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2025年 第41卷 第7期    刊出日期：2025-07-26

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综述与专论

植物CBL调控逆境胁迫响应的作用机制

王从欢, 伍国强, 魏明

2025, 41(7):  1-16.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-1265

摘要 ( 315 )   HTML ( 20)   PDF (3336KB) ( 179 )  

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钙调磷酸酶B蛋白（calcineurin B like protein, CBL）是一类植物特有的Ca²⁺传感器，在植物生长发育和逆境胁迫响应中发挥重要作用。CBL由4个典型的用于Ca²⁺结合的手性延伸因子（elongation factor hands, EF-hands）结构域构成，并且每个EF-hand含有12个相对保守氨基酸组成的α-螺旋-环-α-螺旋结构。CBL启动子区域的顺式调控作用元件（如W-box、MBS和G-BOX等）可与上游转录因子（transcription factors, TFs）结合，通过激活或抑制下游基因的表达，从而进行转录调控。CBL通过脱落酸（abscisic acid, ABA）、呼吸爆发氧化酶同源物（respiratory burst oxidases homolog, RBOH）以及活性氧（reactive oxygen species, ROS）等信号通路调控植物气孔运动，减少水分蒸发，以适应各种逆境胁迫。大量研究表明，当植物受到盐、干旱、极端温度、营养胁迫和病原菌等逆境胁迫时，CBL能够迅速感知细胞内瞬时Ca²⁺信号变化，不仅与CBL互作蛋白激酶（CBL-interacting protein kinase, CIPK）互作磷酸化下游靶标蛋白实现Ca²⁺信号传导，还与其他蛋白质（如高亲和力K⁺转运蛋白5、蛋白S-酰化转移酶10和2C类蛋白磷酸酶等）互作，从而正向或负向调控植物的抗逆性。此外，CBL介导植物器官和组织生长发育，通过调节糖信号促进果实成熟。CBL也与开花时间基因（gigantea, GI）结合以影响植物的开花时间。论文综述了植物CBL的发现、结构、分类、调控机制、生物学功能及其调控逆境胁迫响应的作用机制，并对其未来研究方向进行了展望，以期为农作物抗逆性遗传改良和生物育种提供基因资源和理论依据。

植物内源激发子调控的胞内转运参与植物生长发育和逆境胁迫响应的研究进展

李思博, 钱虹萍, 徐昌文, 王笑, 林金星, 崔亚宁

2025, 41(7):  17-27.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0124

摘要 ( 193 )   HTML ( 6)   PDF (1075KB) ( 81 )  

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内源激发子是植物在感知到病原菌侵染或机械损伤时所释放的内源性信号分子。这些激发子一旦产生，能够被定位在细胞质膜上的模式识别受体（pattern recognition receptors, PRRs）识别，从而触发并放大免疫应答反应（如pattern-triggered immunity, PTI）。内源激发子能够借助磷酸化、泛素化等蛋白修饰方式，对PRRs蛋白的胞吞作用进行调控，调节PRRs在胞内的循环或降解过程，进而影响免疫信号的传导。这些过程不但参与植物针对病原体的防御，而且与植物生长发育及逆境胁迫响应的调节相关。本文对植物内源激发子及其受体的最新研究进展进行了全面而系统的概述，详细探讨了内源激发子对PRRs胞内转运的调控，并深入分析了其在植物生长发育和抗性反应中的关键作用，以期为理解植物抗病反应的分子和细胞学机理提供全新视角。

植物磷酸盐转运蛋白在胁迫响应中的研究进展

张学琼, 潘素君, 李魏, 戴良英

2025, 41(7):  28-36.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-1153

摘要 ( 206 )   HTML ( 17)   PDF (1667KB) ( 522 )  

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磷（phosphorus, P）是植物生长、发育和诸多生理功能中的必需元素。磷酸盐转运蛋白负责磷从土壤到植物细胞器的摄取和运输，在植物的生长发育及非生物胁迫和生物胁迫中发挥重要作用。本文综述了植物磷酸盐转运蛋白的分类、结构特点、亚细胞定位及其在植物应对非生物胁迫和生物胁迫响应中的重要作用。植物磷酸盐转运蛋白可分三大类，其中第一类又可分为5个亚家族。这些蛋白在植物体内的不同部位发挥功能。植物磷酸盐转运蛋白不仅参与磷酸盐的吸收和转运，还在胁迫响应中起重要作用。在非生物胁迫下，植物磷酸盐转运蛋白被诱导表达，通过提高植物的抗氧化能力增强植物对非生物胁迫的耐受性。此外，植物磷酸盐转运蛋白与其他蛋白互作，从而调控植物响应非生物胁迫。在生物胁迫下，植物磷酸盐转运蛋白通过调节植物体内防御相关基因的转录水平，从而正向或负向调控植物对病原物的抗性。已有研究表明植物磷酸盐转运蛋白在胁迫响应中的重要作用，但其具体的分子机制和调控网络仍需进一步探索。未来的研究方向将聚焦于鉴定植物磷酸盐转运蛋白的上游调控因子及下游互作靶基因，深入阐明植物磷酸盐转运蛋白调控生物胁迫与非生物胁迫的分子机制，以期为作物的磷高效利用和高产高抗分子育种提供参考。

褪黑素在植物低温胁迫中的研究进展

林佳怡, 陈强, 张磊, 刘宏鑫, 郑晓明, 逄洪波

2025, 41(7):  37-48.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-1061

摘要 ( 263 )   HTML ( 11)   PDF (1000KB) ( 114 )  

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褪黑素（melatonin, MT）是植物中普遍存在的吲哚胺类生物活性分子，近年来其参与植物非生物胁迫响应的分子机制已成为研究的前沿热点。本文系统综述了褪黑素在植物低温胁迫响应中的最新研究进展，深入解析其通过多维度调控网络增强植物耐寒性的分子机理。在生理生化层面，褪黑素通过稳定细胞膜脂质双分子层结构、保护光合系统Ⅱ反应中心复合体、清除过量活性氧（ROS）等核心途径，有效缓解低温引发的膜脂过氧化和光抑制效应。在分子调控网络层面，褪黑素通过复杂的信号网络调控植物的低温响应，如：（1）激活ICE1-CBF-COR转录级联通路，上调冷响应基因的表达；（2）通过受体介导的信号途径传递胁迫信号；（3）调控钙离子、一氧化氮、H₂O₂等第二信使的动态平衡；（4）与植物激素（如ABA、JA、IAA）协同或拮抗，形成信号网络；（5）激活MAPK、CDPK等蛋白激酶级联反应，放大冷胁迫信号，这些机制共同作用增强植物的耐寒性。褪黑素在植物低温耐受性调控中的应用潜力巨大，外源施用褪黑素已被证明对多种作物的低温耐受性具有积极作用，通过基因编辑技术提升植物内源褪黑素的合成能力也是提高作物耐寒性的重要策略。未来研究应以多学科交叉为基础，深入探讨褪黑素在植物低温胁迫中的作用机制及其潜在应用价值，为培育更加耐寒的作物品种提供理论支撑和技术指导。

植物单宁合成调控及其对环境的响应机制

高婧, 陈益存, 高暝, 赵耘霄, 汪阳东

2025, 41(7):  49-59.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0022

摘要 ( 259 )   HTML ( 7)   PDF (1767KB) ( 75 )  

