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2025年 第41卷 第9期    刊出日期：2025-09-26

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综述与专论

RNA干扰在植物功能基因组学和遗传改良中的应用研究进展

黄雯婧, 任思潮, 林俐, 王幼平, 吴健

2025, 41(9):  1-21.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0645

摘要 ( 1516 )   HTML ( 33)   PDF (3684KB) ( 275 )  

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RNA干扰（RNA interference, RNAi）是一种由双链RNA（double-stranded RNA, dsRNA）介导，具有序列特异性的基因沉默机制，广泛存在于真核生物中。其分子机制主要包括dsRNA的加工、小干扰RNA（small interfering RNA, siRNA）或微RNA（microRNA, miRNA）的生成，以及RNA诱导沉默复合体介导的靶mRNA的特异性降解或翻译抑制。基于该机制的RNAi技术已成为植物功能基因组学研究的强大工具，并在作物抗病虫遗传改良与绿色防控领域展现出巨大潜力。本文系统综述了RNAi的发现历程、分子机制及其应用，重点探讨其三大核心应用：病毒诱导基因沉默（virus-induced gene silencing, VIGS）利用工程化病毒载体实现寄主基因的瞬时沉默，为植物基因功能研究提供了高效手段；寄主诱导基因沉默（host-induced gene silencing, HIGS）通过植物体内表达的RNAi分子靶向沉默病原体或者害虫的关键基因，旨在培育具有对真菌、病毒及害虫持久抗性的转基因作物；喷雾诱导基因沉默（spray-induced gene silencing, SIGS）作为一种非转基因策略，通过喷施设计的靶向dsRNA，经靶标病原体或害虫摄取后抑制其关键基因表达，从而干扰其侵染/为害过程，为病虫害防控提供了一种环境友好的新型策略。未来，RNAi技术的进一步发展有望得益于合成生物学、人工智能与纳米递送系统的深度融合，以优化靶标设计、提升沉默效率并降低脱靶风险。随着关键技术的突破与应用瓶颈的克服，RNAi在推动植物科学研究和实现可持续农业发展方面具有广阔的应用前景。

药用植物空间代谢组学研究进展

刘语诗, 李镇, 邹宇琛, 汤维维, 李彬

2025, 41(9):  22-31.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0276

摘要 ( 1981 )   HTML ( 24)   PDF (838KB) ( 160 )  

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质谱成像技术是一种新型分子成像技术，具有免标记、高覆盖、高灵敏度等优势，广泛应用于代谢物的组织分布研究。随着该技术的不断发展，基于质谱成像的空间代谢组学技术应运而生，该技术将质谱成像与代谢组学深度融合，能够同时实现组织中代谢物的空间定位与成像分析，研究对象涵盖动物、植物、微生物等。近年来，空间代谢组学技术在药用植物研究中展现出巨大的应用潜力，成为精准定位组织中代谢物空间分布的关键技术之一。本文首先介绍了空间代谢组学技术的基本原理和实验流程，比较了基质辅助激光解吸电离质谱成像（MALDI-MSI）、解吸电喷雾电离质谱成像（DESI-MSI）和二次离子质谱成像（SIMS-MSI）等主流质谱成像技术的特长与局限性，以及样本制备与数据处理等关键环节的技术要点。重点综述了空间代谢组学技术在药用植物研究中的应用进展，包括如何应用空间代谢组学技术揭示药用植物代谢产物组织分布与累积规律，助力药用植物代谢产物的生物合成与转运机制解析及其生物合成相关功能基因的挖掘。最后探讨了空间代谢组学技术目前面临的挑战与未来发展的方向，以期为药用植物研究提供全新的研究视角。

技术与方法

玉米和高粱遗传转化技术研究进展

胡璐, 王凯, 徐婧仪, 叶丽慧, 王永飞, 王丽华, 李杰勤

2025, 41(9):  32-43.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0397

摘要 ( 1411 )   HTML ( 17)   PDF (682KB) ( 100 )  

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植物遗传转化技术作为作物遗传改良的关键方法，通过外源功能基因的稳定整合，可有效调控植物的生长发育、抗逆性及环境适应性等重要性状。植物遗传转化技术的研究不仅为基因功能验证提供了关键技术平台，同时，通过目标性状的定向改良，显著促进了作物精准育种体系的建立与发展。为实现高效、稳定的遗传转化，研究者不断优化和发展多种技术，主要围绕外源基因的有效导入及转化植株的高效再生展开。本文综述了玉米（Zea mays L.）和高粱（Sorghum bicolor （L.） Moench）遗传转化的2种主要方法‒‒基因枪法和农杆菌介导法，重点分析了影响农杆菌介导转化效率的关键因素，并总结了提高玉米和高粱遗传转化效率的关键基因及其在植物遗传转化中的应用。此外，本文还提出了玉米和高粱遗传转化存在的问题，以及利用关键基因优化遗传转化体系的策略，并展望了未来的研究方向，以期为进一步提升玉米和高粱遗传转化效率及其在高效分子育种中的应用提供参考。

植物和细菌TurboID邻近蛋白标记方法的建立

王芳, 邵会茹, 吕林龙, 赵点, 胡振, 吕建珍, 姜亮

2025, 41(9):  44-53.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0222

摘要 ( 234 )   HTML ( 11)   PDF (4221KB) ( 126 )  

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目的 TurboID邻近蛋白标记技术是一种基于生物素连接酶的新型蛋白互作研究技术，具有标记速度快、时空分辨率高和毒性小等优点。目前该技术仍处于逐步推广阶段，并在少数物种中得到应用。通过构建多种代表性物种的TurboID表达系统，评估其在单子叶植物、双子叶植物及原核生物中的标记效能和应用范围。 方法 分别构建在单子叶植物［水稻（Oryza sativa）］、双子叶植物［拟南芥（Arabidopsis thaliana）、番茄（Solanum lycopersicum）、本氏烟草（Nicotiana benthamiana）］和细菌［大肠杆菌（Escherichia coli）］中表达“标签蛋白+TurboID”融合蛋白的载体，并将其转化至相应物种。通过生物素溶液处理转基因材料后提取总蛋白，利用标签蛋白免疫印迹检测融合蛋白的表达情况，并通过生物素免疫印迹检测内源蛋白的标记情况。 结果 在植物中采用泛素启动子、细菌中采用T7启动子驱动表达，实现了“标签蛋白+TurboID”融合蛋白在拟南芥、番茄、烟草、水稻愈伤组织和大肠杆菌中的高效表达。免疫印迹显示融合蛋白表达良好，且经生物素处理后，各系统中均有多种内源蛋白被有效标记，表明所构建的TurboID系统在单子叶植物、双子叶植物及原核生物中均具有良好适用性和推广潜力。 结论 成功在单子叶植物、双子叶植物和细菌中建立了TurboID邻近蛋白标记方法，为复杂蛋白互作网络分析提供了高效、可靠的技术平台。

基于BSA-seq的番木瓜株高候选基因定位

吴夏明, 周陈平, 杨敏, 徐泽, 邝瑞彬, 刘传和, 贺涵, 魏岳荣

2025, 41(9):  54-61.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0351

摘要 ( 148 )   HTML ( 10)   PDF (2435KB) ( 91 )  

