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当期目录

    2026年 第42卷 第4期    刊出日期:2026-04-26
    综述与专论
    全球作物智能设计育种政策、技术及发展建议
    林巧, 鲜国建, 李慧慧, 张学福, 孙坦
    2026, 42(4):  1-16.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-1157
    摘要 ( 1236 )   HTML ( 14)   PDF (2175KB) ( 1047 )  
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    种子是农业不可替代的重要生产物质,智能设计育种通过运用大数据、人工智能和基因编辑等技术,构建与模拟作物从育种到收获的全过程,帮助实现作物育种从“试验优选”向“计算优选”的根本转变。本文概述了作物育种从驯化育种到智能设计育种的演进过程,基于科技论文,通过VOSViewer软件和LDA主题模型挖掘了全球智能设计育种领域的研究主题和技术方向,并深入探讨美国等农业发达国家在育种政策上的布局及其特点,总结中国在智能设计育种领域面临的问题和挑战,并提出相应的发展建议。研究表明:(1)全球智能设计育种相关研究共涉及三大主题九大技术方向,人工智能表型识别技术体系、智能计算育种技术体系、基因型-环境-表型适配性关联技术体系成为各国的关注重点。(2)国际上相关政策已明显体现出对育种4.0理念的重视,强调整合基因编辑、大数据和人工智能等高科技手段;我国目前的政策和研究重点仍主要集中在分子育种阶段,相关政策布局更侧重于种质资源保护、种源关键技术攻关、传统育种技术提升等方面。(3)综合我国智能设计育种在政策制定、核心技术、成果转化等方面面临的挑战,提出强化顶层设计、加快技术创新驱动、完善创新生态建设的发展建议。

    植物C2结构域脱落酸相关蛋白的研究进展
    闫琪琪, 卜芋芬, 张小欣, 马晓岑, 荆艳萍
    2026, 42(4):  17-25.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0590
    摘要 ( 860 )   HTML ( 5)   PDF (1565KB) ( 576 )  
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    C2结构域蛋白(C2 domain proteins, C2DPs)是一类广泛存在于真核生物中的蛋白质,其典型特征是含有约130个氨基酸残基组成的C2结构域。植物C2结构域脱落酸相关蛋白(C2-domain abscisic acid (ABA)-related protein, CAR)属于C2DPs亚家族I,由一个C2结构域和一个植物特有的“sig”插入域组成。其中,C2结构域以Ca2+依赖的方式结合磷脂而介导蛋白膜定位;而“sig结构域”则使CAR蛋白可以结合不同种类的信号蛋白复合物,进而参与调控植物生长发育和逆境胁迫响应过程。本文系统综述了CAR蛋白的结构特征、组织表达模式和亚细胞定位规律,重点阐述了其在ABA信号转导、向光向重性生长、铁营养吸收、生物及非生物胁迫响应中的功能与作用机制,并对未来研究方向作出展望,以期为深入解析植物CAR蛋白的调控网络及其在作物抗逆遗传改良中的应用提供理论参考。

    水稻非生物胁迫协同耐受机制研究进展
    殷亚龙, 张明洋, 王洁敏, 苗雪雪, 陈劲, 王伟平
    2026, 42(4):  26-37.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0791
    摘要 ( 189 )   HTML ( 4)   PDF (1023KB) ( 564 )  
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    全球气候变化加剧了水稻盐-旱、旱-热、盐-热以及盐-热-旱等复合非生物胁迫风险,严重威胁全球粮食安全生产。定向改良可有效改善水稻等粮食作物单一非生物胁迫耐受性,但因遗传的复杂性与多胁迫间的非线性互作等因素,导致作物复合非生物胁迫抗性难以实现系统性提升,解析多重非生物胁迫下的植物协同耐受机制是复合胁迫下的作物耐受性提升的关键。本文系统梳理了水稻应对盐、旱、热等单一非生物胁迫,以及盐-旱、旱-热和盐-热等复合胁迫的主要响应机制;明确了离子稳态、渗透调节等单一胁迫防御基础以及通过信号传导、转录调控、代谢途径和表观遗传修饰等为基础的复合胁迫响应机制;同时指出目前非生物复合胁迫研究中存在田间环境适配性低、多组学数据整合标准缺失及多重胁迫非线性互作机制解析不足等问题,并提出了强化田间表型与分子机制关联的跨尺度验证、构建多组学数据标准化整合平台及优化抗逆与生长发育平衡的遗传改良等解决思路。本文为复合胁迫抗性的育种改良提供了理论框架基础,对培育广适高效抗逆水稻新品种具有重要指导意义。

    柔性可穿戴生物传感器在农作物胁迫及病虫害预警中的研究进展
    何俊杰, 何阳, 禹唯, 关桦楠
    2026, 42(4):  38-52.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0911
    摘要 ( 116 )   HTML ( 9)   PDF (3060KB) ( 74 )  
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    柔性可穿戴生物传感器兼具高灵敏度、稳定性、柔韧性与可拉伸性,可与作物表皮共形贴合,实时将生理信号转换为电信号,实现作物生理变化的动态监测。近些年来,柔性可穿戴生物传感器在农作物健康监测与胁迫预警领域发展迅速,为生长状态、病虫害及非生物胁迫的实时诊断提供了新范式。然而,其大规模应用仍受限于传感器的长期稳定贴附性、环境耐受性、多信号集成能力及成本效益等关键因素。本文综述了植物可穿戴柔性传感器在农作物健康监测与胁迫预警领域的最新研究进展,聚焦其核心特性、主要分类及其传感性能,并从病虫害早期识别、水分状况、代谢变化、农药残留及其形态应变等多维度剖析了柔性可穿戴传感器在农业生产技术转化中的核心瓶颈,展望其与人工智能、纳米技术及先进材料交叉融合的未来路径,为智慧农业背景下作物健康管理的理论突破与技术落地提供重要参考。

    金黄色葡萄球菌耐药机制与新型治疗策略研究进展
    王羽, 何昀珈, 殷海欣, 马悦, 郭海勇
    2026, 42(4):  53-64.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-1032
    摘要 ( 161 )   HTML ( 5)   PDF (922KB) ( 100 )  
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    金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)及其耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(methicillin-resistant Staphylococcus aureus, MRSA)因强耐药性和高致病性,已成为全球抗生素耐药领域的核心问题之一。其耐药性由多重机制共同介导,包括mecA/mecC基因介导的PBP2a异常表达、耐药基因水平传播、生物膜形成以及持留细胞的产生。由于传统抗生素对耐药菌株的疗效受限,开发新型抗 S. aureus 感染策略已成为临床及科研领域的重要方向。纳米抗菌疗法通过靶向递送和多靶点杀菌机制,在克服细菌耐药性方面显示出潜力;抗菌肽因广谱抗菌活性和低耐药诱导风险而备受关注;噬菌体疗法、噬菌体裂解酶及免疫疗法等替代方案也取得了重要的研究进展。然而,这些新策略在走向临床应用时,仍面临毒性、稳定性及潜在耐药传播风险等挑战。未来研究需聚焦于递药系统优化、靶向精确性提升与毒副作用控制,进一步解析耐药动态演化机制,推动安全有效的抗感染策略的临床转化,最终实现对S. aureus感染的有效控制。