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单宁是植物中一类重要的次生代谢物，广泛存在于植物各组织和器官中，并在植物生长发育过程中发挥至关重要的作用。作为一类具有强大生物活性的化合物，单宁不仅可以帮助植物有效应对各种环境挑战，还在植物的免疫防御系统中发挥核心作用。单宁的合成途径复杂，通常分为前体合成和单宁聚合两个主要阶段。前体合成以芳香族氨基酸为起点，通过一系列酶促反应转化为单宁的基本单元；单宁的聚合则涉及这些单元的交联和聚合，形成具有生物活性的复杂大分子。目前，已有大量研究探讨了单宁的合成途径、调控机制及其对环境的响应，然而仍缺乏系统的总结和全面的概述。本文详细介绍了植物单宁的结构特征，分析了其在植物生长发育中的多重功能，并讨论了植物单宁的生物合成途径。此外，本文总结了环境因素对单宁合成的调控作用，进一步揭示了单宁在植物应对逆境中的潜力，特别是在增强植物抗逆性和生态适应性方面的应用前景。最后，对当前植物单宁研究中尚未解决的问题和未来研究方向进行了分析和展望，旨在为植物单宁的合理开发与应用提供理论依据，推动其在植物抗逆性提升、生态适应性增强以及植物生态功能优化等方面的应用。

植物接头蛋白复合体TPC的研究进展

王玉同, 张颖慧, 徐梅, 严旭, 赵菲佚, 田丹

2025, 41(7):  60-68.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-0947

摘要 ( 153 )   HTML ( 6)   PDF (925KB) ( 41 )  

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网格蛋白介导的胞吞途径（clathrin-mediated endocytosis, CME）是真核细胞质膜蛋白进行胞吞的主要途径之一，在植物生长发育、营养吸收、胞内外信号转导、生长素极性运输和逆境响应中具有不可或缺的生物学功能。尽管网格蛋白为CME过程的核心蛋白，但其本身不含跨膜结构域，需要接头蛋白将其招募至质膜。已知动植物细胞中网格蛋白质膜招募主要依赖于接头蛋白复合体AP-2，但随着对植物接头蛋白复合体的深入研究，发现植物中还存在一类进化上比较古老的接头蛋白复合体TPC（TPLATE complex），且在植物的生长发育和CME过程中扮演重要角色。本文介绍了植物TPC的组成、结构和进化历程，分析了TPC亚基的结构域，综述了TPC的生物学功能，最后对TPC在植物胞吞作用和生长发育的研究进行了展望，以期为了解和阐明植物TPC在胞吞运输的分子机制提供新的思路和见解。

水稻miRNAs响应生物胁迫研究进展

侯鹰翔, 费思恬, 黎妮, 李兰, 宋松泉, 王伟平, 张超

2025, 41(7):  69-80.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0061

摘要 ( 155 )   HTML ( 12)   PDF (1248KB) ( 55 )  

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水稻生产过程中常常面临着各种真菌、细菌、病毒以及害虫等生物胁迫，严重威胁水稻生长与产量，提高水稻自身抗性是防控病虫危害最经济有效的方式。miRNAs是一类长约20-24个核苷酸的内源性非编码小RNA，通过降解靶mRNAs或抑制mRNAs翻译来负调控基因的表达。近些年，水稻miRNAs在响应生物胁迫的功能研究中取得了诸多进展，水稻miRNAs通过调控多种转录因子、转运蛋白、内源信号分子、信号受体、氧化酶、水解酶以及激酶等参与模式触发免疫（PTI）和效应子触发免疫（ETI）信号途径，直接或间接调控水稻对生物胁迫的耐受性。部分miRNAs在兼顾水稻产量和抗性上发挥了关键作用，如miR156、miR168、miR396、miR162a、miR1873、miR1871以及miR1432等，为培育高产抗病水稻品种提供了重要思路。然而，水稻miRNAs响应生物胁迫的研究大多数集中在下游靶基因的鉴定和表征，应加大对上游调控元件的研究，同时全面地剖析miRNAs介导的生物胁迫信号的传递并细化各组件的功能及它们之间的互动关系，从而为提高操纵miRNA表达的效率以改良水稻品种奠定基础。本文综述水稻miRNAs响应稻瘟病、白叶枯病、条纹叶枯病、病毒病以及褐飞虱等生物胁迫的功能与机制，并提出未来需要关注和进一步研究的科学问题，以期为水稻分子育种提供策略。

技术与方法

辣椒果实颜色性状与SSR分子标记的关联分析及指纹图谱构建

段敏杰, 李怡斐, 王春萍, 黄任中, 黄启中, 张世才

2025, 41(7):  81-94.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0031

摘要 ( 133 )   HTML ( 5)   PDF (2332KB) ( 93 )  

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目的 对辣椒种质材料进行遗传多样性分析，挖掘与果实颜色性状关联的分子标记。 方法 以57份辣椒种质为供试材料，利用7个果实颜色性状与20个SSR标记进行遗传多样性分析，使用Tassel 5.0软件的一般线性模型（GLM）和混合线性模型（MLM）进行SSR标记和性状的关联分析，并构建种质指纹图谱。 结果 7个果实颜色性状遗传多样性指数变幅为1.58（果皮L值）-2.08（果肉a值），变异系数变幅为9.07%-51.84%，果实色价与果皮和果肉的Lab值之间存在一定的相关性。20个SSR标记检测出107个多态性位点，平均每个标记5.1个；引物多态性信息含量（PIC）变幅为0.221-0.864，平均0.624；香农信息指数（I）和Nei’s遗传多样性指数（H）平均值分别为1.3和0.646；57份辣椒种质遗传相似性系数变幅为0.069-0.915 1，平均0.294。系统聚类将57份种质划分为2个亚族，亚族Ⅰ和亚族Ⅱ分别包含28和29份种质，群体结构分析将种质划分为2个亚群，亚群Ⅰ和亚群Ⅱ分别有33和24份种质，与聚类分析结果交叉重叠度较高。利用GLM和MLM两种模型共检测到与辣椒果实颜色性状相关的16个标记，表型解释率为6.6%-13.8%；标记SSR4与果实色价极显著关联（P<0.01），标记SSR6、SSR9和SSR17在2种模型中均被检测到与同一性状显著关联。利用9对核心引物构建了57份辣椒种质的指纹图谱。 结论 对57份辣椒果实色价和Lab值的遗传多样性和基于SSR标记的遗传多样性进行综合分析，并构建种质指纹图谱，为辣椒种质资源鉴定、优异种质筛选及分子辅助育种提供了一定的理论依据。

研究报告

基于WGCNA鉴定大豆抗大豆花叶病毒NAC转录因子及其诱导表达分析

牛景萍, 赵婧, 郭茜, 王书宏, 赵晋忠, 杜维俊, 殷丛丛, 岳爱琴

2025, 41(7):  95-105.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0109

摘要 ( 154 )   HTML ( 14)   PDF (4664KB) ( 78 )  

