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彩色马铃薯花青素合成相关ERF基因筛选及表达分析

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生物技术通报 2024年第9期40卷 82-91页

作者：吴娟武小娟王沛捷谢锐聂虎帅李楠马艳红内蒙古农业大学农学院内蒙古自治区农牧业科学院

【目的】乙烯响应因子（ethylene responsive factor,ERF）是一类重要的转录因子，参与调控植物花青素的生物合成。筛选可能参与调控马铃薯块茎花青素合成的StERFs基因，为开展彩色马铃薯花青素相关StERFs基因功能研究奠定基础。【方法... 详细信息

【目的】乙烯响应因子（ethylene responsive factor,ERF）是一类重要的转录因子，参与调控植物花青素的生物合成。筛选可能参与调控马铃薯块茎花青素合成的StERFs基因，为开展彩色马铃薯花青素相关StERFs基因功能研究奠定基础。【方法】利用生物信息学方法对其理化性质、亚细胞定位、保守基序、进化关系、蛋白质二级结构、启动子顺式作用元件及蛋白互作关系进行分析，同时采用RT-qPCR方法对不同颜色马铃薯薯肉中StERFs进行表达模式分析。【结果】基于不同颜色马铃薯块茎的转录组表达谱，获得7个差异表达ERF转录因子。7个StERFs属于亲水性蛋白，均预测定位于细胞核。Motif 1(RWLG)和Motif2(YRG)是7个StERFs中共同的保守基序，属于AP2的结构域特征序列。StERFs基因启动子序列含有响应激素作用元件，以及响应防御与胁迫、低温和光照等的顺式作用元件。7个StERFs在紫色薯肉中表达量显著高于黄色薯肉，其中StERF72和StERF110与已知的花青素相关ERFs(IbERF71和PyERF3)亲缘关系较近，且7个StERFs与56个转录因子存在蛋白互作关系。【结论】7个StERFs基因可能参与调控马铃薯块茎中花青素的合成，其中StERF72和StERF110可作为候选基因进一步验证其功能。

关键词：彩色马铃薯花青素 ERF转录因子生物信息学分析表达模式分析

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紫色马铃薯FLA基因家族生物信息学及表达分析

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分子植物育种 2024年

作者：鲁思琪武小娟聂虎帅谢锐张志成吴娟王沛捷白银煜郑子凡孟涛李楠马艳红内蒙古农业大学农学院内蒙古自治区农牧业科学院乌兰察布市农林科学研究所

类成束阿拉伯半乳糖蛋白(FLAs)在植物生长发育中的各个阶段起重要作用。为挖掘紫色马铃薯中的FLA基因，本研究基于转录组测序数据筛选FLA基因，对其进行生物信息学及不同发育时期的表达分析。结果表明：鉴定得到11个马铃薯FLAs基因家族... 详细信息

类成束阿拉伯半乳糖蛋白(FLAs)在植物生长发育中的各个阶段起重要作用。为挖掘紫色马铃薯中的FLA基因，本研究基于转录组测序数据筛选FLA基因，对其进行生物信息学及不同发育时期的表达分析。结果表明：鉴定得到11个马铃薯FLAs基因家族成员，不均匀的分布于7条染色体上，蛋白大小在238～436 aa之间，分子量在25.2～48.0 kD之间，理论等电点在5.23～7.79之间，含有1～2个保守成束蛋白质结构域(Fasciclin domains， FAS)，大部分马铃薯FLA基因家族成员编码的蛋白以酸性为主；亚细胞定位预测表明所有基因均定位在细胞膜上；通过系统进化树分析，将该基因家族划分为6个亚族，各亚族中的基因序列保守基序较为相似，通过对启动子的分析，发现多个与植物生长及胁迫有关的顺式作用元件，随着马铃薯的生育期延长，11个FLA基因均差异表达显著，且均呈下调表达。

关键词：马铃薯类成束阿拉伯半乳糖蛋白(FLAs) 基因家族生物信息学

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玉米杂种优势相关基因的克隆与功能分析

玉米杂种优势相关基因的克隆与功能分析

作者：聂虎帅吉林大学

学位级别：硕士

杂种优势是生物界普遍存在的生物学现象，已被广泛应用到育种生产实践中。玉米是世界最主要的粮食作物，也是利用杂种优势最早最成功的作物之一。最近几十年，来自世界各国不同的科学家们对杂种优势机理从理论和实验方面做了大量研究，... 详细信息