    全基因组关联分析(GWAS)在母猪繁殖性状研究中的应用进展
    区琦, 冯瑶, 韦柳婷, 庄站伟, 赵云翔, 陈富美
    2026, 42(4):  65-71.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0382
    摘要 ( 102 )   HTML ( 4)   PDF (980KB) ( 108 )  
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    母猪的繁殖性状在现代养猪业中占据着至关重要的地位,繁殖性状主要包括产仔数、产活仔数、断奶仔猪数、初生窝重、断奶窝重以及母猪使用年限等一系列关键指标。不仅直接决定了生产效率,还深刻影响着整个养猪产业链的效益与竞争力。然而母猪的繁殖表现为典型的复杂性状,其遗传力通常较低,遗传机制涉及大量基因及其相互作用,包括加性效应、上位效应以及潜在的表观遗传调控等,同时深受环境、管理水平及饲养条件(如营养、温度、湿度、饲养密度、应激状况和健康管理)等非遗传因素的影响,因此对其遗传改良一直是动物育种研究中的一大挑战。随着全基因组关联分析(genome-wide association study, GWAS)方法的不断发展,研究者能够借助高通量基因分型平台,在全基因组范围内筛选与目标表型相关的遗传位点,从而实现对复杂性状的精准解析。本文旨在系统综述GWAS技术的发展概况,包括其统计原理、方法学的演进以及检测效能的提升。进而重点阐述该技术在母猪关键繁殖性状遗传解析中的应用进展,总结已发现的重要遗传信号及其生物学功能。最后探讨GWAS在母猪繁殖性状研究中面临的挑战及对未来研究方向进行展望,例如整合多组学数据以深入阐释因果突变和调控网络,利用大数据和人工智能优化育种值估计,为实现高繁母猪的培育提供参考。

    技术与方法
    提升重组异源蛋白可溶性表达量的研究进展
    庞欣莉, 张红兵, 刘晓青, 王苑, 伍宁丰, 田健, 关菲菲
    2026, 42(4):  72-82.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-1013
    摘要 ( 197 )   HTML ( 5)   PDF (857KB) ( 261 )  
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    提高重组异源蛋白的可溶性表达量是生物工程、药物开发和工业生物技术中的核心挑战,直接影响蛋白质功能的实现与大规模生产应用。本文系统综述了从基因序列到表达宿主等多层面优化策略,以提升目标蛋白的表达水平、可溶性及稳定性。在密码子层面,策略涵盖基于宿主偏好的密码子适配、GC含量调整,以及采用深度学习模型优化mRNA结构并预测翻译效率,从而显著提升蛋白产量。在氨基酸层面,通过理性设计(如疏水核心工程、表面电荷优化等)、应用助溶标签及引入非标准氨基酸,可有效改善蛋白质的折叠、稳定性与可溶性。在表达宿主层面,可通过选择与改造工程菌株(如大肠杆菌、枯草芽胞杆菌、酵母)及利用人工智能精准设计多种调控元件(如启动子、核糖体结合位点、终止子)来优化转录与翻译过程。人工智能与生物技术的深度融合,也正推动蛋白质可溶性表达从经验驱动迈向精准可预测的“设计-构建-测试”新范式。本文旨在为多维度、智能化地提升蛋白质可溶性表达提供全面的理论参考和技术展望。

    多种Cas12a蛋白普适性的高性能低成本荧光检测缓冲体系优化
    李雅琦, 孙萌, 李秀丽, 魏静娜, 赵琳琳, 赵云平, 刘征辉, 苏蘩
    2026, 42(4):  83-91.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-1073
    摘要 ( 106 )   HTML ( 2)   PDF (1833KB) ( 44 )  
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    目的 现有CRISPR/Cas12a检测体系多沿用限制性内切酶的通用反应缓冲液,但该类缓冲体系未充分考虑其在Cas12a荧光信号释放中的适配性,限制了检测灵敏度并增加了应用成本。为此,本研究旨在构建一种高适配性、低成本且适用于多种Cas12a蛋白的荧光优化反应体系,以显著提升核酸检测性能。 方法 通过荧光检测器定量分析与可视化检测,系统评估pH值(7.3-7.9,25 ℃)、Tris-HCl(5-50 mmol/L)、Ca2+(0.1-1 mmol/L)及Mg2+(10-30 mmol/L)对Cas12a荧光信号的影响。在此基础上,构建不含抗氧化剂及蛋白稳定剂的缓冲液CasRB,并与NEB系列商品缓冲液进行性能比较,同时验证其在FnCas12a、AsCas12a和LbCas12a三种蛋白体系中的通用性。 结果 优化后的CasRB(10 mmol/L Tris-HCl、0.1 mmol/L CaCl₂、20 mmol/L MgCl₂,pH 7.9,25 ℃)在不含高价组分(DTT和蛋白稳定剂)的条件下,与NEB系列商品缓冲液相比,成本降低超过99.9%;荧光信噪比提升10倍以上,显著增强裸眼判读效果,且表现出良好的跨菌源Cas12a蛋白适用性。 结论 本研究开发的CasRB缓冲液兼具成本优势和性能优势,解决了通用缓冲液在Cas12a荧光检测系统适配性不足的问题。

    研究报告
    大豆GmRLK19基因表达分析及互作蛋白的筛选
    许孟歌, 宋火焱, 罗佳, 苏亿, 周会汶, 王灿, 孔可可
    2026, 42(4):  92-100.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0903
    摘要 ( 81 )   HTML ( 10)   PDF (4268KB) ( 293 )  
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    目的 针对前期挖掘到的百粒重候选基因GmRLK19,分析其表达模式并筛选互作蛋白,为进一步研究GmRLK19的生物学功能提供依据。 方法 利用生物信息学分析GmRLK19基因的结构特点;利用荧光定量PCR技术分析GmRLK19的组织表达模式;利用亚细胞定位确定其蛋白表达位置;利用酵母双杂交技术筛选GmRLK19的互作蛋白并预测其潜在功能。 结果 GmRLK19蛋白的二级结构主要为无规则卷曲和α-螺旋,可能存在的磷酸化位点共有145个。GmRLK19基因在被检测的组织中均有表达且在开花后30 d的籽粒中表达水平最高;亚细胞定位结果表明其蛋白主要定位在细胞膜。通过酵母双杂筛选互作蛋白,共获得187个阳性克隆,测序分析后得到148个候选互作蛋白;功能预测结果显示,互作蛋白主要在调控植物生长发育、信号转导、代谢过程等方面发挥作用。GO富集结果显示互作蛋白在光合作用和蛋白质翻译条目中显著富集。 结论 GmRLK19基因在多个组织中表达,其蛋白主要定位在细胞膜。筛选得到148个候选互作蛋白,推测GmRLK19通过植物激素信号转导、光合作用等途径影响大豆粒重。

