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基于PBL/CBL联合模式的生物信息学课程应用型教学

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科教导刊 2024年第4期 112-114页

作者：段瑞君周武高强青海大学生态环境工程学院青海西宁810016 青海大学国家重点实验室青海西宁810016

生物信息学作为一门交叉新兴学科,在生命科学知识结构中占据了重要位置,具有前沿性、综合性、实践性和应用性等特点。目前传统的教学模式已不能适应该课程的发展需要,因此采用基于问题导向教学(Problem-based learning,PBL)联合案例教学... 详细信息

生物信息学作为一门交叉新兴学科,在生命科学知识结构中占据了重要位置,具有前沿性、综合性、实践性和应用性等特点。目前传统的教学模式已不能适应该课程的发展需要,因此采用基于问题导向教学(Problem-based learning,PBL)联合案例教学(Case-Based Learning,CBL)模式,开展生物信息学应用型教学,不仅拓展了授课内容,转变了学生的学习态度,同时锻炼了学生的科研思维,达成了提升教学目标、提高授课质量的目的。

关键词：生物信息学 PBL CBL 应用型教学

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大麦HvGPAT5基因的克隆与表达分析

生物学杂志 2024年

作者：马健芝杨成兰杜明阳罗天蓉多杰措熊辉岩段瑞君青海大学农牧学院青海大学生态环境工程学院

甘油-3-磷酸酰基转移酶(Glycerol-3-phosphateacyltransfe rase,GPAT)是一类脂质生物合成过程中的关键酶,在植物生长发育和抗逆性相关的基本细胞代谢中起重要作用。以大麦‘Morex’为材料,克隆得到HvGPAT5基因,并对其进行生物信息学以... 详细信息

甘油-3-磷酸酰基转移酶(Glycerol-3-phosphateacyltransfe rase,GPAT)是一类脂质生物合成过程中的关键酶,在植物生长发育和抗逆性相关的基本细胞代谢中起重要作用。以大麦‘Morex’为材料,克隆得到HvGPAT5基因,并对其进行生物信息学以及非生物胁迫下表达水平的分析。结果表明:HvGPAT5编码区全长1203 bp,编码400个氨基酸,编码蛋白为碱性不稳定疏水蛋白,具有4个跨膜结构域,亚细胞定位预测位于细胞膜;保守结构域分析推测,HvGPAT5蛋白具有酰基转移酶结构域,是典型的GPAT家族基因;系统进化结果表明,HvGPAT5与小麦同源蛋白的亲缘关系最近,与拟南芥ATS1归于同一亚家族;蛋白互作分析显示,HvGPAT5作为核心基因与大麦GPAT蛋白家族其他成员存在密切的相互作用关系。时空表达分析表明该基因在叶中表达量相对较高,但在其他各组织中均呈现较低表达量。同时该基因在逆境胁迫下(干旱、盐、低温)根和叶中相对表达量均显著上调,说明HvGPAT5基因积极参与大麦的非生物胁迫响应并可能发挥正调控作用。研究为后续深入探索HvGPAT5基因的生物学功能研究奠定基础,也为大麦的抗逆性研究提供候选基因。

关键词：大麦 HvGPAT5 基因克隆非生物胁迫表达分析

蒿叶猪毛菜GPAT基因家族鉴定及其在干旱胁迫下的表达模式分析

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植物遗传资源学报 2024年

作者：杜明阳马健芝多杰措罗天蓉熊辉岩陈亦婷段瑞君青海大学生态环境工程学院青海大学农牧学院

甘油-3-磷酸酰基转移酶（GPAT，glycerol-3-phosphate acyltransferase)是三酰甘油（TAG，triacylglycerol）生物合成的核心酶，在植物生长发育以及抗逆过程中发挥重要作用。本研究基于蒿叶猪毛菜（Salsola abrotanoides L.）转录组数... 详细信息