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目的 株高是影响番木瓜产量和品质的重要性状之一，定位番木瓜株高的主要候选基因，为番木瓜的矮化育种提供基因资源。 方法 以YY（植株较高）和GM（植株较矮）为亲本构建定位群体，利用BSA-seq技术对两亲本以及子代混池GY-H（高池）和GY-S（矮池）进行测序分析，数据经质控后，利用ED以及SNP-index法计算混池之间的基因频率差距，定位番木瓜株高候选区间。 结果 本次BSA-seq产生的数据良好，数据经过滤后，最终得到高质量的SNP位点337 980个用于基因定位，利用ED以及SNP-index法计算寻找混池之间基因型频率的显著差异，最终分别在第3、6和8染色体上共定位到大小为0.93 Mb的候选区间，将该区间与番木瓜‘紫晖’参考基因组比对，0.93 Mb的区间内共包含46个编码基因，其中，有37个基因被注释。 结论 Cp_zihui12764、Cp_zihui06963、Cp_zihui07024和Cp_zihui12732可能是调控番木瓜株高的候选基因。

果蔗中甘蔗线条花叶病毒脱除技术

胡鑫, 罗正英, 刘新龙, 吴才文, 吴转娣

2025, 41(9):  62-70.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0268

摘要 ( 114 )   HTML ( 2)   PDF (3866KB) ( 38 )  

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目的 研究果蔗‘Badila’中甘蔗线条花叶病毒（sugarcane streak mosaic virus, SCSMV）的高效脱毒技术，为提升果蔗产量提供技术支撑。 方法 以携带SCSMV的‘Badila’为试验材料，设置未处理对照、50 ℃ 2 h、50 ℃ 3 h、52 ℃ 3 h、54 ℃ 3 h和58 ℃ 1 h共6个温水处理组，结合茎尖组织培养和芽尖组织培养生产脱毒苗，并对脱毒苗进行SCSMV病原分子检测，同时调查脱毒苗桶栽后的农艺性状，综合分析不同处理对SCSMV的脱除效果。 结果 温水处理显著降低蔗芽出芽率，且温度和处理时间与出芽率呈负相关。当温度升至54 ℃和58 ℃时，蔗芽完全丧失萌发能力，导致无法获取茎尖组织培养材料；然而，该处理对芽分生组织培养的成活率影响较小，即使在54 ℃和58 ℃条件下，芽尖分生组织仍保持较高的成活率（83.3%和76.9%）。在病毒脱除效果方面，50 ℃ 2 h、50 ℃ 3 h、52 ℃ 3 h温水处理结合茎尖分生组织培养仅能降低SCSMV检出率至80%，而相同条件下芽尖培养则分别降至70%、60%和30%。特别是在58 ℃处理1 h条件下，芽尖培养的病毒脱除率可达100%。田间试验表明，脱毒处理的甘蔗植株在长势和农艺性状方面均显著优于对照，其中，株高、中部茎节间长度、单茎重、锤度和蔗糖分分别提高43.5%、53.5%、58.3%、12.4%和30.0%。 结论 成功建立了温水处理结合芽尖组织培养的SCSMV脱除技术体系，该技术具有成活率高、脱毒效率高等优点。

研究报告

大豆ZIP基因家族鉴定及响应铝胁迫的表达分析

黄国栋, 邓宇星, 程宏伟, 但焱南, 周会汶, 吴兰花

2025, 41(9):  71-81.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0318

摘要 ( 257 )   HTML ( 32)   PDF (3978KB) ( 139 )  

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目的 鉴定大豆锌铁转运蛋白（zinc-regulated transporter/iron-regulated transporter, ZIP）基因家族成员，分析GmZIP基因家族成员在铝胁迫下的表达模式，为阐明GmZIP家族的生物学功能奠定基础。 方法 通过生物信息学鉴定大豆基因组中GmZIP基因家族成员，根据鉴定结果构建其系统发育树，预测蛋白网络图，分析基因家族成员的共线性关系、基因结构及启动子顺式作用元件。经转录组分析GmZIP基因家族成员在大豆不同组织中及在铝胁迫下的表达模式。 结果 在大豆基因组中鉴定到26个GmZIP基因家族成员，分布在14条染色体上，分为Ⅰ-Ⅴ亚家族。GmZIP基因家族成员基因结构较为保守，均含有ZIP保守结构域，含有多个外显子，且不同成员之间外显子数量差异明显。转录组结果显示，大部分GmZIP成员在大豆根和根瘤组织均有较高表达水平；在铝胁迫下，有3个成员（GmZIP6、GmZIP12、GmZIP25）在耐铝大豆种质南农99-6中上调表达，在铝敏感大豆种质中豆32中2个上调表达（GmZIP20、GmZIP25）、1个下调表达（GmZIP23）。蛋白预测结果显示，26个GmZIP蛋白中有16个存在互作关系，其中铝胁迫下差异表达基因有GmZIP23、GmZIP25。荧光定量PCR检测发现，耐铝种质中GmZIP25在铝处理72 h后表达量最高，而铝敏感种质中GmZIP25在处理12 h时表达量达到最大值。 结论 推测GmZIP25在大豆响应铝胁迫中具有重要作用。

马铃薯LAC基因家族的鉴定及盐胁迫下表达分析

巩慧玲, 邢玉洁, 马俊贤, 蔡霞, 冯再平

2025, 41(9):  82-93.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0337

摘要 ( 235 )   HTML ( 17)   PDF (9483KB) ( 144 )  

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目的 漆酶（laccase, LACs）是一类含有铜离子的多酚氧化酶，在植物生长发育和胁迫响应过程中发挥重要作用。鉴定马铃薯 StLAC 基因家族成员并分析其表达特征，为 StLAC 功能研究提供参考。 方法 基于马铃薯基因组数据，运用生物信息学方法对马铃薯 StLAC 基因家族进行鉴定；利用转录组数据分析 StLAC 基因在不同组织内和非生物胁迫下的表达模式，并通过 RT-qPCR对其在盐胁迫下表达模式进行验证。 结果 在马铃薯中鉴定到77个 StLAC 基因，其中56个 StLAC 蛋白质等电点大于7，仅 StLAC 69为疏水蛋白，其余76个成员为亲水蛋白。亚细胞定位预测结果表明，20个 StLAC蛋白定位于叶绿体，19个定位于液泡，其他StLAC蛋白定位在细胞外、细胞质、细胞核和质膜等部位。顺式作用元件分析显示，StLAC 基因家族启动子区域含有光响应、生长发育、激素和胁迫响应等作用元件。转录组数据分析结果表明，StLAC 基因在不同组织内特异性表达，在盐、干旱、激素胁迫下被诱导表达。通过RT-qPCR对12个 StLAC 家族成员（StLAC4/12/17/26/36/40/43/45/55/56/66/68）在盐胁迫下根和叶中的表达模式进行验证，结果显示，胁迫后 StLAC4、StLAC56在根中的表达量上调3.8-15倍，StLAC12、StLAC40、StLAC56在叶中的表达量上调17-34倍。 结论 马铃薯 StLAC 基因家族成员众多，分布多样，可能在马铃薯响应盐胁迫过程中发挥重要作用。

基于SSR标记的马铃薯野生种和地方种遗传多样性分析和指纹图谱构建

卢瑶, 袁平平, 金鑫, 毛向红, 范向斌, 白小东

2025, 41(9):  94-104.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0142

摘要 ( 105 )   HTML ( 11)   PDF (3943KB) ( 54 )  

