点数量最多,主要以A、T碱基为主。高变区有3个,其中LSC区、SSC区、IRb区各1个。2种植物的高频密码子均为32个,偏好使用以A/U结尾。属间亲缘关系显示,忍冬属与鬼吹箫属较近,组内亲缘关系显示,缠绕亚组物种聚为一支,细毡毛忍冬与短柄忍冬的亲缘关系最为密切。长距亚组的长距忍冬与缠绕亚组相距较远。通过重建忍冬组物种祖先分布区,发现喜马拉雅与中国西南地区可能是忍冬组物种的最初分布地,且该组物种主要向东南方向迁移,F区为主要建殖地。 结论 忍冬组植物的叶绿体基因组具有保守的基因组结构和基因组成,但长距忍冬的非编码区存在差异。忍冬组植物对A/U结尾的密码子有更高的偏好性, 且忍冬组与空枝组的亲缘关系更近。忍冬组物种的祖先分布区为喜马拉雅与中国西南地区。

    具有抑制蓝靛果致腐真菌生长的乳酸菌筛选、鉴定及保鲜研究
    李德海, 殷丽, 周才雪, 王泽童, 孙常雁
    2025, 41(8):  289-299.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0107
    摘要 ( 108 )   HTML ( 6)   PDF (6340KB) ( 39 )  
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    目的 筛选并鉴定一株具有抑制蓝靛果采后致腐真菌功能的乳酸菌,并研究其对蓝靛果采后保鲜效果的影响,为解决蓝靛果采后腐烂问题提供新的技术手段。 方法 从泡菜与发酵浆果中分离纯化乳酸菌后,筛选能抑制蓝靛果采后致腐真菌(链格孢霉与小孢根霉)的乳酸菌P-2,通过16S rRNA基因序列分析鉴定菌株。评估P-2的抗生素敏感性以及不同条件下无细胞上清液(cell-free supernatant, CFS)对致腐真菌抑制效果。最后以P-2的CFS作为保鲜剂对蓝靛果进行保鲜实验。 结果 在分离并纯化出的22株乳酸菌中,P-2菌株展现出最佳的抑菌效果,经鉴定为乳酸片球菌(Pediococcus acidilactici)。乳酸片球菌P-2对卡那霉素、庆大霉素与链霉素耐受,对其他抗生素敏感或中性敏感,其CFS在酸性条件下的抑菌活性较强,对蛋白酶敏感。P-2 CFS对链格孢霉和小孢根霉的MIC分别为12.8 mg/mL、25.6 mg/mL。与对照组相比,乳酸片球菌P-2的CFS可以降低蓝靛果的失重率和腐烂率,减缓蓝靛果在贮藏期间硬度、总酚、类黄酮以及维生素C含量的下降,同时可以使蓝靛果的货架期至少延长7 d。 结论 乳酸片球菌P-2的CFS具有抑制蓝靛果致腐真菌的作用,可作为一种绿色保鲜剂应用于浆果的采后保鲜中。

    贝莱斯芽胞杆菌NZ-4挥发性有机物的促生作用及其活性成分分析
    石艳华, 李朔, 高玉珠, 郑保坤, 朱杰华, 张岱, 杨志辉
    2025, 41(8):  300-310.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0135
    摘要 ( 136 )   HTML ( 6)   PDF (4384KB) ( 69 )  
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    目的 实验室前期筛选得到能够分泌具有抑菌作用挥发性物质的5株芽胞杆菌菌株,进一步明确生防芽胞杆菌挥发性物质的促生功能,并鉴定其挥发性活性组分,以期获得具有抑菌和促生双重功能的优良菌株,研发具有促生作用的挥发性天然产物。 方法 采用盆栽熏蒸法、选择培养基测定和熵值计算法综合评定出最佳促生菌株。通过高效液相色谱技术检测其分泌的挥发性物质对马铃薯中细胞分裂素、赤霉素和生长素含量的影响,并采用实时荧光定量PCR分析挥发性物质对马铃薯内源激素相关合成基因(StCKX1StLAX1和StGA2ox1)表达量的影响。通过全二维气相色谱-质谱(two-dimensional gas chromatography mass spectrometry, GC×GC-MS)对菌株挥发性成分进行检测,利用NIST/EPA/NIH数据库鉴定成分。根据峰面积比例,购买相对含量最高的3种纯品,体外检测其对植株的促生作用。 结果 贝莱斯芽胞杆菌NZ-4分泌的挥发性物质熏蒸后马铃薯促生作用最为显著,植株株高和根长分别增加了40.01%和15.15%;NZ-4具有溶磷、固氮和产生铁载体的能力;熵值法综合评价结果中NZ-4菌株得分最高,为0.947 6。因此,确定NZ-4为最优促生菌株。经贝莱斯芽胞杆菌NZ-4挥发性物质熏蒸后,马铃薯叶片中细胞分裂素、赤霉素和生长素的含量较对照组分别增加了1.09倍、0.87倍和1.89倍,StGA20ox1StLAX1基因的表达量较对照提升了3.61倍和4.71倍。GC×GC-MS结果表明,2-庚酮、3-乙基甲苯和2-壬酮相对含量最高;浓度为1 μg/μL的2-庚酮和100 ng/μL的3-乙基甲苯能够显著促进植株的生长,2-壬酮对植株的生长没有明显作用。 结论 贝莱斯芽胞杆菌NZ-4产生的挥发性物质对马铃薯具有良好的促生作用,明确了2-庚酮和3-乙基甲苯为挥发性活性成分,NZ-4菌株产生的挥发性有机物具有开发新型天然产物的潜力。