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目的 挖掘大豆抗大豆花叶病毒（soybean mosaic virus, SMV）病相关的核心转录因子（transcription factors, TFs），为深入解析大豆抗病分子机制和创制抗病品种提供理论依据。 方法 以大豆抗病材料X149和感病材料X97受大豆花叶病毒株系SC15诱导后的转录组数据为基础，利用PlantTFDB v 5.0数据库从转录组中预测全基因组转录因子基因；基于差异表达转录因子基因，通过加权基因共表达网络分析（weighted gene co-expression network analysis, WGCNA）获得抗病转录因子相关模块和抗病核心转录因子；采用String 12.0预测转录因子互作蛋白；利用RT-qPCR分析转录因子受激素（ETH、SA、MeJA和ABA）诱导表达情况。 结果 全基因组含有转录因子的基因有3 170个，其中1 727个属于差异表达基因；WGCNA分析表明1 727个基因被划分为6个转录因子基因共表达模块，其中brown模块和turquoise模块与X149抗性显著相关，2个模块中转录因子基因间连通度最高的核心转录因子为turquoise模块中NAC转录因子GmNAC030基因，turquoise模块中与GmNAC030具有相似表达的NAC转录因子基因有GmNAC043、GmNAC085、GmNAC092和GmNAC101；互作蛋白预测表明，GmNAC030、GmNAC043和GmNAC092互作蛋白均为转录因子，且仅有互作蛋白Glyma.02g131700（bZIP1）、Glyma.16g164800（AP2-EREBP）和Glyma.08G118200（WRKY48）位于模块中。RT-qPCR分析表明GmNAC030主要受MeJA诱导，另外4个NAC转录因子基因主要受MeJA和ETH诱导。 结论 5个NAC转录因子基因GmNAC030、GmNAC043、GmNAC085、GmNAC092和GmNAC101的表达与大豆抗SMV相关且受外源激素MeJA和ETH的诱导。

大麦HvERECTA基因的克隆及功能分析

韩燚, 侯昌林, 唐露, 孙璐, 谢晓东, 梁晨, 陈小强

2025, 41(7):  106-116.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-1077

摘要 ( 196 )   HTML ( 18)   PDF (5645KB) ( 110 )  

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目的 跨膜蛋白ERECTA是富含亮氨酸受体样丝氨酸/苏氨酸的蛋白激酶（LRR-RLK），该基因控制细胞增殖生长、调节气孔结构并对各种胁迫作出反应。解析大麦HvERECTA的结构以及功能表达，为其生物学功能鉴定及作物分子育种奠定基础。 方法 以大麦Morex为材料，克隆大麦HvERECTA，并对其进行生物信息学和基因功能分析。通过RT-qPCR分析大麦HvERECTA在不同器官中和不同逆境下的功能特性，研究模拟干旱胁迫下大麦HvERECTA与大麦气孔发育相关的典型bHLH转录因子表达基因HvSPCH、HvMUTE和HvFAMA的表达模式。 结果 大麦HvERECTA开放阅读框长2 934 bp，编码977个氨基酸，具有典型的LRR-RLK结构，预测定位在质膜上且含信号肽。系统进化树表明，其属于禾本科的ERECTA亚家族，蛋白互作预测其属于调控气孔发育的关键基因，预测启动子区域内含多个与生长发育及激素调节相关的顺式调控元件。RT-qPCR结果显示，在不同器官中，大麦HvERECTA在时空上呈现出特异性表达特征，其在早期叶片中表达量最高而在根部最低；在ABA、高温、低温、模拟干旱（20% PEG6000）非生物胁迫下，HvERECTA的表达量差异显著；模拟干旱胁迫下，HvERECTA与HvSPCH的表达量表现出相似趋势，与HvMUTE表达量则呈相反趋势。 结论 克隆获得大麦HvERECTA，它是调控气孔发育的关键基因，在大麦早期叶片中特异性表达，参与ABA信号转导途径，响应高温、低温和干旱等非生物胁迫。

花生4CL基因家族鉴定及对干旱与盐胁迫响应分析

张泽, 杨秀丽, 宁东贤

2025, 41(7):  117-127.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-1266

摘要 ( 1682 )   HTML ( 8)   PDF (5458KB) ( 127 )  

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目的 分析花生4-香豆酸：CoA连接酶（4-coumarate：CoA ligase, 4CL）基因家族成员基本特性及其对干旱和盐胁迫的响应，为培育花生耐旱抗盐品种提供重要的目标基因。 方法 通过HMM文件及NCBI CDD和Pfam数据库在全基因组水平鉴定花生4CL基因家族成员；利用ExPASy-ProtParam工具进行蛋白理化性质分析；通过MEGA7及itol工具进行系统进化分析；通过MEME及NCBI中的CD-search工具进行蛋白保守基序和保守结构域分析；通过PlantCARE及TBtools进行启动子元件分析及可视化；通过RNA-seq数据及RT-qPCR分析花生4CLs转录水平变化。 结果 借助花生Tifrunner基因组参考数据，鉴定到56个花生4CL基因，氨基酸长度介于239‒1 208之间，pI介于5.5‒9.22之间，蛋白脂肪系数介于80.2‒103.13之间，不稳定性指数在25.51‒48.79之间，GRAVY值在-0.367‒0.139之间；花生A与B基因组的20条染色体上，Ah4CLs基因不均匀地分布，5和15号染色体Ah4CLs基因密度最高；同一个聚类分支，Ah4CLs具有相似的保守基序组成及相似的内含子‒外显子分布结构，外显子数量在1‒18之间；Ah4CLs启动子区域富含光、非生物胁迫、激素及生长发育响应元件；Ah4CLs表达具有组织特异性，在根、花及种子中表达量较高；在ABA、盐与干旱胁迫处理下，部分Ah4CLs转录水平显著增加，特别是Ah4CL28在ABA、干旱及盐处理下均明显转录上调，这些基因在花生应对非生物胁迫中可能发挥着重要作用。 结论 鉴定到的56个花生4CL基因家族成员有不同结构与特性，在部分基序及结构域上具有保守型，Ah4CLs在影响花生生长发育的同时，还参与非生物胁迫响应。

蓖麻LEA基因家族的鉴定和铝胁迫响应分析

李凯月, 邓晓霞, 殷缘, 杜亚彤, 徐元静, 王竞红, 于耸, 蔺吉祥

2025, 41(7):  128-138.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-1255

摘要 ( 3202 )   HTML ( 7)   PDF (3539KB) ( 64 )  

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目的 从蓖麻全基因组范围内鉴定RcLEA基因家族成员，分析其基因特征和潜在功能，为揭示LEA在调控蓖麻铝胁迫耐受性中的作用奠定基础。 方法 利用生物信息学方法对蓖麻LEA家族基因进行鉴定，并对其理化性质、系统进化关系、基因结构、保守基序、启动子顺式作用元件，以及该家族部分成员在铝胁迫处理后的表达情况进行分析。 结果 从蓖麻基因组中共鉴定到52个LEA家族基因成员，根据系统发育分析，其可分为RcLEA_1、RcLEA_2、RcLEA_3、RcLEA_4、RcLEA_5、RcLEA_6、Rc_DHN和Rc_SMP 8个亚族，分布于10条染色体上；家族成员氨基酸数量在91‒406 aa之间；等电点介于4.54‒10.29之间；分子量在9 951.42‒44 515.78 Da之间；大多数LEA蛋白为亲水性蛋白；基序分析显示不同亚家族之间的motif有很大差异，但在同一亚类中是相似的。基因结构分析显示，多数基因有1个或1个以上的内含子；52个基因启动子区域均存在1种或多种与植物激素和逆境响应相关的顺式作用元件；共线性分析显示，鉴定到8对复制基因。另外，实时荧光定量PCR结果显示，RcLEA基因在铝胁迫处理下，与对照相比基因表达量发生变化，推测该家族基因参与铝胁迫应答。 结论 从蓖麻基因组中共鉴定出52个RcLEA基因，分为8个亚族。对8个亚族部分RcLEA基因进行铝胁迫表达分析，发现大部分基因表达量变化显著，表明这些基因在蓖麻响应铝胁迫中发挥重要作用。