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目的 从分子水平分析马铃薯野生种、地方种的遗传多样性并建立马铃薯种质资源的指纹图谱库。 方法 利用简单串接重复序列（simple sequence repeat, SSR）分子标记技术，对国际马铃薯中心亚太中心保存的73份马铃薯野生种、地方种的遗传多样性进行研究。 结果 平均等位基因数（Na）为1.843 7，Nei’s平均基因多样性指数为0.065 9，平均Shannon信息指数为0.128 6，多态性信息含量PIC平均值为0.848 4，表明供试的73份马铃薯种质资源多态性高但遗传差异小。Structure群体结构将73份马铃薯种质分为7个类群，UPGMA聚类分析分为4个类群。 结论 从14对引物中筛选出可完全区分73份种质的5对核心引物，构建了73份马铃薯野生种和地方种的指纹图谱，为后续马铃薯种质鉴定和筛选体系的研究提供了理论基础和技术支撑。

茉莉酸甲酯对薄皮甜瓜‘绿宝石’采后冷害的调控

陈强, 于璎霏, 张颖, 张冲

2025, 41(9):  105-114.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0201

摘要 ( 162 )   HTML ( 16)   PDF (2744KB) ( 49 )  

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目的 茉莉酸甲酯（methyl jasmonate, MeJA）作为一种重要的植物激素，在果实采后冷害中发挥重要的调控作用。通过比较MeJA与对照之间果实冷害指数、失重率、硬度、可溶性固形物的差异，分析MeJA提高果实抗冷性的转录途径，为解析MeJA对薄皮甜瓜采后冷害的调控机制提供理论依据。 方法 以50 μmol/L MeJA进行熏蒸处理薄皮甜瓜‘绿宝石’果实，测定果实的冷害指数、硬度、失重率以及可溶性固形物含量，明确MeJA对果实冷害的调控作用。比较MeJA与对照果实的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）和谷胱甘肽还原酶（APX）活性；通过转录组测序技术，筛选与冷害相关的差异表达基因和转录因子，并通过实时荧光定量技术进行验证。 结果 在低温贮藏期间，MeJA显著地降低了薄皮甜瓜‘绿宝石’果实的冷害指数，延缓果实的硬度下降。MeJA提高了果实SOD、POD和CAT活性，但并未显著改变APX活性。转录组测序分析果实抗冷性相关途径表明，MeJA和对照在α-亚麻酸途径、植物激素与信号转导途径和抗氧化系统中存在差异表达基因。 结论 外源MeJA处理‘绿宝石’薄皮甜瓜可以有效缓解冷害，提高果实的抗氧化能力，JA信号转导途径核心转录因子CmMYC2被抑制，可能通过负调控CmPOD等下游靶基因，实现MeJA对薄皮甜瓜果实冷害的调控作用。

森林草莓FveBBX20基因的生物信息学分析及开花调控功能

董向向, 缪百灵, 许贺娟, 陈娟娟, 李亮杰, 龚守富, 朱庆松

2025, 41(9):  115-123.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0346

摘要 ( 1079 )   HTML ( 17)   PDF (4492KB) ( 68 )  

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目的 探究森林草莓FveBBX20基因在开花调控中的功能，为进一步探索其分子机制提供基础，也为草莓花期分子育种工作提供参考。 方法 以森林草莓‘Ruegen’为试材，通过RT-PCR方法对FveBBX20基因进行克隆，利用生物信息分析基因序列、蛋白质结构及进化关系，利用烟草瞬时表达观察蛋白定位情况，通过浸花法获得转基因拟南芥，观察转基因材料的开花表型，并利用实时荧光定量PCR分析组织表达和开花相关基因的表达情况。 结果 森林草莓FveBBX20的CDS序列全长为639 bp，编码212个氨基酸，蛋白质相对分子质量为23 958.62 Da，具有亲水性，含有2个B-box保守结构域，属于BBX家族第Ⅳ亚组；进化分析表明，FveBBX20与蔷薇科植物蕨麻和月季的同源基因亲缘关系较接近；亚细胞定位分析显示FveBBX20蛋白定位在细胞核，FveBBX20在森林草莓的不同组织中均有表达，在花中的表达量最高；在拟南芥中异源过表达FveBBX20基因，转基因株系表现出开花延迟的表型，同时开花相关基因AtCO、AtFT、AtSOC1和AtFUL的表达量均显著降低。 结论 森林草莓FveBBX20基因通过抑制开花相关基因的表达水平来延迟开花。

蓝莓R2R3-MYB基因鉴定及类黄酮调控基因表达分析

刘佳丽, 宋经荣, 赵文宇, 张馨元, 赵子洋, 曹一博, 张凌云

2025, 41(9):  124-138.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0103

摘要 ( 162 )   HTML ( 9)   PDF (8350KB) ( 92 )  

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目的 解析蓝莓R2R3-MYB转录因子家族在类黄酮调控中的表达模式，为探究蓝莓参与类黄酮合成调控机制提供理论基础。 方法 运用生物信息学手段，对蓝莓R2R3-MYB基因的理化性质、亚细胞定位等进行分析；通过RT-qPCR检测VcMYBs基因在不同组织和果实发育期的表达。 结果 在蓝莓中鉴定出278个R2R3-MYB基因，其氨基酸序列长度为160-970 aa；多数成员亚细胞定位在细胞核，进化树分析将VcMYBs分为23个亚家族，同亚家族基因结构特性相似；顺式作用元件分析表明，VcMYBs可能参与生物和非生物胁迫、激素响应、植物生长发育以及光响应；从可能参与类黄酮合成调控的基因（SG4、SG5、SG6和SG7）中随机选择14个，RT-qPCR分析显示，多数VcMYBs基因在果实中表达水平较高，其中，VcMYB91（SG6）和VcMYB56（SG5）等基因在绿果期低表达，成熟期高表达，可能参与果实着色；然而VcMYB88（SG4）和VcMYB96（SG4）等基因在绿果期高表达，成熟期低表达，可能抑制果实着色；VcMYB236（SG7）和VcMYB44（SG7）基因可能参与黄酮醇合成。 结论 全基因组分析鉴定出278个蓝莓R2R3-MYB基因，解析发现SG5/6亚组4个基因（VcMYB56、VcMYB91等）调控花青素合成，SG4/5亚组6个基因（VcMYB88、VcMYB96等）参与原花青素合成，SG7亚组2个基因（VcMYB236、VcMYB44）可能调控黄酮醇代谢。

蓝莓花青素相关VcGSTF19基因的克隆及功能研究

张永艳, 郭思健, 李晶, 郝思怡, 李瑞得, 刘嘉鹏, 程春振

2025, 41(9):  139-146.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0190

摘要 ( 2411 )   HTML ( 13)   PDF (2662KB) ( 76 )  

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目的 Phi亚家族谷胱甘肽转移酶（GSTF）在多种植物花青素积累和转运中发挥关键作用。为研究蓝莓GSTF的功能，对蓝莓花青素相关GSTF19基因进行克隆和功能研究。 方法 利用反转录PCR克隆获得蓝莓花青素相关GSTF19的编码序列并构建过表达载体，基于蓝莓果实瞬时转化和拟南芥tt19突变体互补实验研究其功能。 结果 VcGSTF19的瞬时过表达可以显著促进蓝莓果皮中花青素的积累。过表达VcGSTF19的蓝莓果皮花青素含量达到空载对照的6.61倍。其瞬时过表达显著提高了蓝莓果皮中VcCHS、VcCHI、VcF3H、VcDFR、VcANS 和 VcUFGT等花青素合成结构基因的表达水平。此外，VcGSTF19异源转化拟南芥tt19突变体恢复了突变体花青素积累，转基因莲座叶中花青素含量约为突变体的6.21倍。 结论 蓝莓VcGSTF19基因在花青素积累和转运中发挥着重要作用。