    大豆CAD基因家族的鉴定及表达分析
    苏燕竹, 李达, 张爱爱, 刘永光, 张秀荣, 薛其勤
    2026, 42(4):  101-113.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0928
    摘要 ( 150 )   HTML ( 7)   PDF (5112KB) ( 82 )  
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    目的 研究大豆肉桂醇脱氢酶(cinnamyl alcohol dehydrogenase, CAD)基因家族(GmCADs)成员特征和在不同胁迫下的表达模式,为后续深入解析GmCADs基因家族生物学功能奠定基础。 方法 基于大豆基因组数据,利用生物信息学方法对GmCADs基因家族成员进行鉴定,对其编码蛋白质的特征、系统发育关系、基因结构、保守基序等进行分析。 结果 在大豆全基因组水平鉴定了18个CAD家族基因(GmCAD1-GmCAD18),分布在13条染色体上,氨基酸数量在219-364 aa之间。系统发育分析显示,GmCADs基因家族分为4个亚族,同一亚族基因具有相似的基因结构和保守基序。共线性分析表明片段复制是GmCADs基因家族扩张的主要形式。选择压力分析表明,GmCADs基因处于纯化选择。GmCADs基因家族的启动子上含有丰富的与大豆光响应、激素响应、逆境响应和生长发育过程相关的顺式作用元件。通过5个间接蛋白,所有GmCADs基因形成了一个复杂的蛋白质相互作用网络,且GO功能分析显著富集在CAD活性和木质素代谢过程等条目。GmCADs成员在不同大豆组织和逆境下(干旱、盐、冷、荫蔽和高温)表达具有一定的选择性,其中GmCAD11GmCAD18表达量较高。RT-qPCR验证表明,在盐和干旱处理后,9个GmCADs基因表达量在不同时间显著改变,主要表现为上调表达。 结论 18个大豆CAD成员在分布、结构及功能上存在多样性,且GmCADs基因可能在大豆植株生长发育过程中响应非生物胁迫。

    花生ZF-HD基因家族的鉴定和非生物胁迫响应分析
    陈登科, 兰刚, 夏芝, 侯保国, 杨六六, 曹彩荣, 李朋波, 吴翠翠
    2026, 42(4):  114-128.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0806
    摘要 ( 116 )   HTML ( 7)   PDF (14841KB) ( 46 )  
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    目的 分析花生ZF-HD基因家族的基本特性及其在多种非生物胁迫下的表达模式,为揭示ZF-HD在调控花生非生物胁迫中的作用奠定基础。 方法 利用生物信息学方法筛选花生ZF-HD基因家族成员,并对其理化性质、系统进化关系、保守基序、保守结构域、基因结构、启动子顺式作用元件、染色体定位、基因共线性和蛋白互作等进行分析,基于转录组数据分析AhZHDs基因在花生不同组织器官和不同非生物胁迫中的表达模式,以及利用实时荧光定量PCR技术分析该家族部分成员在不同非生物胁迫处理后的表达情况。 结果 在花生Tifrunner基因组中共鉴定到40个花生ZF-HD基因,根据系统发育关系将其分为ZHD Ⅰ、ZHD Ⅱ、ZHD Ⅲ、ZHD Ⅳ、ZHD Ⅴ和MIF 6个亚族,同一亚家族中的AhZHDs基因具有相似的结构特征,且大部分AhZHDs基因没有内含子。顺式作用元件分析表明,花生ZF-HD基因家族成员广泛参与激素响应、生长发育响应、非生物胁迫和光响应。染色体定位和共线性分析可知,40个AhZHDs基因不均匀地分布在16条染色体上,全基因组复制(WGD)事件或片段复制可能是AhZHDs基因进化的主要动力。蛋白互作分析表明大部分AhZHD蛋白之间存在复杂的互作关系,可能通过协同调控的方式参与花生发育和胁迫反应。转录组分析及荧光定量PCR验证实验表明,AhZHD5/9/10/17/23/29/30/32/40等9个AhZHD基因在花生不同组织器官或胁迫下表达模式丰富,其中大部分AhZHD基因在非生物胁迫下表达水平显著变化,推测该基因家族在花生应对非生物胁迫中可能发挥着重要作用;亚细胞定位实验表明,AhZHD5/17/29/32在细胞核中发挥作用。 结论 40个AhZHD基因在结构和特性上具有差异,AhZHDs不仅广泛参与花生生长发育和激素信号转导,还在非生物胁迫中发挥重要调控作用。

    转录组和脂质代谢组联合分析不同紫苏α-亚麻酸合成调控差异
    王玉昆, 原远, 王斌, 朱云娜, 任晓强, 任飞, 叶红
    2026, 42(4):  129-140.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-1008
    摘要 ( 116 )   HTML ( 3)   PDF (11572KB) ( 20 )  
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    目的 解析紫苏(Perilla frutescens)QO10和QS5种子α-亚麻酸(α-linolenic acid, ALA)含量差异,挖掘ALA合成及调控相关基因,为进一步创制高ALA含量的紫苏新品种提供遗传资源。 方法 采用形态学指标检测、转录组学和脂质代谢组学技术,对紫苏QO10和QS5种子形态、差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs)和脂质代谢物谱进行系统分析。 结果 QS5种子千粒重显著高于QO10。种皮色差分析表明QS5种皮颜色比QO10更亮,二者在种皮颜色上极易区分。脂质代谢组分析结果表明,QO10和QS5种子中脂质代谢物种类和相对含量具有明显差异,QS5种子中硬脂酸(stearic acid, SA)和ALA含量高于QO10。转录组分析结果显示,188个差异表达基因(DEGs)富集到6个与脂肪酸(fatty acid, FA)代谢相关的GO条目和5个KEGG通路。依据转录组‒脂质代谢组联合分析结果,最终筛选出15个关键酶及蛋白编码基因,包括直接参与ALA生物合成调控的ACSLFABPFAD2ENRKARKAS,以及间接参与ALA生物合成调控的脂肪酶(lipase)编码基因LCAT3FARSCLHMGCR。此外,转录组分析显示38个WRKY转录因子(transcription factor, TF)和26个MYB TFs差异表达,并筛选了差异表达倍数最大的2个WRKY和2个MYB TFs作为候选TFs。最后,通过RT-qPCR验证10个与ALA生物合成调控相关的候选基因,定量结果与转录组测序结果一致。 结论 紫苏QO10与QS5种子在形态学上差异显著,且QS5含有更高的SA和ALA。筛选出15个酶编码基因和4个TFs,这些基因在QO10和QS5种子中的差异表达是造成ALA含量差异的可能原因。

    基于RNA-seq筛选番茄防御南方根结线虫病的差异基因与RPP13的表达特征分析
    冯成蒿, 党雨乐, 王志泽, 聂蔚丹, 杨中敏, 杜崇
    2026, 42(4):  141-152.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0657
    摘要 ( 85 )   HTML ( 4)   PDF (22241KB) ( 60 )  
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    目的 通过对抗、感番茄材料接种南方根结线虫后进行RNA-seq和加权基因共表达网络分析(weighted gene co-expression network analysis, WGCNA),关注和抗病相关的信号通路及基因,验证目标基因的根部表达模式,为后续上述基因分子功能研究提供理论依据。 方法 对抗病番茄材料‘18060’和感病材料‘Moneymaker’进行线虫接种,收集未接种、接种后2 d和4 d的根部进行RNA-seq和WGCNA协同分析,对可能参与抗病的主要信号通路及抗病相关基因进行筛选,并完成目标基因的组织特异性表达和根部表达水平测定。 结果 随着接种时间延长,不同阶段的差异表达基因(differential expressed genes, DEGs)数量逐渐增多,抗、感材料的组间比较在接种第2天筛选出1 900个DEGs,在第4天,DEGs数量增加至3 012个;KEGG分析显示,在抗、感材料组内和组间比较中,“植物‒病原菌互作”均被显著富集。在组间比较中,被富集到该通路的DEGs主要编码包括类受体蛋白/激酶、钙信号相关蛋白、热激蛋白以及转录因子等,其中还有编码RPP13蛋白的5个R基因亦被筛选到;聚焦接种时期的DEGs,WGCNA筛选出了具有较强显著性的模块MEbrown,依据in degree和out degree数量分别筛选出数值前10的nodes作为核心基因,发现其中有2个编码RPP13的DEGs;组织特异性和根部表达模式鉴定进一步表明,Solyc07g039410.3在番茄防卫南方根结线虫入侵中可能发挥关键作用。 结论 筛选出番茄抗南方根结线虫病进程中可能发挥作用的6个RPP13基因,其中,Solyc07g039420.1和Solyc07g039410.3在根部存在特异性表达特征,4 dpi时期,作为hub基因的Solyc07g039410.3被显著诱导并提升至6.23倍,该基因很可能在番茄防御南方根结线虫病的进程中发挥关键功能。