杂种优势是生物界普遍存在的生物学现象，已被广泛应用到育种生产实践中。玉米是世界最主要的粮食作物，也是利用杂种优势最早最成功的作物之一。最近几十年，来自世界各国不同的科学家们对杂种优势机理从理论和实验方面做了大量研究，虽然取得了一些进展，并提出了一些经典假说。但杂种优势产生的机理仍然是一个未解之谜，还有许多问题需要深入探讨研究。本研究以玉米新品种吉大101为材料，利用cDNA-AFLP技术，分析了杂交种及其亲本苗期的根、叶片以及授粉后15天幼胚的基因表达差异，取幼苗期根、叶片及授粉后15天的幼胚，提取总RNA，反转录将其反转录合成cDNA后进行AFLP（Amplified Fragment Length Polymorphism）分析。选择PstI/MseI和EcoRI/MseI两对酶切组合对双链cDNA进行限制性酶切，得到的粘性末端分别连接对应的人工接头，预扩增后再用240对选择性引物进行选择性扩增，最后通过4.5%变性聚丙烯酰胺凝胶电泳分离差异表达基因。实验共回收了458条差异表达片段，其中根、叶片和幼胚中分别为180、170和108条，对这些差异表达片段进行重复PCR并测序，三个器官中分别成功测序174、156和102条TDF。通过MaizeGDB数据库比对分析，在根、叶片和幼胚中，能找到同源序列的功能片段分别有107、107和90条。分别对这些有功能序列进行Blast2GO功能聚类分析，发现其中大部分基因片段参与物质、能量代谢、抗逆生理活动、植物生长发育、激素合成、转录、细胞周期、物质运输以及信号转导途径等，初步推测这些差异表达基因可能在杂种优势形成过程中发挥关键作用。通过qRT-PCR对部分回收的差异表达片段进行可靠性分析，证实其与cDNA-AFLP实验结果基本一致，表明cDNA-AFLP在分离差异表达基因所得结果具有可信度和可参考性。结合cDNA-AFLP和qRT-PCR实验结果，依据相同基因在不同材料中表达量的高低，对各差异表达基因进行表达模式的分析，结果可总结为以下几种：双亲共沉默表达类型、单亲沉默表达类型、单亲显性表达类型、杂交种特异表达类型及双亲显性表达类型;其中基因单亲显性表达类型和杂交种特异表达类型在本次实验结果中占有较大比例。参照功能聚类分析及qRT-PCR实验结果，从幼苗期根部和授粉后15天幼胚中选取并克隆了7个差异表达基因：基因MPAO和ZmPUB编码促进植物生长发育、抗病和抗衰老相关蛋白（G-74: polyamine oxidase4, P-3: RING/U-boxsuperfamily protein）;基因ZmRanGTP1编码促进植物主根生长、抑制侧根生长相关的蛋白（G-81: RAN GTPase activating protein1）;基因ZmSEC-14p编码促进植物根毛生长以及具有抗冷功能的蛋白（G-125: Sec14p-likephosphatidylinositol transfer family protein）;基因ZmSCP和WD40编码控制灌浆程度、谷粒宽度、胚发育以及植物形态构建等调节种子大小相关的蛋白（P-6:serine carboxypeptidase-like33, P-15: transducin family protein/WD-40repeat familyprotein）以及基因ZmERD15编码干旱诱导脱水蛋白（P-66: dehydration-inducedprotein-ERD15）。初步推测这些基因在杂种优势形成过程中扮演重要角色，现在正在进行功能验证，已侵染拟南芥并获得T1代种子。综上所述，本文应用cDNA-AFLP技术研究了玉米杂交种与其亲本在苗期根、叶片以及授粉后15天幼胚中基因的差异表达，所得到的差异表达基因经过进一步分析及功能验证，对探索杂种优势形成的分子机制具有重要的理论及实践意义。

关键词：玉米杂种优势转录组 cDNA-AFLP

紫色马铃薯bZIP转录因子家族鉴定与表达分析

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分子植物育种 2023年

作者：武小娟吴娟王沛捷聂虎帅郑子凡刘杰马艳红内蒙古农业大学农学院内蒙古华颂农业科技有限公司

bZIP (Basic leucine zipper)转录因子家族在植物生长发育、光的形态建成和逆境胁迫响应中发挥关键作用。本研究基于不同发育时期的紫色马铃薯块茎转录组测序数据，对块茎发育过程中差异表达bZIP转录因子进行筛选，并对其保守结构域、... 详细信息