葡萄SKP1基因家族鉴定与表达分析

李珊, 马登辉, 马红义, 姚文孔, 尹晓

2025, 41(9):  147-158.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0210

摘要 ( 180 )   HTML ( 24)   PDF (2442KB) ( 80 )  

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目的 研究葡萄（Vitis vinifera）S期激酶相关蛋白1（S-phase kinase-associated-protein 1, SKP1）基因家族（VvSKP1）特征和表达分析，为后续深入研究VvSKP1基因家族的生物学功能提供理论依据。 方法 基于葡萄基因组数据，利用生物信息学方法对SKP1基因家族成员进行筛选鉴定，对其编码蛋白质的特征、系统进化关系、基因结构、染色体定位、顺式作用元件以及共线性关系等进行分析，并利用实时荧光定量PCR（RT-qPCR）分析其在灰霉菌和霜霉菌侵染下的表达模式。 结果 从葡萄基因组内共鉴定到11个SKP1家族基因（VvSKP1-1‒VvSKP1-11），分布于7条染色体和1条未知染色体上，编码119个（VvSKP1-3）‒438（VvSKP1-8）个氨基酸。系统发育分析显示，SKP1家族蛋白可分为3个亚家族，葡萄的11个SKP1蛋白只分布在第I和第Ⅱ亚家族，第III亚家族全是小麦SKP1基因家族成员。同亚家族的VvSKP1成员在基因结构和保守基序上表现出一定的相似性。基因的启动子顺式作用元件主要与光响应、激素响应和胁迫应答有关。共线性分析发现VvSKP1有8对同源基因。选择压力分析表明，VvSKP1基因处于纯化选择。RT-qPCR分析表明，分别有11和10个VvSKP1基因积极响应灰霉菌和霜霉菌的侵染。 结论 从葡萄基因组中鉴定出11个VvSKP1s基因家族成员，该家族成员在灰霉病和霜霉病胁迫下的表达模式存在差异，表明葡萄SKP1基因家族可能参与葡萄灰霉病和霜霉病胁迫响应过程。

荔枝LcTFL1基因的克隆与功能分析

史发超, 姜永华, 刘海伦, 文英杰, 严倩

2025, 41(9):  159-167.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0147

摘要 ( 936 )   HTML ( 9)   PDF (2649KB) ( 49 )  

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目的 TFL1基因是植物开花途径中的重要调控基因，克隆荔枝LcTFL1基因并构建系统发育树，分析其表达模式并进行功能研究，为荔枝成花调控提供靶标基因。 方法 基于前期获取的转录组数据，通过设计特异性引物，利用PCR技术从‘妃子笑’荔枝叶片中克隆得到LcTFL1基因，结合生物信息学分析其蛋白保守结构和系统进化关系，通过定量PCR技术选取荔枝不同组织，明确该基因的组织表达模式，利用亚细胞定位确定其蛋白表达位置，通过构建植物双源表达载体，异源过表达拟南芥，统计开花时间表型，分析验证LcTFL1基因功能。 结果 LcTFL1基因编码区全长为513 bp，编码170个氨基酸，为亲水性蛋白，具有保守PEBP家族结构域，启动子区域存在多个响应光、激素和胁迫的顺式作用元件，亚细胞定位显示其蛋白定位在细胞质中。系统进化关系表明荔枝LcTFL1基因和同科的文冠果（Xanthoceras sorbifolium）的JRO89相似性最高。组织表达分析显示，LcTFL1在种子的表达量最高，其次为顶芽和果实。在拟南芥中过表达LcTFL1基因，过表达拟南芥植株表现为始花期莲座叶片数量显著增多，叶片长度和宽度显著降低，且植株出现晚花表型。 结论 LcTFL1高表达会延迟拟南芥开花，作为调控开花的抑制因子存在。

转录组和代谢组联合解析‘桂柚1号’和‘沙田柚’果实品质差异

刘建国, 刘格儿, 郭颖欣, 王斌, 王玉昆, 卢金凤, 黄文庭, 朱云娜

2025, 41(9):  168-181.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0279

摘要 ( 168 )   HTML ( 19)   PDF (16767KB) ( 83 )  

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目的 解析自花授粉品种‘桂柚1号’和母本‘沙田柚’果实品质、转录调控与代谢差异，为深入研究柚果实品质形成机制及代谢调控提供理论依据。 方法 采用生化指标检测、转录组学和广泛靶向代谢组学技术，对‘桂柚1号’和‘沙田柚’果实品质、差异表达基因和代谢物谱进行系统分析。 结果 ‘桂柚1号’和‘沙田柚’在单果重、可溶性固形物、可滴定酸、V_C含量等指标无显著差异；但‘桂柚1号’果实的果形指数显著大于‘沙田柚’，而其总氨基酸含量显著低于‘沙田柚’。与‘沙田柚’相比，‘桂柚1号’中筛选到285个差异表达基因，其中表达上调和下调基因分别为190和95个。这些差异基因主要富集在精氨酸和脯氨酸代谢、脂肪酸代谢、苯丙烷生物合成等途径。与‘沙田柚’相比，‘桂柚1号’中显著上调和下调的差异代谢物分别为17和30种，上调代谢物主要为生物碱和香豆素，下调代谢物则为氨基酸、类黄酮、酚酸等。转录组与代谢组联合分析发现，‘桂柚1号’与‘沙田柚’果实品质差异主要受氨基酸、生物碱、苯丙烷等代谢途径影响，筛选出GOT2、COMT、UGT73C、CYP71A、PAIC等关键基因，推测这些差异基因可能在柚果品质形成中发挥重要作用。 结论 ‘桂柚1号’与‘沙田柚’成熟期果实常规品质指标相差不大，但在氨基酸、类黄酮、酚酸、生物碱等方面存在明显不同，二者的差异基因与代谢物主要富集在氨基酸、苯丙烷等物质代谢通路。

基于月季扩展蛋白基因家族鉴定的野蔷薇RmEXPB2基因功能研究

李玉珍, 李梦丹, 张蔚, 彭婷

2025, 41(9):  182-194.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0216

摘要 ( 913 )   HTML ( 4)   PDF (6392KB) ( 25 )  