    转录组和代谢组联合分析三株蜡蚧轮枝菌菌株毒力差异
    柴军发, 洪波, 贾彦霞
    2025, 41(8):  311-321.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-1281
    摘要 ( 135 )   HTML ( 4)   PDF (2925KB) ( 72 )  
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    目的 研究蜡蚧轮枝菌(Lecanicillium lecanii)不同菌株的毒力差异,结合转录组学和代谢组学数据分析,筛选蜡蚧轮枝菌(L. lecanii)菌株毒力的关键性差异表达基因(DEGs)及次级代谢产物(DEMs)。 方法 采用RNA-seq和LC-MS/MS技术,对培养8 d和液体发酵8 d的3株蜡蚧轮枝菌的基因表达和次级代谢产物进行检测,同时对差异基因进行RT-qPCR验证。 结果 室内毒力结果表明,J-1次级代谢产物对桃蚜的毒力最好,与J-2和V-1存在极显著差异。转录组和代谢组结果表明,J-1_vs_J-2获得225个DEGs和59种DEMs,J-1_vs_V-1获得2 464个DEGs和75种DEMs。差异基因与差异代谢物经KEGG富集分析,主要富集在苯丙氨酸代谢、酪氨酸代谢及ABC转运蛋白中,得到79个DEGs和19种DEMs,高毒力菌株与低毒力菌株间,水杨酸、3-羟基苯乙酸、苯乳酸、马尿酸和Methyl beta-D-galactoside显著上调,去甲肾上腺素极显著下调,c75905.graph_c0、c78027.graph_c0、c77968.graph_c0、c78586.graph_c1、c74779.graph_c0和c78871.graph_c0显著上调。RT-qPCR结果表明,关键差异基因与转录组中表达趋势一致。 结论 转录组和代谢组联合分析发现可能参与调控蜡蚧轮枝菌菌株毒力的6个关键基因和6个显著富集差异代谢物,为构建高毒力菌株提供依据。

    厚朴中1株高产厚朴酚与和厚朴酚菌株的分离鉴定及其“发汗”工艺优化
    张茹, 李一鸣, 张桐溪, 孙占斌, 任清, 潘寒姁
    2025, 41(8):  322-334.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0422
    摘要 ( 113 )   HTML ( 6)   PDF (5377KB) ( 76 )  
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    目的 为明确厚朴“发汗”过程中微生物群落与厚朴品质的相关性,探究关键微生物对厚朴中厚朴酚及和厚朴酚积累的影响机制。 方法 采用传统培养分离技术结合高效液相色谱分析方法,系统分离和筛选厚朴“发汗”过程中的关键功能菌株。通过分子生物学技术对目标菌株进行鉴定,并构建系统发育树分析其进化地位和亲缘关系。采用单因素试验结合Box-Behnken响应面法对菌株HP3“发汗”工艺参数进行优化。 结果 从“发汗”厚朴样本中分离纯化出48株菌,经筛选发现有9株能够显著提升厚朴酚与和厚朴酚产量的菌株,其中HP3菌株效果最佳,经鉴定HP3菌株为贝莱斯芽胞杆菌(Bacillus velezensis);对HP3菌株的“发汗”工艺参数优化发现,其最佳“发汗”工艺参数为发汗温度31.84 ℃、发汗时间1.9 d、水煮时间6.37 min、干燥温度80 ℃,在此条件下,厚朴酚与和厚朴酚总量高达5.149%,较未“发汗”样品提升62.67%。 结论 从厚朴“发汗”过程中分离鉴定出一株菌株HP3,该菌株可显著提高厚朴“发汗”过程中厚朴酚与和厚朴酚的总含量。此外,通过响应面优化试验确定了菌株HP3的最佳“发汗”工艺条件。研究揭示了厚朴“发汗”过程中与品质密切相关的细菌类群,为厚朴药材的微生物资源开发提供了重要依据。

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    2025, 41(8):  335. 
    摘要 ( 50 )   PDF (1206KB) ( 28 )  
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    2025, 41(8):  336. 
    摘要 ( 35 )   PDF (142KB) ( 33 )  
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    2025, 41(8):  337. 
    摘要 ( 25 )   PDF (380KB) ( 16 )  
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