bZIP (Basic leucine zipper)转录因子家族在植物生长发育、光的形态建成和逆境胁迫响应中发挥关键作用。本研究基于不同发育时期的紫色马铃薯块茎转录组测序数据，对块茎发育过程中差异表达bZIP转录因子进行筛选，并对其保守结构域、氨基酸理化性质、亚细胞定位、家族系统发育进化分析；同时对差异表达显著的bZIP转录因子进行表达分析和启动子元件预测。结果表明，基于转录组测序数据，筛选得到11个紫色马铃薯bZIP类转录因子，编码的蛋白大小为158～414 aa，等电点为6.14～9.78，均为亲水蛋白，所有bZIP类转录因子均位于细胞核中。保守结构域分析显示，bZIP转录因子由碱性区域(N-x7-R/K)和亮氨酸拉链区域(x9-L-x6-L-x6-L)两部分组成。进化树分析结果与拟南芥bZIP基因家族分成了5个大簇、11个小簇。在不同发育时期，有2个bZIP基因在整个生育期呈下调表达、有5个bZIP基因呈上调表达。启动子顺式作用元件分析预测出与植物生长发育、非生物胁迫及光反应等相关元件20种。本研究为下一步紫色马铃薯生长发育、胁迫响应机制及花青素生物合成提供参考。

关键词：紫色马铃薯转录组测序 bZIP基因家族生物信息学分析

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植物水平基因转移研究进展

中国农业大学学报 2018年第1期23卷 1-11页

作者：陈志文王玉美聂虎帅王梅燕华金平中国农业大学农学院/杂种优势研究与利用教育部重点实验室/作物遗传改良北京市重点实验室北京100193 湖北省农业科学院经济作物研究所武汉430064

水平基因转移,一般分为细胞内部或者跨越物种边界的遗传物质交流。跨界直接介导方式,包括共生、内共生、寄生、嫁接等。细胞内的基因转移,主要包括细胞核与细胞器基因组间的相互渗透;跨越物种边界的遗传物质交流,主要涉及寄生与寄主植... 详细信息

水平基因转移,一般分为细胞内部或者跨越物种边界的遗传物质交流。跨界直接介导方式,包括共生、内共生、寄生、嫁接等。细胞内的基因转移,主要包括细胞核与细胞器基因组间的相互渗透;跨越物种边界的遗传物质交流,主要涉及寄生与寄主植物的基因横向转移,寄主与寄生植物mRNA也会发生大规模的水平转移。基于基因组学研究进展,本研究综述了植物水平基因转移的迁移序列类型、迁移方向及迁移机制:首先,植物细胞的线粒体基因组能够整合细胞核转座元件以及叶绿体起源的tRNA基因,线粒体和叶绿体基因组的功能基因及间区序列能够迁移到核基因组;其次,植物种间,通过寄生、嫁接等方式转移大量的DNA(如线粒体基因、叶绿体基因和转座元件)和RNA(如mRNA)序列;迁移机制涉及到DNA介导和RNA介导方式,迁移方向包括单向和双向转移。迁移序列的基因功能活性研究是重要的后续研究方向。

关键词：植物水平基因转移内源基因转移寄生嫁接转座元件

基于CBAS_Unet的无人机多视角影像钢轨线自动提取方法

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中国铁道科学 2024年第3期45卷 26-37页

作者：王广帅中国铁路设计集团有限公司测绘地理信息研究院天津300251 天津市轨道交通导航定位及时空大数据技术重点实验室天津300251

针对无人机影像场景复杂、视角差异大、异物遮挡多,因而难以实现影像钢轨线高精度自动提取的问题,提出基于CBAS_Unet的无人机多视角影像钢轨线自动提取方法。在传统U-net网络基础上增加并行的空洞空间金字塔模块(Atrous Spatial Pyramid... 详细信息

针对无人机影像场景复杂、视角差异大、异物遮挡多,因而难以实现影像钢轨线高精度自动提取的问题,提出基于CBAS_Unet的无人机多视角影像钢轨线自动提取方法。在传统U-net网络基础上增加并行的空洞空间金字塔模块(Atrous Spatial Pyramid Pooling,ASPP)及卷积注意力模块(Convolutional Block Attention Module,CBAM),以增强网络对不同尺度的邻域信息的获取能力,有效提升对钢轨的分割性能;再通过基于RANSAC最小二乘拟合的像素编组及邻域钢轨线串联,实现完整钢轨矢量线的高精度提取。结果表明:与Unet及Deeplab v3+2种经典模型相比,所提方法针对多视角无人机影像钢轨分割的交并比分别提升2.09%和1.98%,综合能力评价指标分别提升1.50和1.42;钢轨线提取完整度达到了90.7%,优于U-net模型的83.3%;钢轨线提取的误差平均值约0.58像素,中误差约0.77像素,实现了亚像素级的钢轨线提取。该方法能够满足无人机多视角影像中钢轨线提取的自动化、完整性以及高精度应用的需求。

关键词：无人机影像钢轨线提取空洞空间金字塔注意力机制 U-net

中华优秀传统文化在高校思政课教学中的融入分析

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中文科技期刊数据库（文摘版）教育 2024年第4期 0140-0143页