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目的 系统鉴定中国古老月季‘月月粉’（Rosa chinensis ‘Old Blush’）扩展蛋白（Expansin）基因家族，解析其特征与表达模式，挖掘皮刺发育相关基因，并基于该结果进一步探究野蔷薇（Rosa multiflora）RmEXPB2基因的生物学功能，为深入鉴定扩展蛋白基因在蔷薇属植物皮刺形成中的功能奠定基础。 方法 利用生物信息学鉴定‘月月粉’基因组中的RcEXP，对其编码蛋白的氨基酸数量范围以及在染色体上的分布状况进行分析。通过构建系统进化树，剖析拟南芥（Arabidopsis thaliana）、‘月月粉’月季和森林草莓（Fragari avesca）的扩展蛋白（AtEXPs、RcEXPs和FvEXPs）的进化关系。检测‘月月粉’不同组织RcEXP表达模式及皮刺转录组中RcEXP表达。以皮刺研究模式植物野蔷薇作为实验材料，分离出候选基因RmEXPB2，研究该基因在皮刺发育进程中的表达变化情况，通过拟南芥异源表达探索其生物学功能。 结果 在‘月月粉’月季基因组中共鉴定出29个RcEXP，其编码蛋白含243‒313个氨基酸，在7条染色体上不均匀分布。系统进化树分析将AtEXPs、RcEXPs和FvEXPs分为4个亚组。在不同组织器官中，15个RcEXP表达模式各异，其中RcEXPB2和RcEXPA4在皮刺组织中优势表达。皮刺转录组数据中筛选获得13个RcEXP，在皮刺发育的特定阶段显著表达。从野蔷薇中分离出候选基因RmEXPB2，其在皮刺中优势表达，并且在皮刺发育末期表达量最高。异源表达RmEXPB2显著促进转基因拟南芥叶片扩展与根毛生长。 结论 月季‘月月粉’基因组中共鉴定出29个RcEXPs，其中13个成员在皮刺发育的特定阶段显著表达。野蔷薇RmEXPB2是一个皮刺优势表达基因，可能在皮刺伸长过程中发挥积极作用。

百合LoAPS1克隆及其在休眠解除过程的功能分析

徐小萍, 杨成龙, 和兴, 郭文杰, 吴健, 方少忠

2025, 41(9):  195-206.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0231

摘要 ( 135 )   HTML ( 9)   PDF (4868KB) ( 77 )  

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目的 ATP硫酸化酶（APS1）是硫酸盐同化过程第一步的关键酶。研究百合鳞茎休眠解除过程APS1的作用，为理解硫代谢途径在百合鳞茎休眠解除中的功能提供参考。 方法 采用TA克隆从百合休眠解除不同阶段中获得LoAPS1基因序列全长，对其进行生物信息学分析，结合兰州百合基因组，分析APS1启动子顺式作用元件；利用百合休眠解除不同阶段及核黄素促进百合休眠解除的转录组数据库，分析APS1及硫代谢途径相关基因表达模式；采用烟草亚细胞定位瞬时转化技术验证LoAPS1蛋白的亚细胞定位；利用VIGS技术验证沉默LoAPS1对百合鳞茎休眠解除过程的作用。 结果 LoAPS1基因的ORF长为1 413 bp，GenBank登录号为WMQ58782.1，编码470个氨基酸；LoAPS1蛋白包含ATP-sulfurylase和PUA-like 2个保守结构域，亚细胞定位在叶绿体，可能与硫代谢通路APR、APK及SIR等发生互作；LoAPS1氨基酸序列与小果野蕉和姜亲缘性较高；百合APS1启动子包含4个转录起始位点，包含光响应元件、MYB结合位点及茉莉酸甲酯、赤霉素及脱落酸信号响应元件；LoAPS1及硫代谢通路相关基因在百合休眠解除过程下调表达；病毒介导的基因沉默技术及RT-qPCR结果表明，抑制LoAPS1表达促进百合鳞茎休眠解除。 结论 LoAPS1定位于叶绿体，可能响应茉莉酸甲酯、赤霉素及脱落酸等激素信号转导，抑制LoAPS1表达能够促进百合鳞茎休眠解除。

bHLH转录因子UNE10克隆及其在丁香罗勒挥发性化合物合成调控中的功能

王斌, 林冲, 袁晓, 蒋园园, 王玉昆, 肖艳辉

2025, 41(9):  207-218.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0218

摘要 ( 115 )   HTML ( 3)   PDF (3099KB) ( 28 )  

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目的 bHLH转录因子是调控芳香植物次生代谢产物合成的关键因子，探究bHLH转录因子UNE10对丁香罗勒（Ocimum gratissimum）挥发性化合物合成的调控作用，为丁香罗勒精油组分精细调控提供关键调控因子。 方法 从丁香罗勒中挖掘在叶片显著高表达的bHLH家族基因OgUNE10，利用PCR法扩增OgUNE10的编码序列，通过农杆菌介导的超表达方法在丁香罗勒叶片中过表达OgUNE10，探究其对丁香罗勒叶片挥发性化合物合成的影响。 结果 OgUNE10表达呈现明显的组织特异性，在叶片中显著高表达。从丁香罗勒叶片中克隆了OgUNE10基因，其编码161个氨基酸残基的蛋白质。OgUNE10含有保守的bHLH结构域，定位于细胞核，与模式植物bHLH氨基酸序列相似性较低。在叶片中过表达OgUNE10显著影响丁香罗勒精油主要组分的含量，提高丁香酚含量并降低草蒿脑和肉桂酸甲酯含量。过表达OgUNE10显著上调3个苯丙氨酸解氨酶（PAL）基因和2个甲酯酶（MES）基因的表达，下调1个甲酯转移酶（MTA）基因的表达，并影响6个萜烯合成相关基因的表达。 结论 OgUNE10可能通过整合苯丙烷途径、MEP和MVA途径调控丁香罗勒挥发性次生代谢产物的生物合成。

大蒜叶片蜡质成分分析及蜡质缺失基因Ggl-1筛选

刘泽洲, 段乃彬, 岳丽昕, 王清华, 姚行浩, 高莉敏, 孔素萍

2025, 41(9):  219-231.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0220

摘要 ( 135 )   HTML ( 4)   PDF (2875KB) ( 60 )  

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目的 分析大蒜蜡质缺失突变体8684-gl叶表蜡质缺失成分，筛选蜡质缺失基因Ggl-1，为探讨大蒜叶片表面蜡粉的分子调控机制奠定基础，也可为大蒜抗病虫害育种及其在生产实践中的应用提供理论基础。 方法 以大蒜蜡质缺失突变体8684-gl和野生型8684植株叶片为研究对象，利用气相色谱-质谱联用（gas chromatograph-mass spectrometer-computer, GC-MS）分析大蒜蜡质缺失突变体8684-gl及其野生型8684叶片表面的蜡质成分，通过转录组和实时荧光定量PCR（RT-qPCR）筛选蜡质缺失基因Ggl-1。 结果 通过GC-MS分析发现，大蒜叶片表面蜡质包含39个成分，8684-gl突变体叶片表面蜡质缺失的主要物质为16-庚烯酮（16-hentriacontanone, C₃₁H₆₂O）。转录组分析结果显示，蜡质缺失突变体8684-gl及其野生型8684间差异表达基因主要集中在脂质转运与代谢、脂肪酸生物合成降解过程以及次生代谢物的生物合成、运输和分解代谢等过程，蜡质缺失基因Ggl-1的候选基因为Asa8G04000和Asa4G02100，RT-qPCR结果显示，候选基因表达量在蜡质缺失突变体8684-gl及其野生型8684叶片中差异显著。 结论 蜡质缺失突变体8684-gl叶片表面蜡质缺失主要物质为16-庚烯酮，筛选到Asa8G04000和Asa4G02100为大蒜蜡质缺失基因Ggl-1的候选基因。

板栗核黄素合成通路关键基因鉴定及功能验证

于文杰, 范斯然, 高文丽, 邢宇, 秦岭

2025, 41(9):  232-241.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0064

摘要 ( 1205 )   HTML ( 5)   PDF (5713KB) ( 36 )  