Ca²⁺处理对胡麻种子萌发影响的转录组分析

郭秀娟, 冯宇, 吴瑞香, 王利琴, 杨建春

2025, 41(7):  139-149.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-1269

摘要 ( 1314 )   HTML ( 6)   PDF (2135KB) ( 35 )  

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目的 探究Ca²⁺对胡麻种子萌发特性的影响，揭示其调控机制，为胡麻种子萌发提供理论支持，拓展对Ca²⁺作用机制的理解。 方法 用0.5%的氯化钙溶液对晋亚10号胡麻种子进行浸种处理，晾干后，进行萌发试验。利用生物信息学方法分析其在5、10和15 h的Ca²⁺处理前后基因的表达情况。 结果 Ca²⁺处理的胡麻种子露白率和出芽的时间明显地提前。通过对胡麻种子进行不同时间（5、10、15 h）的Ca²⁺处理，并结合转录组测序分析其基因表达变化，在Ca²⁺处理5 h后，与对照组相比，筛选出1 357个差异基因，其中上调基因558个，下调基因799个。随着处理时间延长，差异基因数量显著减少。在10 h时，差异基因减少至641个（上调385个，下调256个）；至15 h时，仅剩168个差异基因（上调151个，下调17个）。此外，进一步通过基因共表达网络分析，筛选出各组中最相关的模块及核心基因。 结论 在Ca²⁺处理胡麻种子5 h组（H5）中，显著相关的Meblue模块包含147个基因，主要富集于碳代谢通路、植物激素信号转导通路及光合生物中的碳固定通路。而在15 h组（H15）中，显著相关的Mebrown模块包含141个基因，主要富集于碳代谢通路、类苯基丙烷生物合成通路和亚麻酸代谢通路。此外，本研究重点筛选出35个与植物激素信号转导通路相关的差异表达基因。

谷子果胶甲酯酶抑制子PMEI基因家族鉴定及其对非生物胁迫的响应分析

李新妮, 李俊怡, 马雪华, 何卫, 李佳丽, 于佳, 曹晓宁, 乔治军, 刘思辰

2025, 41(7):  150-163.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0018

摘要 ( 165 )   HTML ( 10)   PDF (4105KB) ( 59 )  

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目的 PMEI（pectin methylesterase inhibitor）是控制细胞壁结构与特性的重要组成部分，在植物逆境胁迫响应方面发挥重要作用。探究谷子PMEI基因在非生物胁迫下的响应机制，为谷子的抗逆机理研究提供理论基础。 方法 运用生物信息学方法对谷子PMEI基因家族进行鉴定，采用实时荧光定量PCR技术对其家族成员在低温、干旱、MeJA、ABA胁迫下的表达模式进行分析。 结果 谷子基因组中共鉴定出68个SiPMEI基因家族成员，不均匀地分布在9条染色体上，大多数成员定位于细胞壁或叶绿体上。SiPMEI家族成员主要有2种结构域，PMEI结构域和pectinesteras+PMEI结构域，含有同一结构域的成员间理化性质、亚细胞定位和基因结构均较相似。启动子顺式作用元件分析表明SiPMEI基因家族成员含有多种非生物胁迫和激素响应元件。本研究选择了8个含有2种以上胁迫响应元件且含数量较多的SiPMEI家族成员进行实时荧光定量表达分析。结果表明，SiPMEI在谷子的根、茎、叶和穗中差异表达；非生物胁迫（低温、干旱）和激素胁迫（MeJA、ABA）处理下，SiPMEI基因的表达量在0‒24 h内整体呈现上升趋势，含PMEI结构域且定位于细胞壁上的成员SiPMEI30、SiPMEI32、SiPMEI36、SiPMEI63在胁迫下响应的最高表达量集中于8‒24 h。亚细胞定位于叶绿体上的成员SiPMEI22、SiPMEI31、SiPMEI38、SiPMEI47最高表达量分布较为分散，且上调位点较多。 结论 SiPMEI在低温、ABA和MeJA的胁迫下均具有正向响应，并在干旱和MeJA胁迫下具有类似的表达趋势。这些差异表达表明SiPMEI可能通过不同的分子机制响应非生物胁迫。

黍稷落粒的生物学基础研究及落粒调控基因的鉴定

王月琛, 韩鑫骐, 魏文敏, 崔兆兰, 罗阳美, 陈鹏如, 王海岗, 刘龙龙, 张莉, 王纶

2025, 41(7):  164-171.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0150

摘要 ( 129 )   HTML ( 3)   PDF (3012KB) ( 38 )  

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目的 黍稷对我国旱作农业、盐碱地开发利用和救灾补种有着重要的作用，但是落粒是黍稷重要的产量限制因素。研究黍稷落粒的机制，对选育抗落粒的黍稷新品种，提高黍稷产量具有重要的意义。 方法 以落粒性强的‘野糜子’和落粒性弱的‘红粘糜’为材料，利用石蜡切片，研究不同落粒性的黍稷品种间离层细胞的结构差异。其次运用反向遗传学策略，鉴定与水稻落粒基因同源的黍稷落粒基因。 结果 首先，通过对‘野糜子’和‘红粘糜’的离区组织的电镜观察发现，‘野糜子’在开花后，形成明显的离层，而在‘红粘糜’中，没有观察到完整的离层。其次，对黍稷落粒基因在‘野糜子’小穗开花后1、20和35 d的表达情况进行分析发现，大部分基因在开花后1 d的表达量最高。最后，通过比较‘野糜子’和‘红粘糜’PmSh1-1基因的cDNA序列发现，‘红粘糜’PmSh1-1的cDNA比‘野糜子’的cDNA短，缺少第3个外显子。 结论 黍稷离层发育不完整，能够导致黍稷落粒性降低。水稻OsSh1的同源基因PmSh1-1可能是调控黍稷落粒的候选基因。

马铃薯StPTST2a基因的克隆及互作分析

黄丹丹, 吴云翼, 邹建华, 俞婷, 朱炎辉, 杨梅宏, 董文丽, 高冬丽

2025, 41(7):  172-180.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0043

摘要 ( 161 )   HTML ( 10)   PDF (5164KB) ( 42 )  

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目的 PROTEIN TARGETING TO STARCH（PTST）在淀粉合成中发挥重要功能，本研究旨在探究马铃薯（Solanum tuberosum L.）StPTST2a基因的作用。 方法 利用反转录技术克隆StPTST2a基因，并对其氨基酸序列进行生物信息分析；利用荧光定量PCR技术分析StPTST2a在不同组织的表达量；利用原核表达系统在体外表达融合MBP标签的StPTST2a蛋白，并对融合蛋白进行体外淀粉结合实验；克隆7个淀粉合成相关基因，利用酵母双杂交及荧光素酶互补实验揭示StPTST2a与淀粉合成相关基因之间的互作关系。 结果 StPTST2a基因编码了一个具有526个氨基酸的蛋白，在C端含有一个CBM48结构域。该基因在各个组织均有表达，其中在叶片中的表达较高。体外淀粉结合实验表明，StPTST2a是一个淀粉结合蛋白。分析StPTST2a与7个淀粉合成相关基因的相互作用关系，发现StPTST2a与StSS4、StSS6和StISA1.1在酵母和植物体内均有互作。 结论 StPTST2a能够与多个淀粉合成基因形成复合体，在马铃薯淀粉合成和淀粉颗粒形成中发挥潜在作用。