作者：聂虎长江大学湖北武汉430100

中华优秀传统文化拥有丰富的道德观念,深刻的人文境界和引人入胜的历史故事,这对于思政课教学内容的深化,学生学习兴趣的激发,课堂教学效率的提高有着重要的作用。在教学方法部分,运用课程讨论,学生互动等多样化的方式,优秀的文化理念... 详细信息

中华优秀传统文化拥有丰富的道德观念,深刻的人文境界和引人入胜的历史故事,这对于思政课教学内容的深化,学生学习兴趣的激发,课堂教学效率的提高有着重要的作用。在教学方法部分,运用课程讨论,学生互动等多样化的方式,优秀的文化理念被植入学生心中,这对于提高教学质量有着不可忽视的作用。研究结果表明,将中华优秀传统文化融入高校思政课教学能提高学生对传统文化的认同感,并通过传统思想文化,引导学生形成正确的价值取向,对提升思政课的教学质量和学生的思想道德素质具有重要的实际意义。

关键词：高校思政课中华优秀传统文化教学方法价值取向

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多变量时滞阻尼累加灰色模型及其应用

控制与决策 2024年第8期39卷 2703-2710页

作者：罗党李良帅华北水利水电大学数学与统计学院郑州450046 华北水利水电大学水利学院郑州450046

基于现实行为系统中存在的时滞效应和多变量灰色预测系统中需区分新旧信息及预测趋势不可控的情况,通过引入改进的阻尼累加生成算子与时滞系数,提出多变量时滞阻尼累加灰色模型(TLDAGM(1,N))及其扩展形式,模型理论上可达到与传统多变量... 详细信息

基于现实行为系统中存在的时滞效应和多变量灰色预测系统中需区分新旧信息及预测趋势不可控的情况,通过引入改进的阻尼累加生成算子与时滞系数,提出多变量时滞阻尼累加灰色模型(TLDAGM(1,N))及其扩展形式,模型理论上可达到与传统多变量灰色预测模型的兼容性;讨论模型的参数估计方式及求解方法,给出模型的参数优化方法及具体的建模步骤;将该模型应用于我国高新技术企业产值及河南省粮食产量预测问题中,并与传统多变量灰色预测模型进行比较.结果表明:所提模型的模拟精度和预测精度均显著优于传统多变量灰色预测模型,新模型能够较好地识别多变量行为系统数据中包含的时滞性、重要性及时间序列的趋势因素.实例分析的结果验证了所提模型的合理性、适用性和有效性.

关键词：时滞效应灰色预测系统新旧信息阻尼累加生成算子粮食产量预测

转FBP7::iaaM基因陆地棉育种应用初报

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棉花学报 2021年第4期33卷 368-376页

作者：程成李斌王雅丽赵楠苏莹聂虎帅华金平中国农业大学农学院棉花遗传育种与基因组研究实验室/作物遗传改良北京市重点实验室/杂种优势利用教育部重点实验室北京100193

【目的】研究转FBP7::iaaM基因对不同陆地棉材料纤维产量、品质及种子活力的影响。【方法】以转FBP7::iaaM基因种质IF1-1为父本,与中棉所12、鄂抗棉9号及其谱系涉及的亲本等27个不同遗传背景陆地棉的品种杂交获得F1,通过分子检测确定阳... 详细信息

【目的】研究转FBP7::iaaM基因对不同陆地棉材料纤维产量、品质及种子活力的影响。【方法】以转FBP7::iaaM基因种质IF1-1为父本,与中棉所12、鄂抗棉9号及其谱系涉及的亲本等27个不同遗传背景陆地棉的品种杂交获得F1,通过分子检测确定阳性植株,考种测定衣分、籽指,取样进行纤维品质检测和种子发芽试验,比较FBP7::iaaM基因效应,评价IF1-1的育种应用价值。【结果】分子检测确认F1阳性植株,取样考种发现:与陆地棉母本比较,多数包含FBP7::iaaM基因的F1衣分提高(平均提高6.60百分点),籽指降低(平均降低1.8 g);F1纤维品质未表现出明显负效应:部分材料的马克隆值等级提高,纤维上半部平均长度、断裂比强度和断裂伸长率提高。发芽试验结果表明,尽管绝大多数包含FBP7::iaaM基因的F1种子籽指降低,但是发芽率和发芽势基本不变。【结论】FBP7::iaaM基因转育合适的受体材料可以显著提高衣分,对种子发芽没有不利影响,IF1-1在同步改良棉花纤维品质和产量方面有重要的利用价值。

关键词：陆地棉 FBP7::iaaM 衣分籽指发芽率纤维品质