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目的 二氧四氢蝶啶合成酶（lumazine synthase, LS）和核黄素合成酶（riboflavin synthase, RS）是板栗核黄素合成的关键基因，探究其对板栗核黄素合成的影响，为板栗核黄素合成提供分子理论基础。 方法 以模式植物拟南芥核黄素合成相关基因的蛋白序列为诱饵，在板栗基因组数据库中通过BLAST方法鉴定核黄素合成相关酶基因，利用转录组数据分析相关基因在板栗果实发育3个时期的表达模式。利用超高效液相色谱仪测定8个板栗品种中核黄素含量，结合基因表达量进行组间差异分析和相关性分析，利用生物信息学方法分析关键基因的结构、蛋白理化性质、系统进化和启动子顺式作用元件。通过板栗愈伤组织瞬时转化体系初步验证关键基因功能。 结果 板栗中有2个GTP环水解酶Ⅱ（GCHⅡ），2个嘧啶脱氨酶（PYRD），1个嘧啶还原酶（PYRR），1个嘧啶磷酸酶（PYRP），2个3，4-二羟基-2-丁酮-4-磷酸合酶（DHBPs），2个二氧四氢蝶啶合成酶（LS）和1个核黄素合成酶（RS），二氧四氢蝶啶合成酶和核黄素合成酶在板栗果仁中表达量最高。板栗中核黄素含量范围在0.054‒0.104 mg/100 g，CmLS1和CmRS的基因表达量与核黄素含量分别呈显著正相关和极显著正相关。CmLS1全长693 bp，编码231个氨基酸，CmRS全长843 bp，编码281个氨基酸。CmLS1与欧榛（Corylus avellana）同源性最高，CmRS与栓皮栎（Quercus suber）、白栎（Quercus lobata）和夏栎（Corylus avellana）的同源性最高，CmLS1和CmRS启动子上主要包含激素响应顺式作用元件、光响应顺式作用元件和低温响应元件还有厌氧诱导响应元件。沉默CmLS1和CmRS后板栗愈伤组织中核黄素含量分别下降33.1%和49.1%。 结论 CmLS1和CmRS是板栗核黄素合成关键基因，正调控板栗核黄素合成。

杜仲查尔酮异构酶基因家族全基因组鉴定及其表达模式分析

程婷婷, 刘俊, 王利丽, 练从龙, 魏文君, 郭辉, 吴尧琳, 杨晶凡, 兰金旭, 陈随清

2025, 41(9):  242-255.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0202

摘要 ( 1355 )   HTML ( 9)   PDF (3581KB) ( 43 )  

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目的 查尔酮异构酶（CHI）是类黄酮生物合成途径中的关键限速酶。对杜仲CHI基因家族成员进行全基因组鉴定，系统分析其表达特征，以探究其在杜仲生长发育及逆境响应中的生物学功能。 方法 基于杜仲基因组数据，采用生物信息学方法系统鉴定CHI基因家族成员，并全面分析其理化性质、染色体定位、启动子顺式作用元件、进化关系、保守基序和基因结构等特征。同时，结合转录组数据和RT-qPCR技术，探究EuCHIs在不同组织及非生物胁迫处理下的表达模式。 结果 在杜仲基因组中共鉴定出7个EuCHI基因家族成员（EuCHI-1-EuCHI-7），其编码蛋白的氨基酸长度为84-388 aa，分子量为9 473.24-43 248.30 Da，等电点范围为4.81-9.42，不稳定指数范围为23.09-46.43，亲疏水性范围为-0.381-0.206，不均匀地分布在5条染色体上。亚细胞定位预测显示，除EuCHI-2定位于细胞核中；其余成员均定位于叶绿体中，此外，EuCHI-1在细胞膜中也有分布，EuCHI-4在细胞质和线粒体中也有分布。系统进化分析将EuCHIs划分为Group Ⅰ、Group Ⅱ和Group Ⅵ 3个亚家族，各成员含有1-10个外显子。启动子分析表明，EuCHIs可能参与生长发育和激素响应等生物学过程，转录组数据表明大部分EuCHIs基因参与杜仲叶色形成以及花发育等多种生物学过程。RT-qPCR结果显示，EuCHIs具有组织表达特异性，除EuCHI-3外，其余均在根部高量表达；与ABA和GA₃胁迫处理相比，干旱胁迫处理更能显著诱导EuCHI基因的表达。 结论 鉴定出7个EuCHIs基因，分为3个亚家族，EuCHIs在杜仲不同组织和不同胁迫中表达模式存在差异，表明它们在杜仲生长发育和非生物胁迫中发挥重要作用。

毛白杨PtoYABBY2和PtoYABBY12的克隆及功能分析

张超超, 韩开元, 王彤, 陈仲

2025, 41(9):  256-264.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0122

摘要 ( 120 )   HTML ( 8)   PDF (4965KB) ( 43 )  

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目的 探究毛白杨PtoYABBY2和PtoYABBY12在开花和叶片发育过程中的作用，为毛白杨分子设计育种提供有价值的参考基因。 方法 利用同源克隆法克隆毛白杨PtoYABBY2和PtoYABBY12，并对其进行生物信息学、系统发育、表达模式、亚细胞定位分析，通过拟南芥异源转化探究这2个基因的功能。 结果 毛白杨PtoYABBY2和PtoYABBY12具有完整的YABBY结构域和C2C2结构域，二者属于YABBY基因家族YAB2亚类的基因成员，蛋白均定位于细胞核中。PtoYABBY2和PtoYABBY12在毛白杨雌雄花芽发育过程中呈现不同的表达规律；在毛白杨根、茎、幼叶和成熟叶片中均有表达，且在成熟叶片中表达量最高。与野生型拟南芥相比，PtoYABBY2和PtoYABBY12的过表达植株均表现出明显的早花表型，但叶片形态、花序结构和花器官形态未发生显著变化。过表达转基因株系中，促进开花基因AtFT、AtSOC1、AtFUL和AtLFY相对表达量高于野生型拟南芥，抑制开花基因AtFLC相对表达量显著低于野生型拟南芥。 结论 毛白杨PtoYABBY2和PtoYABBY12在开花过程中发挥关键作用，可正向促进植物提前开花。

产Surfactin贝莱斯芽胞杆菌C5A-1的鉴定和所产Surfactin对植物的促生效果

吕镇, 甘恬, 霍思羽, 赵晨笛, 赵梦瑶, 李亚涛, 马玉超, 耿玉清

2025, 41(9):  265-276.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0364

摘要 ( 158 )   HTML ( 8)   PDF (4230KB) ( 62 )  

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目的 筛选surfactin高产菌株，从基因组水平了解菌株的遗传背景和surfactin的生物合成过程，探索surfactin的植物促生功能。 方法 利用选择性分离技术从植物根际土中筛选surfactin产生菌；分别采用高效液相色谱和MALDI-TOF质谱对surfactin进行定量和结构类型分析；利用Illumina 结合 PacBio三代测序平台进行全基因组测序，利用生物信息学进行分类鉴定、功能基因注释、次级代谢基因簇和surfactin的生物合成过程分析；利用盆栽实验检测surfactin对植物幼苗的促生功能。 结果 从采集自山西大同杨树根际土壤中筛选到排油能力和抑菌能力强的菌株C5A-1，所产surfactin结构类型为C14-和C15-surfactin A，产量为1 208.16 mg/L。C5A-1与Bacillus velezensis FZB42的基因组平均核苷酸一致性（ANI）和数字DNA-DNA杂交值分别为98.35%和85.4%。C5A-1的基因组大小为3 929 585 bp，GC含量为46.5%，共编码3 747个基因，包含12个次级代谢产物基因簇。surfactin生物合成基因簇包含了核心基因srfAA、srfAB和srfAC。C5A-1所产surfactin能够显著提高毛白杨、玉米和大豆的株高、茎粗、地上和地下部的干重。 结论 C5A-1为贝莱斯芽胞杆菌的一株新菌株，所产C14-和C15-surfactin A具有显著的植物促生功能，为代谢工程法改善surfactin产量提供了优良底盘细胞工厂，为surfactin在农林业的实际应用提供了理论基础。