甘油-3-磷酸酰基转移酶（GPAT，glycerol-3-phosphate acyltransferase)是三酰甘油（TAG，triacylglycerol）生物合成的核心酶，在植物生长发育以及抗逆过程中发挥重要作用。本研究基于蒿叶猪毛菜（Salsola abrotanoides L.）转录组数据，利用生物信息学和qRT-PCR方法，对蒿叶猪毛菜GPAT基因家族进行鉴定分析并探究其表达模式。以BLASTP比对HMM搜索2种方法共鉴定出35个GPAT成员；理化性质分析表明，大多数蛋白属于碱性蛋白；亚细胞定位预测表明，Sa＿GPAT家族成员主要分布于内质网；空间结构预测显示，二级结构主要以α螺旋为主，三级结构较为稳定。系统发育树分析显示，该家族分为4个亚家族，其中Group 4为特有亚家族，且与拟南芥GPAT家族不存在聚类关系。信号肽预测显示蒿叶猪毛菜GPAT家族成员中未存在信号肽，且跨膜结构分析表明蒿叶猪毛菜GPAT家族成员中约63%存在跨膜结构。表达模式分析表明，蒿叶猪毛菜GPATs呈现组织特异性表达，其中Sa＿GPAT003在幼苗中高度表达，并结合幼苗干旱胁迫转录组结果发现多数Sa＿GPAT家族成员响应外界干旱胁迫，其中Sa＿GPAT032在干旱胁迫后，表达量显著升高。由此推测，蒿叶猪毛菜GPAT基因家族成员可能在抵抗干旱胁迫方面起着重要作用。本研究结果为进一步深入揭示蒿叶猪毛菜GPAT基因家族的抗逆分子机制奠定基础。

关键词：蒿叶猪毛菜 GPAT基因家族生物信息学转录组

蒿叶猪毛菜SaGPAT1基因克隆与表达分析

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广西植物 2024年

作者：杜明阳马健芝多杰措罗天蓉熊辉岩段瑞君青海大学生态环境工程学院青海大学农牧学院

甘油-3-磷酸酰基转移酶（glycerol-3-phosphate acyltransferase, GPAT）是植物细胞膜、种子油脂以及表皮蜡质的重要组分，在植物生长发育以及抗逆方面具有重要作用。为探究蒿叶猪毛菜GPAT基因在高原植物中的抗旱分子机制与表达模式，... 详细信息

甘油-3-磷酸酰基转移酶（glycerol-3-phosphate acyltransferase, GPAT）是植物细胞膜、种子油脂以及表皮蜡质的重要组分，在植物生长发育以及抗逆方面具有重要作用。为探究蒿叶猪毛菜GPAT基因在高原植物中的抗旱分子机制与表达模式，该研究以蒿叶猪毛菜为材料，通过qRT-PCR技术克隆了一个GPAT基因家族成员SaGPAT1基因，采用生物信息学分析以及基因表达模式初步解释其功能。结果表明：（1）克隆的SaGPAT1基因cDNA长度大小为1 648 bp，编码532个氨基酸，其蛋白定位于内质网并为稳定蛋白，主要由α螺旋和无规则卷曲组成且因其编码蛋白具有PlsC结构域，属于GPAT家族。（2）系统发育树分析表明SaGPAT1蛋白与藜麦、菠菜同源蛋白具有更近的亲缘关系，并且该蛋白与拟南芥中的AtGPAT2和AtGPAT3归于同一进化支。（3）对SaGPAT1启动子预测分析发现其存在多个与植物生长发育、胁迫响应相关的多种顺式作用元件。（4）qRT-PCR结果表明，SaGPAT1基因在不同组织均有表达，但表达情况在各组织中呈现不同(叶>茎>幼苗)。在干旱胁迫下，SaGPAT1基因上调，表达量显著增加。综上所述，SaGPAT1基因在蒿叶猪毛菜抗旱过程中可能参与了与干旱胁迫响应相关的调控机制，为后续通过转化模式植物进一步明确该基因的具体功能提供一定参考。

关键词：蒿叶猪毛菜甘油-3-磷酸酰基转移酶基因克隆干旱胁迫表达分析

青稞HvCYP724B1基因克隆、表达模式及生物信息学分析

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分子植物育种 2022年

作者：司建萍李珺王改妮段瑞君青海大学生态环境工程学院青海大学省部共建三江源生态与高原农牧业国家重点实验室

细胞色素P450单加氧酶(CYP450)是参与植物代谢的最大酶家族，其中CYP724B亚家族多个成员参与油菜素类固醇(brassinosteroids， BRs)的生物合成。本研究发现外源施加人工合成激素24-eBL能够显著促进青稞(Hordeum vulgare L. var. nudum H... 详细信息