    黄秋葵AeF3H基因的克隆与功能分析
    孙婷, 张艳, 刘玉珊, 冯媛媛, 秦恒山, 张军, 何小岗, 张景荣
    2026, 42(4):  153-160.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0837
    摘要 ( 106 )   HTML ( 8)   PDF (3813KB) ( 163 )  
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    目的 从黄秋葵(Abelmoschus esculentus L.)中克隆黄烷酮3-羟化酶基因(AeF3H),通过拟南芥遗传转化鉴定其生物学功能,为阐明黄秋葵类黄酮累积的调控机理提供理论基础。 方法 根据黄秋葵转录组数据设计引物,以秋葵籽cDNA为模板,通过PCR扩增获得AeF3H基因;通过生物信息学分析AeF3H的基本特征;采用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)分析其组织表达特性;构建35::AeF3H::YFP过表达载体,通过花序浸染法转化拟南芥,采用硝酸铝比色法测定T3代拟南芥转基因株系中总黄酮含量变化;利用拟南芥原生质体瞬时表达技术分析AeF3H亚细胞定位。 结果 AeF3H的ORF长1 101 bp,编码366个氨基酸;基因组序列长1 304 bp,含3个外显子和2个内含子。推测其蛋白的相对分子量为41.08 kD,理论等电点为5.32。系统进化树分析发现,AeF3H与木槿(Hibiscus trionum)的F3H亲缘关系最近。RT-qPCR结果表明,AeF3H具有一定的组织表达特异性,在嫩籽和花蕾中的表达量最高,在茎和果荚中的表达量最低。亚细胞定位显示其蛋白同时定位于细胞核和细胞质中。过表达AeF3H的拟南芥植株,其总黄酮含量为野生型的4.75倍。 结论 AeF3H具有一定的组织表达特异性,其蛋白定位于细胞核和细胞质中。AeF3H在黄秋葵类黄酮生物合成代谢途径中发挥着重要作用,过量表达AeF3H能够显著增加转基因拟南芥的总黄酮含量。

    VvHSP18.2过表达调节葡萄盐碱抗性的功能分析
    徐玉娇, 孙玉帅, 刘道奇, 张丽, 张志昌, 姚玉新
    2026, 42(4):  161-169.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0692
    摘要 ( 679 )   HTML ( 2)   PDF (3653KB) ( 39 )  
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    目的 盐碱胁迫严重影响葡萄生长、发育和品质形成,评价VvHSP18.2在调节葡萄盐碱抗性上的功能,鉴定葡萄抗盐碱关键基因,为葡萄抗逆遗传改良奠定理论基础。 方法 运用生物信息学技术构建VvHSP18.2进化树,分析其启动子,利用RT-qPCR技术分析VvHSP18.2在NaHCO3等各种胁迫处理后的表达水平,将VvHSP18.2在拟南芥和葡萄中过表达,通过表型分析和生理指标鉴定其功能。 结果 VvHSP18.2属于热激蛋白CI亚家族,主要在葡萄愈伤组织、果实和根系中表达。其启动子区含有多个响应干旱、盐、高温胁迫的顺式作用元件。VvHSP18.2快速响应多个非生物胁迫;在处理后6和12 h,VvHSP18.2的表达受NaCl,尤其是NaHCO3显著诱导;在处理后1 h,其表达受PEG6000显著诱导;在AlCl3处理后3和6 h,VvHSP18.2的表达显著降低。在葡萄根系和拟南芥中,VvHSP18.2过表达能缓解NaHCO3处理导致的表型伤害,降低电导率和MDA含量,提高NaHCO3胁迫抗性。并且,VvHSP18.2过表达提高了拟南芥SOD、CAT、POD酶活性,降低O2-和H2O2积累水平,表明其通过提高活性氧清除能力来提高胁迫抗性。相比之下,VvHSP18.2过表达对拟南芥NaCl抗性无显著影响。 结论 VvHSP18.2参与调控葡萄胁迫应激反应,VvHSP18.2过表达通过提高植物抗氧化酶活性和活性氧清除能力来调控活性氧代谢平衡,进而提高葡萄和拟南芥的NaHCO3胁迫抗性。

    MYB基因家族的鉴定及其在砧穗不亲和叶片黄化中的功能分析
    郭道祥, 苏全, 李奥婷, 王燕, 陈清, 王小蓉, 何文
    2026, 42(4):  170-181.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0873
    摘要 ( 97 )   HTML ( 3)   PDF (5253KB) ( 64 )  
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    目的 柑橘主要依赖嫁接繁殖,但常因砧穗不亲和导致经济损失。探究MYB基因家族成员在柑橘砧穗不亲和黄化叶片中的作用,为深入解析柑橘砧穗互作机制奠定基础。 方法 利用基因组对柚(Citrus grandisMYB基因家族成员进行全基因组鉴定与系统分析;基于亲和/不亲和砧穗组合不同黄化阶段叶片转录组分析和荧光定量检测,筛选关键MYB基因;通过烟草叶片瞬时过表达验证候选基因CgMYB53在砧穗不亲和叶片黄化中的功能。 结果 在柚基因组中共鉴定出143个MYB基因家族成员,分为R1-MYB(35个)、R2R3-MYB(104个)、R3-MYB(3个)和R4-MYB(1个)4个亚家族。MYB基因启动子序列主要包含光响应(53.23%)、激素响应(27.94%)和胁迫响应(16.07%)等元件。通过比较亲和/不亲和砧穗组合的叶片转录组,筛选到10个差异表达的MYB基因。实时荧光定量结果显示,CgMYB53在正常叶片中相对表达量较低,在黄化叶片中表达量较高。烟草叶片中瞬时过表达CgMYB53,可导致叶绿素a和叶绿素b含量极显著下降,而叶片中直链淀粉、支链淀粉和总淀粉含量极显著升高,淀粉合成基因CgGBSS2CgISA2CgBE3表达量极显著上升。 结论 在柚中鉴定出143个MYB基因家族成员,筛选出10个可能在砧穗不亲和黄化叶片中起调控作用的MYB基因。CgMYB53可能调控淀粉合成途径基因表达促使淀粉堆积进而参与叶片黄化。