马铃薯转录因子StMYB96的克隆及功能研究

李霞, 张泽伟, 刘泽军, 王楠, 郭江波, 辛翠花, 张彤, 简磊

2025, 41(7):  181-192.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0105

摘要 ( 161 )   HTML ( 12)   PDF (9213KB) ( 47 )  

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目的 MYB转录因子通过调控逆境响应基因，在植物抵御非生物胁迫中发挥着重要作用。旨在探究马铃薯转录因子StMYB96在响应非生物胁迫中的功能。 方法 克隆StMYB96基因，对其进行生物信息学分析、亚细胞定位和表达模式分析。通过体外表达StMYB96并结合DNA亲和纯化测序技术（DNA affinity purification sequencing, DAP-seq），在全基因组范围内鉴定StMYB96的靶基因及其参与的非生物胁迫响应途径。 结果 StMYB96的开放阅读框为1 002 bp，编码333个氨基酸。多序列比对结果显示，StMYB96与番茄（Solanum lycopersicum）SlMYB306、辣椒（Capsicum annuum）CaMYB306和枸杞（Lycium barbarum）LbMYB306的亲缘关系较近。亚细胞定位结果表明，StMYB96定位于细胞核中。RT-qPCR分析显示，StMYB96在马铃薯幼苗的根、茎和叶中均有表达，其中，在茎中表达量最高。在模拟干旱胁迫下，StMYB96的表达量显著上调；而在低温处理下，其表达量持续下调。通过DAP-seq技术，鉴定出StMYB96的3个结合位点，在全基因组范围内鉴定到8 837个靶基因，其启动子区域包含StMYB96的结合位点，这些靶基因广泛参与多种代谢途径。其中，类黄酮生物合成途径相关基因和脂肪酸延伸途径相关基因均受StMYB96直接调控。 结论 StMYB96可能通过调控不同的代谢途径参与马铃薯对干旱和低温胁迫的响应。

甘薯IbNRT2基因家族全基因组鉴定和表达分析

王芳, 乔帅, 宋伟, 崔鹏娟, 廖安忠, 谭文芳, 杨松涛

2025, 41(7):  193-204.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-1277

摘要 ( 166 )   HTML ( 10)   PDF (5747KB) ( 53 )  

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目的 鉴定甘薯高亲和硝酸盐转运体NRT2家族成员，分析其理化性质、基因结构和不同胁迫下表达分析，为甘薯NRT2家族成员功能鉴定提供理论支持。 方法 利用NCBI和甘薯基因组数据库，采用生物信息学、转录组分析和低氮表型筛选等方法，系统鉴定IbNRT2基因成员，并对其基因结构、保守基序和表达特性等进行分析。 结果 在甘薯全基因组中鉴定到7个IbNRT2高亲和硝酸盐转运体基因。理化性质分析结果显示，IbNRT2家族成员编码氨基酸残基数为462-536，理论等电点均大于7，且所有编码蛋白为疏水蛋白。7个甘薯IbNRT2和9个近缘野生二倍体甘薯（Ipomoea trifida）ItfNRT2基因均分布在5条染色体上。系统进化树分析显示，7个IbNRT2家族成员分成3个亚组，甘薯与野生二倍体的亲缘关系最近。顺式作用元件分析表明，IbNRT2基因启动子区域存在大量环境及激素类响应元件，其中光信号响应元件最多。甘薯种内共线性关系显示，7个IbNRT2基因存在2对共线性关系；种间共线性关系结果显示，甘薯与野生二倍体ItfNRT2基因之间形成7对共线性关系，与拟南芥AtNRT2形成4对共线性关系。不同部位组织和盐胁迫表达分析结果揭示IbNRT2.7具有较为广泛的表达，在种子和叶片中表达最高且受盐胁迫诱导表达上调；IbNRT2.1、IbNRT2.2主要在根部表达且受盐胁迫诱导表达下调。在不同氮处理甘薯品种中进行RT-qPCR分析，结果揭示IbNRT2.1和IbNRT2.2受低硝酸盐诱导最明显，且在氮高效甘薯品种中（川薯221、川薯228、西成薯007）的诱导表达倍数高于氮低效甘薯品种（普薯32、绵紫薯9）。 结论 甘薯中鉴定出7个IbNRT2基因，在不同部位、盐胁迫和低氮胁迫下的表达模式存在差异，为进一步研究IbNRT2在不同部位的功能奠定基础。

不同杨树SOS1基因启动子的克隆及盐胁迫响应分析

付博晗, 毛华, 赵薪程, 陆虹, 欧庸彬, 姚银安

2025, 41(7):  205-213.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0069

摘要 ( 166 )   HTML ( 4)   PDF (1888KB) ( 60 )  

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目的 SOS1（salt overly sensitive1）作为定位于质膜上的Na⁺/H⁺反向转运蛋白，在植物盐胁迫响应中扮演着关键角色。比较分析杨属（Populus）不同树种的SOS1基因启动子，为理解和应用SOS1基因及其启动子进行抗逆改良奠定基础。 方法 以杨属不同树种作为试验材料，通过实时定量PCR分析SOS1基因的表达模式，进一步从新疆杨（P. alba）、胡杨（P. euphratica）和俄罗斯杨（P. russkii）中克隆了SOS1基因的启动子片段，与GUS（β-glucuronidase）报告基因连接并转化毛白杨（P. tomentosa）获得转基因植株，利用转基因毛白杨通过GUS组织化学染色和酶活性定量研究了启动子的组织特异性和对盐胁迫的响应。 结果 不同树种中SOS1基因的表达模式差异明显，例如，盐胁迫下在新疆杨茎中SOS1基因上调表达，胡杨变化不显著，俄罗斯杨则下调表达。3个启动子片段均可驱动GUS基因在转基因毛白杨叶、茎、根中表达，具有启动子活性，在茎和根中的活性较高。新疆杨的SOS1启动子在茎的表皮和皮层中有活性，而在韧皮部、形成层、木质部中的活性极低；俄罗斯杨的SOS1启动子则在木质部中活性较高，而在形成层和树皮中活性极低；胡杨的SOS1启动子在各个部位均有活性，尤其是在形成层中活性最高。在盐胁迫条件下，3个启动子的活性均上调。 结论 不同杨树SOS1基因启动子均可响应盐胁迫但具有差异明显的组织特异性。

茶树TRB基因家族鉴定及表达模式分析

龚钰涵, 陈兰, 尚方慧子, 郝灵颖, 刘硕谦

2025, 41(7):  214-225.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0048

摘要 ( 151 )   HTML ( 11)   PDF (4655KB) ( 58 )  