细胞色素P450单加氧酶(CYP450)是参与植物代谢的最大酶家族，其中CYP724B亚家族多个成员参与油菜素类固醇(brassinosteroids， BRs)的生物合成。本研究发现外源施加人工合成激素24-eBL能够显著促进青稞(Hordeum vulgare L. var. nudum Hook. f.)幼苗的生长。通过RT-PCR技术从青稞中克隆出一个CYP724B亚家族成员HvCYP724B1，其开放阅读框全长1 431 bp，编码476个氨基酸。氨基酸序列比对发现HvCYP724B1与参与水稻内源BRs合成的OsCYP724B1相似性高达89.6%。此外，实时定量PCR结果显示HvCYP724B1的表达受外源24-eBL的下调，这意味着HvCYP724B1很可能参与青稞BRs的代谢。本研究为探索青稞内源BRs的合成与代谢路径提供了重要研究基础。

关键词： HvCYP724B1 油菜素类固醇青稞

我国农业保险、农村信贷与农民收入时空耦合研究

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乡村科技 2023年第11期14卷 46-51页

作者：贾雯雯段瑞君河南工业大学经济贸易学院河南郑州450000

利用2009—2020年我国31个省(自治区、直辖市)的省级面板数据,分析并探讨了农业保险、农村信贷与农民收入耦合协调度时空分布特征及其变化的主要驱动因素。研究发现:三系统耦合协调度整体偏低,区域间差异较大,但呈现逐渐上升趋势,空间... 详细信息

利用2009—2020年我国31个省(自治区、直辖市)的省级面板数据,分析并探讨了农业保险、农村信贷与农民收入耦合协调度时空分布特征及其变化的主要驱动因素。研究发现:三系统耦合协调度整体偏低,区域间差异较大,但呈现逐渐上升趋势,空间布局呈现由外向里逐步递减的特征。不同因素对三系统耦合协调度的驱动作用具有显著异质性,其中农村教育水平的驱动作用最强。基于此,为促进农业保险、农村信贷与农民收入耦合协调发展,建议采取如下措施:充分发挥地区联动效应,建立信息共享机制,搭建数据共享平台,加大财政补贴力度,加大金融知识普及力度等。

关键词：农业保险农村信贷农民收入耦合协调

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青稞GPAT基因家族全基因鉴定及表达分析

植物生理学报 2022年第10期58卷 2006-2016页

作者：杨成兰祁存英马银花熊辉岩段瑞君青海大学生态环境工程学院西宁810000 青海大学农牧学院西宁810000

甘油-3-磷酸酰基转移酶(glycerol-3-phosphate acyltransferase,GPAT)是一类膜结合酶,催化甘油脂质生物合成的起始步骤,在植物生长、发育和逆境胁迫反应过程中发挥着重要作用。本研究利用青稞‘拉萨钩芒’和‘藏青320’基因组为参考基因... 详细信息

甘油-3-磷酸酰基转移酶(glycerol-3-phosphate acyltransferase,GPAT)是一类膜结合酶,催化甘油脂质生物合成的起始步骤,在植物生长、发育和逆境胁迫反应过程中发挥着重要作用。本研究利用青稞‘拉萨钩芒’和‘藏青320’基因组为参考基因组,通过鉴定青稞GPAT基因家族成员,开展其基因结构、进化关系、顺式作用元件等生物信息学分析,并对其非生物胁迫下表达模式进行分析。结果表明:共鉴定出21个青稞GPAT家族成员,按染色体位置命名为HvGPAT1~HvGPAT21,除HvGPAT21基因染色体位置未知,其余20个基因不均匀分布在青稞7条染色体上。理化性质分析表明该家族成员编码213~847个氨基酸,理论等电点在4.93~10.58。系统进化分析将其分为三类,GroupⅠ类(6个)、GroupⅡ类(1个)和GroupⅢ类(14个),各类间基因结构和保守基序差异明显;在HvGPATs基因启动子区域广泛预测到3种胁迫响应元件[防御和压力响应元件(TC-rich repeats)、干旱响应元件(MBS)、低温响应元件(LTR)]和5种激素响应元件[脱落酸反应元件(ABRE)、生长素响应元件(TGA-element)、赤霉素响应元件(GARE-motif和P-box)、茉莉酸甲酯(MeJA)反应元件(TGACG-motif和CGTCA-motif)和水杨酸反应元件(TCA元件)],表明该家族与非生物胁迫有关。qRT-PCR分析表明:冷胁迫下HvGPAT1在叶中表达量相对较高,HvGPAT14和HvGPAT18在根中表达量升高;干旱胁迫下HvGPAT14在叶中的表达量上调;盐胁迫下HvGPAT4和HvGPAT18在叶中的表达量显著升高,HvGPAT4在根中表达量会显著上升。