    过表达桑树MnERF2增强拟南芥抗旱性
    董亚茹, 聂玉霞, 朱红, 王照红, 刘惠芬, 郭光
    2026, 42(4):  182-189.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0448
    摘要 ( 106 )   HTML ( 1)   PDF (4866KB) ( 42 )  
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    目的 AP2/ERF家族转录因子是植物特有的调控因子,在植物响应非生物胁迫(如低温、干旱、水涝及高盐)中发挥关键作用。解析桑树ERF转录因子基因MnERF2在干旱胁迫中的分子功能,为桑树抗逆育种提供理论基础和基因资源。 方法 通过花序浸染法获得MnERF2过表达拟南芥株系,分别对转基因幼苗及成苗进行干旱胁迫处理,观测其生长表型,并测定生理生化指标。 结果 过表达MnERF2拟南芥株系失水率比野生型显著降低。干旱胁迫下,过表达幼苗根系发育优于野生型,成苗的生物量积累和叶绿素含量显著提高。此外,干旱胁迫下过表达株系中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽S-转移酶(GST)活性显著增强,抗坏血酸(ASA)、谷胱甘肽(GSH)和脯氨酸含量显著增加,同时显著降低相对电导率及丙二醛(MDA)和活性氧(ROS;O2•-、H2O2、•OH)含量。 结论 MnERF2具有正向调控干旱胁迫响应的功能,过表达MnERF2通过提高植株水分保持能力和生物量,促进脯氨酸生物合成、增加抗氧化酶活性和抗氧化物质含量以提高转基因拟南芥抗旱性。

    不同基因型甘蔗表型特征及根部转录组学分析
    杨婷, 杨宗桃, 艾静, 王禹童, 李燕烨, 邓军, 刘家勇, 赵勇, 张跃彬
    2026, 42(4):  190-201.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0966
    摘要 ( 92 )   HTML ( 3)   PDF (37993KB) ( 17 )  
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    目的 阐明甘蔗种质资源表型变异规律及其关键基因调控机制,为氮高效品种的定向选育提供分子靶点。 方法 以17份遗传背景清晰的甘蔗基因型材料为研究对象,系统测定株高、茎径、单茎重等7个农艺性状,评估其遗传多样性;通过聚类分析划分表型类群,并选取两类极端材料共6份进行根部转录组测序;采用DESeq2软件筛选差异表达基因(DEGs),并进行GO和KEGG功能富集分析;利用加权基因共表达网络分析(WGCNA)挖掘与类群分化相关的核心基因,并通过RT-qPCR验证其表达模式。此外,通过¹⁵N同位素吸收实验验证两类材料氮素吸收与利用能力的差异。 结果 17份材料表型变异系数为0.10-0.84,遗传多样性指数为2.55-2.83;聚类分析将其划分为Group Ι(7份)和Group Ⅱ(10份),两类群在茎径(1.12 cm vs 1.39 cm)、有效茎数(28.0 vs 15.1)及锤度(11.1 vs 14.9)等性状上差异明显。转录组分析共鉴定到9 724个DEGs,显著富集于亚油酸代谢(ko00591)、类黄酮生物合成(ko00941)、α-亚麻酸代谢(ko00592)、谷胱甘肽代谢(ko00480)、糖酵解/糖异生(ko00010)、乙醛酸与二羧酸代谢(ko00630)、淀粉和蔗糖代谢(ko00500)以及醚脂代谢(ko00565)等通路;WGCNA分析鉴定了10个与表型显著相关的枢纽基因,包括Sspon.02G0013210-1A(AP2转录因子)、Sspon.02G0008140-1T(GTP结合蛋白)等。¹⁵N吸收实验表明,Group II材料具有较强的氮素吸收能力,而Group I材料则表现出更高的氮积累特性。 结论 甘蔗野生种材料通过提高有效茎数适应低氮环境,而杂交种材料则通过增强氮吸收与利用效率实现生物量及糖分积累。关键基因协同调控碳氮代谢与氧化还原平衡是甘蔗氮效率形成的重要分子基础。

    基于表型性状与SSR标记的香橼种质资源遗传多样性分析
    魏丽娜, 蒋景龙, 邓茜茜, 李岩, 李丽, 邓家锐, 丁德宽
    2026, 42(4):  202-215.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0846
    摘要 ( 111 )   HTML ( 1)   PDF (3751KB) ( 112 )  
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    目的 明确我国香橼资源果实表型变异程度及其种质遗传多样性、群体结构、遗传分化特点,为香橼种质资源保护、优良品种选育提供重要依据。 方法 实地调查我国16个省(市)、37个市(县)的香橼种质资源分布,对采集40份香橼果实进行15个表型性状描述分析,并利用筛选的10对SSR引物对90份香橼叶片进行遗传标记试验。 结果 不同产区香橼果实表型的7个质量性状Shannon-Wiener指数H范围为0.526‒1.365,Simpson指数D范围为0.349‒0.711;8个数量性状变异系数为21%(囊瓣数)-99%(单果重);表型性状聚类将香橼分为3类:Ⅰ(香圆与枳雀)、Ⅱ(香泡)和Ⅲ(枸橼)。10对SSR引物对90份香橼样本进行PCR扩增,结果显示,位点水平香橼等位基因数(Na)、有效等位基因数(Ne)、Shannon’s多样性指数(I)、观察杂合度(Ho)、期望杂合度(He)分别为1.832、1.354、0.331、0.824、0.210;SSR聚类、群体结构和PCoA分析均将香橼分为4类,其中,香圆与枳雀被进一步分开;群体遗传多样性水平由高到低依次为枳雀(Ho=0.682,He=0.199)、枸橼(Ho=0.659,He=0.175)、香泡(Ho=0.436,He=0.133)、香圆(Ho=0.391,He=0.127);Mantel检验显示,香橼遗传距离与地理距离存在显著正相关性(P<0.05);遗传分化分析显示,种质遗传变异主要存在于群体内(73%)。 结论 我国香橼种质资源存在广泛的遗传变异和丰富的多样性。

    地钱MpPP2A-C基因的鉴定及功能分析
    江昕桦, 方天宇, 张晶晶, 李相媛, 张邦跃, 廖晓珊, 荣朵艳
    2026, 42(4):  216-226.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0820
    摘要 ( 94 )   HTML ( 11)   PDF (4202KB) ( 266 )  
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    目的 对地钱MpPP2A-C基因进行鉴定、表达量分析及与MpPP2A-A蛋白的相互作用研究,为阐明MpPP2A-C基因的功能提供理论依据。 方法 构建地钱和其他植物PP2A-C的系统发育树,并利用拟南芥PP2A-C基因序列进行同源比对,鉴定出地钱PP2A-C基因,对其进行生物信息学分析;通过RT-qPCR探究MpPP2A-C基因在地钱组织特异性及响应脱落酸的表达模式;采用酵母双杂交实验探究MpPP2A-C亚基与MpPP2A-A亚基的相互作用关系。 结果 地钱基因组中鉴定出3个MpPP2A-C基因(MpPP2A-C1MpPP2A-C2MpPP2A-C3),在苔藓植物中高度保守,且其编码蛋白具有保守的结构特征,但在理化性质和亚细胞定位上存在差异。MpPP2A-C基因在地钱顶端缺口、胞芽杯和叶状体中均有表达,其中MpPP2A-C1MpPP2A-C3在顶端缺口处表达量最高,MpPP2A-C2在各组织中表达无显著差异。ABA处理显著抑制地钱叶状体生长,MpPP2A-C1表达量随ABA浓度升高而上升,MpPP2A-C2表达量无显著差异,MpPP2A-C3表达量则先升后降。酵母双杂交实验证实MpPP2A-A与MpPP2A-C1、MpPP2A-C3均存在相互作用。 结论 地钱MpPP2A-C具有高度保守性,能响应脱落酸,且与A亚基存在相互作用。这些结果将为未来研究PP2A-C基因功能奠定了基础。