哈茨木霉M408的分离鉴定、生物学特性及对番茄早疫病的生防效果

苏秀敏, 韩文清, 王佼, 李鹏, 王秋兰, 李万星, 曹晋军

2025, 41(9):  277-288.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0306

摘要 ( 172 )   HTML ( 12)   PDF (3420KB) ( 68 )  

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目的 茄链格孢（Alternaria solani）引起的番茄早疫病是番茄的主要病害，从番茄-西葫芦轮作后的西葫芦根际土中分离并鉴定一株对番茄早疫病具有较好拮抗作用的生防菌株。 方法 采用形态学观察、分子生物学技术对拮抗菌株进行鉴定；对其最适碳源、温度、光照及pH值等生物学指标进行试验；采用室内试验及大田防效试验评价其生防效果。 结果 分离到拮抗番茄早疫病的一株优良菌株M408，经形态学观察及ITS序列鉴定菌株M408为哈茨木霉（Trichoderma harzianum），该菌株营养生长和产孢的最适碳源都是葡萄糖；最适生长温度为27 ℃；全黑暗条件下菌丝生长速度最快，全光照条件下产孢数量最大，最适pH为6。室内平板对峙培养法测定该菌株对番茄早疫病抑菌率为100%，对番茄早疫病的拮抗指数达Ⅰ级。孢子浓度10⁸、10⁷、10⁶、10⁵ CFU/mL的M408原菌粉菌剂溶液对番茄早疫病的抑菌率分别为100%、100%、98.51%、93.43%，均高于化学药剂苯甲·醚菌酯（325 g/L）对番茄早疫病的抑菌率89.55%。大田防效试验中，第二次喷药后7 d，哈茨木霉M408原菌粉菌剂溶液对番茄早疫病的防治效果较为明显，喷施孢子浓度10⁸、10⁷、10⁶、10⁵ CFU /mL的哈茨木霉原菌粉M408菌剂溶液对番茄早疫病的防治效果分别为89.44%、87.07%、84.56%和81.01%，均高于喷施325 g/L苯甲·醚菌酯的相对防效76.37%。 结论 分离自番茄-西葫芦轮作后的西葫芦根际土中的菌株哈茨木霉M408，对番茄早疫病具有良好的生防效果，是有较好生防潜力的真菌资源，具有进一步开发利用的价值。

根瘤菌Bd1的全基因组分析及TetR3对细胞生长和结瘤的负调控功能

李亚涛, 张志鹏, 赵梦瑶, 吕镇, 甘恬, 魏浩, 吴书凤, 马玉超

2025, 41(9):  289-301.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0215

摘要 ( 115 )   HTML ( 2)   PDF (5402KB) ( 25 )  

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目的 从基因组水平了解大豆根瘤菌Bd1的遗传背景，探索促进Bd1生长和结瘤的有效途径。 方法 利用Illumina+PacBio三代测序平台对Bd1进行全基因组测序，采用生物信息学方法进行物种鉴定、功能基因注释、固氮相关基因和TetR家族转录因子分析，并利用同源重组双交换法构建TetR3基因敲除突变株，研究TetR3在Bd1生长和结瘤过程中的功能。 结果 Bd1与Bradyrhizobiumdiazoefficiens USDA110的基因组平均核苷酸一致性（ANI）和数字DNA-DNA杂交值分别为99.98%和98.7%。Bd1基因组大小为9 009 469 bp，平均GC含量为64.1%，共8 403个编码基因，基因平均长度为927 bp，含有51个tRNA编码基因和3套核糖体RNA基因；含共生结瘤固氮相关nod、nif和fix基因数量分别为9、12和10个；含结构多样的TetR家族转录因子编码基因58个。TetR3基因失活突变株增强了Bd1的生长和结瘤能力，且谷胱甘肽S-转移酶活性提高了41.0%。 结论 Bd1为B. diazoefficiens的1株新菌，具备与大豆共生结瘤固氮的能力，TetR3基因通过平衡细胞氧化还原能力负调控Bd1的生长和结瘤性能。

高产银耳多糖酶菌株的分离、鉴定、发酵条件优化及其酶的特性分析

廉少杰, 唐胜硕, 康传利, 刘磊, 郑德强, 杜帅, 汤丽伟, 张美霞, 刘蔷

2025, 41(9):  302-313.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0271

摘要 ( 137 )   HTML ( 3)   PDF (2795KB) ( 79 )  

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目的 银耳多糖因具有高分子量、高黏度等特性限制了其生物活性的发挥与应用。筛选高产银耳多糖酶的菌株并优化其发酵条件，以实现酶的量产，从而通过酶降解法降低银耳多糖分子量。 方法 根据微生物产酶分解银耳多糖的特性，从腐烂银耳样本中分离出以银耳多糖为唯一碳源的菌株，结合银耳多糖降解率测定与3，5-二硝基水杨酸（DNS）酶活测定法筛选出高产银耳多糖菌株。采用单因素实验与响应面法优化高产银耳多糖酶菌株的发酵培养基及发酵条件，并对所产银耳多糖酶的催化特性进行分析。 结果 从腐烂银耳样本中分离出40株能够以银耳多糖为唯一碳源的菌株，其中10株具有较高降解银耳多糖能力，酶活最高的菌株为Y3522，经16S rRNA基因测序鉴定为属间芽胞杆菌（Mesobacillus）。Y3522优化后的最佳发酵培养基组分为：银耳多糖（分子量为1 250 kD）8.07 g/L，酪蛋白胨25.47 g/L，K₂HPO₄ 7.11 g/L，NaCl 2.0 g/L，MgSO₄·7H₂O 1.0 g/L；最佳发酵条件为温度35 ℃、pH 7.5、接种量3%、转速250 r/min、发酵时间18-24 h。优化后酶活力提升60.1%。Y3522来源的银耳多糖酶的最适催化条件为pH 7.5、温度35 ℃。此外，20%（V/V）粗酶液可将3 000 kD银耳多糖（0.5%，m/V）在30、60、90、120 min分别降解至922、308、85、18 kD。 结论 分离并鉴定了高产银耳多糖酶菌株为属间芽胞杆菌Y3522，并优化了其产酶发酵体系，所产酶展现出对银耳多糖分子量高效的降解能力。

阿莫西林降解菌的筛选及降解机制研究

闫梦阳, 梁晓阳, 戴君昂, 张妍, 关团, 张辉, 刘良波, 孙志华

2025, 41(9):  314-325.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0287

摘要 ( 936 )   HTML ( 5)   PDF (2097KB) ( 41 )  