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目的 端粒结合蛋白（telomere repeat binding, TRB）是一类端粒双链DNA结合蛋白，对植物生长发育起着重要作用。通过鉴定茶树［Camellia sinensis（L.）O. Kuntze］TRB基因家族，克隆关键基因CsTRB1并解析其分子特性，研究CsTRBs在非生物胁迫下的表达模式，为揭示茶树TRB的功能提供分子基础。 方法 对茶树CsTRB基因家族进行全基因组鉴定，通过生物信息学分析保守基序、基因结构、染色体定位、基因共线性以及顺式作用元件，预测蛋白质理化性质及结构。以‘碧香早’为材料，克隆CsTRB1基因CDS序列。结合转录组数据和RT-qPCR对CsTRB基因家族成员在不同组织部位、低温胁迫和激素处理下的表达模式进行分析。 结果 鉴定出7个CsTRBs基因，成功克隆获得CsTRB1基因，其编码区全长885 bp，编码295个氨基酸，包含典型的TRB结构域。家族成员分布在6条染色体上。根据系统发育分析，将CsTRBs分为2个亚家族。共线性分析表明，CsTRB基因在茶树基因组内发生了基因复制事件，茶树TRB家族与拟南芥（Arabidopsis thaliana）的TRB家族之间有7对直系同源基因。RT-qPCR结果表明，在低温胁迫下，CsTRB1、CsTRB2、CsTRB6、CsTRB7显著下降，CsTRB3、CsTRB4、CsTRB5显著上升。除CsTRB5外，茶树CsTRB家族成员皆在ABA处理下高度表达。CsTRB1、CsTRB4、CsTRB5的表达量受到IAA处理的诱导而显著上调。 结论 CsTRBs基因的表达可能受光、低温、激素等顺式作用元件影响，在茶树的生长发育和非生物胁迫响应中发挥重要作用。CsTRB1的成功克隆及其分子特性解析，为后续蛋白互作和功能验证研究提供了关键材料。

紫苏质体型PfLPAT1B基因的克隆及其在油脂合成中的功能分析

黄旭升, 周雅莉, 柴旭东, 闻婧, 王计平, 贾小云, 李润植

2025, 41(7):  226-236.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-1056

摘要 ( 2083 )   HTML ( 4)   PDF (6181KB) ( 65 )  

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目的 溶血磷脂酸酰基转移酶（lysophosphatidic acid acyltransferase, LPAT）在植物生长发育和脂质代谢等过程中发挥重要作用，探究紫苏PfLPAT1B基因的生物学功能，为紫苏及其他油料作物的遗传改良和新品系培育提供科学依据。 方法 从紫苏基因组数据库鉴定PfLPAT1B基因序列，利用组学工具分析其序列特征及系统进化，通过RT-qPCR检测PfLPAT1B基因在紫苏不同组织及种子不同发育时期表达特性，利用LPAT缺陷型菌株SM2-1检测PfLPAT1B蛋白的活性，通过酿酒酵母与烟草遗传转化分析PfLPAT1B在油脂合成中的功能。 结果 PfLPAT1B共编码369个氨基酸，为碱性不稳定亲水蛋白；PfLPAT1B具有典型的LPAT酰基转移酶活性保守结构域。PfLPAT1B基因在紫苏不同组织及种子不同发育时期均有表达，在花中的表达量最高，且随着种子发育PfLPAT1B的表达量逐渐升高。亚细胞定位结果表明紫苏PfLPAT1B定位于叶绿体。SM2-1菌株互补酶活检测证明紫苏PfLPAT1B具有LPAT酶活性。酵母与烟草转化结果表明，过表达PfLPAT1B基因导致转基因酵母及烟草总油脂含量显著上升，且C16：0和C16：1含量显著上升。此外，过表达PfLPAT1B促进转基因烟草淀粉含量显著上升，可溶性糖含量显著降低，表明PfLPAT1B过表达可能促进转基因烟草碳通量的分配，使其从糖代谢途径进入油脂代谢途径。 结论 紫苏PfLPAT1B基因编码蛋白具有LPAT酰基转移酶活性，异源过表达PfLPAT1B可显著提高宿主组织油脂产量，并改变主要脂肪酸组分的含量。

二穗短柄草对光周期的代谢响应分析

蒋天威, 马培杰, 李亚娇, 陈才俊, 刘晓霞, 王小利

2025, 41(7):  237-247.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-1099

摘要 ( 130 )   HTML ( 5)   PDF (3957KB) ( 89 )  

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目的 分析不同光周期对二穗短柄草（Brachypodium distachyon,Bd21）代谢组的影响，探索Bd21适应光周期缩短的代谢机制，为研究温带主要谷物的光周期适应机制和培育广适应性新品种提供帮助。 方法 以长日照（16 h光照∶8 h黑暗，LD）和短日照（8 h光照∶16 h黑暗，SD）下1 d中3个时间点（ZT、ZT12、ZT24）的二穗短柄草叶片为材料，基于超高效液相色谱‒质谱联用（UPLC-MS）检测，比较LD与SD间二穗短柄草的代谢差异。 结果 结果检测到739种代谢物，包括135种有机酸及其衍生物、93种有机含氧化合物、92种脂质和类脂分子等。LD与SD下短柄草代谢组分离，SD条件最终使总体代谢水平提高，并上调了氨基酸类物质表达，包括天冬氨酸、异亮氨酸、组氨酸。S24 vs L24富集到19条代谢通路，包括谷氨酸、天冬氨酸和谷氨酰胺代谢，赖氨酸降解，缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸生物合成与降解代谢等。多条氨基酸通路通过TCA循环密切连接。 结论 二穗短柄草的代谢组对SD条件敏感。二穗短柄草可能通过上调天冬氨基酸下游代谢网络及支链氨基酸的合成与分解代谢以适应光周期缩短、光合不足的变化以维持代谢平衡，表明氨基酸代谢调节在二穗短柄草适应光周期缩短过程中发挥重要作用。

白颖苔草CrMYB4基因的克隆和表达分析

魏雨佳, 李岩, 康语涵, 弓晓楠, 杜敏, 涂岚, 石鹏, 于子涵, 孙彦, 张昆

2025, 41(7):  248-260.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0080

摘要 ( 157 )   HTML ( 11)   PDF (3695KB) ( 56 )  

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目的 探究CrMYB4在白颖苔草生长发育及非生物胁迫中的作用，为进一步研究其在白颖苔草抗逆机制中的功能提供理论指导。 方法 基于前期白颖苔草盐响应组学结果，筛选到的1个CrMYB4蛋白，并对其生物信息学特征、亚细胞定位、启动子顺式作用元件分析及不同组织、非生物胁迫和外源激素处理下的表达情况进行评价。 结果 CrMYB4序列编码区为747 bp，编码248个氨基酸。进化分析发现其属于典型的R2R3-MYB类群，与莎草科植物亲缘关系较近。亚细胞定位分析显示，CrMYB4蛋白定位于细胞核中。CrMYB4基因在新叶和老叶中高表达，而在根、幼芽、叶鞘等组织中的表达量较低。启动子顺式元件分析显示，CrMYB4启动子区域含有多个参与激素响应、植物生理和转录识别相关的保守功能元件。CrMYB4基因在盐、干旱和低温胁迫下均有着快速响应，在处理1 h后迅速上调，推测CrMYB4可能参与白颖苔草的非生物胁迫响应。在不同植物激素（ABA、SA、IAA和GA3）处理下，CrMYB4均显著上调，在6 d时达到最大值，且在IAA处理后响应最为明显，推测CrMYB4可能参与白颖苔草的激素响应。 结论 CrMYB4在白颖苔草生长发育、逆境胁迫和激素响应等方面均具有潜在作用，在盐胁迫和IAA信号通路中起关键作用。

小麦赤霉病拮抗菌JB7的生防特性

张越, 毕钰, 慕雪男, 郑子薇, 王志刚, 徐伟慧

2025, 41(7):  261-271.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-1187

摘要 ( 151 )   HTML ( 8)   PDF (3020KB) ( 177 )  