    山苍子TCP基因鉴定及其调控萜类合成的研究
    倪飞飞, 陈益存, 高暝, 张盛剿, 彭方有, 陈涛梅, 赵耘霄, 汪阳东
    2026, 42(4):  227-238.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0740
    摘要 ( 64 )   HTML ( 3)   PDF (4468KB) ( 187 )  
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    目的 筛选并验证可能参与调控山苍子萜类合成的TCP转录因子。 方法 基于山苍子全基因组及果实不同发育时期的转录组数据,采用生物信息学方法对TCP转录因子的理化性质、染色体定位、基因结构、保守基序、顺式作用元件及物种内共线性关系进行系统分析,并利用RT-qPCR检测CIN亚家族成员在不同发育时期及组织中的表达模式,对关键转录因子进行亚细胞定位,并结合酵母单杂和瞬时转化技术验证其功能。 结果 共鉴定出30个TCP基因家族成员(LcTCPs),分布于9条染色体,命名为LcTCP1-LcTCP30,开放读码框长度504-1 755 bp,分子量17 711.98-63 421.45 Da。系统进化将其划分为PCF(17个)、CIN(7个)和CYC/TB1(6个)3个亚家族,保守基序分析结果与分组一致。基因扩张主要受全基因组复制事件驱动,各亚家族间成员高度保守。RT-qPCR结果显示,CIN亚家族中LcTCP6LcTCP11在精油合成高峰期及果实中的表达量较高,提示其与萜类合成相关。其中LcTCP11与关键基因LcDXS5在果实发育过程中呈现相似的表达模式,并定位于细胞核。功能验证表明LcTCP11能够调控LcDXS5的表达。 结论 从山苍子基因组中共鉴定30个TCP转录因子,其中LcTCP11与萜类合成关键基因LcDXS5呈协同表达,且在果实中表达显著高于其他组织,推测其可能通过调控LcDXS5参与山苍子萜类合成。

    转录因子NtMYB96a调控烟草耐旱性的功能研究
    刘青媛, 吴洪启, 陈秀娥, 陈剑, 姜远泽, 何燕子, 喻奇伟, 刘仁祥
    2026, 42(4):  239-250.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-1094
    摘要 ( 147 )   HTML ( 10)   PDF (26916KB) ( 34 )  
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    目的 基于转录组测序分析烟草NtMYB96a基因在干旱胁迫响应中的功能,解析其调控机制,为培育抗旱烟草新种质提供重要的参考基因。 方法 克隆NtMYB96a并构建过表达载体转化烟草,开展亚细胞定位及叶片表达模式分析;在苗期通过体内活性氧清除系统评价过表达株系的耐旱生理特性。利用RNA-seq对NtMYB96a过表达阳性植株进行转录组测序,并对差异表达基因进行GO和KEGG功能注释及富集分析。 结果 亚细胞定位显示NtMYB96a定位于细胞核。RT-qPCR结果表明NtMYB96a在根、茎、叶中均有表达,其中叶片表达量最高,且在不同生育时期呈现差异表达。干旱胁迫下,与野生型相比,过表达株系表现出更强的耐旱能力,表现为萎蔫程度减轻,CAT、POD和SOD活性显著提高,MDA含量显著降低。转录组分析显示,NtMYB96a通过调控光合作用、光合生物碳固定、卟啉代谢和光合天线蛋白等相关通路,及bHLH、MYB_related和WRKY等转录因子的表达参与干旱响应。 结论 NtMYB96a在烟草干旱胁迫响应中发挥正调控作用,通过增强抗氧化酶活性并调控干旱相关代谢通路和转录因子网络,从而提高烟草耐旱性。

    基于VIGS和CRISPR/Cas9技术的烟草NtPPO5基因功能分析
    彭朝凤, 夏琳, 刘瑞霞, 闫新可, 牧杨威, 刘梦茹, 杨军, 武明珠
    2026, 42(4):  251-262.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-1055
    摘要 ( 99 )   HTML ( 6)   PDF (14656KB) ( 219 )  
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    目的 探究普通栽培烟草(Nicotiana tabacum L.)K326中多酚氧化酶(polyphenol oxidase, PPO)基因NtPPO5的序列特征、进化关系、组织表达模式,及其对PPO活性和总酚含量的调控作用。 方法 为了解析NtPPO5(基因登录号为Nta24g03870.1)的基因功能,本研究从普通栽培烟草品种K326中克隆了该基因。通过氨基酸序列比对和系统进化分析,明确了NtPPO5及其同源基因的进化关系。进一步检测了NtPPO5基因在烟草不同组织中的表达模式,并利用VIGS技术和CRISPR/Cas9系统分别对该基因进行沉默和敲除,获得了NtPPO5功能缺失型植株。在此基础上,分析了突变植株叶片中NtPPO5基因的表达水平、PPO活性以及总酚含量的变化。 结果 NtPPO5基因所编码的氨基酸序列包含PPO家族典型的保守结构域,包括Tyrosinase、PPO1_DWL和PPO1_KFDV。系统进化分析显示,NtPPO5与绒毛状烟草NtomPPO及普通烟草NtPPO1处于同一进化分支,表明它们亲缘关系较近。组织表达分析表明,NtPPO5在根、茎、叶和花中均有表达,其中在叶片中的表达量最高。在VIGS沉默和CRISPR/Cas9敲除植株中,NtPPO5的表达水平和PPO活性均显著下降,而总酚含量则显著上升。 结论 NtPPO5是PPO家族的典型成员,与NtomPPO和NtPPO1亲缘关系最近。该基因在叶片中呈现高表达,其表达水平与PPO活性呈正相关,而与总酚含量呈负相关。

    牡丹PsMYB43调控芳樟醇合成的功能解析
    王振泉, 钟毅, 马波, 吴静, 胡增辉
    2026, 42(4):  263-271.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0832
    摘要 ( 71 )   HTML ( 5)   PDF (4505KB) ( 228 )  
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    目的 单萜物质芳樟醇是牡丹‘黄冠’花香的重要组分,MYB类转录因子在单萜物质合成中发挥着重要作用。探究PsMYB43在牡丹芳樟醇合成中的作用,为牡丹花香的遗传改良提供基因储备与理论依据。 方法 以牡丹‘黄冠’为试材,首先克隆PsMYB43基因的CDS序列,利用生物信息学软件对其理化性质、保守结构域及系统进化关系进行分析;其次,通过RT-qPCR分析其在不同花发育时期和器官组织中的表达模式;利用烟草进行亚细胞定位,最后通过瞬时过表达和瞬时沉默PsMYB43进行功能验证,以明确PsMYB43在单萜物质芳樟醇合成中的作用。 结果 PsMYB43的CDS序列长1 140 bp,编码379个氨基酸,PsMYB43为不稳定的亲水蛋白,具有2个不完全重复的HTH结构,属于R2R3型MYB转录因子。系统进化分析显示,牡丹PsMYB43蛋白与滇牡丹PdMYB12L蛋白的亲缘关系最近。随着花发育,PsMYB43的表达水平先升高后降低,在半开期达到顶峰,与芳樟醇释放规律一致;PsMYB43在盛开期外瓣中表达量最高,而在心皮和雄蕊中表达水平相对较低。亚细胞定位表明PsMYB43定位于细胞核。金鱼草花瓣中瞬时过表达PsMYB43后,单萜物质罗勒烯、月桂烯和芳樟醇含量明显升高,分别升高了2.0、1.67和3.4倍;牡丹花瓣中瞬时沉默PsMYB43后,芳樟醇释放量显著降低,下降了38%。 结论 PsMYB43对牡丹花瓣中单萜物质芳樟醇的合成具有正调控作用。