关键词：青稞甘油-3-磷酸酰基转移酶基因家族系统进化分析实时荧光定量PCR

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粮食安全视角下耕地“非粮化”问题研究

南方农机 2022年第1期53卷 113-115页

作者：朱雪瑞段瑞君河南工业大学河南郑州450001

中国的农业资源非常稀缺,耕地“非粮化”问题在很多地区依然突出。如果不加以干预,将损害国家的粮食生产能力,从而威胁国家粮食安全。本研究根据2013—2019年中国31个省份的粮食统计数据,引入泰尔指数,将31个省份划分成华北、东北、华... 详细信息

中国的农业资源非常稀缺,耕地“非粮化”问题在很多地区依然突出。如果不加以干预,将损害国家的粮食生产能力,从而威胁国家粮食安全。本研究根据2013—2019年中国31个省份的粮食统计数据,引入泰尔指数,将31个省份划分成华北、东北、华东、华中、华南、西南、西北这7个区域。并分析了这7个地区粮食生产水平的差异,得出2013—2019年的粮食作物播种面积的泰尔指数有显著上升趋势。这显示了地区间粮食播种面积的均衡性和公平性的降低,同时,分析了影响“非粮化”的因素,如横向政府和几个部门的利益关系,对农民的成本和粮食效率的考虑,土地流转制度和粮食补贴制度的不完善,农村人口老龄化等。本研究提出了粮食安全省长责任制,构建农村土地流转平台,采取通过精准的粮食补贴防控“非粮化”的对策。

关键词：非粮化泰尔指数利益导向差异性

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大麦光合碳途径关键酶基因的生物信息学分析

分子植物育种 2023年

作者：孙和折段瑞君巨霞云佳锐熊辉岩田丰青海大学农牧学院青海大学生态环境工程学院

高等植物光合作用碳同化过程，不同关键酶的活性决定着光合效率。C4途径中的酶系不仅存在于C4植物，而且也存在于C3植物。为探索大麦中碳同化途径的分子机制，本研究对大麦碳同化途径光合关键酶基因(Rubisco， PEPC， PPDK， NADP-ME， ... 详细信息

高等植物光合作用碳同化过程，不同关键酶的活性决定着光合效率。C4途径中的酶系不仅存在于C4植物，而且也存在于C3植物。为探索大麦中碳同化途径的分子机制，本研究对大麦碳同化途径光合关键酶基因(Rubisco， PEPC， PPDK， NADP-ME， NADP-MDH)进行了鉴定，开展了这些基因的染色体定位、基因保守结构域分析、基因序列比对与系统进化、蛋白空间结构分析以及基因的组织特异性表达分析。结果表明，大麦光合关键酶基因除4号染色体外均有分布，基因保守结构域特征与小麦、玉米等禾本科作物没有差异。经序列对比，大麦与小麦光合关键酶氨基酸序列高度同源，三级空间结构与玉米的相似度较高。组织表达特异性显示，大麦叶片、颖片、外稃和芒中均有表达，其中PPDK、NADP-ME、NADP-MDH、RbcL和RbcS在叶片中的表达最高，PEPC在雄蕊中的表达较高。本研究结果将有助于大麦光合碳同化生理特性及其调控机制的深入研究。

关键词：大麦光合关键酶碳同化生物信息学