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目的 Bacillus methylotrophicus JB7可以抑制Fusarium graminearum（Fg）的生长并能控制小麦赤霉病，但其抑菌及控病机制并不明确，探究其抑菌及控病机制，为其应用提供理论依据。 方法 通过对禾谷镰刀菌孢子萌发、抑菌能力和抗氧化酶活性测定等方法，研究JB7无菌上清液（cell-free supernatants, CFS）对Fg孢子数量、菌丝生长和抗氧化酶活性的影响，利用转录组学测序技术分析差异表达基因（DEGs），扩增子测序技术评估喷施JB7后对麦穗毒素含量和微生物群落结构的影响。 结果 菌株JB7的CFS对Fg菌丝生长和分生孢子萌发具有较强的抑制作用，同时CFS引起Fg菌丝超氧化物歧化酶（superoxide dismutase, SOD）、过氧化氢酶（catalase, CAT）活性上升，过氧化物酶（peroxidase, POD）和谷胱甘肽还原酶（glutathione reductase, GR）活性下降。转录组学分析表明，菌株JB7 CFS影响了与氧化应激和毒素有关基因的表达，喷施JB7改变了麦穗中微生物的群落结构，降低了麦穗中Fg的密度和毒素含量。 结论 菌株JB7的CFS通过触发氧化应激和降低毒素水平展现出对Fg的抗真菌作用，且菌株JB7能改变麦穗微生物群落结构，降低Fg的密度和毒素含量。

外施水杨酸对白粉菌侵染小麦的影响及白粉菌转录组分析

李成花, 豆飞飞, 任毓昭, 刘彩霞, 刘凤楼, 王掌军, 李清峰

2025, 41(7):  272-280.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-1201

摘要 ( 141 )   HTML ( 4)   PDF (3272KB) ( 41 )  

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目的 白粉病作为危害小麦的重要病害之一，对小麦的产量和品质构成严重威胁，通过外施水杨酸探究其对白粉菌侵染的调控作用，并结合白粉菌转录组分析揭示其侵染机制及水杨酸介导的抗病分子基础。 方法 以白粉菌侵染感病普通小麦中作9504发病后采集的小麦白粉菌为材料，对小麦叶片感病后1-4 d的小麦白粉菌进行转录组分析，同时通过外施水杨酸以观察植物激素对白粉菌侵染小麦的影响。 结果 白粉菌转录组结果显示，与1 d相比，4 d时上调了399个基因，下调了1 110个基因。上调基因富集在次级代谢的生物合成、代谢通路、蛋白酶体等通路，下调基因主要富集在缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸的降解等通路。对上述基因进行绘制蛋白互作网络图，发现BGTH12_LOCUS642、BGTH12_LOCUS3045和BGTH12_LOCUS5497为白粉菌核心hub基因，表明这3个基因在侵染小麦过程中发挥重要作用。另外，研究发现外源施加SA显著提高了小麦中ERF109、PP2C30、TIFY6B、HSP70、At4g15970和HERK1这6个hub基因的表达量，进而降低白粉菌的危害。 结论 白粉菌在侵染小麦的过程中有大量差异基因的表达，BGTH12_LOCUS642、BGTH12_LOCUS3045和BGTH12_LOCUS5497为白粉菌核心hub基因。外施水杨酸可以诱导小麦中抗性基因表达来对抗白粉菌致病基因进而抑制分生孢子的生长发育，从而一定程度上减缓白粉菌的侵染，为小麦白粉病抗性研究增加新的途径。

贝莱斯芽胞杆菌XY40-1对百合球茎生长、品质及镉含量的调控作用

张津浩, 邓辉, 张清壮, 陶禹, 周池, 李鑫

2025, 41(7):  281-291.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-1245

摘要 ( 1552 )   HTML ( 17)   PDF (2347KB) ( 96 )  

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目的 通过施用贝莱斯芽胞杆菌（Bacillus velezensis）XY40-1菌剂，探究其对百合球茎产量与品质的影响，解析其对土壤理化性质、微生物群落结构及重金属转运功能的影响，以期为百合高效种植与土壤健康管理提供科学依据。 方法 通过滴灌系统分阶段在百合生长过程中施用菌剂。测定百合单果鲜重、干重及球茎中蛋白质、多糖、总皂苷含量与镉积累量；结合高通量测序技术分析根际土壤微生物群落结构变化，并基于宏基因组学解析氮代谢与镉转运相关功能基因的表达模式。 结果 施用XY40-1菌剂后土壤pH值提高至5.41，速效钾含量增加31.15%。百合单果鲜重与干重分别增加18.89%和19.49%，亩产提升16.47%；百合球茎中蛋白质含量增加15.1%，多糖含量增加11.5%，总皂苷含量增加21.4%，而镉积累量降低11.45%。微生物群落分析表明，处理组厚壁菌门（Firmicutes）与拟杆菌门（Bacteroidota）相对丰度显著增加，变形菌门（Proteobacteria）与放线菌门（Actinobacteria）丰度下降；宏基因组数据显示，固氮基因（nifD、nifH）、硝酸盐还原基因（narG、napA）及镉抗性基因（czcA、czcD）表达显著上调。 结论 B. velezensis XY40-1通过改善土壤理化性质、优化微生物群落结构及激活关键代谢功能基因，显著提升百合产量与品质，同时降低球茎镉富集水平。

纳米硅和蜡样芽胞杆菌SS1共处理对烟草生长的影响

董栩焜, 车永梅, 王明硕, 罗政刚, 管恩森, 赵方贵, 叶青, 刘新

2025, 41(7):  292-298.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0089

摘要 ( 120 )   HTML ( 3)   PDF (1608KB) ( 42 )  

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目的 研究纳米硅和SS1共处理对烟草生长的影响，并探究其作用机制。 方法 以中烟101为实验材料，分别用纳米硅、SS1及纳米硅和SS1共处理，检测不同处理植株的生长指标、光合指标以及氮代谢相关酶活性和相关编码基因的表达。 结果 一定浓度的纳米硅、SS1及纳米硅和SS1共处理，均显著促进烟草的生长，其中纳米硅和SS1共处理促进效果最显著。经SS1和纳米硅共处理后的烟草株高、茎粗、叶片数及叶面积等地上部分生长指标均显著高于单一处理的植株及对照植株，并且根长、根重、根冠比等根系指标也显著提高；同时，研究结果证明纳米硅和SS1共处理较单一处理显著提高烟草植株的叶绿素含量、净光合速率、气孔导度等光合指标，提高植株硝酸还原酶（NR）和谷氨酰胺合成酶（GR）的活性及相关基因NtNIA1和NtGS1的表达。 结论 纳米硅和SS1共处理可通过改善植株光合性能，促进氮代谢，进而促进植株生长。

防风内生细菌的分离鉴定及其促生特性分析

孙孟雪, 张艺潆, 徐鹏, 孙卓, 王云贺, 韩忠明

2025, 41(7):  299-311.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0070

摘要 ( 1495 )   HTML ( 10)   PDF (4691KB) ( 87 )  