    香蕉枯萎病拮抗菌的筛选鉴定与生防作用
    林宝妹, 李珊珊, 李海明, 洪佳敏, 张帅, 吴妙鸿, 吴维坚, 吴水金
    2026, 42(4):  272-286.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0891
    摘要 ( 90 )   HTML ( 9)   PDF (91274KB) ( 241 )  
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    目的 香蕉枯萎病严重影响香蕉的种植面积、产量和品质。为实现香蕉枯萎病绿色防控,筛选获得针对香蕉枯萎病菌(FOC)的生防菌。 方法 从香蕉根际土壤中筛选对FOC具有抑制作用的拮抗菌,并通过形态学、生理生化特性、16S rRNA基因序列和全基因组序列分析,明确菌株的分类地位并对其可能的生防相关功能基因进行注释分析。同时对拮抗菌开展防病促生特性研究、代谢产物抑菌能力检测、抑菌谱测定以及盆栽防效验证。 结果 筛选获得1株对FOC具有拮抗作用的细菌GX-13,鉴定为枯草芽胞杆菌(Bacillus subtilis)。GX-13具备溶磷、产氨、产吲哚乙酸,分泌蛋白酶、β-1,3-葡聚糖酶、纤维素酶及铁载体等抑菌促生特性。GX-13的非挥发性代谢物对FOC抑制率达76.85%,可破坏菌丝结构并削弱了菌丝侵袭力;挥发性代谢物和无菌发酵液抑菌作用较弱(20.01%和16.48%)。抑菌谱测定结果显示,GX-13对西瓜枯萎病菌、番茄枯萎病菌和稻瘟病菌等8种植物病原真菌均具有抑制作用。盆栽试验显示,GX-13对香蕉枯萎病的叶片黄化和球茎褐变防治率为68.42%和50.00%,并能促进植株生长,对根生长的促进作用达到极显著水平(P<0.01)。通过基因功能注释和次级代谢产物基因簇分析发现GX-13存在多个真菌细胞壁降解相关酶基因,以及抑菌物质、植物促生和病原菌拮抗等相关基因。 结论 GX-13通过直接抑菌、促生和广谱拮抗等多重机制协同作用,实现对香蕉枯萎病的有效防控。

    不同土壤条件下油橄榄园根际土壤理化性质及细菌群落特征
    张建霞, 姜成英, 吴文俊, 金高明, 张聪聪, 姚玉芳, 张荣, 戚建莉
    2026, 42(4):  287-296.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0755
    摘要 ( 792 )   HTML ( 5)   PDF (4699KB) ( 97 )  
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    目的 探究非传统油橄榄种植区甘肃陇南不同土壤条件(黄土、片岩土、泥石流冲积扇土)对油橄榄根际微生物的影响,为优化栽培技术提供依据。 方法 以陇南市武都区种植的15年生‘莱星’油橄榄为对象,测定根际土壤理化性质,通过宏基因组测序分析细菌群落结构与功能。 结果 3种土壤pH均呈弱碱性(7.87-7.93),泥石流冲积扇土(Cs)的速效氮(186.03 mg/kg)、全磷(2.23 g/kg)、有机质(64.58 g/kg)等养分含量显著高于黄土(As)和片岩土(Bs)。根际与根内微生物均以放线菌门和变形菌门为优势菌群,Cs土壤中放线菌门丰度显著。PCA分析显示根内微生物群落结构相似,而根际微生物中Bs与Cs聚为一类,与As差异显著,LEfSe分析进一步明确了不同分组的差异物种。冗余分析表明土壤pH、全氮、全磷、有机质是驱动微生物群落变异的主因,解释量达99.28%,其中放线菌门与全氮、全磷、有机质呈显著正相关。KEGG功能注释显示以代谢功能为主,且Cs土壤的氮循环相关基因丰度较高。 结论 土壤类型通过改变养分有效性及pH显著调控微生物群落结构与功能,泥石流冲积扇土因高养分含量及适宜pH更利于富集菌群,可作为油橄榄园选址的优先参考,为提升油橄榄种植效益提供了科学依据。

    沙枣根际耐盐促生复合菌剂发酵工艺优化及其促生效果研究
    董宇韬, 包慧芳, 何苗, 侯鹏, 李烽, 王之西, 秦瑶, 罗青红
    2026, 42(4):  297-309.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-1104
    摘要 ( 123 )   HTML ( 5)   PDF (4143KB) ( 42 )  
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    目的 研究耐盐促生复合菌剂的发酵工艺,分析其对盐胁迫下植物的促生效果,为新疆盐渍化地区植株栽培及微生物产品的研发提供理论依据。 方法 以2株分离自盐碱地沙枣根际土壤的优良耐盐Plant Growth-Promoting Rhizobacteria(PGPR)菌株为材料,通过单因素试验及响应面法Box-Behnken试验设计,优化复合菌发酵培养基配方及培养条件。对比发酵优化前后复合菌活菌数、生物量、生长曲线等3种生物学特性;溶有机磷、溶无机磷、固氮、分泌吲哚乙酸(IAA)等4种促生性能。通过盆栽实验测定沙枣株高、根长、叶片数、茎粗及鲜重等5项生长指标,评价优化前后复合菌与单一菌株对沙枣的促生效果。 结果 优化后的耐盐促生复合菌最佳发酵培养基配方为:糖蜜14 g/L、蛋白胨11 g/L、酵母粉5 g/L、Na2HPO4 5 g/L;最适培养条件为pH 7.0、接种量10%、温度37 ℃、摇床转速为180 r/min和装液量为40 mL。此工艺下,发酵液活菌数达7.28×109 CFU/mL,为原始配方的36.04倍且更早进入生长对数期(6 h);溶有机磷、溶无机磷、固氮量及分泌吲哚乙酸含量较优化前分别提高56.21%、44.38%、69.70%、64.57%。盐胁迫下,经优化后复合菌处理组(FYA)的沙枣株高、根长、叶片数、茎粗及鲜重较无菌水对照组(CK)分别提高63.76%、34.17%、36.24%、71.15%、73.68%;较优化前复合菌处理组(FYB)株高、根长、茎粗及鲜重分别提高19.32%、5.96%、15.58%、17.86%。 结论 发酵工艺优化显著提高耐盐促生复合菌剂的活菌数及促生性能,在盐胁迫下促进沙枣生长,为盐渍化区域植株栽培提供科学依据。