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目的 筛选生猪粪污中阿莫西林（AMX）高效降解菌并优化其降解条件，明确AMX的降解产物及途径，为清除环境中抗生素残留提供依据和参考。 方法 采用抗生素驯化法和高效液相色谱-串联质谱（HPLC-MS/MS）法对猪粪中AMX高效降解菌进行筛选，通过形态学观察及16S rDNA测序对高效降解菌进行菌种鉴定。采用单因素试验法对AMX高效降解菌的培养条件进行优化。探究了培养温度、pH值、接种量、抗生素初始浓度等因素对菌株降解AMX的影响。利用超高效液相色谱-串联质谱（UPLC-MS/MS）对阿莫西林降解过程中的产物进行了鉴定，以推测阿莫西林的降解途径。通过转录组测序，结合基因组学和生物信息学方法，对菌株AMX-1的DEGs进行了功能注释。 结果 分离筛选得到一株AMX高效降解菌，命名为菌株AMX-1，经形态学观察及分子生物学鉴定，菌株AMX-1被鉴定为大肠杆菌（Escherichia coli）。菌株AMX-1降解AMX的最佳条件为温度为35 ℃，pH为7.0，AMX初始浓度为50 mg/L，接种量为6%。在此条件下，48 h内AMX降解率达到100%。对AMX的降解产物进行鉴定，共鉴定出8种中间产物，提出了AMX的降解途径。转录组测序结果显示，786个降解必需基因通过头孢噻呋钠的水解而上调，基因注释结果表明AMX的降解与多种生物过程相关。 结论 成功从猪粪中筛选并鉴定出一株阿莫西林高效降解菌——大肠杆菌AMX-1。该菌株在优化条件下，48 h内对AMX的降解率可达100%。菌株AMX-1展现出的高效降解能力及明确的降解机制，为环境中阿莫西林残留的清除提供了重要的菌种资源和理论依据。

Shh信号对奶牛卵泡颗粒细胞增殖与分化的影响

孙晗冰, 向念, 方欣馨, 岳俊秀, 许秋实, 马莉

2025, 41(9):  326-334.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0333

摘要 ( 97 )   HTML ( 3)   PDF (2267KB) ( 35 )  

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目的 探究音猬因子（sonic hedgehog, Shh）信号对奶牛卵泡颗粒细胞增殖与分化的影响。 方法 采集发情期奶牛卵巢，通过IHC检测Shh在卵巢组织中的表达特征。分离并培养奶牛卵泡颗粒细胞，试验处理为：对照组、Ad-Shh组（转染Shh过表达腺病毒，MOI=50处理48 h）、Ad-Shh+Cyc组（在过表达Shh的基础上添加Shh信号通路抑制剂环巴胺（cyclopamine, Cyc，5 μmol/L）处理24 h）。免疫荧光、MTS、EdU法分析细胞的增殖活力；流式细胞术分析细胞周期变化；Western blot检测Shh、Ki67、增殖和分化相关蛋白的表达。 结果 IHC结果显示，Shh在奶牛卵巢组织中高表达；免疫荧光结果显示，过表达Shh促进颗粒细胞中Ki67的表达，Cyc逆转了这种变化（P<0.01）；MTS和EdU结果表明，Cyc逆转了过表达Shh对细胞增殖活力的增强作用（P<0.01）；流式细胞术结果显示，过表达Shh促进颗粒细胞的细胞周期由G1期向S期转变（G1期细胞比例由91.42%降低至71.58%，降低19.84%，S期细胞比例由4.88%升高至22.22%，升高17.34%），Cyc减缓了细胞周期进程（P<0.01）；Western blot结果显示，过表达Shh促进Ki67、细胞增殖、细胞分化相关蛋白的表达（P<0.01），Cyc逆转了过表达Shh对Ki67、细胞增殖、细胞分化相关蛋白表达的促进作用（P<0.01）。 结论 Shh信号正向调节奶牛卵泡颗粒细胞的增殖与分化。

食管鳞状细胞癌早期进展风险的代谢物预警模型

张雅祺, 王芹芹, 沈夏, 李旭苗, 高敏, 李军, 李辰, 王慧

2025, 41(9):  335-344.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0418

摘要 ( 115 )   HTML ( 4)   PDF (2762KB) ( 32 )  

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目的 基于代谢组学构建食管鳞状细胞癌（esophageal squamous cell carcinoma, ESCC）早期风险预警模型，精准识别高风险人群。 方法 纳入84例低级别上皮内瘤变患者，采集基线期血清，根据随访期间是否进展为高级别上皮内瘤变或ESCC分为进展组（N=28）和无进展组（N=56）。采用反相液相色谱和亲水相互作用液相色谱联合高分辨质谱开展非靶向代谢组学分析。结合单变量与多变量分析评估组间代谢特征差异，对差异代谢物进行通路富集分析。将样本按7∶3比例分为训练集与测试集，在训练集中采用单变量逻辑回归联合最小绝对收缩与选择算子回归筛选与病程进展相关的关键代谢物，基于回归系数构建风险预警模型。通过受试者工作特征曲线和曲线下面积（area under the curve, AUC）评估模型性能。 结果 共鉴定10类1 431种代谢物，差异代谢物在类固醇激素生物合成、初级胆汁酸合成及亚油酸代谢通路显著富集。最终筛选出18个与病程进展密切相关的关键代谢物，包括甘油-3-磷脂胆碱、棕榈酸、黄尿酸及N-脒基天冬氨酸等。风险预警模型在测试集中表现出良好的预测能力（AUC=0.812）。 结论 基于前瞻性随访队列，识别出多个关键代谢物及代谢通路，构建ESCC早期进展风险的代谢物预警模型。模型具有良好的预测鲁棒性和泛化能力，可为ESCC高风险人群的早期风险评估与干预策略优化提供理论支持。

基于计算文献的大豆耦合性状知识发现研究

关陟昊, 单治易, 熊赫, 赵瑞雪

2025, 41(9):  345-356.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0082

摘要 ( 84 )   HTML ( 4)   PDF (1866KB) ( 41 )  

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目的 提出一种基于计算文献的自动化大豆耦合性状发现模型，以精准识别田间试验前的大豆耦合性状并解析其遗传网络，弥补传统实验室方法研究在该领域的不足，为大豆育种研究提供更高效的知识发现途径。 方法 首先，依据权威的领域本体构建大豆语料的标注策略，以语义三元组的形式表示大豆耦合性状知识；其次，构建基于领域词典的语义三元组抽取模型，利用AdaPU（adapted positive-unlabeled learning）算法和R-BERT（pre-trained transformer encoder for relation extractio）算法自动化抽取大豆育种相关文献中的知识实体及其调控关系，得到大豆性状的遗传调控网络；最后挖掘网络中存在的耦合性状连通子网和性状节点间的可达路径，利用文献回溯的方法进行验证并进行遗传机制分析。 结果 该研究所提模型的准确率为79.41%，召回率为88.52%，F1 score为83.72%，获得唯一的大豆性状知识三元组776个，包含33个基因概念、119个蛋白质概念和96个性状概念，其中478个为“相关关系”，264个为“上调关系”，34个为“下调关系”。研究发现6个耦合性状连通子网，挖掘到139条性状耦合路径，揭示了大豆不同性状间的复杂关联及其潜在的分子机制。 结论 证实基于大规模文献进行性状知识发现的可行性，通过自动化模型挖掘并验证了大豆耦合性状及其遗传调控网络，为大豆育种领域的研究人员提供潜在的多效基因和性状关联信息，有效支撑育种实验设计和假设生成。

目录

2025, 41(9):  357. 

摘要 ( 35 )   PDF (1168KB) ( 15 )  

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版权

2025, 41(9):  358. 

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封面

2025, 41(9):  359. 

摘要 ( 24 )   PDF (182KB) ( 22 )  

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