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目的 从健康防风根部中分离、筛选出具有促生特性的菌株，探究其对防风植株的促生效果，挖掘内生细菌开发利用的潜力。 方法 采用稀释涂布法从健康防风根部中分离内生细菌，并通过选择培养基筛选具有固氮、溶磷、产IAA和产铁载体的促生细菌；通过形态学、生理生化鉴定和16S rRNA基因测序对促生菌株进行分类归属；基于抗生素标记法和盆栽试验探究内生细菌在土壤中的定殖能力及其对防风植株生长的影响。 结果 在防风根部中共分离出202株内生细菌，26株具有固氮能力，21株具有溶磷能力，24株具有产IAA能力，27株具有产铁载体能力。其中2株内生细菌具有3种及3种以上不同的促生功能，分别为MX-56和MX-31，鉴定为密歇根克雷伯氏菌（Klebsiella michiganensis），韩国假单胞菌（Pseudomonas koreensis）。两株抗利福平标记菌株可稳定定殖于防风根围土壤中，且在盆栽试验中，与CK相比，MX-56处理下防风的株高、根长、根粗、地上鲜重、根鲜重和根干重增长最为明显，分别增加13.47%、43.04%、42.75%、31.43%、63.21%和77.12%（P<0.05），与CK相比，菌株MX-31和MX-56处理下防风植株中两种色原酮总含量分别提高了33.72%和30.23%。 结论 从健康防风根中分离筛选到2株具有较好促生效果的韩国假单胞菌MX-31和密歇根克雷伯氏菌MX-56，可以显著提高防风植株的生物量和药效成分含量。

真菌病毒BbOCuV1对寄主球孢白僵菌生长发育和亚洲玉米螟致病力的影响

贾雪, 隋丽, 邹晓威, 路杨, 张正坤, 李启云

2025, 41(7):  312-325.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0053

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目的 通过明确真菌病毒beauveria bassiana orthocurvula virus 1（BbOCuV1）对寄主球孢白僵菌（Beauveria bassiana）生长发育和对害虫的致病力的影响，研究真菌病毒是否是导致球孢白僵菌致病力下降的关键因素。 方法 采用脱毒和水平传毒方法比较研究BbOCuV1对寄主球孢白僵菌菌落生长速率、产孢量和生物量的影响，并测定了寄主球孢白僵菌对亚洲玉米螟（Ostrinia furnacalis）二龄幼虫的致病力。利用转录组分析，揭示了真菌病毒影响寄主菌株的分子机制。 结果 感染BbOCuV1后，寄主菌株生长速率、产孢量和生物量均显著提高，但对亚洲玉米螟二龄幼虫的致病力显著降低。转录组分析显示，感染病毒后的白僵菌菌株生长发育相关通路和基因表达量显著提高，但与昆虫表皮穿透和毒素代谢相关的基因表达降低。 结论 感染BbOCuV1病毒后的球孢白僵菌，其生长发育及生物量明显增强，但对害虫致病力降低。说明真菌病毒感染是引起球孢白僵菌对害虫致病力下降的重要因素。

糙皮侧耳栽培料中纤维素降解菌的筛选及其复合菌系降解效果评价

刘姣姣, 穆德梅, 夏丽明, 方勇, 刘祚军

2025, 41(7):  326-335.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-1167

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目的 从糙皮侧耳栽培料中筛选纤维素降解菌并构建高效复合菌系用于降解农业废弃物。 方法 以羧甲基纤维素钠为唯一碳源从糙皮侧耳栽培料中分离纯化菌株，刚果红染色进行初筛得到具有纤维素降解性能的细菌，利用分子生物学对其鉴定并构建系统发育进化树。选取相互无拮抗作用的菌株构建11个复合菌系，测定不同发酵时间下各复合菌系的纤维素相关酶活力。将最优纤维素降解复合菌系进行水稻秸秆和棉籽壳降解实验。 结果 筛选出4株纤维素降解能力较强的共生细菌，分别为链霉菌（Streptomyces sp.）、灿烂类芽胞杆菌（Paenibacillus lautus）、树状微杆菌（Microbacterium arborescens）和微杆菌（Microbacterium aoyamense）。在11个复合菌系中，由Streptomyces sp. Q5和P. lautus Q6组成的复合菌系H为最优纤维素降解复合菌系，培养第4天时其滤纸酶（filter paper cellulase, FPase）酶活相比单个菌株分别提高了229.97%和134.29%，羧甲基纤维素酶（carboxymethyl cellulase, CMCase）酶活相比单个菌株分别提高了92.81%和21.94%。复合菌系H处理15 d后水稻秸秆降解率为38.72%，棉籽壳降解率为35.76%，复合菌系H对水稻秸秆的木质素、纤维素和半纤维素的降解率分别为33.94%、31.17%和22.43%，对棉籽壳中木质素、纤维素和半纤维素的降解率分别为27.95%、25.56%和53.86%。扫描电镜结果表明水稻秸秆和棉籽壳经复合菌系处理后被充分降解。 结论 构建的复合菌系能够高效降解秸秆和棉籽壳，研究结果为提高农业废弃物资源的有效利用提供理论基础。

基于蛋白智能模型提升溶菌酶RPL187的热稳定性

王辉, 范灵熙, 孙纪录, 王苑, 伍宁丰, 田健, 关菲菲

2025, 41(7):  336-346.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0008

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目的 溶菌酶可作为抑菌剂而广泛应用于食品、生物、医药等领域。但溶菌酶作为一种生物活性物质，其稳定性受温度影响较大，难以满足不同行业的需求。因此采用一种结合人工智能模型设计并筛选蛋白质突变体的改造策略，提高溶菌酶的热稳定性，扩大溶菌酶的实际应用范围。 方法 研究材料为瘤胃原虫基因组来源的溶菌酶RPL187，通过大肠杆菌异源表达蛋白质进行后续实验，利用国标法检测溶菌酶RPL187在不同温度（37、45、50、55 ℃）处理不同时间（0、1、2、4、8 h）下剩余酶比活的变化情况；基于人工智能模型生成并筛选RPL187的多点突变体，同样利用国标法检测溶菌酶突变体在不同温度处理不同时间下剩余酶比活的变化情况，并通过测定野生型与突变体T_m值、自由能、氢键数量、二级结构含量等变化进而研究热稳定性提高的机制。 结果 RPL187在37 ℃和pH 6.5条件下的酶比活为（142 000±2 000）U/mg，比蛋清溶菌酶高5倍；RPL187在37 ℃和45 ℃条件下较稳定，但随着温度升高和热处理时间延长，酶比活出现明显下降的情况，在55 ℃条件下孵育1 h，酶比活下降88%左右；为了提高RPL187的热稳定性，基于人工智能模型共筛选11个RPL187多点突变体；有7个突变体成功在大肠杆菌中可溶性表达，其中RPL187-592和RPL187-209具有抑制藤黄微球菌的活性；进一步热稳定性的检测结果显示，RPL187-592和RPL187-209在50 ℃下经热处理8 h后剩余酶比活较野生型分别高4.43倍和2.29倍，T_m值较野生型分别提高2.06 ℃和2.41 ℃，并且自由能较野生型分别降低1.57 kcal/mol和0.43 kcal/mol，表现出较野生型更稳定的构象和更高的热稳定性。与野生型相比，突变体RPL187-592的分子内氢键增加了3个，且氨基酸由亲水向疏水的转变（K2V和K137V）均有助于提高蛋白质的热稳定性；而在RPL187-209中，可能是由于氨基酸由柔性向刚性（K78P和K108P）以及由亲水向疏水（K137A）的转变而增加热稳定性。 结论 本改造策略可以有效提高蛋白质热稳定性，对于扩大溶菌酶应用范围的实际需求有着重要意义，同时也为相关研究提供可参考的依据。

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2025, 41(7):  347. 

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2025, 41(7):  348. 

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2025, 41(7):  349. 

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