    烟草靶斑病拮抗菌的鉴定及其防治特性
    朱志炎, 宋芷薇, 何珊, 张德清, 何勇, 田志宏
    2026, 42(4):  310-320.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0678
    摘要 ( 85 )   HTML ( 8)   PDF (2369KB) ( 214 )  
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    目的 分离筛选对烟草靶斑病(tobacco target spot disease)有拮抗作用的生防菌。 方法 从杜鹃(Rhododendron simsii Planch.)根际利用平板涂布法和平板对峙法分离筛选拮抗菌,经生理生化与16S rDNA基因序列分析鉴定,构建系统发育树,同时测定发酵液和乙酸乙酯粗提物的抗菌活性;采用盆栽法测定拮抗菌对烟草靶斑病的防效,以及对丙二醛(MDA)、抗氧化酶活性及病程相关蛋白基因表达的影响。 结果 获得1株对立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)有拮抗作用的唐菖蒲伯克霍尔德氏菌(Burkholderia gladioli)QLDJ-1;平板拮抗96 h,QLDJ-1对烟草靶斑病菌(Rhizoctonia solani)的相对抑菌率为(72.107±2.788)%;与对照组相比,经QLDJ-1处理的烟株靶斑病病情指数降低32.02%;超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性分别提高33.72%、51.45%和17.49%;丙二醛(MDA)含量下降62.44%;病程相关蛋白基因PR1bNmIMSPP450-1GSThrs203J表达量与对照有显著差异。 结论 QLDJ-1对烟草靶斑病菌有较好的抑制效果,具有开发为生防制剂的潜在应用价值。

    金色毛壳菌XBAa1对烟草的促生作用及其在烟草根内的定殖
    耿铭言, 冯慧, 何雷, 张国政, 王静
    2026, 42(4):  321-331.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0732
    摘要 ( 65 )   HTML ( 9)   PDF (16855KB) ( 317 )  
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    目的 明确金色毛壳菌(Arcopilus aureus)XBAa1对烟草的促生作用及其在根内的定殖动态规律。 方法 通过重建烟草-XBAa1共生体,验证菌株的内生性并测定其促生作用;采用聚乙二醇(PEG)介导制备XBAa1原生质体,将携带绿色荧光蛋白(GFP)基因的P3641质粒整合至菌株基因组,获得稳定表达GFP的转化子;通过转化子侵染烟草根系,结合激光共聚焦显微镜和绝对荧光定量PCR法检测XBAa1菌株侵染部位及其在烟草根内的定殖量变化。 结果 XBAa1可内生定殖于烟草根内,显著促进烟草生长;地上部及根系生物量明显增加,叶片叶绿素a+b含量较对照组提升63.17%;调控烟草内源激素水平,细胞分裂素和脱落酸含量分别较对照组增加143.65%和降低46.56%;同时降低烟草氧化损伤程度,丙二醛含量较对照组下降38.02%。XBAa1原生质体制备细胞壁最佳裂解条件为12.5 mg/mL Megalyase酶解液酶解3 h;获得GFP标记的XBAa1-Y3转化子稳定定殖于烟草根组织细胞间隙。温室无菌基质条件下,接种30 d内,XBAa1菌株在烟草根内的定殖量呈“先升后降”趋势,接种15 d时达到峰值(1.23×107 copies/mL);30 d时,定殖量降至8.12×106 copies/mL。 结论 金色毛壳菌XBAa1能在烟草根内稳定定殖,显著促进烟草生长,在农业上具有一定的应用潜力;获得的GFP遗传转化子表明原生质体可作为后续遗传转化材料,为深入理解XBAa1在烟草体内迁移及其生防功能奠定研究基础。

    一株产表面活性素芽胞杆菌发酵优化及其防治应用
    苏畅, 文凤, 王业林, 邵瑞盈, 唐家杰, 夏占峰
    2026, 42(4):  332-344.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0996
    摘要 ( 124 )   HTML ( 8)   PDF (36058KB) ( 41 )  
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    目的 对一株来自沙漠土壤分离的产表面活性素的菌株Bacillus australimaris TRM82479进行发酵条件优化,并检测其对农业害虫的防治作用。 方法 通过Plackett-Burman实验筛选关键因素,结合Box-Behnken响应面实验优化发酵条件,采用排油圈法和HPLC-MS方法测定了碳源、氮源等多种营养物质以及培养时间、温度、摇床转速、初始pH、接种量、装液量对该菌株产表面活性素(surfactin)的产量影响;采用饲料染毒法和叶片浸渍法测定菌液的杀虫谱;采用五点取样法测定不同浓度菌液的大田防效。 结果 适合该菌表面活性素产生的最佳液体培养基组成及发酵参数为:麦芽糖8.912 g/L、酵母浸粉7.135 g/L、氯化钠7 g/L、硫酸镁0.2 g/L,发酵温度28 ℃、发酵时间75 h、转速160 r/min、装液量150 mL、接种量4 %;surfactin产量较优化前提高了约1.88倍,浓度约为1 355.78 mg/L。菌液对7种农业害虫都有一定的致死作用,杀虫谱较广,其中对蚜虫致死率最高,48 h校正死亡率达到了91.23%。田间试验中,浓度为108、107、106 CFU/mL的上清液对蚜虫防治7 d后的防效分别为77.33%、70.48%和66.26%,均高于化学农药25%氟啶虫酰胺的56.95%。 结论 菌株TRM82479发酵工艺优化后,产量达到了1 355.78 mg/L,对多种农业害虫有良好的防治作用,对蚜虫7 d后的大田防效高达77.33%,显著高于化学农药25%氟啶虫酰胺,具有开发为微生物杀虫剂的巨大潜力。

    基于甜橙肌醇磷酸合酶基因Csino3的肌醇生物合成及发酵优化
    颜鑫, 吴筱, 何思宇, 段玉欢, 仇伍霞, 袁晓琴, 毛新芳, 刘忠渊
    2026, 42(4):  345-356.  doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2025-0879
    摘要 ( 97 )   HTML ( 9)   PDF (19042KB) ( 107 )  
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    目的 原核共表达甜橙(Citrus sinensis)肌醇磷酸合酶(myo-inositol phosphate synthase)基因Csino3与大肠杆菌MG1655(Escherichia coli MG1655)肌醇-1-单磷酸酶(inositol-1-monophosphatas)基因suhB,构建高效的肌醇生物合成途径,并通过优化发酵条件和敲除大肠杆菌的pgigldA基因以提高肌醇产量。 方法 构建原核表达载体pETDuet-1-Csino3-suhB,将其转化至大肠杆菌E. coli BL21(DE3)进行异源表达。通过IPTG诱导表达,并采用SDS-PAGE鉴定可溶性蛋白表达情况。对葡萄糖浓度、IPTG浓度、接种量和初始pH值4个发酵参数进行优化,在单因素实验基础上,通过响应面法进一步优化发酵条件。随后通过敲除pgi(葡萄糖-6-磷酸异构酶)、gldA(甘油脱氢酶)改造大肠杆菌代谢途径,进一步提高肌醇产量。 结果 通过在E.coli BL21(DE3)中异源共表达重组质粒pETDuet-1-Csino3-suhB,证实Csino3和SuhB蛋白在25 ℃下均以可溶性形式存在。采用单因素实验和响应面分析法对目的菌株优化发酵条件,得出最佳发酵条件为:葡萄糖浓度9.7 g/L、IPTG浓度0.5 mmol/L、接种量8%、初始pH值8.1,此时肌醇发酵产量为309 mg/L。在上述发酵条件的基础上对敲除菌株ΔgldAΔpgi-pETDuet-1-Csino3-suhB/E. coli BL21(DE3)进行发酵优化,在添加20 g/L的初始甘油下,肌醇产量达到最大值3.97 g/L,比敲除前提高了12.8倍左右。 结论 重组菌株pETDuet-1-Csino3-suhB /E.coli BL21(DE3)能够有效产生肌醇,通过敲除pgi、gldA基因改变大肠杆菌代谢通路能极大提高肌醇产量。

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    2026, 42(4):  346. 
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    2026, 42(4):  347. 
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    2026, 42(4):  348. 
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